Zbadanie stosunków wodnych jest potrzebne we wszystkich tych przypadkach, gdy stateczność i trwałość obiektu zabytkowego jest uzależniona od wpływu zjawisk hydrologicznych panujących na danym obszarze.
Badania stosunków wodnych zwykle sprowadzają się do:
a) przeprowadzenia obserwacji stanu wód podskórnych i gruntowych dla ustalenia wahań poziomu ich zwierciadła,
b) przeprowadzenia pomiarów kierunku przepływu wód i ustalenia spadku zwierciadła,
c) ustalenia wpływu opadów atmosferycznych na ruchy wody gruntowej,
d) ustalenia wpływu sieci dróg wodnych, a więc potoków, rzek, kanałów itp., na stan wód gruntowych i kierunek ich przepływu,
e) opracowania wniosków odnośnie do wpływu wyżej przytoczonych zjawisk na warunki posadowienia, stateczność i trwałość budowli.
Wiadomo, że poziom wód gruntowych zależy od istniejącej konfiguracji terenu, jak również znajdujących się w pobliżu rzek, potoków itp. Ruch wody gruntowej w strefie nasyconej odbywa się w tym kierunku, w którym nachylone jest zwierciadło. W celu zbadania wahań zwierciadła wody i kierunku jej przepływu zakłada się otwory obserwacyjne. Liczba otworów nie może być mniejsza niż trzy, przy czym powinny one być tak usytuowane względem obiektu zabytkowego, aby znalazł się on wewnątrz figury zarysowanej ich układem.
Otwory zakłada się w odległości od 100 do 500 m od siebie, a położenie ich uzgadnia z planem warstwicowym i siecią reperów.
Obserwację poziomu wód gruntowych w otworach badanych, jak też w sąsiednich potokach, rzekach itp. przeprowadza się w określonym odstępie czasu (np. dwa razy w miesiącu), jak również po ulewnych deszczach i dłużej trwających opadach.
Wyniki obserwacji przedstawia się w formie graficznej.
Ważne jest ustalenie wpływu spadku terenu na ruch wód opadowych w stosunku do obiektu zabytkowego, a mianowicie: czy wody spływają w kierunku budowli, czy też ją omijają; czy wody spływają całkowicie z powierzchni do znajdujących się w pobliżu potoków, rzek, przewodów sieci kanalizacyjnej lub innych, czy tylko częściowo, a część przesiąka w grunt. Przy badaniu stosunków wodnych ważne jest ustalenie, ewentualnie przeprowadzenie inwentaryzacji stanu istniejącego urządzeń melioracyjnych i kanalizacji, np. drenaży, rowów odwadniających itp.
Badania stosunków wodnych zwykle poprzedza dokładne rozpoznanie istniejących warunków gruntowych, gdyż poziom wody w badanych otworach w dużym stopniu zależy od właściwości strukturalnych gruntu, przez który woda przepływa, a mianowicie grunty spoiste utrudniają jej przepływ, grunty niespoiste, sypkie, ułatwiają przepływ i sprzyjają podniesieniu się zwierciadła wody.
Przy badaniu stosunków hydrologicznych z zasady należy korzystać z wyników obserwacji prowadzonych przez właściwe Rejony Dróg Wodnych oraz stacje badawcze Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego. Instytucje te mogą dostarczyć wyników obserwacji z kilku i kilkudziesięciu lat wstecz, a więc bardziej miarodajnych od wyników, które można uzyskać w czasie prowadzonych obserwacji przy danym obiekcie, zwłaszcza w przypadkach awaryjnych.