Проектирование ГЭС невозможно без определения объема водных ресурсов, необходимых для работы станции. Первые работы по измерению количества воды в реке выполняются камеральным способом (без выезда на место), основываясь на опубликованных в открытых источниках материалах по гидрометеорологии. Используя в качестве исходных данных результаты многолетних наблюдений государственных гидрологических постов, специалисты-гидрологи предварительно определяют необходимый для обеспечения выработки электроэнергии объем воды в разных частях водного потока. Сложность состоит в том, что на разных участках реки количество воды разное, а гидрологических постов немного, и это влияет на точность расчетов. Поэтому выбирается участок с учетом геоморфологических условий, охранных природных зон, обеспеченности инфраструктурой и т.п., на котором есть необходимый для выработки электроэнергии расход воды при заданном напоре проектируемого гидроузла.
На выбранном участке водотока выполняются полевые исследования: сооружаются гидрологические посты и гидростворы (созданный на реке и оборудованный средствами измерения створ с определенным сечением рельефа дна), на которых фиксируются изменения уровня и расхода воды в реке в течение года. Они призваны подтвердить и уточнить результаты предварительных расчетов.
В зимний период изучаются ледовые явления, что особенно важно для последующего расчета защиты агрегатов и гидротехнических сооружений. Параллельно в этих же гидростворах ведут и метеорологические исследования: измеряют атмосферные осадки, скорость и направление ветра, температуру воздуха. Для этого используются портативные метеостанции, работающие в автоматическом режиме. Для станций, которые планируется строить в горной местности, определяют вероятность опасных природных явлений, таких как шквалистые ветры, сели, катастрофические паводки. В зимний период для расчета снеговой нагрузки на крыши проектируемых зданий и сооружений изучают толщину и плотность снегового покрова.
После начала строительства ГЭС наблюдения за расходом воды в реке не прекращаются – они необходимы для составления и уточнения графика строительства гидроэлектростанции и пропуска сезонных паводков. Гидрометеорологические исследования продолжаются и после завершения строительства, но занимаются ими уже не проектировщики, а служба эксплуатации ГЭС.