水系统理论旨在提升关于自然和人类系统如何相互作用的认识，以及理解二者如何在变化环境下协同进化，以科学地制定自然资源，尤其是水资源可持续发展的管理决策。但应当认识到，在水系统理论及其演变机理等基础研究方面仍存在着很多重点和难点。

当前，不论是生态水文学还是社会水文学，新的发展趋势都特别注重多元要素的关联性（nexus），强调基于自然和人类系统间的互馈机制研究，采用系统动力学耦合模拟流域水文、能源、粮食、生态环境、人口与社会经济的协同演变及其集合响应机制。例如，不同子系统时空尺度不同，在构建水系统模型过程中，需要考虑如何克服不同子系统间尺度的差异，实现时空尺度的统一。而且，不同于物理过程，人文过程往往难以量化，关于如社会经济、人口、环境保护意识等因素对水循环过程影响的量化方法，直接关系着水系统模型描述的准确性。