河工建築物由於和水流直接接觸，因此水利科學技術有自己的特點和複雜性。古代的水利科技水準主要表現在基礎科學、工程技術、器械發明和管理制度等方面。由於水向低流的原理，修建治河工程必須依據統一的水準高程規劃，以確定適宜的堤防高度和管道坡降，以及需要測量水深變化並據以控制流量大小。另一方面，治河技術需要研究水流運動規律，以保障建築物安全。針對中國河流多泥沙的特點，還需要研究水流挾沙力，據以設計合理的河道斷面，防止泥沙淤積河床或管道，而且需要盡早得到水情漲落的資訊，以做好防汛搶險準備。

中國特有一種在護岸、堵口、截流、築壩等工程中常用的水工建築物。其作法是：用柴梢分層勻鋪，壓以土及碎石，再推捲捆紮而成埽捆。若干個埽捆累積連接起來，修築成護岸等工程，稱為「埽工」。埽的體積較大，高達數丈，長為高的二倍，因此常幾百人甚至上千人呼號齊推，方能製成埽捆並放到堤岸薄弱之處。埽捆安放就位後，將其心索在柱樁上繫牢，同時自上而下在埽上打進長木樁，直插地下，把埽固定起來，稱為「埽岸」。埽工以形狀劃分，有磨盤埽、月牙埽、魚鱗埽等；按作用劃分，則有藏頭埽、護尾埽、裹頭埽等。埽工是中國傳統河工技術中的一項重要發明。它就地取材，製作較快，便於急用，但其體輕易浮，易腐朽，需要經常修理更換，維護費用多。現代黃河上的埽工已由土石工和混凝土工取代。

靜水表面是個平面，這個平面可以作為比較兩地高差的基準，這是水準的基本概念。用水來測量大地高程是水利施工必須的基礎工作。唐代軍事著作《太白陰經》是最早詳細記載古代水準儀形制的文獻，該書把水準儀稱作「水準」。觀測時，在所測位置前方立一根畫有尺度的竹竿，叫做「度竿」。從浮標上看去，所看到度竿上的刻度應是和浮標處於同一水平面上。可見，古代「水準」和今天水準儀的基本原理和施測方法都是大致相同。水則是中國古代的水位尺規，又名水志。戰國時，李冰修都江堰，曾設立三個石人水則，以水位「水竭不至足，盛不沒肩」來衡量水量足夠與否。宋代改在離堆下刻石為水則，共十畫，每畫間隔一尺。北宋年間在江河湖泊上普遍設立水則。在一些主要河道上，例如汴渠上還記錄有每日水位的「水歷」。

含沙水流有自己的運動規律。當水流的挾沙量超過水流挾沙能力，會造成渠道淤積。在渠道設計上，先秦時代已提出這樣的標準：好的渠道，要使渠底有輕微沖刷；好的堤防，要使堤腳有適當淤積，也是依據類似的原理。含沙水流在彎道上運動，由於離心力的作用，河水湧向凹岸，所以凹岸水面高於凸岸，因此，泥沙含量較多的底層水流則從凹岸被推向凸岸，河流動力學稱之為橫向輸沙。戰國末年鄭國渠取水口佈置在凹岸，而都江堰的飛沙堰則佈置在凸岸，這種不同的佈置似乎是認識到這個現象。在凹岸的取水口可以順利引取表層含泥沙較少的清水，不至淤積渠道；而設於凸岸的飛沙堰，則便於在溢洪的同時向外江排沙。