Натурные наблюдения и исследования гидротехнических сооружений регламентируются рядом нормативных документов и проводятся в период возведения сооружений и их эксплуатации. Различают: эксплуатационные наблюдения, исследования специальных вопросов и пусковые испытания.

Эксплуатационные наблюдения проводят для оперативного контроля работы и состояния гидротехнических сооружений.

Исследования специальных вопросов предусматривают проверку правильности принятых проектных решений и предпосылок, уточнения теоретических положений и совершенствование методик моделирования на основе введения корректив по натурным данным (моделирование аэрации, кавитации, вибрации, образование водяной пыли, брызг и др.). Кроме того, они предназначаются для выявления дефектов, допущенных при проектировании или строительстве, и факторов, требующих усиленного контроля в дальнейшем.

Пусковые испытания проводятся в период частичного или полного ввода сооружений в эксплуатацию.

Применительно к высоконапорным гидроузлам натурные наблюдения и исследования в отдельных случаях целесообразно классифицировать по-другому. Так, Гидропроект после обобщения опыта проведения натурных наблюдений и исследований предложил свою классификацию, которая полнее отражает назначение, виды, задачи и область их применения. По данным этого института, на водосбросах высоконапорных гидроузлов необходимо проводить комплексные натурные исследования, позволяющие получить полную информацию о взаимодействии потока с элементами сооружения, включая характеристики общей гидравлики, гидродинамики, кавитации, вибрации, аэрации, фактора времени и др. Это позволит судить о работе сооружения не по отдельным параметрам, а по комплексу данных с учетом времени наработки сооружения.