自由液面因受重力作用所发生的非定态运动，称为重力波，亦称水波，如：一般风成之波浪、河道中之洪水波、海面受飓风激起的暴风波(storm wave)、港池或湖中的荡漾(seiche)或长周期的荡动、河口内的潮涌(tidal bore)或移动水跃、船体的造波、地震造成的海啸、以及水中氢弹爆炸所造成之水波等。在数学方面的处理，则视情况而异。所共有的一项困难，即是边界条件之一的自由液面为一项未知数。重力坡运动具有相当变化性及复杂性，几乎含盖了所有数学物理中的线性与非线性问题。所有由理想情形而得的定义，都只是一些近似情形，因为实地上不会发生；如二维波动，这种数学观念，顶多只可以在等宽试验槽中得见之，但仍得了解边界层的影响。因此，重力波的复杂性，使其难以普遍的做简易的说明；在数学上没有通解(general solution)，即便是简单的情形，亦得用近似之处理。因而对于各种重力波理论因简化假定所得的解，必须建立其确实性(validity)范围。