水力梯度，又称水力坡降或者水力坡度。指沿渗透途径水头损失与渗透途径长度的比值。临界水力梯度是指渗流出逸面处开始发生流土或管涌时的水力梯度。管涌破坏的临界水力梯度可根据其与土中细粒含量或土的
渗透系数的关系确定。
地下水在运动过程中要克服摩擦阻力，不断消耗机械能，产生水头损失，沿流线方向水头损失最大，水头值下降最快，水头线永远是一条下降的曲线，水头线上某点的曲率，即为该点的水力梯度。或者说水力梯度就是沿地下水流方向上单位渗透途径上的水头损失。临界水力梯度是指濒临渗透破坏时的水力梯度。可以用以下公式计算：
管涌是江河大堤在汛期的常见险情之一。渗透水流引起局部破坏叫作渗透侵蚀破坏，管涌是渗透侵蚀破坏的形式之一。管涌，其严格的术语定义是指在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过粗大颗粒的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。D.van Zyl对产生的过程做了详细的描述。管涌首先开始于土中性质突变的局部，如细粒、容重较轻的颗粒和裂缝分布的地方。土体表面的颗粒先移动形成空隙。这个空隙渐渐的扩大，并且向下移动，形成不规则的管状通道。它发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部。后者也可称为渗流引起的潜蚀现象。但工程实践中，常把流土现象也归结到管涌的概念中来。管涌发生后随着砂粒的不断浙出流失，孔洞的直径逐渐增大，它的深度也逐渐向堤身或堤基土内部不断延伸增大。一旦与土体内部的已有孔洞连通，那就迅速发展为管道内集中涌水浙土的现象，其严重后果是堤下土体内渗水通道的塌陷，造成堤防不均匀沉降和整体失稳。管涌临界水力梯度的理论研究尚不成熟，其原因是发生管涌的渗流机理还没有在理论上突破，并且试验也很难测准。管涌的临界水力梯度值标志着土体中的细颗粒开始流失，表明建筑物或地基某处出现薄弱环节。国内外关于管涌的研究大都是从研究渗流破坏的角度出发，对渗流破坏的研究又主要集中在对临界渗透破坏条件的判别上。
渗透系数也称水力传导系数， 是指饱和多孔介质单位水力梯度时的渗流速度。渗透系数不仅取决于岩石的性质（如粒度成分、颗粒排列、充填状况、裂隙性质及其发育程度等， 而且与渗透液体的物理性质（容重、黏滞性等） 有关。渗透系数可以通过数值模拟反演以及室内实验等方法求得。实验室测定渗透系数可以通过达西定律等方法进行计算。达西定律也称线性渗透定律， 是研究渗流和介质渗透性与水力梯度之间的数量关系的重要定律 。一般说来， 根据达西定律，渗透系数与水力梯度之间无相关关系， 但从一些实验研究中发现， 水力梯度在一定的条件下对渗透系数是有影响的。当水力梯度较小时，随着水力梯度的增大，渗透系数逐渐减小；渗透系数的变化速率随着水力梯度的不同而不断变化，水力梯度小于0.25时渗透系数的改变较大， 当水力梯度大于0.25时渗透系数基本稳定；粗砂介质中水力梯度对渗透系数的影响最大， 中砂次之， 细砂对渗透系数的影响最小。
在生产实际中 ，当土体堤坝出现开裂时 ，常采用裂缝注浆方法防渗，这种工程合理设计的技术关键是掌握土体裂缝注浆机理及临界水力梯度。土体裂缝的有效注浆宽度是指在某一水h 时能有效防渗的最小注浆段宽度L。我们称比值h /L 为注浆防渗的临界水力梯度 ，当实际的h /L值小于此值时为安全，否则注浆失败。临界水力梯度值与裂缝宽度、土体性质、浆液性质及注浆固结时间等因素有关。土体裂缝注浆后 ，注浆段是否能起有效防渗作用主要取决于两个方面：一方面是注浆段是否能防止水渗过。另一方面是注浆段是否能抵抗住静水压力的作用。从理论上讲，在土体相同、宽度相同的裂缝中用相同材料注浆所获得得的临界水力度值是相同的。而由于浆不能完全固结成形，因此在裂缝深度不很大时，裂缝中不同深度上的临界水力梯度值基本相同。考虑实际情况中不存在深度很大的土体裂缝，故可通过试验求得不同宽度土体裂缝注浆的临界水力梯度值液。