库区水流形态受入库洪水和坝址下泄量变化的影响，属于非恒定流范畴。为此，和水库调洪计算一样,可通过圣维南方程组求解,严格推求不同时间库区沿程各断面的水位变化。为进行某一洪水标准下的水库回水计算，通常可采用入库洪水过程线为其上边界条件，采用由调度方式规定的坝前水位和泄量过程，或水位与泄量关系为其下边界条件，并取调洪开始时的入库流量与坝址泄量相等，即库区沿程处于恒定流状态下的流量及水位为初始条件，求出整个洪水过程中水库库区的流态，然后连接各断面的最高水位，即是所求洪水标准的水库回水线。
自下而上逐河段计算，即可求得整个库区的回水线。实用上，也常采用图解法或半图解法代替试算过程。中国20世纪70年代以前，常采用的这类方法有艾斯考福法和H.M.别尔纳德斯基的控制曲线法。这些方法在规划设计中应用很广。用于推求库区淹没水面线时,一般先由规定频率的调洪成果给出起始条件,并视情况拟定必要的计算条件，如最高洪水位高于正常蓄水位，通常可取下列数值作为计算条件分别推求两条水面线,然后取其外包线作为所求频率的回水线:
①坝前最高水位与相应时刻的入库流量；
②入库最大洪峰流量与相应时刻的坝前水位。
当洪水位低于正常蓄水位时，则还要以正常蓄水位与汛末相应频率的洪峰流量作为计算条件，推求一条水面线，而后再取包线。对于为分析枯水季节航运和引水条件所需的低水位回水线，一般可采用由死水位及相应于供水设计保证率的枯水期流量进行推算求得 。
水库淤积将使库区沿程过水断面积减小，引起回水上延。通常可采用水库淤积计算方法，先求出不同淤积水平（年限）的库区淤积量与分布位置，据以求得淤积后的河道断面，然后再按上述方法推求淤积后的水库回水线 。
