Como enxeñeiro estatal de California, Hall traballou nun sistema integral de subministración de auga e control de inundacións para o val de Sacramento. O estudo de Hall da hidroloxía de California durou de 1878 a 1883. Nese tempo, o seu persoal instalou un extenso sistema de medición de fluxo ao longo dalgúns ríos de California. Tamén foi instrumental no deseño de proxectos para axudar a San Francisco a adquirir abastecementos adecuados de auga da cuenca occidental do río Tuolumne. Tras o terremoto de 1906
, San Francisco foi capaz de asegurar os dereitos á auga, e inundou o val de Hetch Hetchy.