計算基礎(chǔ)水平衡測試通常用水量平衡方程式表示。方程式中各收入項、支出項和蓄水變量隨研究的區(qū)域不同而有所不同。利用水量平衡方程式,可以確定各要素(也稱水量平衡要素)的數(shù)量關(guān)系,估計地區(qū)數(shù)量，也用來鑒別各種水文學(xué)方法和研究成果。因此，水量平衡是水文學(xué)中重要的基礎(chǔ)理論和基本方法之一。

　　各大洲在現(xiàn)代氣候條件下，全球水量的多年平均值基本是恒定的。通過全球水文循環(huán)，平均每年從海洋和陸地蒸發(fā)的水量為577000立方公里，等于平均每年的降水量。

　　大氣一定地區(qū)(陸地或海洋)上空的大氣中，在一定時段內(nèi)收入的水分為：隨水平氣流輸入的水分(I)，來自下墊面蒸發(fā)的水分(E);支出的水分為：隨水平氣流輸出的水分(O)，降水量(P)。收入與支出水量之差等于該地區(qū)上空大氣在該時段始末所含水分的變量。就多年平均情況言，一個地區(qū)上空大氣中所含水分的量基本不變。因此，一定地區(qū)上空大氣多年平均水量平衡方程為

　　P-E=I-O 輸入的水分(I)與輸出的水分(O)之差稱為水分凈輸送或水汽凈輸送。當(dāng)某地區(qū)上空大氣中的水汽凈輸送量為正值時,該地區(qū)降水量大于蒸發(fā)量,當(dāng)某地區(qū)上空大氣中的水汽凈輸送量為負(fù)值時，該地區(qū)蒸發(fā)量大于降水量(見 )。

　　流域閉合流域的水量平衡收入項為研究時段的總降水量(P);支出項為研究時段的流域總蒸發(fā)量(E)和流域出口斷面處的總徑流量(R);若研究時段內(nèi)流域蓄水變量絕對值為ΔS,則任一時段閉合流域水量平衡方程式為

　　P=E+R±ΔS對多年平均而言，ΔS=0，則得閉合流域多年平均水量平衡方程式為 = +當(dāng)不閉合時，應(yīng)當(dāng)計入所研究流域與相鄰流域間的交換水量。中國某些流域的水量平衡見表 2[中國主要大河流域水量平衡]。

　　湖泊收入項為：湖面降水量，地表徑流和地下徑流入湖水量;支出項為：湖面蒸發(fā)量、地表徑流和地下徑流出湖水量;湖泊蓄水變量是研究時段始末湖水位的變幅與相應(yīng)湖水面平均面積的乘積。湖泊水量平衡特點隨所在地區(qū)氣候條件和湖泊類型不同而異。中國外流湖主要分布在中國的東部、東北和西南地區(qū);這里氣候濕潤、降水豐沛。這類湖泊水量平衡特點是：收入部分主要是入湖徑流量，支出部分主要是出湖徑流量，而湖面、和滲漏所占的比例較小;中國內(nèi)陸湖主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、青海和西藏內(nèi)流地區(qū);這里遠(yuǎn)離海洋，氣候干燥，水量平衡的特點是：收入部分主要是入湖徑流，支出部分主要是湖面蒸發(fā)，有許多閉口湖甚至沒有出湖徑流;湖水除滲漏外，幾乎全部消耗于蒸發(fā)。

　　沼澤收入項為：沼澤范圍內(nèi)的直接降水，從上游和鄰近地區(qū)匯入的地表和地下徑流;支出項為:水面蒸發(fā)量和沼澤量，地表和地下水流出量。蓄水變量包括：沼澤地下水蓄水變量即研究時段始末沼澤地下水位變幅、相應(yīng)的沼澤平均面積和沼澤的乘積;沼澤地表積水的變量。在支出項中，蒸發(fā)和散發(fā)所占比重大，而徑流占比重小，這是沼澤水量平衡的重要特點。中國三江平原別拉洪河沼澤地，多年平均蒸發(fā)量占總支出水量的79%，多年平均徑流量僅占21%。

　　地下水地下水水量平衡方程的普遍形式可寫成為：地下水儲量變化等于總補(bǔ)給量與總排泄量之差。地下水總補(bǔ)給量包括：降水入滲補(bǔ)給量、地表和地下徑流補(bǔ)給量,土壤解凍補(bǔ)給的水量,人工回灌補(bǔ)給量和越流補(bǔ)給量;地下水總排泄量包括：地下水開采量、潛水蒸發(fā)量、向地表自然排出量、地下徑流流出量和越流流出量。不同地區(qū)，地下水量平衡要素不盡相同，各項平衡要素所占比重也不一樣。例如，雨量充沛的平原地區(qū)，降雨是主要補(bǔ)給量;地下水位埋藏較淺地區(qū)，是主要的排泄水量;山前沖積扇地區(qū)，地下徑流占收入和支出項很大比重;內(nèi)陸灌溉區(qū)，抽水灌溉和灌溉水入滲補(bǔ)給是主要水平衡要素。冰川水量平衡通常稱為。