自然界中水的转化是通过循环来实现的。蒸发、降水和径流是水循环过程中的主要环节。从数量上研究水的循环，即为水的动态均衡。
从全球来看，多年长期内水量并无明显的增减现象。
设：Zm为海洋面的年蒸发量；Xm为海洋面的年降水量；Zc为陆面年蒸发量；Xc为陆面年降水量；Y为地表及地下年径流量。
以上各量如采用多年平均值，则
对海洋：
水文地质学基础
对陆地：
水文地质学基础
在全球范围内：
水文地质学基础
（1-3）式表明，对全球来说，多年平均蒸发量等于多年平均降水量。
陆地表面有些地区，其中径流最后可以直接流入海洋，这些地区叫做外流区；有些地区，其中径流最终是消耗于蒸发而不注入海洋，这些地区叫做内流区。因此，在不同地区水均衡方程式可以不同。
如设：X为区域内的年降水量；Z为区域内的年蒸发量；Y为区域内流出的年径流量。
若各量采用多年平均值，则
对外流区来说：
水文地质学基础
对内流区来说：
水文地质学基础
研究水循环和水均衡，对认识一个地区水资源的形成和合理利用具有重要意义。
人类活动不仅可以改变水循环的强度和路径，而且可以改变水均衡的状况。目前，人类活动改变水均衡的主要方式：①修建水库和引水渠；②修建大型调水工程，改变一个大的水文网地区，即两个以上流域间的水量均衡。这些人工水库多修在山区或丘陵区，或是丘陵区与平原交界之处。在丰水期把多余的部分径流蓄积起来，在枯水期放出去，灌溉农田，对径流的时空分布起着调节作用。大型调水工程通常是把丰水区的水引向缺水区（如我国的南水北调工程），特别是把湿润地区的水，引向干旱地区，这对改变大陆内部的水均衡，改善干旱地区的水分状况，具有重要作用。