計算基礎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)的數量關系,估計地區數量，也用來鑒別各種水文學方法和研究成果。因此，水量平衡是水文學中重要的基礎理論和基本方法之一。

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

　　大氣一定地區(陸地或海洋)上空的大氣中，在一定時段內收入的水分為：隨水平氣流輸入的水分(I)，來自下墊面蒸發的水分(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，一個地區上空大氣中所含水分的量基本不變。因此，一定地區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。當某地區上空大氣中的水汽凈輸送量為正值時,該地區降水量大于蒸發量,當某地區上空大氣中的水汽凈輸送量為負值時，該地區蒸發量大于降水量(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量(E)和流域出口斷面處的總徑流量(R);若研究時段內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 = +當不閉合時，應當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湖水面平均面積的乘積。湖泊水量平衡特點隨所在地區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;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;中國內陸湖主要分布在內蒙古、新疆、甘肅、青海和西藏內流地區;這里遠離海洋，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，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。

　　沼澤收入項為：沼澤范圍內的直接降水，從上游和鄰近地區匯入的地表和地下徑流;支出項為:水面蒸發量和沼澤量，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，蒸發和散發所占比重大，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給量與總排泄量之差。地下水總補給量包括：降水入滲補給量、地表和地下徑流補給量,土壤解凍補給的水量,人工回灌補給量和越流補給量;地下水總排泄量包括：地下水開采量、潛水蒸發量、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，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，降雨是主要補給量;地下水位埋藏較淺地區，是主要的排泄水量;山前沖積扇地區，地下徑流占收入和支出項很大比重;內陸灌溉區，抽水灌溉和灌溉水入滲補給是主要水平衡要素。冰川水量平衡通常稱為。