2.1 自然界的水
2.1.1 地球上各种水体的数量与分布
地球表面、岩石圈内、大气层中和生物体内储藏着各种形态（气态、液态和固态）的水体，包括海洋水、地表水（含冰川和冰盖、湖泊水、沼泽水、河流水）、地下水（含重力水、地下冰）、土壤水、大气水和生物水等地球全部水体的总储量约为1385984.6万亿m3，其中海洋储存1338000万亿m3，约占全球水体总储量的96.54%，陆地储存47984.6万亿m3，约占全球水体总储量的3.5%，地表水和地下水各占1/2左右。地球上各种水体的储量见表2.1。
表2.1 地球上各种水体的储量
由表2.1可见，在地球水体的总储量中，含盐量不超过1g/L的淡水仅占地球水体总储量的2.5%，其余97.5%为咸水。在总量为35029.2万亿m3淡水中，有68.7%被固定在两级冰盖和高山冰川中，有30.92%蓄存在地下含水层和永久冻土层中，亦即绝大部分淡水是人类不易开采的；而湖泊、河流、土壤中所容纳的淡水只占0.316%，因此，可供人类利用的淡水量是十分有限的。
2.1.2 水资源
地球表层可供人类利用的水称为水资源。水资源具备多种功能，如饮用、灌溉、养殖、航运、发电、生态、景观等。
淡水资源与人们的关系最为密切，但全球淡水储量中绝大部分为冰川、永久雪盖、内陆湖沼和历史年代储存的深层地下水等水体，它们的更新速率很慢，一旦被大量利用，很难恢复。陆地上大气降水、河流、土壤水、浅层地下水等水体的循环交替周期短，易于恢复，是人类可用的主要淡水资源。因此，在一般情况下，水资源是指陆地上每年能够得到恢复和补充并可供人类利用的淡水，是陆地上由大气降水补给的各种地表和地下淡水水体的动态水。
全球多年平均年降水量为800mm，产生的河川径流量46.8×1012m3。与之相比，我国多年平均降水量648mm，产生的河川径流量2.8×1012m3。与世界其他国家相比，我国水资源总量仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚，居世界第六位，但由于人口众多，人均水资源占有量约为2200m3，仅为世界人均占有量的1/4，排在世界第109位。我国水资源分布的趋势是由东南向西北递减，空间分布悬殊十分大。长江流域及其以南地区国土面积占全国的36.5%，水资源量却占全国的81%，人均水资源量约为全国平均值的1.6倍，平均每公顷耕地的水资源占有量为全国平均值的2.2倍。淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国水资源量的19%，人均水资源量约为全国平均值的19%，平均每公顷耕地的水资源占有量则为全国平均值的15%。我国水资源在年内年际分配也存在分配不均匀的状况，大部分地区年内连续4个月降水量占全年的70%以上，连续丰水或枯水年也较为常见。
水能资源是重要的能源资源，据不完全统计，2015年全世界水电装机容量已超10亿kW。我国的水能资源蕴藏量为世界第一位，理论蕴藏量6.76亿kW，技术可开发容量4.93亿kW，约占世界总量的1/6。中国水能资源的特点是西多东少，大部分集中于西部和中部。在全国可能开发水能资源中，东部的华东、东北、华北共占仅6.8%，中南五地区占15.5%，西北地区占9.9%，西南地区占67.8%，其中，除西藏外，四川、云南、贵州三省水能资源占全国的50.7%。
2014年，全国水电装机容量突破3亿kW，占全球总装机容量的27%左右，居世界第一。目前，世界上水电总装机容量超过1000万kW的有16个国家，水电装机容量排在前5位的国家分别是中国、美国、加拿大、巴西和俄罗斯。
2.1.3 水灾害
由于天然来水时空分布不均，不能满足人们日常生活和发展的要求，会造成一些地区的洪水、干旱等自然灾害。同时，人类社会发展对水资源的过度开发和利用，尤其是人类某些活动对水生态环境的不利影响，会进一步加剧水灾害的程度，甚至造成新的灾害。
洪水是由于暴雨、融雪、风暴潮、水库溃坝引起江河流量迅速增加、水位急剧上涨的现象。洪水会淹没堤岸滩涂，甚至漫堤泛滥成灾，造成人员伤亡和重大经济损失，洪水灾害历来是我国最严重的自然灾害之一。
干旱是指水分的收大于支或供与求不平衡形成的水分短缺的现象，干旱引起水资源短缺会造成工农业减产，影响人们正常生活。我国是一个水资源严重不足的国家，水资源时空分布不均造成干旱灾害的频发，它是对我国工农业生产影响最严重的气象灾害。
水环境恶化是人类社会对水资源的过度开发利用、缺乏有效保护造成的后果。随着工业化程度的提高、城市化进程的加快和人口的不断增长，人类产生的大量废水排入河流、湖泊和海洋，造成水体的污染，使得水资源的质量不能满足人类生活和生产的要求，影响了水体为人类服务的各种功能。我国水土流失也很严重，全国水土流失面积达367万km2，每年流失的泥沙约50 亿t。黄河中上游的黄土高原区60万km2面积中，严重水土流失面积达70%以上，水土年流失量3700t/km2，每年从黄土高原输入黄河干流的泥沙16亿t，其中4亿t淤积在下游，导致黄河河床每年以10cm的速度抬高。水环境污染加剧了我国水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来严重的负面影响。
由于受人类生活和生产活动的影响，世界各地江河径流和浅层径流和浅层地下淡水的水质已受到不同程度的污染。
与煤、石油等矿产资源不同，水资源数量具有可更新补充的特点。然而，随着城市工业和农业的迅速发展，人口和用水量的急剧增长，人类对水资源的需求量日益增长，而可利用的水资源是有限的，导致不少国家不少地区出现了水资源不足的局面。人类逐渐认识到，可更新补充的水资源并非取之不尽，用之不竭的，必须十分重视，珍惜利用。为了使有限的水资源得以持续利用，世界各国都很重视水资源的调查、评价和合理开发利用与保护工作。