Bilans wodny stanowi zestawienie zsumowanych przychodów i ubytków wody wyrażonych w tych samych jednostkach oraz odnoszących się do tego samego obszaru i okresu bilansowania. Wyrazić go można równaniem ogólnym lub szczegółowym, w których liczba składników bywa różna, lecz identyczne są jednostki miary np. objętości (m3, km3 lub długości, a ściślej - miąższości warstwy wody wyrażane w mm).
Obszar bilansowania może obejmować wody hydrosfery kuli ziemskiej bądź poszczególnych kontynentów, oceanów i mórz, lub woda zawarta w litosferze, atmosferze. Bilans wodny dotyczyć może poszczególnych państw, mniejszych jednostek administracyjnych kraju lub też obszarów zmeliorowanych i skanalizowanych. Obszary bilansowania odnoszące się do zlewni rzecznych nazywa się obszarami spójnymi hydrologicznie, bowiem wszystkie wody odpływają przez ściśle określony przekrój hydrometryczny cieku, który nazywa się przekrojem kluczowym albo zamykającym zlewnię. Granice zlewni rzecznych, a także przekrój kluczowy są zazwyczaj jednoznacznie określone w sposób naturalny poprzez wododziały. Obszary niespójne hydrologicznie wymagają określenia dodatkowych źródeł zasilania i odpływów, które są wynikiem działalności człowieka. Mogą to być wpusty (śluzy) ujmujące wody do nawodnień lub na cele wodociągowe, kiedy woda transportowana jest kanałami lub rurociągami spoza granic zlewni podlegającej bilansowaniu. Również istnieją przypadki, w których pobiera się wodę na zaopatrzenie innych zlewni, deficytowych w wodę lub odpompowuje się zbędną wodę np. w zlewniach polderowych. Bilans wodny podobnie jak bilans handlowy stanowi porównanie strony przychodowej z rozchodową.
Bilanse wodne mogą być opracowywane dla okresów o różnej długości, np. wieloleci, roku, półroczy letnich i zimowych. Jednak w praktyce zamiast roku kalendarzowego stosuje się rok hydrologiczny rozpoczynający się 1 listopada i trwający do 31 października roku następnego. Hydrologiczne półrocze:

  •   letnie trwa od 1 maja - 31 października,
  •   zimowe rozpoczyna się 1 listopada, a kończy 30 kwietnia w następnym roku.

Wprowadzenie roku i półroczy hydrologicznych znacznie ułatwia bilansowanie, gdyż na ich początku i końcu w naszych warunkach klimatycznychnie ma śniegu.  Zatem nie powstają problemy w określaniu wielkości retencji śnieżnej, dla której konieczne byłyby obserwacje o wielkości pola powierzchni zalegania pokrywy śnieżnej, jej miąższości i zawartości wody. W roku kalendarzowym w naszym klimacie najczęściej zdarza się, że opad śnieżny nie powoduje odpływu, lecz kumuluje (retencjonuje) się w zlewni, a odpływy roztopowe pojawiają się dopiero w następnym roku.
Dla globu ziemskiego równanie bilansu wodnego z wielolecia (n > 30 lat) wyrazić można w najprostszej postaci, wskazującej na równowagę między sumą opadów i parowania, których wielkości liczbowe szacowane są na:

P = E = 550000 km3           

gdzie:
P - suma opadów atmosferycznych na obszarach lądowych (kontynencie) oraz oceanach i morzach (Oceanie Światowym),
E - parowanie z kontynentów i Oceanu Światowego

Za pomocą bilansu wodnego i jego składników można wyrazić cykl hydrologiczny małych (lokalnych) obiegów wody dla faz oceanicznej i kontynentalnej oraz dużego obiegu oceaniczno-kontynentalnego.

W każdym węźle obliczeniowym można zastosować pierwsze prawo Kirchhoffa dotyczące warunków ciągłości dowodzące, że algebraiczna suma dopływów i odpływów wody równa jest zero, przy czym dopływy do węzła mają znak plus, zaś odpływy - znak minus.
Dla krótkich okresów bilansowania ten warunek nie jest najczęściej spełniony i wówczas następują zmiany retencji w poszczególnych fazach obiegu. W literaturze hydrologicznej najczęściej podawane jest równanie bilansu wodnego według Pencka :

Rp + P = H+S+Rk   

w którym:
P - opad atmosferyczny,
H - odpływ,
Rp, Rk - retencja początkowa (p) i końcowa (k),
Δ R = Rp – Rk - przyrost retencji,
S  - straty  (w  zlewniach  rzecznych   powodowane  są głównie parowaniem wody, które oznaczane są symbolem V lub E).

Jeżeli okres bilansowania jest długi (n > 30 lat) stosunek           posiada tak małą wielkość, że można ją pominąć co oznacza, że Rp = Rk i wówczas równanie bilansu upraszcza się do postaci:

 

Literatura:

  1. Bagiński R.: Budownictwo wodne. Cz. I – Hydrologia.PWN, Poznań 1954,
  2. Buszma E., Domaradzki J., Rolla S.: Budowa dróg. Cz. I. PWSZ, Warszawa 1969,
  3. Czyżewski K [i in.]: Zapory ziemne. Arkady, Warszawa 1973,
  4. Fanti K. [ i in.]: Budowle piętrzące. Arkady, Warszawa 1972,
  5. Kollis W. [i in.]: Przewodnik budownictwa wodno-melioracyjnego. PWRiL, Warszawa 1955,
  6. Linder F.: Budowa mostów. Cz. I. PWSZ Warszawa 1970,
  7. Lisowski K.: Hydraulika. PZWS, Poznań 1950,
  8. Podniesiński A.: Zbiór zadań z hydrauliki. PWN, Warszawa 1958,
  9. Szwed F.: Zarys budownictwa wodnego. PWN, Kraków 1952.