地下水的均衡是指某地区在某一时期内，地下水量的收入与支出之间的差额必等于其储存量的变化量。当收入大于支出时，表现为地下水储存量增加，称为正均衡，反之，称负均衡。

一个地区气候的多年变化总趋于一定的统计平均值，地下水也保持其总的均衡。当气候在统计平均值上下波动时，地下水动态也随之而波动，水均衡发生变化。

研究潜水的均衡必须分析其收入项和支出项，列出均衡方程，通过测试或估算均衡方程中的各项，以算出某些未知项。

一个均衡区，在一个均衡时期（通常为一年）内潜水的收入项有：

W1——上游断面潜水流入量；

Xf——降水入渗补给量；

Yf——地表水渗入补给量；

Zc——凝结水补给量；

Qt——下伏承压含水层越流补给量。

支出项有：

W2——下游断面潜水流出量；

Zu——潜水蒸发量；(www.daowen.com)

Qd——泉及地下水泄流排泄量；

——潜水向下伏承压含水层的越流排泄量。

均衡期始末潜水储存量变化为μΔH，此时，μ为潜水含水层的给水度，ΔH为均衡期潜水位变化值。当收入项大于支出项时，水位上升，μΔH取正值；当收入项小于支出项时，水位下降，μΔH取负值。

将以上各项列为一个方程，即为潜水均衡方程：

此为潜水均衡方程式的一般形式。一定条件下，某些均衡项可取消，此方程则可简化。例如，一般情况下，凝结水补给量很少，故Zc可忽略不计；当无越流时Qt及Q′t可略去；地势平坦的平原区，地下径流微弱，水力坡度极小故W1和W2趋近于零；地形切割微弱，径流排泄不发育，Qd可以不计。因此，方程可简化为

这是大多数干旱、半干旱平原地区典型的均衡方程。

多年均衡条件下，μΔH=0，则得

即渗入的水量全部通过蒸发消耗。

典型的湿润山区潜水的均衡方程式为

即渗入补给的水量全部以径流形式排泄，蒸发排泄为零。山区地下水全部以大泉形式集中排泄时，可通过定期测定泉流量反求其补给量。