水分平衡方程，也稱為水量平衡方程，是水循環的數學表達式，描述了在一個特定區域內，水的收入和支出之間的平衡關係。這個方程通常表示為：
△S = I - O
△S 表示在研究時段內，區域（或水體）蓄水量的變化。
I 代表水量收入項，即進入該區域的總量。
O 代表水量支出項，即離開該區域的總量。
水量平衡方程可以根據具體的研究區域和時間段進行不同的細化。例如，對於閉合流域，方程可以表示為：
P = E + R ± ⊿W
其中：
P 是降水量。
E 是蒸發量。
R 是地面流出量。
⊿W 是流域的蓄水變數。
對於全球尺度，水量平衡方程可以表示為：
P全球 = E全球
其中：
P全球 是全球的降水量。
E全球 是全球的蒸發量。
這些方程說明了在任何給定的時間和空間尺度上，水的收入（如降水）和支出（如蒸發和徑流）之間的平衡。在全球尺度上，多年平均的降水量大致等於多年平均的蒸發量。在特定區域，如閉合流域，降水量等於蒸發量加上地面流出量，再加上或減去流域蓄水量的變化。