水循環（Hydrological Cycle），又稱水分循環、水文循環，是指自然界中的水在太陽輻射、地球引力等的作用下，以氣態、液態和固態的形式在陸地、海洋、大氣和生物間不斷循環的過程。1674年，法國學者P.佩羅（Pirre Perrault）在其著作《泉水之源》中最早定量地描述了水循環，同時，馬略特也對水循環進行了重要研究。
在自然界中，水循環的外部驅動力主要源自太陽輻射與重力作用，這兩者共同為水循環中的物理狀態變化及水體運動提供了必要的能量。而水在常規環境條件下展現出的氣態、液態、固態之間易于轉換的特性，則是水循環得以進行的內在機理。可劃分為大循環（海陸間循環）與小循環（海上內循環、陸地內循環）兩種類型，這一過程中主要涉及大氣水、陸地水、海水這三大類，通常包括蒸發、水汽輸送、降水、下滲，以及（地表、地下）徑流五個環節。
水循環可以調節地表氣溫和濕度，使各種水體不斷更新，從而維護全球水的動態平衡，使水成為可再生資源。是陸地淡水資源的重要來源，對人類生產活動至關重要。然而，人類活動卻對水循環產生了顯著影響，破壞了自然界的生態平衡。如圍湖造田不僅減少了湖泊蓄水量，還降低了防洪抗旱能力，削弱了湖泊對氣候的調節作用。同時，工業廢水、生活污水及大氣污染物通過水循環擴散，加劇了水體污染，尤其是礦物燃料燃燒產生的二氧化硫和氮氧化物形成的酸雨，更是將大氣污染轉化為地面水和土壤污染。
成因與類型
成因
自然界中，水循環形成的外因來源于太陽輻射和重力作用，其為水循環提供了水的物理狀態變化和運動能量；而水在常規環境條件下能夠輕松地在氣態、液態、固態之間轉換的特性，則構成了水循環的內在機制。
類型
自然界水的循環可分為大循環和小循環兩類，大循環與小循環不僅在各地區內部持續運作，同時也跨越地域界限，在不同地區間不間斷地進行著水的交換與循環，構成了全球范圍內永不停歇的水循環體系。
大循環
大循環，又稱海陸間循環，是指海洋與陸地之間的水分相互交換過程。即海洋中的水體通過蒸發進入大氣，隨后這些水汽被氣流攜帶至陸地上空，在適宜條件下凝結成水滴并降落到地表。降落的水分中，一部分會匯入江河，經由地表徑流的路徑最終流回大海；而另一部分則會滲透進入地下，成為地下水，之后通過地下徑流等多種方式再次匯入江河或直接回歸海洋。這種循環是陸地上水分補給的主要形式。
小循環
小循環，又稱海上內循環或陸地內循環，是指海洋或陸地上的水汽蒸發后上升至空中凝結后又各自降入海洋或陸地。即沒有海陸之間的交換，陸地或者海洋自身的水單獨循環的過程。
水循環組成
全球總的循環水量約為496×1012立方米/年，不到全球總儲水量的萬分之四。在這些循環水中，約有22.4%成為陸地降水，其中約三分之二又從陸地蒸發掉。
水循環的水體
在自然界的水循環過程中，主要涉及的水體包括大氣水、陸地水、海水這三大類。
?大氣水?
大氣水是指存在于大氣中的水蒸氣。其水量通常通過單位面積氣柱中所含水蒸氣的量來計算。將大氣中的水蒸氣量換算成可能降水量，其全球平均值約為25毫升。全球年平均降水量約為970毫升，日平均降水量約為2.7毫升，意味著水分蒸發到大氣中后，平均每隔10天又通過降水回到地面。這一循環周期因地表蒸發量、大范圍氣流運動以及地理位置和季節的差異而有所不同，是維持全球水平衡的重要環節。
?陸地水?
陸地水包括河流、湖泊、地下水等淡水資源，其循環受到流域內降雨情況、匯水面積、地形和地貌等自然條件的制約。在降雨過程中，雨水直接或間接地落到地面，根據地表覆蓋和土壤滲透能力，一部分水滲入地下，一部分產生徑流，匯入河流或在低洼地滯留，同時發生蒸發。滲入土壤的水一部分會蒸騰，另一部分繼續下滲進入地下含水層。在一個流域內，地表水和地下水相互補給，構成了一個相對獨立的水文循環系統。
?海水?
海水是地球上最大的水體，也是水循環的主要水體。根據V.M.Goldschmid（基于假設地球表面完全由水覆蓋，但實際上地球表面只有約70.8%被海洋覆蓋）計算，地球表面每平方米的含水量為273升，而海水則為268.4升，約占地球總水量的97%。在海洋內部，尤其是深度在1千米以淺的表層，存在大量的海水流動，這是由海風、海水溫度或含鹽量不同引起的密度流所驅動的。然而，由于海水的水量巨大，即便是表面的混合層，其循環周期也長達120年之久，深海區的循環周期則長達3000年。
水循環的環節
水循環通常包括蒸發、水汽輸送、降水、下滲、（地表、地下）徑流五個環節。
?蒸發?
蒸發是水由液態轉化為氣體狀態的過程，是海洋與陸地上的水返回大氣的唯一途徑。根據蒸發面的不同，蒸發可分為水面蒸發、土壤蒸發和植物蒸發等。蒸發過程受到多種因素的影響，包括供水條件、動力學和熱力學因素、土壤特性和土壤含水量等。蒸發是水循環的起始環節，為水汽輸送和降水提供了必要的水汽來源。
?水汽輸送?
水汽輸送是指大氣中水分因擴散而由一地向另一地運移，或由低空運送到高空的過程。水汽在運送過程中，其含量、運動方向、路線以及運送強度等隨時會發生改變，對沿途的降水有重要影響。水汽輸送不僅伴隨著動量和熱量的轉移，還影響著沿途的氣溫、氣壓等其他氣象因子。因此，水汽輸送是水循環的重要環節，也是影響當地天氣過程和氣候的重要原因。水汽輸送受到大氣環流、地理緯度、海陸分布、平均海拔與地形屏障作用等多種因素的影響。
?降水?
降水是指空氣中的水汽冷凝并降落到地表的現象。它包括水平降水和垂直降水兩部分，前者如霜、露、霧和霧凇，后者如雨、雪、霰雹和雨凇。降水是水循環過程的最基本環節，它補充了地表水和地下水，維持了生態系統的水分平衡。降水要素包括降水總量、降水歷時與降水時間、降水強度、降水面積等。降水受到地形條件、植被、水體、人類活動等多種因素的影響。
徑流?
徑流是指流域內的降水通過地面與地下途徑匯入河網，并最終流出流域出口斷面的水流現象。它主要包括降雨徑流和冰雪融水徑流兩種形式。徑流的形成是一個復雜的過程，通常可分為降雨階段、蓄滲階段、產流漫流階段以及集流階段。作為水循環的關鍵環節，徑流將地表水和地下水緊密相連，實現了水資源的再分配。徑流的特性與規模受到多種因素的影響，包括氣候條件、流域的下墊面特性（如地形、土壤、植被等）以及人類活動。根據水流來源和流動方式的不同，徑流可進一步細分為地表徑流（涵蓋坡面流和河槽流）和地下徑流等類型。
?下滲?
下滲是指水分透過地面滲入土壤的物理過程，它是徑流形成的一個重要環節。下滲過程通常分為三個階段：滲潤階段、滲漏階段和滲透階段。在滲潤階段，水分子主要受土壤顆粒的吸附作用，形成薄膜水；滲漏階段則是水分在毛細管引力和重力作用下，在土壤顆粒間移動；到了滲透階段，土壤孔隙被水充滿，達到飽和狀態，此時水主要在重力作用下運動。下滲的狀況受到多種因素的制約，包括土壤特性、降水特性、流域的植被與地形條件，以及人類活動的影響。通過下滲，部分降水轉化為土壤水和地下水，進而參與到更廣泛的水循環中。
水循環的周期
大氣中總含水量約為，而全球年降水總量約。因此，全球的大氣水分交換的周期為10天。
全球河流總儲水量約為，而河流年徑流量為。因此，全球的河水每年平均轉化為徑流約22次，即河水平均約16天就會更新一次。
作用與意義
影響
有利影響
不利影響
參考資料 >
世界水日 | 什么是水循環?水循環有哪幾個過程?.吉林省科學技術協會.2024-01-04
城市水資源承載能力--理論·方法·應用(21頁）.waterscience.2024-10-24