Водный баланс водохранилищ выражается в связи поступления и потерь воды для искусственного водоема за определенное количество времени. Водное равновесие рукотворного озера должно быть подобно равновесию воды в сточном озере. Важными частями водного баланса будут являться сток воды в реке, слив подземный и выпадение осадков в полость водоема. Эти составляющие характерны для долинных искусственных водоемов. Расходные части баланса вод — это слив воды через различные части плотины, испарение с водоема, забор воды для использования в хозяйстве. В результате, водным балансом будет называться изменение количества воды в искусственном водоеме за определенное количество времени. Время будет рассчитываться по-разному: для искусственных водоемов суточной координации — час или несколько часов; для недельной координации — одни сутки или несколько и т. д.
Особенностью строения баланса воды в искусственном водоеме является превалирование притока воды в реке в приходной и превалирование слива воды в расходной составляющей баланса воды. На атмосферные осадки приходится около 2-3 процентов прихода вод, а на испарение — около 10 процентов. Но это не относится к крупным рукотворным водоемам или водохранилищам, которые располагаются в областях с большим значениями осадков или испарения. Например, в огромном искусственном водоеме Вольта, расположенном в Гане, осадки составляют 22% прихода баланса вод (1400 мм), а испарение — 25% расхода баланса вод (1570 мм). Когда осадки превышают испарение, происходит увеличение слива рек. Когда в области засушливая погода, большая часть стока вод теряется. Чем выше различие между выпариванием и атмосферными осадками в водоеме и больше его площадь, тем выше сокращение стока вод ниже искусственного водоема. Усугубляет положение засушливый климат. Яркий пример тому — искусственный водоем Насер на реке Нил (осадки — около 0,1 м, а испарение — около 2 м в год). Разность выпаривания и осадков — 1,9 м в год, а при площади искусственного водоема около 5 км2 это дает объем утраты слива вод в 9,7 км3 в год, что является пятой частью среднего слива воды в Ниле выше искусственного водоема (45 км3/год)
Сила обмена воды в искусственных водоемах выше, чем у озер. В крупнейших изустных водоемах мира, таких как Братское, Кариба и др. вода обновляется раз в 2-3 года.
