我国水资源在分布上具有时、空分布不均衡和水、土资源组合不平衡的显著特征。我国地域辽阔，跨跃高、中、低三个纬度带，由于东西距海的远近、南北纬度的高低相差大，全国降水量和径流量的地区分布极不均匀，总的趋势是由东南沿海向西北内陆递减。我国地表径流的分布趋势，基本上与降水量相似，但地区分布的不均匀性比降水量更为严重。总的来说，南方水多、人多、地少；北方地多、人多、水少。南方四片水资源总量占全国的81%，人均占有水量约为全国均值的1.6倍，亩均占水量为全国均值的2.3倍。其中，西南诸河片人均占有水资源量达全国均值的15倍，亩均占有水量达全国均值12倍。北方片中黄河、淮河、海河三大流域的水资源总量仅占全国的7.5%，而人口和耕地却分别占到全国的34%和39%。尤其是海滦河片，人均和亩均水量都是全国的最低值，人均占有水量为全国均值的16%，亩均占有水量为全国均值的14%，是我国缺水最严重的地区之一。南方和北方相比，前者人均水量为后者的4.5倍，亩均水量为9.1倍；西南诸河与海滦河相比，前者人均水量为后者的89倍，亩均水量为87倍。
我国水资源在时间分布上变化很大，水旱灾害频繁。由水循环可知，自然界的水循环在时间上的变化很不稳定，因此水资源在时间分配上具有不均匀性。尤其是我国位于世界著名的东亚季风区，属显著的大陆性季风气候，因此降水量和径流量的年内年际变化都相当大，而且贫水地区的变化一般大于丰水地区。据统计，全国大部分地区连续最大四个月降水量占全年的70%左右。南方大部分地区连续最大四个月径流量占全年径流量的60%左右，华北、东北的一些地区可达全年径流量的80%以上。
年降水量的最大与最小比值，在南方为2～4倍，在北方为3～6倍。年径流量的最大与最小比值，在长江、珠江、松花江为2～3倍，黄河为4倍，淮河为15倍，海河则高达20倍。而且年际间还存在着连丰、连枯的现象，如黄河1922～1932年连续11年的平均年径流量比正常年少30%，海河北系1980～1984年的平均年径流量比正常年少1/2。松花江在近80年中出现过连续11年和连续13年的枯、丰年组，1916～1928年的平均年径流量比正常年少41%，而1953～1966年又比正常年多41%。
降水量和径流量年际间的悬殊差别和年内高度集中的特点，不仅给开发利用水资源带来了困难，也是水旱灾害频繁、农业产量不稳定的重要原因之一。
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