水文学におけるリザーバーとは、水循環の過程で水が存在する各空間を表す言葉である。水の最大のリザーバーは海であり、地球上の水の約97%が存在する。次に大きなリザーバーは氷冠や氷河で、約2%の水が存在する。また、生物の体内に存在する水の割合が最も小さい。
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質量保存の法則
水循環における水の総量もしくは総重量、ならびに各リザーバーにおける水量は基本的には一定である。これはつまり、単位時間中に各リザーバーに流入する水量と、流出する水量が等しいことを意味する。
右の表は陸地と海洋における水の入出量を表したものである。例えば、年107×103 km3 の水が降雨として地表に降り注ぐとき、陸地から蒸発した水量71×103 km3 と、地表流や浸透して地下水となる水量36×103 km3 の合計は等しい。
滞留時間
水循環における滞留時間とは、水一分子が各リザーバーに滞留する平均時間のことである。
地下水は10,000年以上地下に留まっていることがあり、特にその期間が長い物は化石水と呼ばれる。水が土壌中にある期間はごく短い。これは、土壌が薄く広がっていて、容易に大気中に蒸発したり、河川などに流れでたり、地下水となったりするためである。蒸発して水蒸気となった水はおよそ9日ほどで凝結し、降雨などの形をとって再び地表に降り注ぐ。
水文学において、各リザーバーにおける水の滞留時間を推定する方法は概して2つある。広く用いられている方法は質量保存の法則に基づくもので、各リザーバーの容量がおよそ一定であると仮定したうえで、その推定容量を各リザーバーにおける流出入量で割って滞留時間を算出する。概念的には、全く水が流出しない状況下で、各リザーバーの容量を空の状態から満たすのに必要な時間を計算したものと考えればよい。
もう一つの方法は放射性同位元素（ラジオアイソトープ）を用いるもので、同位体水文学の領域である。地下水の滞留時間計算においては、この方法が採られることが多くなってきている。