降水是地表水源的主要补给来源，中国大部分地区降水的季节分配不均匀。长江以南地区多雨季节为3～6月或4～7月。雨季降水量占全年降水量的60%～70%。华北和东北地区，多雨季节为6～9月，雨季降水量占全年降水量的70%～80%。因此,地表径流量主要随降雨的季节而变化，在时间上分配极不均衡，而作物在生长期内的需水是逐日变化且相对均匀的，这使径流的时间分配与灌溉的需求不尽适应。此外，灌溉水源的年际变化也很大,南方河流丰枯年份水量比值在3倍以上，北方河流丰枯年份水量比值可达10～20倍。干旱年份，特别是连续干旱年份，水量不足对农业生产的影响极大，以至造成绝收。中国80年代初的年灌溉用水量约4000亿m3，占全国总用水量的84%，其中约90%取自地表水。河川径流的开发利用程度，南方、北方差异很大。在中等干旱年份,海滦河流域已达77%,黄河流域59%，长江流域仅19%。

地下水接受降雨入渗、河道渗漏、灌溉渗漏、山前侧渗等补给，形成存在于地壳表层含水层（第四季松散岩体）中的地下水。在多年丰枯水文周期内的开采、补给交替作用下，可得到恢复和更新的多年平均水量为地下水资源量。其中浅层地下水是另一重要的灌溉水源。它与降水和地表水有着密切的联系，补给条件好，容易更新,地下水位埋藏深度相对较浅,是中国华北和东北平原地区发展灌溉的重要水源。1981年海滦河流域平原地区地下水利用率已达90%。深层地下水补给距离长，不易更新，一般不宜作为灌溉常备水源。对深层地下水的开采，要注意采补平衡。