水热平衡是自然地理学的一个研究主题，基本任务是揭示地球表层系统的物质能量的规律，因此又被称为景观地球物理方向。水热平衡研究的基本思路是在地表水分平衡和热量平衡各分量研究成果的基础上，建立水分和热量各组成要素之间的系统作用与依赖关系，并找出其对地理环境形成演变和发展的影响。

最早出现的水热平衡联系方程是施瑞伯方程。苏联学者M.I.布德科和A.A.格里戈里耶夫引入辐射干燥指数和净辐射到水热平衡区域分异研究，得到了在形式上类似于元素周期表的全球陆地地理带和地带的周期排列系统。中国地理学家黄秉维引入干燥指数和积温，得出了中国自然区划热量带和湿润地带的划分，并提出热量平衡、水分平衡及其在地理环境中的作用的理论，提出“大搞水平衡，攻破蒸发关”，是自然地理学最重要的基本理论研究方向。

主要有：①以水量平衡方程和热量平衡方程（又称能量平衡方程）为出发点，确定两个平衡方程中的各个分量及其时空变化规律，建立模拟各个分量变化过程的模型。②建立水量-热量联系方程，提出热量-水量联系指标。③利用水量-热量联系方程和热量-水量指数等研究成果揭示地球表层系统的时空变异规律。

多年平均水量平衡方程为：

（1）

式中为降水，米³；为径流，米³；为蒸发，米³。

多年平均热量平衡方程为：

（2）

式中为净辐射通量，焦；为显热通量，焦；为蒸发耗热，焦/米³。

由于两个方程式中都有蒸发项，因此，不难导出水热平衡联系方程，按水量单位计算时有：

（3）

上述热量平衡与水量平衡的联系方程是通过蒸发潜热（）建立的。联系水、热平衡两者的指标是布迪科辐射干燥指数（）：

（4）

式中为布迪科辐射干燥指数，其余符号同前。

上式表明辐射干燥指数（）与水量平衡及热量平衡各要素之间的关系。通过分析初步得到全国的平均水热平衡状况是。显然，全国平均的潜热通量大于显热通量，且蒸发耗热占主要比例。全国平均的辐射干燥指数（）约为1.1，不同区域年降水量随着干燥指数的增大迅速减少，在年降水量约1000毫米的地区，干燥指数大约为1.0。径流作为水量与热量平衡过程的产物，受降水量和热量的控制，不同流域的径流系数因干燥指数的增大而减小。