我国河流水温的年变幅一般都较大，这也是我国气候大陆性较强，各地气温年变幅一般很大的反映。在不封冻地区，水温年变幅与气温年变幅的变化趋势相同，即随着高度的增大，变幅减小；随着纬度的增高，以及大陆度的增强，变幅增大。在封冻区，除了高度增大，变幅减小外，由于水温下限是固定的，随着纬度的增高，夏季气温较低，水温年变幅反而减小。
河流中的水流是紊流，一般情况下水温比较均匀，但特别大而平静的河流，河水很难彻底混合，垂线上水温的分布具有成层特性。一般在清晨，表面水温低，愈向河底水温愈高，成逆温现象。在14时左右，表面水温高，愈向河底水温愈低，成正温现象，河水温度的日变幅较小。
（三）湖泊、水库水温
1.水温的分布导致湖水温度分布差异的原因，一是水气界面上增温与冷却作用，一是湖泊、水库水内部紊动、对流的混合作用。
当湖水温度随水深的增加而降低时，即水温梯度成负值时，将出现上层水温高，下层水温低，但不低于4℃，这种水温的垂直分布，称为正温层；当湖温随水深的增加而升高时，即水温垂直梯度成正值时，将出现上层水温低，下层水温高，但不高于4℃。这种水温的垂直分布，称为逆温层。当湖温上下层一致，即水温垂直梯度等于零时，将出现上下层水温完全相同，这种水温的垂直分布，成同温状态。当湖泊出现正温层时，在湖面以下一定深度常常形成温跃层，即上下层水温有急剧变化的一段。出现温跃层的深度各湖不一，它决定于表层增温程度、风力大小、湖盆形态等。
2.湖水温度的变化湖水温度具有日变和年变的特点。水温的日变以表层最明显，随温度的增加日变幅逐渐减小，最高水温一般出现在每天的14—18时，最低水温出现在5—8时，水温日变幅在阴天和晴天之间的差别也较大。
湖面水温的年变，除结冰期外，水温变化与当地气温年变相似，但最高、最低水温出现的时间要迟半个月到一个月左右。水温月平均最高值多出现在7、8月，月平均最低值多出现在1、2月。湖温年较差比气温年较差小，大湖较小湖小。我国湖面水温年变幅最大是太湖，最大值可达38℃。高山、高原区湖泊水温年变幅最小。
（四）地下水的水温
地下水的埋藏深度不同，温度变化规律也不同。近地表的地下水的水温受气温的影响，具有周期性变化：一般在日常温层以上，水温有明显的昼夜变化；在年常温层以上，水温具有季节性变化。在年常温层中，地下水温度变化很少，一般不超过0.1℃。而在年常温层以下，地下水温则随深度的增加而逐渐升高，其变化规律决定于一个地区的地热增温级。地热增温级是指在常温层以下，温度每升高1℃所需增加的深度，单位为m/℃。各处地热增温级不同，一般为33m/℃。
在不同地区，地下水温度差异很大。如在新火山地区，地下水温可达100℃以上；而在寒带、极地及高山、高原地区，地下水的温度很低，有的可低至-5℃。
地下水在一定地质条件下，因受地球内部热能的影响而形成地下热水。它通过一定的通道，例如，沿断裂破碎带、钻孔等上涌，致使地热增温级大大提高，这种地区叫地热异常区。具有良好的地质构造及水文地质条件的地热异常区，有可能形成大量地下热水或天然蒸汽的地热田。
四、水的密度
（一）纯水的密度
纯水的介电常数很大、缔合力很强。在正常液态情况下，水分子排列成“最紧密的球形堆积”形式，也可以104°31′—109°28′的原子键角排列成其它形式。水分子有三种结构形式：①四面体结构；②类石英晶体结构；③最紧密的堆积结构。分子数相同时，第一种结构体积最大，第三种结构体积最小。温度一旦增减，三种形式分布就要发生变化。温度变化直接影响水的密度变化，见表1-6，0℃的冰密度为0.9167g/cm