随着经济的发展和人口的增加，人类对水资源的需求不断增加，再加上存在对水资源的不合理开采和利用，很多国家和地区出现不同程度的缺水问题，我国水资源短缺状况非常严重，每年农村约有3.6亿人喝不上符合标准的饮用水。水资源已上升为攸关国家经济社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。
改革开放以来，中国工业得到快速发展，但“大量生产、大量消费、大量废弃”的粗放发展模式以牺牲环境和浪费资源换取眼前利益的短视行为，使环境质量遭受了空前的重创：沙漠化面积174万平方公里，90%以上天然草原退化、生物多样性减少，水土流失面积356平方公里，流经城市的河段普遍受到污染，水源、空气、土壤等污染日益恶化，水质性缺水呈现恶化趋势，对生态系统、食品安全、人类健康构成严重威胁。
据统计，每年农村约有3.6亿人喝不上符合标准的饮用水，水资源正成为一种宝贵的战略资源，上升为攸关国家经济社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。水资源短缺面临的挑战是严峻的，主要表现为：
水资源严重短缺
中国的水资源基本状况是人多水少、水资源时空分布不均匀，南多北少，沿海多内地少，山地多平原少，耕地面积占全国64.6%的长江以北地区仅为20%，近31%的国土是干旱区(年降雨量在250mm以下)，生产力布局和水土资源不相匹配，供需矛盾尖锐，缺口很大。
水资源污染严重
由于改革开放初期只注重发展速度、忽视环境影响的粗放型发展模式，使水资源遭受严重污染：流经城市河段普遍受到污染，三江(辽河、海河、淮河)和三湖(太湖、滇池和巢湖)均受到严重污染，蓝藻时常暴发;在七大水系100个国控省界断面中，Ⅰ-Ⅲ类、Ⅳ-Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为36%、40%和24%。此外，城市地下水约有64%遭受严重污染，33%的城市地下水为轻度污染。
水资源的重复循环利用率偏低
工业生产用水效率低，导致成本偏高，产值效益不佳，单方水的GDP产出为世界平均水平的1/3。全国大多数城市工业用水浪费严重，平均重复利用率只有30-40%，2009年全国城市生活污水集中处理率平均为63.42%，无法与先进国家相比。
水资源的宣传和管理不到位
长期以来，水资源短缺现状的宣传教育力度不够，科学有效使用水资源的引导和督察不到位，工农业和生活用水管理处于缺失状态，民众节水意识淡薄，各行各业用水浪费现象普遍存在。例如2010年总需水量为7300亿吨，可供水量仅有6200—6300亿吨，缺水量1000亿吨，城市缺水总量为60亿吨。
解决措施
全面保护和审慎开采地下水
20世纪70-80年代的地下水开采量分别为572和748亿吨/年，20世纪末达到1058亿吨，之后维持在1000亿吨以上，每年以25亿吨的速度增加。全国657个城市中有400多个以地下水作为饮用水源，北方地区65%的生活用水，50%的工业用水和33%的农业灌溉用水均来自地下水。
北京、天津、河北、河南、山东、山西、陕西、甘肃和新疆等许多地区地下水均处于超采状态。2008年已形成大小不等的地下水降落漏斗222个，主要分布在华北和华东地区，而在华北平原形成的地下漏斗约为3~5万平方公里，已成为世界区域性最大的漏斗分布区。
在118个大中城市中64%的地下水属于较重度污染，33%的属于轻度污染。地下水已不同程度遭受有机和无机有毒有害物的污染，并呈现由点向面、由浅到深、由城市到农村不断扩展的趋势，北方污染程度比南方严重。因此，增加地下水开采无法从根本上解决水资源短缺的难题。
加大海水直接利用工作力度
英、法、荷、意等国在火力发电、核电、冶金以及石油化工等行业的脱硫、回注采油、制冰和印染等方面，以及生活方面的冲厕、冲灰、洗涤、和消防等方面直接利用海水代替淡水。2010年世界海水直接利用量近6000亿吨，淡水资源节约效果显著。
在中国沿海的电力、化工、石化等领域，海水用于直流冷却和循环冷却、消防系统用水、海水冲厕等方面。2010年，海水直接利用量550亿吨，其中用作冷却水的占90%左右，其贡献率为16—24%。到2020年将达到1000亿吨，贡献率将提高至26—37%。直接利用海水，将是解决沿海水资源短缺的主要措施之一。
海水淡化技术有待升级和推广
中国海水淡化技术已进入加速发展期，主要采用低温多效和反渗透技术淡化海水。海水淡化项目建成后，淡水能力将达到220万吨/日。到2020年，海水淡化量将实现250—300万吨/日的目标。目前海水淡化技术需要解决的技术和应用问题是：
首先，关键设备制造及新技术开发有待完善。如用反渗透法时，关键部件包括能量回收设备、反渗透膜和高压泵，分别约占设备总投资的1/3。须将浓水侧的高压加以回收以达到节能降耗的目的，当前的能量回收装置全靠进口，90%的反渗透膜和大部分高压泵也依赖进口。
其次，海水浓水的处理技术有待改进和提高。总体来说，浓盐水处理用关键设备已达到国外先进水平，但在高性能反渗透膜、预处理技术、大型高压泵与能量回收系统等方面还有差距。
提高苦咸水淡化能力
当前，世界各国苦咸水淡化方法，主要有蒸馏法(多效蒸馏、多级闪蒸和压气蒸馏)、膜法(反渗透和纳滤)和电渗析法(电渗析和频繁倒极电渗析)等多种。其中膜技术占绝对优势(反渗透占76%，电渗析占15.6%，多级闪蒸占2%，其他占5%)。目前超过15个国家的100多个科研机关正在从事苦咸水利用与淡化方面的研究工作。
中国苦咸水资源较为丰富，总面积为1.6兆平方公里，具有开采应用价值的微咸和中咸苦咸水资源量为20.05亿吨/年，其中微咸苦咸水为14.4亿吨/年，中咸苦咸水为5.65亿吨/年。以苦咸水淡化技术生产淡水，可作为淡水资源的重要补充。与其他国家的技术运用相比，中国淡化苦咸水的装机容量较小，自2005年以来维持在2.8万吨/天，只占世界苦咸水淡化产量(700万吨/天)的0.4%左右，开发利用潜力很大。
污水资源化是解决缺水的主攻方向
工业废水排放达标率一直在90%以上，工业用水重复利用率在80%以上，城市生活污水处理率在50%左右。2008年北京市再生水首次超过地表水的新用水量，占总用水量的18.4%，成为一个非常稳定的水源。当前，北京市的中水利用率为30-40%，每年利用中水6亿吨，在中国处于领先地位，但离中水利用率的理想值30-50%的目标还有一定的距离。目前全国城市污水回收利用率为8.5%，与城市用水的需求有相当大的缺口。目前已具备技术力量和经济实力来进行污水治理资源化的工作。实现污水治理资源化，提高水重复利用率，是今后长期治理污水的工作重点，是解决水资源短缺的根本出路。
雨水资源化工作亟需重视和加强
大多数城市，主要以江河湖泊等地表水、地下水以及外调水(如南水北调)作为主要水源，对雨水的开发利用不够重视。雨水是继中水、海水之后的人类“第三水源”。中国平均年降雨总量为6.2万亿吨，除通过土壤水直接利用于天然生态系统与人工生态系统之外，通过水循环更新的地表水和地下水的多年平均水资源总量为2.8万亿吨(仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚)，是一个具开发价值的水资源。
21世纪以来，很多大城市在雨水资源开发利用方面取得了积极成效。如起步最早的北京市，2006年，100个集雨项目共收集雨水200万吨，分别占全市年均降雨量、年用水总量的万分之二和万分之六，并且其成本比自来水低很多，每吨仅约0.1元。无论从环保、解决水资源短缺角度，还是从技术设施和运营成本看，雨水收集和利用作为一种非传统水源，具有非常好的发展前景。
