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：
1、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。
2、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。
3、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。
4、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
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
