自然保護區系湘江和資水上游的分水嶺，主要河流有流入資江的夫夷水及其支流和流入湘江的紫溪河及其支流。夫夷水從廣西資源縣車田灣流入新寧縣再經邵陽匯入資水，在新寧縣流程約100km。夫夷水平均流量達78.14m3/t，以HCO3-Ca型、HCO3-Ca·Mg水為主，pH值一般6.5-7.7，總硬度1.5-2.56德國度，礦化度0.108-0.150克/升，屬低礦化、弱酸性至弱堿性和極軟水至軟水，紫溪河旱季測得pH值一般7.7，總硬度1.74德國度。
主要補給源為大氣降水。保護區及其周邊地區地下水劃分為基巖裂隙水和碳酸巖裂隙巖溶水二大類。地下水水化學類型以HCO3-Ca型為主。
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