变水位法是一种旨在减少易挥发油品蒸发损耗的储存方法，主要用于储存汽油。它是通过调节水垫层高度，使油面高度在收、发油过程中保持不变，始终处于接近洞罐顶部的一定高度上。洞罐进油时，罐内浸没式排水泵同时启动，以相同的流量向外排水，水界面下降，但油面高度基本不变，以防吸入空气促使油品蒸发。油罐向外发油时，同时以等流量向罐内供水，油水界面上升，仍维持沛面高度不变。
洞罐内还设有裂隙水泵，以便在没有收发作业时，及时排放通过罐壁渗入的裂隙水，采用变水位法储油时，地面需设有一定容量的水池，或有充足的水源，以便洞罐向外发油时补充水垫层用水。
变水位法储油的工艺流程图。从油轮1卸下的油品经过油管送入洞罐。为防止产生静电，进油管出口做成喇叭形，使油品进罐流速降到1m/s以下。进入洞罐的油品迫使水垫层的水经连通隧道进入注水槽经溢流墙溢流到注水槽右侧，启动输水泵，将水排入油水分离器。分离后的水进入污水过滤器，经活性炭吸附，达到排放标准后送入储水池或直接排放掉。分离后的油经回流管返输至洞罐。油品外输时，启动悬于油罐上部的浸没式油泵。油泵的台数根据要求的最大发油量确定，考虑到备用一般不少于两台。油泵的出口管线装有压力安全阀和回流管，以便在超压时使部分油品经回流管返回洞罐，对油泵起保护作用。启动输油泵的同时，通过注水管向洞罐注水，以维持油面不致下降。
此外在洞罐竖井内还设有超压保护的呼吸管，观测沛面高度的浮标液面计和量油孔，控制最低油位的油水界面控制器等附属设施。
这种带注水槽的变水位储存系统实际上是一种压力储存系统。根据连通器原理，油品储存压力的大小取决于溢流墙顶端的高度以及油、水的密度差。
变水位法储油的优点是罐内气体空间体积极小，而且在油品收发过程中几乎没有变化，因而油品损耗大大降低，爆炸危险极小，特别适宜于储存汽油等易挥发油品。其缺点是收发油时需排放或注入大量的水，不仅需要增设相当容积的储水罐，而且使水泵的运转址和污水处理量大为增加，因而增加了日常操作费用。基于这些优、缺点对比，目前巳很少新建变水位储存系统。即使是储存汽油，也逐步为固定水位法所取代。