Sachverhalt:
A. Am 7. Mai 2001 stellte die Wasserversorgungsgenossenschaft Embrach bei der Baudirektion des Kantons Zürich das Gesuch um Erteilung einer Konzession bzw. Bewilligung zur Quellwassernutzung für Trink- und Brauchzwecke, unter anderem am Fassungsstandort Z._.
Mit Beschluss vom 10. Juli 2002 verlieh der Regierungsrat des Kantons Zürich der Wasserversorgungsgenossenschaft Embrach das Recht, dem lokalen Grundwasservorkommen unter anderem in den beiden Grundstücken mit den Quellfassungen Z._ A bis D bis zu 108 l/min Wasser zu entnehmen und dieses in der öffentlichen Wasserversorgung zu Trink- und Brauchzwecken zu verwenden; zugleich erteilte er die entsprechende gewässerschutzrechtliche Bewilligung.
Auf Beschwerde des damaligen Eigentümers der beiden Grundstücke, auf welchen die Quellfassungen liegen, hob das Verwaltungsgericht am 22. Januar 2002 den Entscheid des Regierungsrates in Bezug auf die Z._quellen A, B und C auf und wies die Sache zur neuen Überprüfung zurück, da nicht abgeklärt worden sei, ob es sich beim Quellwasser um öffentliches oder privates Gewässer handle; eine Konzession könne nur für öffentliches Gewässer erteilt werden.
Nach Einholung eines hydrogeologischen Gutachtens verlieh der Regierungsrat am 16. Dezember 2009 der Wasserversorgungsgenossenschaft Embrach vorerst bis zum 31. Dezember 2032 das Recht, dem lokalen Grundwasservorkommen mit den Quellfassungen Z._ A, B und C auf den fraglichen Grundstücken bis zu 79 l/min Wasser zu entnehmen und dieses in der öffentlichen Wasserversorgung zu Trink- und Brauchzwecken zu verwenden; die entsprechenden Anordnungen seien auf Kosten der Wasserversorgungsgenossenschaft auf dem Grundbuchblatt der Grundstücke als öffentlich-rechtliche Eigentumsbeschränkung anzumerken.
Ein Beschwerde des neuen Grundeigentümers, X._, gegen diesen neuen Beschluss wies das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich am 20. Mai 2010 ab.
B. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten beantragt X._ dem Bundesgericht im Wesentlichen, den erwähnten Entscheid des Verwaltungsgerichts aufzuheben und festzustellen, dass die drei Z._quellen solche im Sinne von Art. 704 Abs. 1 ZGB seien.
Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich beantragt die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei.
Die Baudirektion des Kantons Zürich beantragt, auf die Beschwerde nicht einzutreten; eventualiter sei sie abzuweisen.
Erwägungen:
1. 1.1 Der in Anwendung von kantonalem öffentlichen Recht (Wasserwirtschaftsgesetz vom 2. Juni 1991 [WWG/ZH]; Konzessionsverordnung vom 21. Oktober 1992 zum Wasserwirtschaftsgesetz [KonzV zum WWG/ZH]) ergangene angefochtene Entscheid des Verwaltungsgerichts kann mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten angefochten werden.
1.2 Das Bundesgericht kann nicht die richtige Anwendung von einfachem kantonalem Recht überprüfen. Es untersucht insoweit nur, ob entsprechend den erhobenen Rügen Bundesrechtswidrigkeit gegeben ist, namentlich ob das Willkürverbot verletzt wurde (vgl. Art. 95 in Verbindung mit Art. 42 Abs. 2 und Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 133 I 201 E. 1).
1.3 Der Beschwerdeführer beantragt die Aufhebung von § 18a KonzV zum WWG/ZH.
Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten können zwar auch kantonale Erlasse angefochten werden (Art. 82 BGG). Zur abstrakten Anfechtung dieser Verordnungsbestimmung, die am 1. Oktober 2007 publiziert und in Kraft getreten ist, ist indessen die Frist zu Beschwerde längst abgelaufen. Auf den Antrag um Aufhebung der angefochtenen Verordnungsbestimmung ist daher nicht einzutreten.
In Frage kommt nur noch die Beschwerde gegen den konkreten Einzelakt oder Entscheid. Mit dieser kann auch die Überprüfung des kantonalen Rechts auf dessen Bundesrechtskonformität hin verlangt werden, wobei sich diese so genannte konkrete Normenkontrolle auf die im Einzelfall zur Anwendung gelangende Norm, soweit sie für den Fall massgeblich ist, beschränkt (BGE 136 I 220 E. 2.2). Es kann daher nur geprüft werden, ob die Vorinstanz der beanstandeten Bestimmung die Anwendung im konkreten Fall hätte versagen müssen.
2. 2.1 Streitgegenstand des vorinstanzlichen Verfahrens bildete die Frage, ob die Z._quellen als private oder öffentliche Gewässer zu bezeichnen sind; denn eine Konzession kann nach zürcherischem Recht nur für die Wasserentnahme aus öffentlichen Gewässern erteilt werden.
2.2 Der Beschwerdeführer wehrt sich ausdrücklich nicht gegen die seit 1920 bestehende Nutzung des Quellwassers durch die Wasserversorgungsgenossenschaft Embrach. Es geht ihm unbestrittenermassen ebenfalls nicht um die eigene Nutzung des Wassers. Er beanstandet vielmehr die Qualifikation des Grundwasservorkommens und der daraus aufstossenden Z._quellen A bis C als öffentliche Gewässer sowie die Anmerkung einer entsprechenden öffentlich-rechtlichen Eigentumsbeschränkung im Grundbuch. In diesem Zusammenhang rügt er die Verletzung des Willkürverbotes, der Rechtsgleichheit und der Eigentumsgarantie.
3. 3.1 Gemäss Art. 76 Abs. 1 BV sorgt der Bund im Rahmen seiner Zuständigkeiten u.a. für die haushälterische Nutzung und den Schutz der Wasservorkommen. Über die Wasservorkommen verfügen jedoch die Kantone (Art. 76 Abs. 4 BV).
3.2 Zu den herrenlosen und den öffentlichen Sachen im Sinne von Art. 664 ZGB, die Objekte kantonaler Hoheit sind (Abs. 1), gehören unter anderem die Gewässer, wie die kantonale Regelungszuständigkeit dies deutlich macht (Abs. 3), an denen unter Vorbehalt anderweitigen Nachweises kein Privateigentum besteht (Abs. 2). Öffentliche Gewässer sind begrifflich stehende oder fliessende natürliche Gewässer, wobei es den Kantonen überlassen bleibt, von den Gewässern jene abzugrenzen, die öffentlich sein sollen; Gewässer erlangen also die Öffentlichkeit nicht nur aufgrund ihrer natürlichen Beschaffenheit, sondern auch aufgrund der kantonalen Rechtsordnungen. Das Bundeszivilrecht nennt die Kriterien nicht, nach denen aufgrund von Art. 664 Abs. 1 ZGB der Hoheit der Kantone unterstellte Gewässer als öffentlich zu betrachten sind; dies zu bestimmen, ist Sache der Kantone. Deren Rechtszuständigkeit betrifft namentlich auch die Festlegung der Grösse, ab welcher ein Gewässer als öffentlich gelten soll. Stetigkeit und Mächtigkeit eines fliessenden natürlichen Gewässers sind somit keine Kriterien des Bundesrechts, nach denen sich die Öffentlichkeit eines Gewässers beurteilte. Es besteht namentlich kein bundesrechtliches Wasserführungsminimum als Merkmal der Öffentlichkeit eines Gewässers (Urteil 5C.215/1998 vom 20. November 1998 E. 4, mit Hinweisen; vgl. ARNOLD MARTI, in: Die Schweizerische Bundesverfassung, 2008, N. 22 zu Art. 76 BV). Diese bundesrechtliche Vorgabe führt dazu, dass die Bestimmung der öffentlichen Gewässer von jedem Kanton nach eigenen, den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten und Besonderheiten angepassten Kriterien vorgenommen werden kann, weshalb die unterschiedlichen kantonalen Regelungen auch nicht gegen die Rechtsgleichheit verstossen; dies verkennt der Beschwerdeführer offensichtlich.
Zu beachten haben die Kantone indessen bei Grundwasseraufstössen auf Privatgrundstücken die sich aus Art. 704 ZGB ergebenden Schranken, darf doch diese Bestimmung nicht ihres Gehalts entleert werden (BGE 106 II 315 E. 2a).
3.3 Entsprechend dieser bundesrechtlich vorgegebenen Regelungszuständigkeit stellt Art. 105 der Verfassung des Kantons Zürich vom 27. Februar 2005 (KV/ZH) fest, der Kanton übe die Hoheit über die Gewässer aus (Abs. 1) und Kanton und Gemeinden gewährleisteten die Wasserversorgung (Abs. 2).
Die ihm danach obliegende Abgrenzung der öffentlichen und privaten Gewässer hat der zürcherische Gesetzgeber im kantonalen Wasserwirtschaftsgesetz vorgenommen (vgl. MARKUS RÜSSLI, in: Isabelle Häner und andere [Hrsg.], Kommentar zur Zürcher Kantonsverfassung, Zürich 2007, N. 3 ff. zu Art 105 KV/ZH).
3.4 Nach § 4 WWG/ZH ist Grundwasser das im Erdinnern befindliche Wasser; es wird zur Quelle im Sinne von Art. 704 ZGB, "sobald es auf natürliche Weise an die Oberfläche tritt". § 5 Abs. 1 WWG/ZH bestimmt sodann, dass das Grundwasser sowie die offenen und eingedolten Oberflächengewässer, soweit an ihnen nicht Privateigentum nachgewiesen wird, öffentliche Gewässer sind; in Drainageleitungen abgeleitetes Grundwasser bleibt öffentliches Wasser.
Diese gesetzliche Regelung wird vom Beschwerdeführer nicht angefochten. Es ist denn auch nicht zu sehen, inwiefern sie Bundesrecht verletzten sollte.
3.5 Während des kantonalen Rechtsmittelverfahrens (das heisst per 1. Oktober 2007) hat der Regierungsrat in § 18a KonzV zum WWG/ZH neu festgelegt, dass Grundwasservorkommen mit einer Abflussmenge Q347 von mehr als 10 l/min und aus solchen aufstossende Quellen öffentlich sind.
Ob der dazu, wie die Vorinstanz meint, gestützt auf die §§ 5 und 82 WWG/ZH befugt war, kann offen bleiben.
4. 4.1 Das kantonale Wasserwirtschaftsgesetz nimmt eine klare Trennung von öffentlichen Gewässern und privaten Quellen vor: Nach § 4 WWG wird das Grundwasser nur dann zur (privaten) Quelle im Sinne von Art. 704 ZGB, wenn es "auf natürliche Weise an die Oberfläche tritt".
4.2 Gemäss Art. 704 ZGB sind Quellen Bestandteile der Grundstücke bzw. des Bodens, "dem sie entspringen". Nach der Rechtsprechung des Bundesgerichts werden von dieser Norm jedenfalls die natürlichen Quellen erfasst, d.h. der Grundeigentümer darf das ohne sein Zutun natürlicherweise aus seinem Boden tretende Wasser fassen, selbst wenn das die Quelle speisende Grundwasservorkommen als öffentliches Gewässer gilt; die Quelle bleibt auch dann im Privateigentum, wenn eine vom Grundeigentümer mit herkömmlichen Mitteln erstellte Fassung zu einer verhältnismässig geringen Vermehrung des Wasserzuflusses führt. Dagegen erlaubt Art. 704 ZGB dem Eigentümer nicht, technische Vorkehren zu treffen, die den Zufluss von Wasser aus dem öffentlichen Grundwasservorkommen beträchtlich vermehren würden (BGE 93 II 170 E. 8c).
4.3 Für die Fassung des Wassers der Z._quellen A bis C waren erhebliche technische Eingriffe in Form von unterirdischen Strängen bzw. Einläufen (in die Brunnenstube einmündend in 2,5 bis 4m Tiefe) von einer Länge von 20 bis 40m nötig. Nach Auskunft des Geologen vom 8. März 2010 waren anspruchsvolle Grabarbeiten im stark ansteigenden Gelände in den Berg hinein erforderlich, um die nicht lohnende Fassung mit einem Schacht - womit wohl lediglich ca. 10 - 20 % der mit den Strängen gefassten Wassermenge hätte gewonnen werden können - deutlich zu verbessern (Beschwerdebeilage 3).
Angesichts dieser unbestrittenen Tatsachen ist mit der Baudirektion (kant. act. 9.2, Vernehmlassung an die Vorinstanz) davon auszugehen, dass die Z._quellen von vornherein keine natürlichen Quellen im Sinne von § 4 WWG sind. Damit findet Art. 704 ZGB keine Anwendung. Der vom Beschwerdeführer angerufene Grundsatz des Vorrangs des Bundesrechts (Art. 49 BV) kommt unter diesen Umständen nicht zum Tragen.
Es liegt damit eine Entnahme von (öffentlichem) Grundwasser vor. Bisheriges Privateigentum am Grundwasservorkommen hat der Beschwerdeführer nicht nachgewiesen.
4.4 § 70 Abs. 1 WWG/ZH (in der bis 1. Juli 2010 gültigen und hier noch anwendbaren Fassung) hält fest, dass Grundwasserentnahmen von mehr als 50 l/min einer Konzession des Regierungsrats bedürfen, während bei Grundwasserentnahmen bis 50 l/min die Baudirektion zuständig sei.
Nach den Feststellungen der Vorinstanz, die sich dabei auf die hydrogeologischen Untersuchungen Jäckli stützt, bildet das Grundwasservorkommen, das die Z._quellen speist, ein zusammenhängendes lokales Vorkommen. Der Beschwerdeführer scheint dies zwar als fragwürdig zu betrachten, was indessen die entsprechenden Feststellungen nicht als offensichtlich unrichtig erscheinen lässt, weshalb sie für das Bundesgericht verbindlich sind (Art. 97 BGG). Gemäss den Untersuchungen beträgt der Gesamtertrag bzw. die Abflussmenge der Z._quellen mindestens 62 l/min, was vom Beschwerdeführer nicht bestritten wird.
4.5 Es ist demnach davon auszugehen, dass es bei der in Frage stehenden Wassernutzung um die Entnahme von öffentlichem Grundwasser geht, wofür eine Konzession erteilt werden kann. Die Vorinstanz hat somit kein Bundesrecht verletzt, indem sie erkannt hat, die Konzessionspflicht ergebe sich im vorliegenden Fall - unabhängig von der Anwendbarkeit von § 18a KonzV zum WWG/ZH - allein schon aus § 70 Abs. 1 WWG.
5. Die Beschwerde ist aus diesen Gründen abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Entsprechend diesem Ausgang hat der Beschwerdeführer die Kosten des Verfahrens vor Bundesgericht zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'500.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Verfahrensbeteiligten und Verwaltungsgericht des Kantons Zürich schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 20. Dezember 2010
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Zünd Küng