21世纪初世界上已有约17亿的人面临用水短缺的问题，缺水依然是人类社会面临的一个重大威胁。同时，人类和生态用水的竞争，使河流和湖泊的生态用水短缺，世界上河流和湖泊生态系统退化严重。水库是对生态流量调控的主要工具。为更好的协调人类和生态用水，保护河流和湖泊生态系统，本研究构建了河流和湖泊生态流量的水库调控研究框架。首先分别对河流和湖泊水文情势扰动程度构建了计算方法，该方法完全基于水文数据，可以间接度量河流和湖泊的生态功能扰动程度，并为生态流量的调控提供定量的目标；然后，面向水库调度阶段的生态流量调控，对河流和湖泊分别构建了生态流量调度方法；最后，面向水库设计阶段的生态流量调控，构建了水库合理库容的确定方法。　　在构建河流水文情势扰动程度计算方法时，首先将河流的流量过程分为四个时期：洪水期，高脉冲期，平水期和枯水期，对每个时期分别建立了与各时期河流生态功能密切相关的水文指标，然后对每个指标建立了相应的水文扰动程度计算方法，以反映生态功能的扰动程度。在建立湖泊水文情势扰动程度计算方法时，首先选取了一系列指标用以反映湖泊自然的水位波动情况，然后采用泥土移动距离计算法，来确定扰动前和扰动后的指标频率柱状图的差异程度，最后将该方法应用到典型的浅水湖泊白洋淀，表明该方法确定的水文扰动程度与湖泊的生态退化程度具有很好的正相关性，因此该方法具有只运用水文数据而反映生态功能的变化的作用。　　面向河流生态流量调控，分别构建了基本、适宜和耦合三种生态流量调度模式，分别适合不同的河流保护和供水目标。基本调度模式维持河流的生态基流，适合河流的生态价值较低或河流规划的供水量较大的情景；适宜调度模式可以很好的维持生态关键的水文情势参数，以很好的维持河流关键的生态功能，适合河流的生态价值较高或河流规划的供水量较小的情景；耦合调度模式根据水库中现有水量的不同采取动态的调度策略，在水库水量少时只维持河流的生态基流，在水库水量多时维持大多数的河流生态功能，在水库水量居中时维持一些关键的河流生态功能，适合河流的生态价值和规划的供水量居中的情景。构建的这三种调度模式，可以帮助水库调度者和水资源管理者对人类和生态利益进行有效的平衡和管理。　　此外，为更好地将河流生态流量的调控融入到水库的管理中，进一步建立了兼顾发电和生态流量管理的合理水电合同电量确定方法和兼顾水库淤积控制和生态流量管理的水库调度方法。合同电量是影响发电和生态流量管理的一个核心参数。将合同电量的生产和生态流量的管理结合到水库的调度中，以发电经济效益最大化为目标，以水文情势扰动程度为约束，采用遗传算法对合同电量和其它参数进行同时优化，得到最优的水库合同电量。多沙河流上水库泥沙淤积的控制也需要考虑其与供水和生态流量管理之间的协调。以低水位泥沙冲刷方法为基础，对执行泥沙冲刷的年份和不执行泥沙冲刷的年份制定不同的水库调度图，将丰水期开始时水库水位和丰水期开始时兴利库容的淤积比例作为不同调度图的启动因子。与传统泥沙冲刷方法相比，该方法在满足泥沙控制和供水目标的基础上，能更好的维持水文情势，降低对生态系统的负面影响。　　面向湖泊生态流量调控，分别构建了基本和适宜两种生态流量调度模式。基本调度模式将水库的库容分为两个区，当水库水位位于下面一个区时，水库下泄的水量只维持湖泊最小的生态水位，当水库水位位于上面一个区时，水库下泄水量维持湖泊适宜的生态水位，调度的目标是保证湖泊水位不低于其最小生态水位，且能使适宜生态水位的时间比例最大化；适宜调度模式面向湖泊自然水文情势的维持，将水库调度曲线和水库调度函数相结合制定调度规则，可以减小湖泊水文情势的扰动，维持湖泊的生态功能。　　水库库容大小可以影响生态流量的调控。综合考虑生态流量和人类需水，分别构建了水库最小和适宜库容的计算方法。水库最小库容可以保证规划的人类供水量，并能使水文情势的扰动在可接受的范围内，使生态系统不发生剧烈的退化；水库适宜库容同样可以保证规划的人类供水量，但能使水文情势的扰动达到最小值，从而更好的调控生态流量。该方法可以帮助水库管理者在水库的设计阶段考虑生态流量的调控，制定生态系统保护的措施。