水资源短缺与水环境污染导致水资源危机日益凸显。流域上、下游地区往往在用水和排污方面存在冲突,将进一步加剧水资源危机对区域社会、经济和生态协调发展的不利影响。流域生态补偿是缓解上、下游用水矛盾,协调流域资源、生态、经济发展的灵活、高效的水管理方法。生态补偿的责任界定、补偿金额确定、生态补偿措施的建设等相互关联,是组成流域生态补偿系统方案的重要环节。单一层面的生态补偿研究忽略了生态补偿环节间交互作用,未能提出考虑多要素与多环节的系统性流域生态补偿规划方案,影响补偿决策的科学性和完整性。保障流域生态需水是实现生态径流维持、生态系统功能、自净、生物多样性等水生态功能的重要前提,对流域生态恢复具有重要意义。然而,考虑生态需水的系统性流域生态补偿规划未见报道,考虑生态需水保障的生态补偿机制效用尚不明确。本研究以山东青岛大沽河流域为研究区,将主要污染物氨氮（NH3-N）和总磷（TP）作为生态补偿的水质因子,系统整合水土评估工具（SWAT）、区间机会约束规划方法（ICCP）、生态需水保障（EW）和生态补偿（EC）,开发不确定性条件下流域生态补偿机制模型群,开展中长期（2021-2030）生态补偿机制与方案研究。主要研究结果如下:（1）在所有机制下,低来水量会导致低系统效益,因为低来水量会限制生产（渔业、种植业、畜禽养殖业）用水量和生产规模,从而导致系统效益低下。在规划期内,低来水量下基于生态需水的系统生态补偿机制（EWEC）的平均系统效益为[7.0,11.9]×10~9元人民币,比中、高来水量下的系统效益低[8.0,16.7]×10~9元人民币,结果意味着更高的来水量将带来更高的效益。（2）综合考虑系统生产效益、生产成本、生态效益、环境成本、生态需水保障、生态服务价值、流域环境容量等指标,开展生态补偿机制多判据分析。结果发现EWEC（基于生态需水保障的生态补偿机制）是最优生态补偿机制。EWEC可以在规划期内实现最高的流域系统综合效益,平衡上游和下游地区的用水冲突,灵活地处理区域发展和生态恢复之间的关系,保障生态需水并提高区域的生态服务价值。（3）在水质目标提升情景下,系统效益整体上呈现EWEC＞EW＞EC＞基础机制的规律。当水质目标从III类提高到II类时,EWEC的系统效益将比EW的系统效益高[2.26,3.79]×10~8元,比EC的系统效益高[3.78,5.71]×10~8元,比基础机制的系统效益高[4.15,6.24]×10~8元。这是因为在EWEC中,受补偿的县市可以利用生态补偿金（ECB）建设生态恢复措施,污染物处理能力和水的自净能力因此得到提高,环境容量随之提高;同时,EWEC通过生态需水保障实现部分生态效益。结果意味着EWEC机制在协调经济发展与水质保护上表现最好,结合生态补偿机制多判据分析结果,EWEC机制是最优机制。（4）综合EWEC机制下ECB在上、下游的流通情况,莱西和平度将成为ECB的亏损方,即墨和胶州是ECB的盈余方。三种来水量下,莱西支付给平度的ECB为[1.47,5.19]×10~8元（高来水量）、[0.57,2.34]×10~8元（中来水量）、[0.62,1.40]×10~8元（低来水量）;平度将支付给即墨的ECB分别为[8.65,21.11]×10~8元（高来水量）、[3.73,9.74]×10~8元（中来水量）和[1.54,3.88]×10~8元人民币（低来水量）。主要因为平度和莱西拥有青岛市的最大的耕地规模,两个县区的非点源排放较大,断面超排的可能性大,故需补偿其它县区,因此容易成为ECB的亏损方。该结果意味着生产规模（尤其是农业规模）大且排污量大的县区易于成为ECB的亏损方。（5）在EWEC机制下,生产用地借助ECB可被改造为湿地以提供额外的环境容量,以在规划期内扩大生产,持续促进系统效益增长。在生产用地中,渔业用地和种植业用地的消减面积最大。2021年和2022渔业用地将消减19.24km~2和19.44km~2,种植业将从2023年开始消减,在2030年将消减21.04km~2。此外,人工湿地的建设面积将超过自然湿地的建设面积。2026年人工湿地年新增34.34km~2,2027年新增34.49km~2;而自然湿地2026年新增6.12km~2,2027年新增6.37km~2。这是因为人工湿地的污染物（NH3-N和TP）处理能力优于自然湿地,而建设成本低于自然湿地。因此,生态补偿措施建议选择人工湿地。