河流的过度开发与不合理利用引发了一系列生态、环境问题，如河流沿岸植被退化、生物多样性丧失、产品供给能力下降、河道淤积、河流断流等，河流生态系统健康遭到严重破坏。改善和修复河流生态系统结构和功能的完整性，实现“人—水”和谐已成为当前国内外研究的前沿和热点。本文从河流生态系统的基本特征出发，探讨了河流生态系统与流量的响应关系，分析了生态流量的概念、内涵、属性。在借鉴国内外相关研究的基础上，遵循代表性、独立性、可操作性等原则，从大量的水文指标中选取了最能反映研究区生态系统水量需求的控制性流量指标，构成了生态流量指标体系，提出了生态流量的概念。在生态流量相关理念和计算方法的指导下，以潮白河流域为研究区，分析了近50年来流域生态流量特征的变化规律，并提出了恢复河流生态系统健康的水量调控方案，为流域水资源的综合管理与河流生态系统的保护提供科学参考。本文研究的主要内容与结论如下：　　 (1)深入探讨了生态流量的概念与内涵　　 基于河流生态系统与天然水质条件下的流量响应关系，本文研究的生态流量是指为维持河流生态系统的健康，保证人类从中获得产品和服务所需的流量形态。生态流量不仅具有水量大小的强度属性，同时还应考虑流量的历时、频率、变幅、发生时间以及流量空间场等特征。生态流量在更微观的层面上为维持河流系统健康提供了更具实践价值的科学参考。生态流量的概念是生态需水的拓展和深化。　　 (2)发展了河流系统生态流量的测度方法　　 在充分理解生态流量的内涵及属性的基础上，考虑指标的代表性以及指标体系的简单和有效性，应用相关分析等方法，从众多的流量指标中，筛选出14个重要的流量指标，包括6个流量强度指标、4个具有强度-历时指标、2个时间指标、2个变率指标。应用该指标体系，分别计算了潮白河不同河流断面的生态流量指标值。与生态流量指标法不同，生态流量谱系法注重考察流量过程的综合性生态效应，把流量按不同的大小等级和变化强度分为极端低流量、低流量、高脉冲流量、高流量和极高流量等不同的流量成分。根据生态流量谱系的概念及其划分方法，分别计算了潮白河流域不同河段的生态流量谱系。研究结果表明：潮河戴营站的生态流量谱系中极端低流量、低流量、高脉冲流量、高流量及极高流量发生次数的比例构成分别为7.01％、61.59％、17.33％、11.33％、2.74％，低流量所占比重最大为61.59％，极高流量所占比重最小为2.74％，它们的多年平均值分别为0.43、3.33、11.26、30.1、44.7 m3/s。白河张家坟站的生态流量谱系构成中极端低流量、低流量、高脉冲流量、高流量及极高流量发生次数的比例构成分别为6.8％、60.7％、18.6％、10.9％、3.0％，低流量所占比重最大为60.7％，极高流量所占比重最小为3％，它们的多年平均值分别为1.35、5.66、17.93、47.3、63.8m3/s。　　 (3)揭示了潮白河生态流量的变化规律　　 根据长序列日流量资料，应用Mann-Kendall法、线性倾向估计法、滑动t-检验等现代统计方法分析了近50年来潮白河生态流量的变化特征。趋势分析的分析结果表明：潮河多年来生态流量总体呈显著减少趋势，在汛期减少的幅度最大。白河在汛前期生态流量的递减趋势非常显著。潮河、白河涨水过程呈减缓趋势，而退水过程呈加快趋势。变点分析结果表明：各生态流量指标主要的变点集中出现在1979年和1982年。从空间上看，从上游到下游，从支流到干流，减少的幅度越来越大，这也表明对河流的过度开发利用已经导致生态流量从源头开始减少，由于累积效应，到下游已形成大规模减少。就生态流量谱系的变化特征看，潮河的极端低流量、低流量均呈显著的线性减少趋势看，极端低流量历时增长，这表明潮河生态系统处于水分胁迫状态的时期增多。白河变点后期的极端低流量、低流量的峰值均呈较大幅度的减少，极端低流量的历时增加，表明河流处于极低流量的状况增多，不利于河流生态功能的正常发挥。　　 (4)提出了生态流量的调控方案　　 在认识生态流量变化规律的基础上，进一步提出了维持河流生态系统健康进行河流生态流量调控的思路和方法。借鉴变化范围法(RVA)首先确定了以参照期内生态流量最集中的区域为调控参照目标。其次，以参照目标为标准，衡量影响期内的生态流量指标的变化度。在明确各站点的综合变化程度后，结合研究区实际情况，制定了分阶段生态调控目标，提出了生态流量调控方案。研究结果表明：潮河戴营站的低、中、高方案的生态需水量为1480、2586、2896万m3，大阁站的低、中、高方案的生态需水量为749、1270、1371万m3；白河下堡站的低、中、高方案的生态需水量为1823、4646、5200万m3；三道营站的低、中、高方案的生态需水量为78、98、117万m3；张家坟站的低、中、高方案的生态需水量为5304、6172、7042万m3。