径流是流域水文循环的重要组成部分，而水文情势的变化或直接或间接的影响着生态系统的结构和功能。在气候变化和人类活动的双重影响下，洞庭湖流域的水文状况发生了改变，导致生态系统的整体性和健康性受到影响。因此，研究洞庭湖流域的径流演变机制和生态需水，对流域的水资源合理配置、生态系统保护以及社会经济的可持续发展具有重要意义。　　洞庭湖流域的河湖水系条件复杂多变，近年来还表现出“枯洪并存”的新特征，生态环境问题突出，流域水文情势变化与生态系统的耦合关系研究相对较少。本文通过水热耦合平衡模型、生态径流指标（生态盈余和生态赤字）、水文改变指标(IHA)、环境流量成分(EFCs)等多种方法或理论体系，深入分析洞庭湖流域的径流演变特征、归因机制及水文改变的生态响应，并估算了四水河流（湘江、资水、沅江和澧水）的生态需水量阈值。论文得到的主要研究结论如下:　　(1)洞庭湖流域的降水量以5mm/a的速率下降，潜在蒸散发量以3mm/a的速率上升，2002年是流域干湿交替的转折期。四水径流变化表现出典型的季节性，具有涨水迅速、退水缓慢的特点;年际波动频繁，在20世纪90年代显著上升（澧水除外），水文变异年份也在2002年前后。四水流域径流在水文变异后分别减少了79mm、140mm、62mm、102mm，主要由气候变化引起，其绝对贡献率为63％～89％，人类活动对径流起补充作用，但是与气候变化的叠加影响仍使径流量减少，其绝对贡献率为11％～37％。降水量减少和潜在蒸散发量增加是径流减少的直接原因，而土地利用变化以及森林和土壤蓄水能力下降可能是人类活动导致径流增加的主要原因。　　(2)洞庭湖流域的年生态径流指标主要受降水影响，而季节尺度生态径流指标受水库的影响更大。水文变异后，四水河流的春季、夏季和冬季生态盈余与生态赤字均增加，总季节生态盈余波动相对较大，总季节生态赤字缓慢上升。32个IHA多属于中、低改变度，湘江、资水、沅江和澧水的总体水文改变度D0分别为41％、42％、52％、35％，表明四水河流的水文状况均为中等改变度。邓迪水文情势改变法（DHRAM）的评估结果表明，湘江、资水和澧水都属于低风险等级，而沅江处于中风险等级。生态径流指标与IHA有较强的相关性，其中年、夏季、冬季等生态径流指标与年极端流量和历时的相关性最好，年和季节生态盈余与IHA以正相关为主，年和季节生态赤字与IHA以负相关为主，且正相关性更强。洞庭湖流域的生态最相关水文指标(ERHIs)包括最大30日流量、最大7日流量、下降率、逆转次数、4月流量、低流量发生次数等6个指标。生态径流指标和ERHIs都有利于缓解IHA的冗余性问题。　　(3)四水河流的EFCs（极枯流量、低流量、高流量脉冲、小洪水和大洪水）变化特征基本一致，即高流量事件减少，低流量事件增加;EFCs的参数变化特征具有差异性，尤其是极枯流量的出现时间和大、小洪水的峰值流量、上升率和下降率的变异程度较高，可能导致生态系统的差异。四水河流的月尺度生态需水量差异显著，湘江、资水、沅江和澧水的平均月生态需水量的阈值范围分别为366.23×108～1035.19×108m3、132.27×108～361.24×108m3、342.10×108～961.11×108m3和57.69×108～227.98×108m3，且受年极端高流量的扰动较大，故年最小和最大1日、30日流量的生态阈值也要控制在合理范围内。水文变异对香农指数(SI)的影响表明，湘江和澧水的生物多样性有所下降，资水和沅江的生物多样性有所增加，这对指导河流生态系统恢复和保护具有重要参考价值。　　本文从流域尺度上揭示了洞庭湖流域的径流演变规律，特别是将流域的水文情势变化与生态响应关系进行耦合研究，具有一定的创新性。在未来研究中，需要补充更长时间序列的径流和气象数据，以及实地监测的生态数据进行更加精确地验证。