在 20 世紀(jì) 70 年代末，美國環(huán)境保護(hù)署在水環(huán)境保護(hù)方面提出了更高的目標(biāo)要求水環(huán)境質(zhì)量管理不僅關(guān)注污染控制問題 還要關(guān)注水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的保護(hù),這就需要一個(gè)能夠反映水生態(tài)系統(tǒng)空間特征差異的管理體系,它不僅能夠指導(dǎo)水質(zhì)管理，而且能為水生態(tài)完整性標(biāo)準(zhǔn)的制定提供依據(jù),實(shí)現(xiàn)從水化學(xué)指標(biāo)向水生態(tài)指標(biāo)管理的轉(zhuǎn)變,其采取的分區(qū)方法主要是 Omernik 的生態(tài)分區(qū)。Omernik 提出“生態(tài)陸地分類是一個(gè)地球表面生態(tài)特征地區(qū)描述與劃分的過程,每個(gè)地區(qū)可以被看成不連續(xù)的系統(tǒng),其原因在于地質(zhì)、地形、土壤、植被、氣候水及人因素的相互影響,以及這些因素的任一個(gè)或大多數(shù)的優(yōu)勢隨著生態(tài)陸地單元的變化而變化 ;這種陸地分類的方法基于比例尺的變化可以被應(yīng)用于從確定范圍的生態(tài)系統(tǒng)到廣闊的生態(tài)系統(tǒng)”的理念,于 1987 年第一次出版了北美 1:7 500 000比例尺的生態(tài)分區(qū)圖,用 4 級體系對北美進(jìn)行劃分。
美國環(huán)境保護(hù)署的水生態(tài)區(qū)劃方案已從過去的 3 級體系發(fā)展到 5 級體系。其中，級和二級層次分別將北美大陸劃分為 15 個(gè)和 52 個(gè)生態(tài)區(qū) :在三級層次上美國大陸被劃分為 84 個(gè)水生態(tài)區(qū),阿拉斯加州被劃分為 20 個(gè)生態(tài):四級層次是在三級生態(tài)區(qū)基礎(chǔ)上由各州進(jìn)行劃分的 ;五級層次是區(qū)域景觀水平的水生態(tài)區(qū)劃分目前.四級區(qū)劃工作在美國冬州正在開展,五級層次區(qū)劃僅在個(gè)別區(qū)域開展,最終目標(biāo)是在每個(gè)州都完成四級區(qū)劃。在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)數(shù)據(jù)分析的要求,可以在不司的層次上對水生態(tài)區(qū)進(jìn)行重新集合,如在美國國家營養(yǎng)物基準(zhǔn)制定中三級生態(tài)區(qū)被集合成 14 個(gè)區(qū)域。
美國環(huán)境保護(hù)署以 4 個(gè)區(qū)域性特征指標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行三級生態(tài)區(qū)劃，具體包括土地利用、土壤、自然植被和地形,它們被認(rèn)為是影響水生態(tài)系統(tǒng)特征的關(guān)鍵性因奈,能夠反映水生態(tài)系統(tǒng)與周圍陸地生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)系。這些環(huán)境要索之間是相互關(guān)聯(lián)的。例如，氣候和地貌影響著土壤構(gòu)成，土壤類型和氣候進(jìn)一步影響植被類型植被類型反過來也影響土壤類型,這些因素又都對土地利用方式有所作用它們共同決定著水生態(tài)系統(tǒng)的空間類型。但是在不同的區(qū)域這些因素的相作用不同,因此需要對其進(jìn)行具體分析,才能判斷出主要的影響要素。因此,美國水生態(tài)區(qū)劃分的最大特點(diǎn)就是沒有全國統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)。在三級區(qū)劃的基礎(chǔ)上,各州開始利用更大精度的數(shù)據(jù)來劃分四級區(qū),以反映水體的特殊環(huán)境特性。四級區(qū)的劃分主要是根據(jù)三級生態(tài)區(qū)內(nèi)的氣候、地質(zhì)、土地利用、土壤、植被及地表水質(zhì)等指標(biāo)的差異進(jìn)行劃分。例如,在西弗吉尼亞州的阿巴拉契亞山脈山脊和山谷生態(tài)區(qū) ,采用高程、電導(dǎo)率和水溫 3 個(gè)指標(biāo)將其劃分為石灰?guī)r山谷、頁巖山谷、砂巖山脊、砂巖巖床山脊 4 種類型亞區(qū),并且 4 種類型區(qū)并不連續(xù),而是相互交錯(cuò)在一起。美國環(huán)境保護(hù)署生態(tài)區(qū)邊界最初是以定性分析的方法進(jìn)行確定的，具體是首先對 4 個(gè)特征因素的專題圖進(jìn)行吞置和比較,確定 4 個(gè)因素的空間特點(diǎn)和關(guān)系,在權(quán)衡各個(gè)因素的重要性之后確定水生態(tài)區(qū)的潛在范圍,然后結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)最終確定區(qū)域邊界。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)⒅鲗?dǎo)因子和專家意見相綜合;缺點(diǎn)在于該方法是非定量化的,不具有可重復(fù)性。隨著 GIS 技術(shù)的發(fā)展,美國各州逐漸開始采用定量化的區(qū)劃技術(shù)方法,對原有的生態(tài)區(qū)劃邊界進(jìn)行重新確定,如 Host 等于1996 年采用多變量空間統(tǒng)計(jì)分析方法對威斯康星州西南部進(jìn)行了區(qū)劃邊界的重新確定,與手工區(qū)劃結(jié)果相比精度提高了 45%。