河流生态环境流量的机理辨识、科学确定和有效保障，是流域生态文明建设的重大需求。本项研究选择渭河作为典型案例，渭河是黄河最大的支流，是半干旱半湿润地区人与生态用水竞争最激烈的代表。通过研究，取得的创新成果如下：（1）首次构建了具有物理、生物和经济复合机理的流域水-生态-经济耦合模型HOMEE，解决了流域复杂系统多过程模拟的定量工具问题，为渭河生态环境修复提供了天然基准。（2）提出了基于河道及坡面水、土、生物综合特性的生态水文分区方法，首次将水功能区赋予了生态调度的内涵，支撑了管理断面的合理布局和功能目标的科学定位。（3）提出了半干旱半湿润地区河流多层级生态环境流量整体确定方法HEFASS，全面考虑关键断面、关键时段、关键目标和利益相关方，构建了以河流生态系统基本需水为保障红线、弹性需水为调控核心、适宜需水为理想目标的三级指标体系。（4）提出了面向生态的流域水资源复合嵌套优化调度及综合调控技术、方案和补偿机制，提高了流域生态调度的科学性和可操作性。本项研究成果已被渭河管理部门采纳并应用于枯季水量调度，渭河部分河段功能性断流问题得到显著改善，有力支撑了缺水地区河流生态修复，且具有广阔的推广应用前景。