受人类活动和气候变化影响,永定河流域天然径流逐年下降,平原河段出现干涸或断流,严重制约了区域的经济社会可持续发展。2016年国家开始对永定河进行综合治理和生态修复,致力于打造永定河绿色生态走廊,2017年永定河开始进行生态补水,断流河段逐渐恢复河流自然特性,但是实际的生态补水量远高于预期,平原河段由于干涸时间较长、地下水位骤降且河床沙化导致渗漏水量与理论数值严重不符,所以本文以永定河流域为研究对象,在对流域的生态水文情势分析的基础上根据永定河流域的生态要求和生态需水功能计算流域生态需水量,最后基于成本效益建立流域横向生态补偿机制,主要研究内容及结论如下:（1）对流域的生态水文情势进行分析,采用Mann-Kendall趋势分析法、Mann-Kendal变点检验法、Pettitt变点检验法分析流域气象水文要素变化特征,然后采用IHA-RVA法从流量、时间、频率、延时和变化率5个方面分析关键测站的33个生态水文指标。结果表明主要控制测站径流趋势变化显著且在1983年左右发生突变,径流一致性较差;90%以上的生态水文指标2006-2019年较突变前均发生高度改变,流域受气候变化和人类活动影响显著。（2）对永定河流域生态需水量展开计算,重点针对平原城市段渗漏水量基于2020年生态补水借助遥感影像计算各河段渗漏系数,然后分别采用水文学方法和生态需水功能法计算山区段和平原段生态需水量并整合为流域生态需水量。结果表明门城湖、莲石湖渗漏系数为10cm/d、园博湖、晓月湖和宛平湖渗漏系数为60cm/d;永定河流域的基本生态环境需水量为38143万m3,目标生态环境需水量为48398万m3。（3）对永定河流域的生态补偿机制进行研究,采用能值方法计算北京和天津的单方水生态价值,基于流域省市界关键断面生态水量亏缺量分别以农业节水和外调水为生态补水来源进行成本和效益分析,最终建立永定河流域横向生态补偿方案。结果表明北京市和天津市河道单方水生态经济价值分别为0.97元/m3、1.27元/m3,基于生态需水量北京市和天津市的水生态经济价值分别为19978万元、7768万元;最佳生态补偿方式为以农业节水为生态补水来源,具体的补偿方案为北京市补给山西省19978万元,天津市补给河北省7768万元,政府分别补偿给山西省和河北省1211万元、36007万元。