大型水利工程，如水电站的建设，可以增加河流上游的蓄水量，对洪水防御、水力发电、农业灌溉、家用水供应、水产养殖等具有巨大作用，像三峡大坝的建设，还达到了旅游航运之目的，产生了显著的社会经济效益，推动了国民经济的快速发展。但若管理不善，引发河流断流、水质污染，则对河流生态系统的结构和功能及流域生态环境构成巨大的威胁。水利工程建设对生态系统的影响包括三个层次水平：一是大坝拦水，导致河道下游的非物质环境(水文、水力、水质)产生巨大影响;二是影响了河流流域地貌(包括河道、洪泛区、三角洲等)、一些初级生物(如浮游生物、水生植物)以及河道岸边植被的变化;三是由于前面两个层次水平的交互作用，导致河流生物种群的改变，它是评价河流生态环境的直接决定因子。
一、大型水利工程对河流非生物环境的影响
改变了河流的径流模式径流的改变反应在河流上下游水位的变化，水位变化是改变河流生态系统和效应的根本原因，是生态系统功能最主要的控制因子。大部分水利工程，引发了大坝下游至少100公里内的径流和泥沙流运动规律的季节性变化。某些超大型的大坝建设如埃及的阿斯旺大坝，影响范围甚至达到了1000公里。
改变了河流的泥沙特性大坝建设，将主要水流拦截在河流上游，水中所带的泥沙也被滞留，下游河水的平均含沙量则显著减少，河段遭冲刷，河床降低。统计分析研究表明，在一条河流流域中，每建立一次水电站，河流含水量就减少一次。
水温和水质的改变水温随着河流水深的不同而发生变化，因此河流上下游水位因水利工程的建设而发生变化，将会改变河水不同层次的水温，影响河流生物的分布。同时，受工业污水和城市生活污水的排入，严重影响了河流的水质。
河流上下游形态的影响大坝拦截蓄水后，上游水位升高，造成流水冲刷河岸，泥沙沉降，沉积河底，河水有机质矿化，形成新的河岸，生态环境也随之改变。而在下游，因为水流量的下降，诱导河床形态、植物群落和生境的变化。
二、大型水利工程对河流初级生物的影响
在没建设水利工程的河流中，一般因为河床坡度较大，水位变化明显，水流湍急，对浮游生物和藻类植物的生存环境较恶劣，因此种类较少。但是，在建设大型水坝以后，上游水流速度减缓，雨水将河岸的一些无机悬浮物或一些有机木屑冲入河水中，给浮游生物的生长带来了营养和生长环境，数量和种类自然会增加，且其在生长过程中，释放一些氮、磷等营养元素，给绿藻等藻类植物提供了营养，从而构建了一个全新的河流初级生物生态系统。下游也因为洪峰的削弱，改变了河流的水流量和水温，河水对浮游生物的冲刷和稀释作用减小，其种类和数量也随之而增加。
但是，浮游生物和藻类等水生植物除了能增加生物多样性和促进渔业的发展外，它们的侵食性特别强，如果过度生长，对河流的影响也是特别巨大，比如赤潮的产生就是浮游生物过度生长的后果，通过大量消耗河水中的氧气，影响鱼类的生长。同时，严重抑制了水坝运行效率和灌溉系统。
三、水利工程对鱼类的影响
直接影响鱼类的洞游通道中断，阻断了某些鱼类品种的上下游迁徙，严重影响了鱼类物种群体间的遗传交流，导致物种遗传多样下降，甚至丧失。且在泄洪时，由于溢洪道高压高速水流的冲击，导致鱼类受伤或换气泡病而死亡，引起一些鱼类如鲑鱼、大马哈鱼的存活率大幅度降低，甚至灭绝。
间接影响大坝建成以后，改变了河流的水温、泥沙含量、水位、水质、流速等，从而导致鱼类栖息环境的改变，进而影响河流流域的食物链、干扰水生生物的产卵和生长发育，降低其生物多样性。
四、大型水利工程影响生态系统对策的探析
在水利工程建设规划设计前期，应对河流流域的地质构造进行仔细的勘测，详尽收集相关的水文、水质、水生生物等资料。工程构造必须合理设计，尽量减少上游区的水域淹没范围，以满足各种水生生物的栖息活性，维持流域生态平衡。
水利工程施工过程中，有必要建立环保监测机构，及时监测河流水文、周围大气环境及噪声的影响程度等，同时要做好工人的卫生防御工作，防止疾病的传染。
工程建设完成后，则需做好植被绿化恢复工作。采用生态调度技术，建立数学模型，合理制定生态调度方案，科学的进行调蓄、削峰、错峰，分析月径流量，合理调节河道径流量，形成有利鱼类生长的人造洪峰。采用复制法、参考附近未受干扰河段模式法、自然恢复法维持河道地貌生态多样性。采用搭建过鱼设施、废弃无用的堰坝和水闸拆除、修建分洪道等方式，实现河流的纵向、横向和竖向的连通，防止生态阻隔效应的发生，修复河流生态功能。通过人为操纵生物多样性、人工建设湿地、生物浮岛等技术方式，改善河流营养水平，维持生态系统的稳定。采用生态修复机制，逐步减少家用和工业用水量，同时减少工业污水的排放。同时，采用合理的环境影响补偿措施(主要包括过鱼设施、人工增殖放流、分层取水改善水温)，尽最大努力保护河流生态环境平衡，恢复自然水文状况。
河流流域是一个完整的生态系统，鉴于其复杂性，需科学合理、系统的协调大型水利工程的运行管理与生态环境保护的关系。
