在 20 世紀 70 年代末，美國環(huán)境保護署在水環(huán)境保護方面提出了更高的目標要求水環(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,這就需要一個能夠反映水生態(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)完整性標準的制定提供依據(jù),實現(xiàn)從水化學(xué)指標向水生態(tài)指標管理的轉(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)陸地分類是一個地球表面生態(tài)特征地區(qū)描述與劃分的過程,每個地區(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 級體系對北美進行劃分。

美國環(huán)境保護署的水生態(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 個和 52 個生態(tài)區(qū) :在三級層次上美國大陸被劃分為 84 個水生態(tài)區(qū),阿拉斯加州被劃分為 20 個生態(tài):四級層次是在三級生態(tài)區(qū)基礎(chǔ)上由各州進行劃分的 ;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)劃僅在個別區(qū)域開展,最終目標是在每個州都完成四級區(qū)劃。在實際應(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)進行重新集合,如在美國國家營養(yǎng)物基準制定中三級生態(tài)區(qū)被集合成 14 個區(qū)域。

美國環(huán)境保護署以 4 個區(qū)域性特征指標為基礎(chǔ)進行三級生態(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)劃分的最大特點就是沒有全國統(tǒng)一的劃分標準。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)等指標的差異進行劃分。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 個指標將其劃分為石灰?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),而是相互交錯在一起。美國環(huán)境保護署生態(tài)區(qū)邊界最初是以定性分析的方法進行確定的，具體是首先對 4 個特征因素的專題圖進行吞置和比較,確定 4 個因素的空間特點和關(guān)系,在權(quán)衡各個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)驗最終確定區(qū)域邊界。該方法的優(yōu)點在于能夠?qū)⒅鲗?dǎo)因子和專家意見相綜合;缺點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)劃邊界進行重新確定,如 Host 等于1996 年采用多變量空間統(tǒng)計分析方法對威斯康星州西南部進行了區(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%。