在 20 世紀 70 年代末，美國環境保護署在水環境保護方面提出了更高的目標要求水環境質量管理不僅關注污染控制問題 還要關注水生態系統的結構與功能的保護,這就需要一個能夠反映水生態系統空間特征差異的管理體系,它不僅能夠指導水質管理，而且能為水生態完整性標準的制定提供依據,實現從水化學指標向水生態指標管理的轉變,其采取的分區方法主要是 Omernik 的生態分區。Omernik 提出“生態陸地分類是一個地球表面生態特征地區描述與劃分的過程,每個地區可以被看成不連續的系統,其原因在于地質、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的優勢隨著生態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用于從確定范圍的生態系統到廣闊的生態系統”的理念,于 1987 年次出版了北美 1:7 500 000比例尺的生態分區圖,用 4 級體系對北美進行劃分。

美國環境保護署的水生態區劃方案已從過去的 3 級體系發展到 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 個生態區 :在三級層次上美國大陸被劃分為 84 個水生態區,阿拉斯加州被劃分為 20 個生態:四級層次是在三級生態區基礎上由各州進行劃分的 ;五級層次是區域景觀水平的水生態區劃分目前.四級區劃工作在美國冬州正在開展,五級層次區劃僅在個別區域開展,最終目標是在每個州都完成四級區劃。在實際應用中,根據數據分析的要求,可以在不司的層次上對水生態區進行重新集合,如在美國國家營養物基準制定中三級生態區被集合成 14 個區域。

美國環境保護署以 4 個區域性特征指標為基礎進行三級生態區劃，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系統特征的關鍵性因奈,能夠反映水生態系統與周圍陸地生態系統的相關關系。這些環境要索之間是相互關聯的。例如，氣候和地貌影響著土壤構成，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系統的空間類型。但是在不同的區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,美國水生態區劃分的特點就是沒有全國統一的劃分標準。在三級區劃的基礎上,各州開始利用更大精度的數據來劃分四級區,以反映水體的特殊環境特性。四級區的劃分主要是根據三級生態區內的氣候、地質、土地利用、土壤、植被及地表水質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區 ,采用高程、電導率和水溫 3 個指標將其劃分為石灰巖山谷、頁巖山谷、砂巖山脊、砂巖巖床山脊 4 種類型亞區,并且 4 種類型區并不連續,而是相互交錯在一起。美國環境保護署生態區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系,在權衡各個因素的重要性之后確定水生態區的潛在范圍,然后結合專家經驗最終確定區域邊界。該方法的優點在于能夠將主導因子和專家意見相綜合;缺點在于該方法是非定量化的,不具有可重復性。隨著 GIS 技術的發展,美國各州逐漸開始采用定量化的區劃技術方法,對原有的生態區劃邊界進行重新確定,如 Host 等于1996 年采用多變量空間統計分析方法對威斯康星州西南部進行了區劃邊界的重新確定,與手工區劃結果相比精度提高了 45%。