影响的大小主要取决于水温的分层温度高低的变化、出水口高程和环境对水温的敏感性。影响范围包括库区和出水口下游。混合型水温结构对环境的影响比分层型小。

水库水温水温分层对水体的化学和生态的影响

库面温水层通过水面通气和水生植物的光合作用保持较高的溶解氧含量；而库下冷水层溶解氧含量较低，当由浮游生物死后的残体和沉淀物产生的生化需氧量较大时，将出现缺氧现象，变成或接近于厌氧微生物层。溶解氧的分布特性与水库的生产力有关。由于库面温水层的生物作用和库下冷水层的缺氧，使pH值、二氧化碳、硝酸盐、氨、二氧化硅、钾、镁、钙、铁、锰、硫化氢等产生分层现象。营养物多积累在冷水层，库面温水层的营养量低于最大浮游植物产量所需的营养量水平，从而影响动物的数量。温度、水质的分层常使水生生物的种类呈垂直分布，在缺氧的冷水层中只能生长适宜于低温和低溶解氧的生物种类。秋季对流时，冷水层的营养物呈均匀分布，若含量较大，则将使水库水体和下游藻类急剧生长。水面较大的水库，表层水温的变化会引起蒸发和水面长波辐射等的较大变化，影响局地气候。水温分层还会影响水库大坝（特别是混凝土坝）的应力分布。

水库水温分层型水库对下游水温和水质的影响

影响程度与出水口的高程有关。采用底层出水口将使含有大量离子成分的、溶解氧较低的冷水层捧出，使下游水质变差和营养化程度提高，水库生产能力降低。采用较高的出水口，下泄水温度较高，具有高溶解氧、低含量的悬浮固体和铁、锰等，水质较好；但水温较高又可能使下游生化需氧量增加，使水质变差。水库放水对下游水温的影响，一般是推迟下游春季水温上升和秋季水温下降，使水生生物群落发生变化。采用底孔泄水的分层水库，将使下游水温偏低，对水生生物的生长和繁殖产生不利影响。使灌溉农作物减产，这种现象称为水库冷害。当河流上建有梯级水库时，上游水库泄放的冷水还会使下游水库冷水层贫氧情况继续存在，甚至加剧。