分层型水库的水温分层，对水体环境溶解氧的含量有重大影响。水库表面的温水层可通过水面与大气交换，保持较高的溶氧水平，如有植物的光合作用，溶解氧量往往达到过饱和。在此状态下，如果水库氮、磷含量较高，就会使水体中的浮游生物及水生植物大量繁殖，出现富营养化和水质恶化现象。而水库库底冷水层，由于紊动扩散很低，氧的补充非常小，加上库面水生浮游生物死亡后沉于库底，其分解要消耗库底的溶解氧，并产生大量的硫化氢。所以库底常常是缺氧状态，成了厌氧微生物的活动环境。因此，水库水温的分层不仅对水质有一定影响，而且也会影响水中生物结构的变化。

在夏季，分层型水库形成稳定的正温分层，在水库中敷设的水电设施为了满足发电量要求通常将取水口设置在水库的冷水层(滞温层)，因此通过水电站下泄到下游的水流温度均低于原河道当月平均水温，形成低温水。低温水的下泄对下游农业和渔业将产生较大的影响。例如黄梅县灌溉试验站对其灌溉水温近3年的试验观测表明，适温水塘水灌溉早稻比低温水库底层水灌溉，禾苗提前3d齐穗，千粒重多2g，亩产高32。55kg。特别是水稻生长前期，用低温水灌溉会使稻苗迟发，成熟推迟，不仅影响早稻产量，且推迟了晚稻，使晚稻易受“寒露风”危害，造成秕谷多，甚至发生不结谷的“翘稻头”，致使早晚稻都减产。水温也是影响鱼类洄游的基本外因之一。鱼类洄游到岸边和河口段的时期，多种鱼类都要求一定的水温。例如鲤鱼在水温低于8℃或超过30℃便停止取食，当水温低于18℃则不能繁殖。根据尼基伏洛夫的资料，伏尔加鲤鱼从产卵到幼鱼孵出，当水温13℃时需要268h，而在水温26℃时只要76 h。因此，低温水的下泄将使鱼类繁殖、生长及捕食受到严重影响。世界上许多大型水库在鱼类洄游产卵期泄放的水温明显低于同期天然河道水流的水温，致使这些河流的鱼种数量锐减或濒于绝迹的例子不少。