库坝工程开发对土地系统变化的影响机制研究：贵州喀斯特高原案例

The impacts of dam and reservoir development on land use and land cover change (LUCC) and its ecological effect are highlighted issues in global environment change research. However, most of studies are focused on single dam and reservoir scale, studies of the impact on regional scale is very limited currently. Beside this, studies are focused on single impact of dam and reservoir development, ignoring the systematic analysis of the multi-impacts. Considering the need for helping decision making on designing sustainable dams and reservoirs in regional even national scale, this study focuses on scaling the impact of dams and reservoirs on land system change in different scales of Guizhou province: province scale, Wujiang river basin scale, Maotiaohe river basin scale and even smaller river basin scale. According to the standard of GRanD dataset, a dataset of dam and reservoirs in Guizhou Province will be created based on remote sensing and geographical information system (GIS). The impact of single dam and reservoir, cascading dams development on land use, land cover and land function will be addressed with landscape metrics and ecosystem system services evaluation model such as The Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs Tool (InVEST). Then the fractal theory and other statistical methods will be used to study the connections of dam impacts between different scales. This research will provide methodology and parameter standard for impact assessment in regional dam and reservoir development.

库坝工程开发对土地利用变化的影响及其生态效应是当前全球变化研究的热点问题。然而，目前多数研究只停留在单个库坝尺度，缺乏区域尺度的影响研究。在影响的内容方面，多数研究只关注单一方面的影响，缺乏对影响机制的系统分析。针对库坝工程开发可持续性决策多尺度协调的实际需求，本研究根据空间尺度大小自上而下选择贵州省、乌江流域、猫跳河流域和若干小流域内库坝工程开发对土地系统变化的影响进行多空间尺度的研究。利用遥感与地理信息系统技术，根据全球库坝数据库的标准建立贵州省库坝空间数据库。分析库坝工程开发对土地淹没的直接影响及其对灌溉面积扩展及湖泊萎缩等的间接作用；采用InVEST模型综合模拟库坝工程开发对土地系统功能的影响，并对其做情景分析，探讨其影响机制。并利用统计学方法、分形理论及模型方法，实现库坝工程影响的多尺度综合，为库坝工程开发的影响评估提供方法论基础与参数标准，为未来的库坝工程建设提供决策支持。

库坝工程在洪水控制、水源供给、农田灌溉、娱乐游憩、航运发展和水电产能等方面发挥了巨大作用，是人类社会进步的标志之一。然而，20世纪以来，诸多国家兴起的水电站热潮也导致了重要的生态环境问题，促使世界反坝运动蓬勃发展。库坝工程对区域环境与发展的客观评价势在必行。库坝工程开发对土地系统变化的影响研究大多只停留在单个库坝尺度，缺乏区域尺度库坝工程开发对土地系统结构和功能变化的影响研究。在影响的内容方面，多数研究只关注库坝工程开发某一方面的影响，缺乏对影响机制的系统分析。针对库坝工程开发可持续性决策多尺度协调的实际需求，本研究聚焦贵州省猫跳河流域内库坝工程开发对土地系统变化的影响进行多空间尺度的综合研究。利用遥感与地理信息系统技术，结合水利普查数据，根据国际标准（GRanD）建立了猫跳河流域水库大坝空间数据库。采用生态系统服务评估模型（InVEST）综合模拟了库坝工程开发对碳排放、泥沙沉积、生物多样性、能源生产、水库水质等土地系统功能的影响，确定了猫跳河流域的环境流量，构建了大坝环境脆弱性指数，探讨了库坝工程开发对土地系统变化的影响机制。发现大坝环境脆弱性指数存在临界阈值，在阈值附近增加一个大坝将极大的改变流域系统的脆弱性。本研究为库坝工程开发的影响评估提供了方法论基础与参数标准，为未来喀斯特流域的库坝工程建设提供了标准和决策支持。