全球大坝的建设数量在过去六十年内急剧增长,这一趋势未来预计还将持续,特别是在工业化程度较低的地区。新建大坝应该既能发挥基础设施的效益,同时又能保持河系的健康与产出。找到这样一条发展道路并不容易,需要我们充分了解不同规模大坝的多方面影响。我们需要采取新的方法和先进技术来更好地预测建坝对生物多样性、生态系统功能以及全球河流地貌的影响,并制定实现大坝可持续发展的全球战略。为此,我们采用了一种基于图形的河网汇流模型,利用高空间分辨率的数据,就不同规模大坝对河流片段化及流量调节的影响进行分析。我们对6374个已建大坝和3377个规划或在建大坝在流域和子流域范围内对河流连通性及河川径流的累积影响进行统计,将两个新的指标融合,形成一个关于1930-2030年期间大坝整体历史影响的矩阵。流域面积或河道长度等静态网络描述指标在嵌套层次和动态水系中的用途有限。因此,我们开发了基于河流流量的流域片段化指数和河道调节指数。这些指标对河网构造的效果不敏感,从而使得采用不同水文图的研究及不同尺度范围的研究之间更具对比性。研究表明,在全球范围内,48%的河流流量受到流量调节和/或流域片段化的不同程度的影响。假设所有规划和在建的大坝在我们的未来情景中都已竣工,届时这个数字将几乎翻倍,增至93%,这主要是由于亚马逊流域大规模的大坝建设。我们的研究证明,将中小型大坝全部考虑进来非常重要,同时在划定自然片段的基线时,也需要将瀑布考虑进来。这套评估框架应用广泛,不仅可以作为流域片段化和连续性评估的组成部分,还可以作为在全球和流域范围可复制的标准化监控框架以及区域大坝规划和管理战略的一部分。