坝系是以小流域为单元,为充分利用水沙资源,在沟道中修建的以滞洪、拦泥、淤地为目的的淤地坝工程体系。人工进行坝系规划时,在流域特征分析如面积量算、提取沟谷线、绘制沟道断面等方面费时、费力、效率低下,如果涉及坝系调洪计算复杂程度就更大。如何采用科学有效的方法提高规划设计效率,科学、高效地进行坝系规划是提高坝系设计与管理现代化的关键。本文以黄土高原坝系规划为研究背景,研究了基于GIS的坝系规划时空模型,考虑了沟道在不同的淤地坝建设时序,建设规模下引起的洪水、泥沙的再分配,以及坝系建设对下游输水量的影响,完成了人工坝系规划所不能完成的工作。研究以坝系平衡理论为理论依据,在对现有坝系建设资料的分析整理的基础上,结合野外实地调查,对坝系建设进行了抽象,在对模型进行必要的假设之后,分小流域地形模型和坝系规划专业模型两类进行介绍,详细描述了坝系规划专业模型的各子模型的功能、接口、返回值与模型的建立方法,最终建成小流域坝系规划时空计算机模型。应用结果表明,该模型能够模拟坝系规划所要考虑的各种条件,模拟了坝系的建设规律。如坝系的建设时序、洪水在坝系中的运动,实现了坝系洪水的整体调洪。结果正确、可行。通常的人工规划,需要两三个人花费2至3个月的时间,而采用这个模型进行坝系规划,包括野外调查在内,大概一周时间既能完成,效率提高明显。该项研究为国家黄土高原坝系规划设计与决策提出了一个科学简便、形象直观的可视化分析方法,提高了坝系规划的效率,减少成本。同时为坝系建设提供科学的技术方法,提高坝系的生态、经济以及社会效益,对黄河流域水资源可持续利用、生态安全、黄土高原生态环境和社会经济可持续发展均具有重要意义。