黄河流域人类频繁活动和气候变化导致黄河水沙变异,水沙变异又对黄河下游河道连通性产生重要影响。本文以泥沙运动、河床演变、水系连通等理论为基础,利用理论研究、数学方法、资料分析等手段深入分析了黄河水沙变异过程及趋势,提出了黄河水系连通的内涵与连通指标,揭示了水沙变异对黄河下游河道连通性的影响机理,提出了黄河下游河道连通性的评价方法与评价结果。主要成果如下:(1)摸清了黄河干流水沙变异特征和水沙搭配关系。采用Mann-Kendall非参数秩次相关检验法和累积曲线法系统分析了黄河干流1950～2015年径流量和年输沙量的变化态势和水沙搭配关系变异特征。除上游唐乃亥站之外,黄河干流主要水文站的径流量和输沙量均出现明显的减少趋势,且年输沙量减少速率均大于年径流量的减少速率,水沙变化关系呈幂函数;唐乃亥、艾山和利津站的来沙系数无明显变化,其他站来沙系数均有不同程度的减小趋势,整体上向有利的水沙搭配关系发展。(2)提出了黄河下游河道连通性的内涵和连通指标。结合前人的研究成果和黄河下游的基本情况,系统分析了黄河下游河道连通性的内涵、表现形式和连通指标。河道连通性的内涵主要包含连通通道边界的流畅性和稳定性,水流的连续性和流动性,以及悬浮物(泥沙)的输移性和交换性;黄河下游河道连通性主要表现有河道纵向、滩槽侧向、河渠横向等连通形式;提出的连通指标分别包括断面形态和稳定性的边界指标,河道输水能力和输水搭配关系的水流指标,以及河道输沙能力和输沙协调关系的泥沙指标。(3)揭示了水沙变异对河道连通性影响的机理。基于水流连续性方程、水流阻力公式、水流挟沙力公式和河相关系,推导了黄河下游河道边界形态因子与来水来沙条件的关系。黄河下游河槽断面面积、宽深比和稳定性等连通指标随来流量的增加而增大,随来沙量的增加而减小;水流连通指标与河道输水能力和来流量成正比;泥沙连通指标与输沙能力成正比,与河道来沙系数成反比。(4)提出了黄河下游河道连通性综合评价方法和评价结果。采用层次分析法,建立了黄河下游连通性层次分析结构模型和综合评价函数,评价了黄河下游河道的连通性。黄河下游连通性与水沙过程密切相关,在1961～1965年期间好于其他时段,在1985～1999年期间下滑明显,在1997年左右接近于极差级别,进入20世纪以来,连通性明显提高。