黄河内蒙古段的水沙在气候和人类活动的双重影响下显著下降,水沙的变化不仅对沿黄人民的工、农业用水及生活用水产生影响,也使得河道泥沙淤积较为严重,加大了河道治理、防洪防凌的难度,还严重影响流域的生态环境健康及河段水资源的开发与利用。本文以黄河内蒙古段四个代表水文站1973-2017年的实测水沙资料为基础,应用多种数学方法分析了水沙的不均匀系数、变异系数、趋势性、突变性和周期性,以改进的累积量斜率变化率比较法明确了影响水沙变化的主要因素,确定了各因素权重大小,讨论了水沙变异及河道冲淤特性,基于差分自回归滑动平均模型对各水文站的径流及泥沙过程进行模拟,得到以下结论:(1)黄河内蒙古段存在水沙不均匀性,其中输沙量的年内不均匀程度较高,离散性大,突变年份后径流和输沙量呈降低趋势,水沙序列变化周期分别为5和12年。(2)除降水、气温和风速是引起水沙变化的重要自然因素外,水库的建立、水土保持措施的实施、日益增加的沿黄引取水量等人类活动也是导致水沙减少及突变的主要驱动因素。人类活动对黄河内蒙古段水、沙减少的平均贡献率分别达50.59%和64.48%。(3)1985年以后,黄河内蒙古段河道淤积有所加剧,通过分析黄河内蒙古段入口断面(石嘴山)径流量、含沙量和下游河段冲淤量的关系,得出下游河段达到冲淤平衡时石嘴山站的径流量约为299.85亿m3,含沙量约为2.15kg/m3。(4)利用月水沙数据建立差分自回归滑动平均模型(ARIMA),并对2017年1-6月的月水沙量进行预测。结果表明月径流量的拟合效果更优,月径流量预测值的合格率为67%-83%,受水沙异源的影响,月输沙量预测值的合格率仅为17%-67%。本文研究成果可对黄河内蒙古段水资源的合理分配、河道的综合治理以及水库的优化调度提供一定的参考。