水系连通是河流功能正常发挥的重要指标,气候变化与人类活动会引起水系连通性衰退问题。本文以泥沙运动、河床演变、生态环境、边坡稳定等理论为基础,利用现场调研、资料分析、理论研究、模糊数学和图论等多种技术手段开展冲积河流水系连通性机理与预测评价模型的研究。主要成果如下:(1)完善并提出了水系连通性的内涵与分析模式。基于河流系统的基本组成元素,从河流边界、水流、泥沙和生态等方面系统地完善了水系连通性的内涵;结合泥沙运动与河床演变等理论,根据河流系统的基本连通单元与结构形态,在总结水系连通类型的基础上,提出了通道纵向连通、滩槽侧向连通、分(汇)流连通等水系连通性的分析模式。(2)揭示了水系连通的机理及影响因素。从连通通道的输水输沙特性出发,推求纵向连通通道的河相关系,探讨连通通道的形态和稳定性变化特点,揭示其连通机理;根据河道滩槽水沙交换原理和分(汇)流区的河床演变特性,总结了滩槽侧向连通模式和分(汇)流区连通模式的连通机理;通过分析连通通道冲扩与淤堵的特点,提出了通道岸滩崩退模式和崩退速率的计算方法;进而分析了气候变化和人类活动对水系连通性的影响机制。(3)构建了水系连通性的指标体系和预测评价模型。结合水系连通内涵和连通类型,建立了反映水系边界、水流、泥沙、生态等元素的连通性指标体系。结合河道连通机理和功能指标的控制方程,计算河道的功能连通指标;利用层次分析法、图论及其耦合,构建水系连通性的预测评价模型,并给出了水系连通性的评价标准,为典型水系河道连通性的综合评价提供基础。(4)探讨了河道连通性与水沙变异的响应关系。针对黄河下游、荆江水系水沙变化态势,根据河道的水力几何关系及相应的功能连通指标,导出了典型河道连通性指标与来水来沙条件之间的函数关系,深入分析了典型河道水沙变异对河流系统连通性的影响。(5)系统评价了典型河流的连通性变化并给出建议。1960-2010年黄河下游河道连通性呈先减小后增加的变化过程,1991—2003年河道连通性最差,2003年后从差逐渐改善为良好,其中水沙变异、水库调控、两岸引水等是连通性变化的主要因素,特别是小浪底水库的调水调沙。1960-2010年荆江水系连通性整体有增加趋势,总体处于较好水平,其中干流河道的连通性逐渐增加,处于较好水平;而三口通道的连通性逐渐减弱,处于中偏差水平,其他单元变化不大,均处于较好水平。水库建设、河道整治、河道裁弯、围垦造地等活动是影响荆江水系连通度的主要因素,特别是三峡水库运用是荆江水系连通性变化的关键影响因素。