黄河是中华民族的母亲河,在我国社会经济发展和弘扬传统文化等方面占据重要地位,黄河下游则在黄河重大国家战略中占据重要地位。近年来水土保持措施实施、引黄灌溉工程开展和干支流水利工程建设等人类活动一定程度上改变了黄河下游水沙特性。因此,对变化环境下黄河下游水沙演变分析及预测进行研究是有必要的。本文以黄河下游花园口、高村、艾山和利津站1960～2016年57a实测径流和泥沙资料为研究对象,首先采用马尔科夫过程分析法、经验模态分解法和集对分析法对黄河下游水沙丰枯演变规律和多时间尺度下水沙丰枯关系进行了分析;然后采用双累积曲线法、滑动相关系数法和Copula函数对变化环境下黄河下游水沙丰枯遭遇变化进行了分析;最后基于协整理论建立了变结构误差修正模型对变化环境下黄河下游各站年输沙量进行了预测。结果如下:研究期内黄河下游各站年径流量和年输沙量均存在3个不同时间尺度的波动周期,且总体均呈现减少趋势。随着波动周期的增加,年径流量和年输沙量变化出现丰、枯不同步的可能性逐渐增大,且越靠近下游,出现丰、枯不同步的可能性越小。在黄河下游水沙丰枯长期演变过程中,出现水平沙平状态的概率最大。花园口、高村、艾山站水沙关系于1997年发生明显变化,利津站水沙关系于2003年发生明显变化。水沙关系变化前花园口、高村和艾山站水沙丰枯组合同步概率均大于异步概率;水沙关系变化后花园口、高村站水沙丰枯组合同步频率小于异步频率,而艾山站水沙丰枯组合同步频率大于异步频率。研究期内利津站水沙丰枯组合同步概率之和均远大于异步概率之和。黄河下游各站年径流量和年输沙量序列间均存在变结构协整关系。变结构误差修正模型能够较好地对下游各站年输沙量进行预测,相对误差均在20%以内,整体预测效果良好。