河网水系的连通状况在提高水资源利用与配置、提升水系自净能力、改善生态环境、维护景观连通功能和优化水系格局等方面都发挥重要作用。然而,在快速城镇化过程中,河网水系出现碎片化严重、水系连通结构单一化和主干化明显等连通结构问题,并伴随着水动力不足、生态环境恶化和水环境污染严重等连通功能问题。水系连通结构与功能优化是保障城市河网水资源利用与管理、水环境安全与社会经济可持续发展的重要一环。因此,对城市河网水系连通结构和连通功能进行深入研究是提升城市河网水系连通性所需要面临的关键问题,对于综合优化城市水系连通性具有重要意义。本文同时考虑原河网结构及水系连通格局改变下的结构-功能硬连通与闸门开度变化下的结构-功能软连通,构建结构-功能耦合下的水系连通方案两阶段优化模型,深入探讨水系连通性的综合优化方法。以清潩河许昌段为实例,优化原河网及不同水系连通方案的水系连通性,结果可为城市河网水系的修复与管理工作提供参考。主要研究内容和结论如下:（1）建立结构-功能耦合下的水系连通方案两阶段优化模型。首先,提出水系结构-功能硬连通和结构-功能软连通的概念,对水系结构-功能耦合的内涵进行界定;其次,运用网络分析方法和图论法对河网进行概化,得到河网网络分布图和图模型,以描述水系节点和河段的空间网络结构与连通关系;第三,考虑到结构-功能硬连通涉及到原河网结构与水系格局的改变,基于河网网络分布图,提出河段重要性计算方法,以定量刻画河段重要性;第四,考虑结构-功能软连通因素,基于图模型建立闸门开度调节下的水量分配关系,据此计算水系连通功能表征参数;第五,基于模糊理论探讨连通功能及其表征参数的函数关系,以量化水系连通功能。最后,建立结构-功能耦合下的水系连通方案两阶段优化模型。阶段一为保障河网整体的连通功能达标率,以河网连通功能达标率（G）为阶段一优化的目标函数,断面管理目标和河段连通功能限制为约束条件。基于阶段一优化,阶段二考虑河段重要性与河段连通功能满足度对连通性优化调控的影响,以水系连通性满足度（S）为目标函数,优选最佳闸门联合调度方案。结果表明:本文提出的河段重要性方法结果较为合理,对进一步认识、保护、调控及优化河网具有重要意义。而且,模型的优化效果较好,能够合理地优选水系连通方案,并确定闸门开度（Z）的具体数值,结果为城市河网水系连通性优化工作提供理论与技术支持。（2）将优化模型应用在清潩河许昌段城区。首先以典型月为例,依次进行阶段一优化与阶段二优化,优选清潩河许昌段的水系连通方案,并对模型优化结果的合理性以及优化效果进行分析。随后,对清潩河许昌段年内其他月份的水系连通性进行优化,得到每个月的最优水系连通方案。结果表明:原河网清潩河许昌段的水系连通性总体较好。小洪河、石梁河、清泥河、颍汝干渠、运粮河、许扶运河和小泥河等河流的连通性状况良好,但清潩河上游、护城河和饮马河的连通性较差,存在优化空间。年内各个月份的河段连通功能达标率和水系连通性满足度的变化趋势与清潩河流域季节性丰枯月份分布具有一致性,需针对不同月份开展水系连通性优化。（3）考虑水系格局变化和来水条件变化下的水系连通方案优选。首先,考虑水系格局变化,分析原河网最佳闸门联合调度下的表征参数与阈值的状况,提出不同水系格局下的水系连通结构方案,并将不同连通结构方案代入优化模型,分析不同方案下的优化效果,对比选择最优水系连通方案。其次,考虑来水条件变化,将典型年对应的设计流量作为不同来水条件下的连通来水方案,对比选择最优水系连通方案。最后,设定同时考虑水系格局变化和来水条件变化的水系连通方案,代入模型优选得到最佳水系连通方案。结果表明:仅考虑水系格局变化的情况下,同时连通护城河和清泥河、连通饮马河和小洪河的方案S-S3能有效地提升护城河和饮马河的水系连通性。仅考虑来水条件变化的情况下,25%来水频率的方案L-S4能有效地改善清潩河和饮马河的水系连通性。同时考虑水系格局变化和来水条件变化的方案SL-S的河网连通功能达标率（G）和水系连通性满足度（S）分别为98.1%和13.661,对河网的提升效果最佳。