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是回淤总量很有限，疏浚效果仍然可以在较长时期内得以保持。目前，很多河流的流域水土流失治
理效果显著，进入河道泥沙量大幅减少，再加上水利工程的拦沙作用，进入下游河道的沙量已明显
小于河道冲淤平衡的临界值。比如近 20 年长江下游和黄河下游河道来沙量比 2000 年以前大幅度减少
2/3 以上 ［15］ ，并可能在未来很长时期内维持很低水平 ［16-17］ ，河道发生了持续性冲刷。而松花江、淮
河、珠江等河流本来总沙量就很少 ［15］ ，含沙量很低，再加上流域水土保持治理和水库拦沙的作用，
使得这些河流的来沙更少，河道长期处于冲刷状态。对于这样的河道进行疏浚，以增加行洪能力，
降低洪水位，不仅是可能的，而且因为不会发生严重回淤，效果可以长期保留 ［18］ 。
由此可见，在流域来沙大幅减少、河道普遍出现由淤积向冲刷转换的大背景下，利用河道疏浚
来降低洪水位是可行的，河道疏浚必然成为未来河道防洪治理的一个新措施。然而，在实际运用
中，至少需要回答以下三个科学技术难题：（1）如何确定疏浚对降低洪水位或增加过流能力的效果？
（2）如何确定合理疏浚规模？（3）如何长期保留疏浚效果？对这三个问题的回答，即构成本文的主要
研究内容。

2 河道水力因子关系推导

这里所说的水力因子主要包括流量、流速、比降、过流面积、水面宽（河宽）、平均水深等。对
于宽浅的冲积性河流，其水力半径 R 可近似等于平均水深 h，水流平均流速可以用曼宁公式表示如
下：
V = C hJ = 1 h 2/3 J 1/2 （1）
n
式中：V 为断面平均流速；C 为谢才系数；n 为曼宁糙率；J 为水面比降。考虑到河相系数ζ=B /h（B
1/2
为水面宽），则由式（1）得：
n Q 2
2
J = （2）
ζ h 22/3
4
而在天然河流中，根据实测水文资料，可以点绘上下游相邻两个水文站的水位流量关系，从而
可以得到某一流量 Q 下的河段水面比降，进而点绘比降与流量关系，可以得到如下关系式：
J = k 1 Q α 1 （3）
式中 k 和α 分别是系数和指数。
1 1
同样，根据水文站实测的水力要素和断面资料，可以计算不同水深的河相系数ζ，再点绘河相系
数与水深关系，可以得到：
ζ = k 2 h α 2 （4）

式中 k 和α 分别是系数和指数。
2 2
将式（3）和（4）代入式（2）得到如下关系式：
1
æ 22 + 12α 2 ö 2 - α 1
ç k 1 k 2 h 3 ÷
4
Q = ç ç ÷ ÷ （5）
ç n 2 ÷
è ø
3
æ n Q 2 - α 1 ö 22 + 12α 2
2
h = ç ç ÷ ÷ （6）
è k 1 k 2 4 ø
3 + 3α 2
æ n Q 2 - α 1 ö 11 + 6α 2
2
2 2 2 ç ÷ （7）
B = ζ h = k 2 ç 4 ÷
è k 1 k 2 ø

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