1概述
南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程渠道項(xiàng)目S40標(biāo)位于河北省保定市易縣城西南約20Km處，樁號(hào)166+616.4～171+601.35，全長(zhǎng)4984.95m。渠道設(shè)計(jì)斷面為土質(zhì)梯形明渠，鋪設(shè)保溫板，素混凝土襯砌，設(shè)計(jì)水深4.5m，渠底寬度10m，縱坡1：30000，設(shè)計(jì)流量60m³ /s，加大流量70m³/s。
2006年11月和12月對(duì)周圍居民生活用井水位和樁號(hào)為169+416—171+505地下水位進(jìn)行觀察，地下水位高于渠底設(shè)計(jì)高程最大值為4.69m。每年的11月和12月為枯水期，汛期和農(nóng)田灌溉期地下水位比枯水季更高。設(shè)計(jì)變更增加永久排水措施，取消保溫板，鋪設(shè)土工膜，安裝集水管及逆水閥。
2排降水技術(shù)方案選擇
經(jīng)過(guò)查詢資料和專家咨詢，對(duì)以下幾種排降水方法進(jìn)行比較，認(rèn)為管井法施工排降水方案比較可行。（詳見(jiàn)下表）

	管井	輕型井點(diǎn)	負(fù)壓真空井	明排
造價(jià)	較低	較高	最高	最低
運(yùn)營(yíng)成本	較低	稍高	最高	最低
降水效果	較好	較好	最好	不好
運(yùn)營(yíng)周期	較短	較長(zhǎng)	最長(zhǎng)	最短
適用地質(zhì)	粘-礫石類	粘土	粘性或淤泥質(zhì)土	粘性淺基坑
降水深度（m）	>5m	<20	單級(jí)<6   多級(jí)<20	<2
滲透系數(shù)(m/d)	1.0～200.0	0.1～20.0	0.1～20.0	>0.5

根據(jù)監(jiān)理、業(yè)主指示，在169+780—169+880做了管井法單側(cè)排降水試驗(yàn)：井距10m,井深為渠底以下15米，管井直徑0.6m，過(guò)濾器管直徑0.3m，過(guò)濾管采用無(wú)砂混凝土管，無(wú)砂管外圍填15cm厚粒徑為1~2cm的碎石，井管安裝順序?yàn)椋撼辽肮埽o(wú)砂混凝土管）→過(guò)濾器→混凝土井管，過(guò)濾器長(zhǎng)度同含水層厚度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果管井排降水方案能滿足施工要求，降水效果較好。
3管井法排降水方案施工分析
為了加快施工進(jìn)度，節(jié)約資金，使渠道的施工期跟正常運(yùn)行期、完建期和檢修期相互結(jié)合，根據(jù)水利部河北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2007年2月編制的《南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程S40標(biāo)段、S41標(biāo)段高地下水位段渠道修改設(shè)計(jì)專題報(bào)告》中“渠基排水設(shè)計(jì)”的有關(guān)內(nèi)容：在169+600—170+600和171+000—171+601.35段，采用管井降水法，排水井按25m間距布置，井深為渠底以下15m，井管內(nèi)徑30cm，井管外側(cè)填充10cm厚碎石，成井孔直徑60cm。
從渠道中抽出的水就近流入五一干渠和五一分干渠，樁號(hào)為169+600-170+600的排水排入五一分干渠，樁號(hào)為171+000-171+601.35的排水排入五一干渠，并在渠道兩側(cè)設(shè)排水溝。
 3.1井管位置的選擇
井管位置的選擇本著方便施工，便于正常運(yùn)行期方便使用的原則。井管布設(shè)在主干渠169+600—170+600和171+000—171+601.35段的左右兩岸一級(jí)馬道外側(cè)。
3.2降水目標(biāo)：
渠底基礎(chǔ)底部水位降低深度：根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定，設(shè)計(jì)降水深度在基坑范圍內(nèi)不宜小于0.5m，本工程渠底基礎(chǔ)底高程為58.549m，故確定渠底基礎(chǔ)中心排降水后水位目標(biāo)高程為57.549m（以170+145斷面為例）。
3.3管井?dāng)?shù)量及布設(shè)
單側(cè)管井?dāng)?shù)量：1600÷25=64眼，取65眼，管井總數(shù)為：65×2=130眼
管井布設(shè)：渠道軸線方向管井間距離為25m，渠道兩側(cè)各一排，與渠道中心線對(duì)稱排列，距渠道中心線22.5m。
3.4單井出水量q及水泵的選型
根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定管井的出水量q計(jì)算如下：
q=120πrsL =1343.4m³/d=56.0m³/h
其中：rs——過(guò)濾器半徑（m），取0.15m；
L——過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度（m），57.049-43.149=13.9m；
K——含水層綜合滲透系數(shù)（m/d），參考“修改設(shè)計(jì)專題報(bào)告”中排水流量的計(jì)算取5 m/d。
潛水泵可選取流量為63m³/h，每眼井中可放一臺(tái)，共需130臺(tái)，地下水位可穩(wěn)定保持設(shè)計(jì)降水深度。
3.5地面排水溝設(shè)計(jì)
排水溝設(shè)置目的：抽出的地下水，經(jīng)明溝或涵管排至五一分干渠和五一干渠內(nèi)。
排水溝坡降：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形高差，排水溝坡降取5‰。
排水溝位置：距中心線約34m截流溝處,在渠道左右岸各布設(shè)一條梯形斷面排水溝，排水溝內(nèi)用土工膜防滲，在跨越施工臨時(shí)道路處，改為鋼筋混凝土涵管排水。
地面排水溝單側(cè)水流量：在169+600—170+600段的排水流入五一分干渠，169+600距五一分干渠386m，170+600距五一分干渠665m，171+000—171+601.35段的排水流入五一干渠的有600m，在計(jì)算地面單側(cè)排水溝流量時(shí)，按最長(zhǎng)段計(jì)算。單側(cè)排水最大流量為：27×46.6m³/h=1258.2 m³/h=0.35m³/s
（1）梯形明渠水力斷面水深計(jì)算
最佳斷面水深：h₀=1.189×n×｛Q÷[i^1/2×( m＇— m)]^3/8｝
m＇＝2 ，Q—流量，取0.12m³/s；n—糙率；取0.03；m—邊坡系數(shù)，取1；i—渠底比降，設(shè)為5‰。
求得最佳斷面水深h₀=0.5m。
（2）梯形明渠水力最佳斷面計(jì)算
梯形明渠水力最佳斷面寬深比為：β=b₀÷h₀=2×[(1+m²)^1/2— m]=0.83
求得梯形明渠水力最佳斷面底寬為b₀=β×h₀=0.4m。
（3）梯形明渠實(shí)用斷面計(jì)算
為充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，降低工程造價(jià)，可對(duì)明渠斷面面積進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)水?dāng)嗝孑^水力最佳斷面面積減小2%至增加4%時(shí)，導(dǎo)流流速在增加2%至減少4%范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)仍可認(rèn)為基本符合水力最佳條件。
當(dāng)流量Q、比降i、糙率n及邊坡系數(shù)m為已定時(shí)，某一斷面與水力最佳斷面之間的關(guān)系為：（h÷h₀）— 2×a^2.5×（h÷h₀）+a=0     β=b÷h=（m＇—m）×a÷（h÷h₀）²
式中a——表示實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面對(duì)水力最佳斷面偏離程度的系數(shù)，一般采用1.00~104；
h0、A0、R0——分別為最佳水力斷面的水深、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑；
h、A、R——分別為實(shí)用斷面的水深、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑；
擬定a=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04,根據(jù)以上公式分別求出五組h（水深）、b（渠底寬）值如下：
a=1.00時(shí)，Q=0.35m³/s，m=0.03，n=0.50%，i=0.50%，h/h0=1.00，h=0.50m，β=0.83， b=0.40m；
a=1.01時(shí)，Q=0.35m³/s，m=0.03，n=0.50%，i=0.50%，h/h0=0.82，h=0.41m，β=1.73， b=0.69m；
a=1.02時(shí)，Q=0.35m³/s，m=0.03，n=0.50%，i=0.50%，h/h0=0.76，h=0.38m，β=2.22，b=0.89m；
a=1.03時(shí)，Q=0.35m³/s，m=0.03，n=0.50%，i=0.50%，h/h0=0.72，h=0.36m，β=2.66，b=1.06m；
a=1.04時(shí)，Q=0.35m³/s，m=0.03，n=0.50%，i=0.50%，h/h0=0.68，h=0.34m，β=3.08，b=1.23m。
根據(jù)以上計(jì)算并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)地貌進(jìn)行分析對(duì)比，確定采用經(jīng)濟(jì)適用斷面為：渠底寬度0.5m，最大水深0.5m，渠深0.8m，坡比取1:1。
4結(jié)束語(yǔ)
管井法降水在南水北調(diào)S40標(biāo)中成功應(yīng)用，確保了工期和質(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)是排水效果好，擠占關(guān)鍵工期較少；缺點(diǎn)：運(yùn)行期對(duì)周圍地下水將產(chǎn)生一定的影響，對(duì)工程施工干擾相對(duì)較大。