1概述
南水北調中線京石段應急供水工程渠道項目S40標位于河北省保定市易縣城西南約20Km處，樁號166+616.4～171+601.35，全長4984.95m。渠道設計斷面為土質梯形明渠，鋪設保溫板，素混凝土襯砌，設計水深4.5m，渠底寬度10m，縱坡1：30000，設計流量60m³ /s，加大流量70m³/s。
2006年11月和12月對周圍居民生活用井水位和樁號為169+416—171+505地下水位進行觀察，地下水位高于渠底設計高程最大值為4.69m。每年的11月和12月為枯水期，汛期和農田灌溉期地下水位比枯水季更高。設計變更增加永久排水措施，取消保溫板，鋪設土工膜，安裝集水管及逆水閥。
2排降水技術方案選擇
經過查詢資料和專家咨詢，對以下幾種排降水方法進行比較，認為管井法施工排降水方案比較可行。（詳見下表）

	管井	輕型井點	負壓真空井	明排
造價	較低	較高	最高	最低
運營成本	較低	稍高	最高	最低
降水效果	較好	較好	最好	不好
運營周期	較短	較長	最長	最短
適用地質	粘-礫石類	粘土	粘性或淤泥質土	粘性淺基坑
降水深度（m）	>5m	<20	單級<6   多級<20	<2
滲透系數(m/d)	1.0～200.0	0.1～20.0	0.1～20.0	>0.5

根據監理、業主指示，在169+780—169+880做了管井法單側排降水試驗：井距10m,井深為渠底以下15米，管井直徑0.6m，過濾器管直徑0.3m，過濾管采用無砂混凝土管，無砂管外圍填15cm厚粒徑為1~2cm的碎石，井管安裝順序為：沉砂管（無砂混凝土管）→過濾器→混凝土井管，過濾器長度同含水層厚度。根據試驗結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
為了加快施工進度，節約資金，使渠道的施工期跟正常運行期、完建期和檢修期相互結合，根據水利部河北水利水電勘測設計研究院2007年2月編制的《南水北調中線京石段應急供水工程S40標段、S41標段高地下水位段渠道修改設計專題報告》中“渠基排水設計”的有關內容：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，井管內徑30cm，井管外側填充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，樁號為169+600-170+600的排水排入五一分干渠，樁號為171+000-171+601.35的排水排入五一干渠，并在渠道兩側設排水溝。
 3.1井管位置的選擇
井管位置的選擇本著方便施工，便于正常運行期方便使用的原則。井管布設在主干渠169+600—170+600和171+000—171+601.35段的左右兩岸一級馬道外側。
3.2降水目標：
渠底基礎底部水位降低深度：根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）規定，設計降水深度在基坑范圍內不宜小于0.5m，本工程渠底基礎底高程為58.549m，故確定渠底基礎中心排降水后水位目標高程為57.549m（以170+145斷面為例）。
3.3管井數量及布設
單側管井數量：1600÷25=64眼，取65眼，管井總數為：65×2=130眼
管井布設：渠道軸線方向管井間距離為25m，渠道兩側各一排，與渠道中心線對稱排列，距渠道中心線22.5m。
3.4單井出水量q及水泵的選型
根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-99）規定管井的出水量q計算如下：
q=120πrsL =1343.4m³/d=56.0m³/h
其中：rs——過濾器半徑（m），取0.15m；
L——過濾器進水部分長度（m），57.049-43.149=13.9m；
K——含水層綜合滲透系數（m/d），參考“修改設計專題報告”中排水流量的計算取5 m/d。
潛水泵可選取流量為63m³/h，每眼井中可放一臺，共需130臺，地下水位可穩定保持設計降水深度。
3.5地面排水溝設計
排水溝設置目的：抽出的地下水，經明溝或涵管排至五一分干渠和五一干渠內。
排水溝坡降：根據現場實際地形高差，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一條梯形斷面排水溝，排水溝內用土工膜防滲，在跨越施工臨時道路處，改為鋼筋混凝土涵管排水。
地面排水溝單側水流量：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，在計算地面單側排水溝流量時，按最長段計算。單側排水最大流量為：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，取1；i—渠底比降，設為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）梯形明渠實用斷面計算
為充分利用現場條件，降低工程造價，可對明渠斷面面積進行適當調整，當實際設計過水斷面較水力最佳斷面面積減小2%至增加4%時，導流流速在增加2%至減少4%范圍內，在此范圍內仍可認為基本符合水力最佳條件。
當流量Q、比降i、糙率n及邊坡系數m為已定時，某一斷面與水力最佳斷面之間的關系為：（h÷h₀）— 2×a^2.5×（h÷h₀）+a=0     β=b÷h=（m＇—m）×a÷（h÷h₀）²
式中a——表示實用經濟斷面對水力最佳斷面偏離程度的系數，一般采用1.00~104；
h0、A0、R0——分別為最佳水力斷面的水深、過水斷面面積、水力半徑；
h、A、R——分別為實用斷面的水深、過水斷面面積、水力半徑；
擬定a=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04,根據以上公式分別求出五組h（水深）、b（渠底寬）值如下：
a=1.00時，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，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，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，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，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。
根據以上計算并結合施工現場地貌進行分析對比，確定采用經濟適用斷面為：渠底寬度0.5m，最大水深0.5m，渠深0.8m，坡比取1:1。
4結束語
管井法降水在南水北調S40標中成功應用，確保了工期和質量。優點是排水效果好，擠占關鍵工期較少；缺點：運行期對周圍地下水將產生一定的影響，對工程施工干擾相對較大。