高地下水位渠段管、井相結(jié)合的復(fù)合排水及減壓效果研究

陳思涵，王 兵，方攀博，韓延成

（1.濟(jì)南大學(xué)，濟(jì)南 250024；2.山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心山東萊州管理站，山東萊州 261400）

0 引 言

我國(guó)的水資源分配特點(diǎn)是在空間、時(shí)間上的分配不足，且水資源利用率低［1］。明渠作為大型調(diào)水工程的主要輸水形式，在高地下水位渠段，邊坡會(huì)產(chǎn)生各種不同程度的揚(yáng)壓力破壞，導(dǎo)致滑坡、渠底或坡腳隆起、襯砌板破壞等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響正常輸水，甚至造成停水等輸水事故［2-4］。根據(jù)引黃濟(jì)青、膠東調(diào)水工程的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，一次極端降雨引起的高地下水位就會(huì)使渠道襯砌及邊坡遭受?chē)?yán)重的揚(yáng)壓力破壞［5-7］。

對(duì)于渠道內(nèi)排水降壓?jiǎn)栴}，實(shí)際工程多采用在襯砌板下安裝縱向排水暗管或按一定間隔布置排水器的方案降低揚(yáng)壓力［8-12］。學(xué)者們對(duì)排水效果的數(shù)值模擬、暗管排水方案等方面進(jìn)行了研究［13-18］，左海鳳等建立了南水北調(diào)中線磁縣段三維水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型及其內(nèi)排段地下水向渠道排水的三維數(shù)值模型［8］，高丹盈等建立了排水管網(wǎng)模型，分析了排水管間距及基礎(chǔ)土層滲透性對(duì)渠道內(nèi)外水頭差的影響［19］，徐虎城等闡述了北疆供水工程為治理泥巖深挖方段采用在渠底沿縱向布設(shè)PVC排水暗管的措施［20］，黃煒等提出了南水北調(diào)中線陶岔至魯山段渠底由排水墊層、透水軟管和逆止閥等組成，而渠坡由塑料排水盲溝作為排水墊層的綜合排水方案［21］，崔皓東等研究了不同排滲措施的滲流調(diào)控效果及滲流場(chǎng)分布規(guī)律［22］。暗管排水具有減少占用耕地、提高土地利用率、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、便于機(jī)械化施工等優(yōu)點(diǎn)［23，24］，但其缺點(diǎn)是造價(jià)高，排水流量不能人為控制，難以適應(yīng)特大降雨等造成的極端高地下水位時(shí)的應(yīng)急排水需求［16］。而實(shí)際上，渠道揚(yáng)壓力破壞往往是由于極端暴雨等引起的超高地下水位造成的。井點(diǎn)排水降低渠底揚(yáng)壓力多用于渠道施工期時(shí)的基坑降水或高水位地區(qū)邊坡襯砌或支護(hù)，具有排水量大、施工簡(jiǎn)單、安全，排水量可以人為控制，較適宜于極端高地下水位時(shí)快速降低地下水位情況［25］［26］。有研究發(fā)現(xiàn)將排水井向靠近渠坡方向移動(dòng)，單根排水井對(duì)渠坡抗滑保護(hù)范圍最大［27］。還有研究表明對(duì)具有集水井抽排的斷面通過(guò)連續(xù)抽排作業(yè)，可大幅減少滲漏量，但有可能會(huì)在運(yùn)行期增加干渠的輸水損失［28］。也有學(xué)者對(duì)襯砌下排水管網(wǎng)間距組合以及沙礫料墊層厚度進(jìn)行了研究［29］。另外，地下水位較高的地區(qū)，輸水明渠在施工期一般都會(huì)布設(shè)排水井以達(dá)到干地施工要求。然而這些排水井在施工結(jié)束后基本都會(huì)被填埋或廢棄。運(yùn)行期如何充分利用這些施工排水井，以及在設(shè)計(jì)階段如何統(tǒng)籌優(yōu)化排水井的位置，也是值得研究的問(wèn)題。

綜上所述，前人已經(jīng)對(duì)渠道施工期井排和運(yùn)行期暗管排水的布設(shè)方法、數(shù)值模擬等進(jìn)行了研究，但缺乏對(duì)暗管排水與減壓井排水結(jié)合的模擬方法研究。本文提出采用在渠道內(nèi)側(cè)建減壓井，采用縱向暗管排水與減壓井排水相結(jié)合的方式，并以膠東引黃調(diào)水工程萊州段趴埠周家橋至后趴埠東交通橋段為例，采用三維地下水?dāng)?shù)值模擬方法，研究在極端高地下水位情況下，當(dāng)暗管排水無(wú)法滿(mǎn)足降壓排水的需求時(shí)，在渠道內(nèi)側(cè)設(shè)置減壓井達(dá)到防揚(yáng)壓破壞的效果，并研究排水井間距、井內(nèi)水深對(duì)渠道內(nèi)外水頭差的影響。本文所提出排水暗管自流內(nèi)排與減壓井相結(jié)合的排水方法，為渠道襯砌在高地下水位情況下的排水減壓提供參考，也為二維模擬時(shí)無(wú)法將排水管與排水井進(jìn)行耦合的問(wèn)題提出解決思路。

1 工程概況與水文地質(zhì)條件

1.1 工程概況

膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程是國(guó)家南水北調(diào)東線工程的重要組成部分。工程從山東省濱州市打漁張引黃閘引黃河水，輸送至至威海市米山水庫(kù)，輸水線路總長(zhǎng)482 km。研究區(qū)位于膠東引黃調(diào)水工程萊州段，萊州市境西南部沿海低緩丘陵區(qū)，地處趴埠周家橋至后趴埠東交通橋段之間。研究區(qū)西北為渤海，直線距離2.0 km。距離萊州市城區(qū)9 km，西側(cè)緊鄰大萊龍鐵路，東南側(cè)有國(guó)道G206 和榮烏高速G18 自西向東貫通而過(guò)。現(xiàn)狀排水方案采取的是垂直于岸坡設(shè)置逆止式排水器（管長(zhǎng)44.6～53.0 cm，管徑8 mm，見(jiàn)圖1），每隔10 m 一個(gè)。由于淤堵等原因，現(xiàn)狀排水器排水效果不佳，部分甚至失效（圖2、3）。

圖1 垂直于岸坡的逆止式排水器布置圖Fig.1 Layout of the backstop drain perpendicular to the bank slope

圖2 逆止式排水器Fig.2 Backstop drain

圖3 逆止式排水器現(xiàn)狀圖Fig.3 Status diagram of the backstop drain

由于渠道兩岸地勢(shì)較高，渠道地勢(shì)較低，地下水位較高，造成渠道渠道邊坡遭受揚(yáng)壓力破壞。經(jīng)調(diào)查，揚(yáng)壓力破壞主要發(fā)生在汛期降雨量較多的時(shí)間段，主要表現(xiàn)為邊坡襯砌板塌板、鼓脹和渠底襯砌板沖毀等（見(jiàn)圖4），對(duì)輸水安全造成極大的威脅。工程建成后，已經(jīng)過(guò)多次大修，仍然不能解決問(wèn)題。因此，為保證渠道輸水安全，減小維修量，需要對(duì)地下水排水方案進(jìn)行研究。

圖4 渠道揚(yáng)壓力破壞情況Fig.4 Channel lift pressure damage

1.2 水文地質(zhì)條件

本研究在渠道兩側(cè)新建4 眼勘察井，對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行了研究。對(duì)涌水量較大的SK2井和SK3井進(jìn)行了兩個(gè)落程抽水試驗(yàn)，且對(duì)SK1 井和SK2 井進(jìn)行了多孔抽水試驗(yàn)。同時(shí)選擇GK1 勘探孔進(jìn)行常水頭注水試驗(yàn)。為了進(jìn)行地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)，將GK1 孔和GK2 孔作為觀測(cè)孔。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，研究區(qū)上層為素填土、黏土，下層主要為古元古界粉子山群崗崳組二云片巖、黑云片巖夾黑云變粒巖，巨屯組含石墨黑云斜長(zhǎng)變粒巖及石墨大理巖等。本文所模擬斷面位于樁號(hào)62+809（SK1-SK2）。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，含水層從上到下共6層，不同地層的水文地質(zhì)參數(shù)如表1。

表1 不同地層地質(zhì)參數(shù)Tab.1 Different stratospheric geological parameters

2 排水方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，初步確定以下排水方案：

（1）縱向水平排水暗管排水。這種排水方式在渠道兩側(cè)襯砌板下沿縱向設(shè)置水平排水暗管排水連接逆止式排水閥將地下水排入渠道。其優(yōu)點(diǎn)是土地利用率高，排水量穩(wěn)定，運(yùn)行、維護(hù)簡(jiǎn)單和節(jié)省勞力。其缺點(diǎn)是成本高，且排水量不能根據(jù)降雨量和地下水位人為控制，不能迅速降低極端降雨造成的高地下水位。

（2）井點(diǎn)排水。這種排水方式是在渠道周?chē)O(shè)置排水井，通過(guò)抽水降低地下水。這種排水方式優(yōu)點(diǎn)是排水量可以人為控制，可迅速降低極端降雨造成的高地下水位。其缺點(diǎn)是需要24 小時(shí)開(kāi)啟水泵，電力消耗以及日常維護(hù)費(fèi)用較高，會(huì)大幅增加運(yùn)行人員的工作量，遇到斷電等情況，渠道邊坡可能會(huì)遭受揚(yáng)壓力破壞，不太適合正常運(yùn)行期地下水位時(shí)的排水。

（3）水平縱向暗管排水與減壓井排水相結(jié)合。針對(duì)上述兩種排水方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本文提出一種在渠道內(nèi)側(cè)設(shè)置排水井，同時(shí)在渠底設(shè)置水平縱向排水管的復(fù)合排水方案。在日常排水時(shí)，只用水平縱向排水管，在汛期遇到超警戒地下水位時(shí)，開(kāi)啟排水井將水抽入渠道，迅速降低地下水水位。另外，常規(guī)的井排設(shè)置在渠堤上或渠堤外。其缺點(diǎn)一是距離襯砌板較遠(yuǎn)，對(duì)降低渠道內(nèi)地下水位有限，二是井排抽出的水無(wú)處存放，很容易重新滲入地下水。因此本文提出將排水井放置于渠道二級(jí)馬道，當(dāng)啟用排水井時(shí)，將抽出的水排入渠內(nèi)（見(jiàn)圖5）。

圖5 排水暗管及排水井放置示意圖Fig.5 Schematic diagram of the placement of drainage culverts and drainage wells

3 數(shù)值模型

3.1 滲流控制方程

根據(jù)水文地質(zhì)概念模型，將研究區(qū)地下水流系統(tǒng)概化為非均質(zhì)各向同性三維非穩(wěn)定地下水流系統(tǒng)，滲流控制方程為［30］：

式中：h為含水層水頭，m；h0(x，y，z)為含水層初始水頭，m；h1(x，y，z，t)為含水層給定水頭，m；k為含水層滲透系數(shù)，m/d；μ為含水層給水度；P為含水層開(kāi)采強(qiáng)度，m/d；Γ1為給定水頭邊界；Γ2為已知流量邊界；Ω 為計(jì)算區(qū)范圍；q(x，y，z，t)為含水層側(cè)向單寬補(bǔ)排量，m2/d，流入時(shí)取正，流出時(shí)取負(fù)，隔水邊界時(shí)取0；n為邊界上的外法線方向。

3.2 襯砌板抗浮穩(wěn)定分析

襯砌板抗浮穩(wěn)定系數(shù)：

按照最不利情況進(jìn)行計(jì)算，檢修期時(shí)，假設(shè)襯砌板頂面水壓力為0，水壓力直接作用于襯砌板底面，此時(shí)采用混凝土襯砌板的飽和容重25 kN/m3，厚度0.06 m，當(dāng)安全系數(shù)Kf≥1.05 時(shí)，則要求Δh≤0.14 m。

3.3 模型構(gòu)建

模擬區(qū)域位于樁號(hào)62+809（SK1-SK2），沿渠道縱向取長(zhǎng)200 m。根據(jù)勘測(cè)井位置等條件，左、右兩岸各取200 m。模型求解采用有限元法求解，使用四邊形網(wǎng)格剖分，剖分后共157 233 個(gè)節(jié)點(diǎn)和251 307 個(gè)單元（見(jiàn)圖6）。所計(jì)算典型斷面渠基的水文地質(zhì)參數(shù)均根據(jù)水文地質(zhì)勘探結(jié)果（見(jiàn)表1）。選取渠道內(nèi)無(wú)水的情況作為最不利情況進(jìn)行模擬。

3.4 邊界條件概化

模型左、右岸為定水頭邊界（最高水位由萊州市在研究區(qū)布設(shè)的觀測(cè)井觀測(cè)值及歷史實(shí)測(cè)降雨進(jìn)行大范圍數(shù)值模擬得到［31］）。由于渠道襯砌板下設(shè)有防滲膜，實(shí)測(cè)滲漏量很少，所以渠道邊坡及渠底部為不透水邊界。排水井井內(nèi)水位為定為水頭邊界。由于流入暗管的地下水經(jīng)集水器和逆止閥排入渠道，所以采用縱向排水暗管時(shí)（直徑為10 cm），暗管四周概化為排水邊界（見(jiàn)圖6）。

圖6 研究區(qū)三維網(wǎng)格剖分結(jié)果（單位：m）Fig.6 Results of 3D mesh profiling of the study area

4 模擬結(jié)果分析

4.1 單純使用暗管排水方案

未使用減壓井抽水時(shí)，只在渠道兩側(cè)距離渠底10 cm 處設(shè)排水暗管自流內(nèi)排，暗管管徑10 cm。渠道左岸分別取定水頭20、21、22、23 m，右岸分別取定水頭22、23、24、25 m 4 種方案（見(jiàn)表2）。模擬得到方案四情況下自由水面線（圖7）、渠底及邊坡所受水壓圖（圖8）、總水頭分布（圖9）。渠底中心、坡腳等典型位置所受水壓、水頭值見(jiàn)表2。

表2 僅設(shè)置排水暗管時(shí)典型位置水壓、水頭值Tab.2 Water pressure and head values at typical locations when only drainage culverts are installed

圖7 方案四情況下總水頭云圖與自由水面線圖Fig.7 Total head cloud and free water line diagram for Scenario 4

從圖8 和圖9 看出，渠床所受水壓呈倒U 形，渠底中心最大，兩側(cè)逐漸減小；水頭值呈W 形，排水管處最小，渠底中心處最大。由表2 可知當(dāng)?shù)叵滤贿_(dá)到24 m 時(shí)，渠道坡腳處襯砌下的壓力水頭已接近傾覆破壞的臨界值，說(shuō)明僅使用排水暗管已無(wú)法滿(mǎn)足需求，此時(shí)渠底中心及兩側(cè)的襯砌板易被沖毀。

圖8 不同方案渠底及邊坡處總水壓圖Fig.8 Total water pressure at the bottom and side slopes of the canal for different options

圖9 不同方案渠底及邊坡處總水頭圖Fig.9 Total head at canal bottom and side slopes for different options

4.2 單純采用排水井方案

4.2.1 排水井安裝在一級(jí)馬道

當(dāng)未使用排水管時(shí)，在渠道兩側(cè)一級(jí)馬道上每隔25 m設(shè)置一個(gè)排水井（見(jiàn)圖10）。取最不利工況（渠內(nèi)無(wú)水），左側(cè)水位邊界22、23 m，右側(cè)水位邊界24、25 m，排水井內(nèi)控制水位分別取16、16.5、17、17.5 m 進(jìn)行不同方案（見(jiàn)表3）的模擬。圖11 為方案1 模擬得到的總水頭分布云圖及水面線，圖12 為沿縱向渠底中心線不同位置所受壓力水頭圖。渠底中心、坡腳等典型位置所受水壓、水頭見(jiàn)表3。

圖10 一級(jí)馬道排水井布設(shè)圖Fig.10 Layout of first class horse track drainage wells

圖11 方案1總水頭分布云圖及水面線Fig.11 Option 1 Total head distribution cloud and water surface line

圖12 一級(jí)馬道布設(shè)排水井時(shí)沿縱向渠底中心線不同位置所受壓力水頭圖Fig.12 Diagram of the pressure head at different locations along the centreline of the longitudinal canal bottom for the deployment of drainage wells in the first-tier bridleway

表3 一級(jí)馬道布設(shè)排水井時(shí)典型位置所受水壓、水頭結(jié)果Tab.3 Results of water pressure and head at typical locations when laying drainage wells in first class horse tracks

由圖12 可看出，僅使用排水井時(shí)，水頭在設(shè)置了排水井的地方最小，在排水井周?chē)饾u升高。由于排水井距離渠底中心較遠(yuǎn)，渠底所受壓力水頭值的波動(dòng)幅度較小。由表3 可知排水減壓效果取決于排水井內(nèi)的控制水位。

4.2.2 排水井安裝在二級(jí)馬道

排水井布置位置在二級(jí)馬道（圖5）。用同樣的方法，可以模擬得到滲流和揚(yáng)壓力結(jié)果。圖13 為方案1 模擬得到的總水頭分布云圖及水面線，圖14為沿縱向渠底中心線不同位置所受壓力水頭圖。渠底中心、坡腳等典型位置所受水壓、水頭見(jiàn)表4。

圖13 方案1總水頭分布云圖及水面線Fig.13 Option 1 total head distribution cloud and water surface line

由圖14 可以看出，排水井設(shè)置在二級(jí)馬道時(shí)，壓力水頭在設(shè)置了排水井的位置最小，在排水井周?chē)饾u升高。由于排水井距離渠底中心較近，渠底所受壓力水頭值的波動(dòng)幅度較大。

圖14 二級(jí)馬道布設(shè)排水井時(shí)沿縱向渠底中心線不同位置所受壓力水頭圖Fig.14 Diagram of the pressure head at different locations along the centreline of the longitudinal canal bottom for the deployment of drainage wells in secondary bridleway

由圖12、14 及表3 和表4 對(duì)比可以看出，同樣情況下，排水井設(shè)置在二級(jí)馬道時(shí)，降壓效果好于一級(jí)馬道。

表4 二級(jí)馬道布設(shè)排水井時(shí)典型位置所受水壓、水頭結(jié)果Tab.4 Results of water pressure and head at typical locations when laying drainage wells in secondary bridleways

4.3 采用暗管與井排相結(jié)合的方式

單純采用排水井方案時(shí)，隨井內(nèi)控制水位的變化，渠底揚(yáng)壓力也隨之變化。一旦遇到停電等事故不能抽水，地下水位會(huì)迅速上升，渠道將遭受揚(yáng)壓力破壞。采用暗管排水與減壓井相結(jié)合的方式時(shí)，在渠道底部設(shè)置兩根橫向集水管，每隔一定距離設(shè)置一個(gè)逆止式排水器，在渠道二級(jí)馬道上每隔一定距離設(shè)置一個(gè)減壓井。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，地下水將通過(guò)排水暗管流入排水器，逆止閥打開(kāi)，地下水排入渠道后地下水位下降，減小揚(yáng)壓力。當(dāng)汛期遇到極端高地下水位時(shí)，啟用減壓井，使暗管排水和井點(diǎn)排水同時(shí)運(yùn)行，快速降低地下水位，避免渠道襯砌破壞。

4.3.1 井內(nèi)控制水位對(duì)水頭和揚(yáng)壓力的影響

取左岸定水頭23 m，右岸定水頭25 m。排水井內(nèi)控制水位分別取16.5、17、17.5 m 進(jìn)行不同方案的模擬。圖15 為排水井間距30 m時(shí)不同方案渠底縱向中心所受壓力水頭值。

從圖15可以看出，渠底中心的總水頭值沿渠道縱向中心線呈波形分布，在排水井布置處的壓力水頭值最小，位于兩個(gè)井中間時(shí)壓力水頭值最大。井內(nèi)抽水水位對(duì)渠底中心所受總水頭的影響較大，當(dāng)井內(nèi)抽水水位抬升時(shí)，導(dǎo)致渠底壓力水頭增加，當(dāng)井內(nèi)水位為16.5 m 時(shí)，渠底壓力水頭較小。當(dāng)井內(nèi)水位控制在高水位時(shí)（17 m）也基本滿(mǎn)足襯砌抗浮穩(wěn)定性要求?？梢钥闯觯捎冒倒芘c井排相結(jié)合方案時(shí)，排水效果明顯好于單純采用暗管或井排。

圖15 排水井間距25 m時(shí)井內(nèi)抽水水位不同時(shí)渠底中心所受壓力水頭值Fig.15 Pressure head values at the centre of the canal bottom for different pumping levels in the wells at 25 m spacing

為了反映井內(nèi)控制水位對(duì)水頭和揚(yáng)壓力的影響，井內(nèi)控制水位取15～17 m，每隔0.2 m 取一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行模擬，圖16 是左、右岸邊界水位分別取23、25 m，井間距為25 m 時(shí)井內(nèi)控制水位與渠底中心所受壓力水頭值之間的關(guān)系圖。從模擬結(jié)果可以看出，井內(nèi)控制水位越高，則渠底所受壓力水頭越大，但當(dāng)抽水高程大于等于16.4 m 時(shí)，由于井內(nèi)控制水位偏高，所以抽水量對(duì)水頭的影響較小，排水減壓效果主要由排水暗管決定，當(dāng)井內(nèi)控制水位大于16.8 m 時(shí)渠底襯砌會(huì)發(fā)生破壞；當(dāng)井內(nèi)控制水位小于16.4 m 時(shí)，排水減壓效果主要受抽水功率影響，抽水井內(nèi)高程與水頭成正比。

圖16 井內(nèi)控制水位不同時(shí)渠底中心所受壓力水頭值Fig.16 Pressure head values at the centre of the canal bottom at different control water levels in the well

4.3.2 井間距對(duì)水頭和揚(yáng)壓力的影響

取左岸定水頭23 m，右岸定水頭25 m?？紤]兩個(gè)排水井的影響范圍為79 m，排水井間距取25、30、35 m，保持井內(nèi)水位為16.5 m進(jìn)行分析，由于渠底中心所受揚(yáng)壓力及總水頭最大，故將渠底中心總水頭值的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)于圖17中。

圖17 排水井間距不同時(shí)渠底中心所受水頭值Fig.17 Head values at the centre of the canal bottom for different spacing of drainage wells

從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，由于單位長(zhǎng)度的滲透量一定，排水井的間距越小，則每個(gè)井所分擔(dān)的滲水量越小，抽水效果越好，表現(xiàn)為渠底中心所受最大壓力水頭值越小，所受揚(yáng)壓力越小。對(duì)于本段研究區(qū)域，由于底板以下沒(méi)有相對(duì)不透水的黏土層，所以排水井間距變化對(duì)渠底中心所受最大總水頭值的影響較小。

5 排水方案比選

當(dāng)排水管直徑為10 mm，左、右岸邊界水位取23、25 m，井間距取25、30、35 m，井內(nèi)控制水位取16.5、17、17.5 m，將不同工況下渠道兩側(cè)及渠底中心沿z軸方向所受最大壓力水頭值匯總于表5，結(jié)果表明當(dāng)排水井間距為35 m、井內(nèi)排水高程為16.5～17.5 m時(shí)，坡腳雖能滿(mǎn)足渠道襯砌的抗浮穩(wěn)定性要求，但渠底中心所受壓力水頭始終無(wú)法滿(mǎn)足要求，若要滿(mǎn)足排水需求則需要配備更大的抽水設(shè)備才能滿(mǎn)足，故排除。當(dāng)井間距為25 m 與30 m 時(shí)，井間距對(duì)排水減壓的效果不顯著，調(diào)整井內(nèi)抽水高程均可使渠底所受最大壓力水頭小于零，故選取井間距30 m，井內(nèi)控制水位16.5 m的方案最為經(jīng)濟(jì)合理。

表5 渠底中心所受最大水頭值匯總Tab.5 Summary of maximum head values at the centre of the channel bottom

4 結(jié) 論

通過(guò)設(shè)置不同工況，采用三維數(shù)值模擬的方法對(duì)僅設(shè)置縱向排水暗管、僅設(shè)置減壓井以及縱向排水暗管與減壓井相結(jié)合等方案進(jìn)行了渠道及邊坡的排水減壓數(shù)值模擬研究，得出結(jié)論如下。

（1）渠底兩側(cè)僅設(shè)置縱向排水暗管時(shí)，渠底所受水壓及壓力水頭最大且在渠底中心達(dá)到極大值，渠底所受總水頭值和水壓隨渠道兩側(cè)水頭的升高而升高，當(dāng)水頭超過(guò)24 m 時(shí)，縱向排水暗管無(wú)法滿(mǎn)足渠道襯砌的抗浮穩(wěn)定性要求。

（2）渠道兩側(cè)僅設(shè)置排水井時(shí)，在渠道二級(jí)馬道上使用井點(diǎn)排水降低地下水位的效果優(yōu)于在渠道一級(jí)馬道設(shè)置排水井。

（3）采用排水暗管與井排相結(jié)合的方案時(shí)，排水井間距對(duì)排水減壓影響較小，井內(nèi)控制水位對(duì)排水減壓影響較大。當(dāng)井內(nèi)控制水位相同時(shí)，排水井布置越密，每個(gè)井所分擔(dān)的滲水量越小，排水減壓效果越好。當(dāng)排水井間距固定時(shí)，抬高井內(nèi)水位會(huì)導(dǎo)致渠底所受壓力及壓力水頭明顯增加。井內(nèi)水位低于16.4 m時(shí)，渠底中心最大總水頭與井內(nèi)抽水水位成正比，井內(nèi)水位高于16.4 m 時(shí)，井內(nèi)水位對(duì)渠底中心總水頭值的影響較小。井內(nèi)水位越高，總水頭沿渠道縱向的分布曲線越接近于僅設(shè)置縱向排水暗管時(shí)的工況，說(shuō)明此時(shí)排水井作用較小，排水效果主要取決于縱向排水暗管。

（4）通過(guò)對(duì)比分析，綜合考慮各方案的減壓效果和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等，擬選用排水井間距為30 m，井內(nèi)抽水高程為16.5 m 的方案，配合減壓井使用的離心泵的工作功率選用3 kW 及以上，可以滿(mǎn)足工程需求。