1896年在建造伯林地下铁道时第一次使用深井降水。目前,管井井群降水成为解决深基坑施工降水的重要措施。工程降水的难点表现在不确定因素多,降水设计是个动态调整的过程。降水方案设计重点考虑方案的合理性、有效性、环境效应和经济性等因素。因此,工程降水设计需要兼顾上述因素实现方案的优化设计。针对上述问题,本文基于目标函数法和单纯形法,建立了工程降水优化模型,实现了保证施工安全水位前提下总排水量最小的目标,采用EXCEL软件的“规划求解”模块实现了快速、灵活调整降水方案,可实现总排水量最小的目标,同时获得单井排水量数据,对方案约束状态进行评价。该方法具有灵活、快速的特征,利于在工程建设中应用。分析了管井井群降水总排水量和水位降深的影响因素。采用正交试验设计,得到在总排水量最小的前提下,对水位降深影响的主次顺序为渗透系数>单井排水量>含水层厚度>降水井布置,获得降水设计的优组合原则。基于Darcy定律、Biot固结理论和有限单元法,采用COMSOL Multiphysics软件的弱解形式,建立了真三维全耦合渗流模型,进行地下水渗流和土体沉降的非线性分析,在降水渗流分析中首次实现了对单井排水量的赋值,实现了对降水区域渗流场变化的精细描述。针对具体实例,采用目标函数法进行降水方案优化,同时建立数值模型,采用有限单元法分析工程降水的时空变化规律,对降水方案的有效性进行预测。与传统设计方法比较,每个降水区段总排水量节约6%～8%,实现降水目标。模拟结果与实测结果比较,拟合良好。采用上述两种方法相结合可以有效地实现施工降水优化,是降水优化设计的有效方法。