坝身孔口泄流

坝身泄水孔内流速较高，容易产生负压、空蚀和振动；闸门在水下，检修较难，闸门承受的水压力大，启门力也相应大，门体结构、止水和启闭设备都较复杂，造价也相应增高，因而一般不用坝身泄水孔作为主要的泄洪建筑物。一般作为辅助泄洪之用。

坝身泄水孔又称深式泄水孔，按泄水孔的相对位置分为中孔和底孔，按洞身流态分为有压泄水孔和无压泄水孔。深式泄水孔由进口段、管身段和出口段3部分组成。

有压泄水孔的进口段包括喇叭口和闸门段。矩形断面喇叭口的上唇和两侧墙一般做成1/4椭圆曲线，地面采用圆弧，以改善入流条件。闸门段内设工作闸门和检修闸门以及平压管、通气孔等设施。若工作闸门设在出口，则出口只设检修闸门。管身断面多为圆形，过水时处于满流承压状态。出口段的过水断面宜收缩，孔口高度逐步降低，以防止管身水流脱离孔壁，产生空蚀。有的将孔口宽度逐渐放大，有利于下泄水流的扩散和消能。在管身段与闸门段之间，需设渐变段。有压泄水孔可设在坝身内。

无压泄水孔的进口段即为有压短管段，全长约为1.5~2.5倍工作闸门高。入口段的上唇及侧墙曲线与有压泄水孔相似，但为改善压力分布，上唇曲线小于1/4椭圆曲线，其后接一与之相切、坡度不缓于1：10的倾斜直线。无压泄水孔不能设在溢流坝体内。

坝身泄水孔的进口全部淹没在水下，随时都可以放水。

其作用有：

（1）、预泄洪水，增大水库的调蓄能力；

（2）、放空水库以便检修或应付某些特殊情况；

（3）、排放泥沙，减少水库淤积；

（4）、随时向下游放水，满足发电、航运和灌溉等要求；

（5）、施工导流。

当孔口高度e与孔口水头H（上游水面至孔口中心的高度）之比时为小孔口；当时为大孔口（图1）。当孔壁厚度不影响孔口出流时为薄壁孔口；反之为厚壁孔口。水利工程中常见的闸门下泄流称为闸孔出流（图2）。

为保证闸孔出流，e/H必须小于或等于0.65,否则闸门下缘脱离水面而成为堰流。当下游水位不影响泄流量时为自由出流(图1a、图2a);反之为淹没出流（图1b、图2b）。胸墙挡水时的堰顶溢流和坝体短孔泄流等亦属孔流。孔口自由出流的流量为：

式中A为孔口面积；g为重力加速度;为孔口总水头，其中H为孔口水头，v0为孔口上游行近流速，α为动能校正系数(见水流能量方程);┢=εφ为孔口流量系数,其中ε=Ao/A为孔口收缩系数(Ao为孔口收缩断面C-C的面积)，φ为孔口流速系数,与孔口对水流的阻力有关。对于薄壁圆形小孔口，ε=0.63～0.64，φ=0.97～0.98，μ=0.60～0.62。

当下游水位触及孔口底缘时，流态即有改变，下游水位高于孔口上缘时为孔口淹没出流(图1b)。孔口淹没出流的流量为：

式中z为孔口上下游水位差；μs为孔口淹没出流流量系数。 　闸孔自由出流的流量为：

式中B为闸孔宽度；e为闸孔高度；为闸孔总水头,H为闸孔水头(上游水面至闸底板的高度);μ=ε′φ为闸孔流量系数；h0=ε′e为闸孔收缩断面C-C的水深。其中为闸孔垂向收缩系数,与有关；φ为闸孔流速系数，与闸孔形式有关。对于宽顶堰（见堰流）上平面闸门下的闸孔：当=0～0.65时，ε′=0.611～0.673，φ=0.85～1.0。

当闸孔下游水深 t大于收缩断面水深ho的跃后水深hc2（见水跃）时为闸孔淹没出流。其流量为：

Qs=σQ

式中Q为H及e值相同时的闸孔自由出流流量；σ为考下游水位影响的闸孔淹没系数，与(t-hc2)/(H-hc2)有关。

水流从孔口直接流入大气的，称为自由出流。由于水流的惯性作用，在孔口断面上各流线并不平行，使水流在出孔后继续收缩，直至孔口约d/2处收缩完毕，形成最小的收缩断面，流线在此趋于平行 ，然后扩散。

设孔口断面的面积为ω，收缩断面的面积为ωc,则ε=ωc/ω，ε为断面收缩系数。

孔口出流的流速公式如下：

孔口的流量为：

缺口泄流流态复杂，泄流能力难以准确计算，一般以水力模型试验值作参考。值得注意的是：进口主流与溢流前沿不正交，形成某一夹角，或溢流前沿形成回流、涡漩，是影响泄流能力的重要因素 。