什么是孔口出流?

[拼音]：kongkou chuliu

[外文]：orifice flow

流经挡水壁上孔口的水流。常见的孔口形状为矩形和圆形。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。

参考书目

华东水利学院编：《水力学》，第2版，下册，科学出版社，北京，1983。武汉水利电力学院编：《水力学》，水利电力出版社，北京，1960。