涵洞 指埋设在填土下的输水洞，又称涵管。输送渠水的涵洞称为输水涵洞，又名渠涵。排泄冲沟、小河洪水的涵洞称为排洪（泄水）涵洞。输水涵洞和排洪涵洞一般都不设闸门，通常所说的涵洞主要是指这两种（图1）。渠首及渠系中的引水、分水、泄水、冲沙涵洞以及江湖堤圩下的排水涵洞，必须设置闸门，也称为涵洞式水闸。埋没在土石坝下面的涵洞，称为坝下埋管。
涵洞的类型按涵洞水流形态可分为无压涵洞和有压涵洞，水流淹没进口、但洞内水流具有自由水面的涵洞称为半有压涵洞。同一涵洞内水流流态要避免明满流交替工作的情况。按建筑材料可分为砖涵、混凝土涵和钢筋混凝土涵。按构造形式可分为管涵、盖板涵、拱涵和箱涵（图2）。涵洞洞形应根据水流形态、涵洞的作用、工作特点、施工条件、地质条件等因素确定。为了减少渗漏对坝体的不利影响以及为了减小水头损失和出口流速，防止冲刷，排洪涵洞和输水涵洞多选用无压涵洞。发电引水涵洞用有压涵。当不致因涵前积水造成淹没损失时，排洪涵洞可选用有压或半有压涵洞。有压涵洞一般不选用拱涵或盖板涵。输水涵洞填土较低时宜选用盖板涵，填土较高时宜选用拱涵或圆涵。拱涵要求较坚实的地基，箱涵可适应较差的地基。箱涵多采用钢筋混凝土结构。无压涵多采用圬工结构。拱涵的拱圈可用预制混凝土块砌筑。盖板涵的盖板多采用预制钢筋混凝土板。圆涵直径在2m以内时，一般采用预制管。
涵洞由洞身、进口和出口3部分组成。涵洞进出口有八字翼墙、端墙、端墙加锥坡、扭坡及走廊式等布置形式。涵洞进出口可根据需要设置防冲护砌或消能设施。涵洞的洞身隔一定距离需设置沉降缝，缝宽2～3cm，并要做好止水处理，以防止由于纵向不均匀沉降而产生裂缝或断裂。涵洞的洞底高程、纵坡、孔径及出口消能防冲设施的形式和尺寸，根据过涵设计流量，上下游水位和沟、渠、溪、谷的底部高程，在满足选定的过涵水流形态条件下通过水力计算确定。对于半有压涵，应有良好的通气条件，必要时可设置通气孔。在土基或已有的填土下设置涵管，可采用顶管法施工。中国广东省在水利工程中采用顶管施工的圆管最大顶入长度已达383m。顶管施工法适用于填土土体密实或地基土质较坚实、地下水位不高和管内水头较低的情况。
坝下埋管 埋设在土石坝下面的输水管，又称坝下涵管或坝下涵洞。坝下埋管可用于引水、泄洪、冲沙、放空水库及施工导流等。坝下埋管按洞内水流形态可分为无压涵管和有压涵管。为保证坝体安全，应尽量做成无压涵管。
坝下埋管由进口、洞身和出口3部分组成（图1）。涵管进口有塔式进水口、斜坡式进水口、分层式进水口和卧管式进水口等布置形式。一般在进口设置闸门控制流量，以便于检修管道。灌溉引水的小型坝下埋管也可在出口处设置闸阀。发电引水的坝下埋管，出口接压力管道通至水电站厂房。坝下埋管下接明渠时，需根据出口处的水流、地形、地质等条件设置适当的消能防冲设施。有压涵管的管身多采用圆形钢筋混凝土管。当需要承受更高的内水压力时，可采用预应力钢筋混凝土管。无压埋管多为圆拱直墙式，可用混凝土、浆砌石等圬工材料建造，也可采用圆形混凝土管。坝下埋管的设置高程，在不影响功用的前提下尽量提高，以减小管身荷载，缩短管身长度。
当土坝坝下埋管向坝体漏水时，可能导致坝体、坝基产生渗流破坏，威胁土坝安全。特别是有压涵管管内高压水一旦漏入坝体，将抬高浸润面，可能引起坝坡失稳。因此，坝下埋管应置于较好的地基上，以避免产生裂缝或断裂。软弱地基应进行加固处理。在管身与地基之间要设置垫座（参见涵管垫座），以改善管身及地基的受力条件。为防止不均匀沉降或温度变化而造成的管（洞）身断裂，沿管长每隔10～20m设变形缝一道，缝的构造应能适应管身变形且不漏水。在管外侧需设置截渗环，以防止沿管外壁产生集中渗流导致接触渗流破坏。
坝下埋管的断面尺寸通过水力计算确定。按无压流设计的涵管，切忌在有压状态下运用。有压涵管不允许出现有压与无压交替的不稳定工作状态。有压涵管要求管壁平顺光滑，避免过流时产生空蚀。涵管主要的埋置方式有沟埋式、上埋式和隧洞式。根据不同的埋置方式，确定结构设计的荷载和计算方法。用于引水发电的坝下高压管道，可设置在廊道内，以确保安全并便于检修。这种形式的廊道属于不直接过水的坝下涵管（图2）。廊道式的坝下埋管，可兼作施工导流用。
中国在中小型灌溉工程中较普遍地采用了坝下埋管，在较差岩基的土坝枢纽中也成功地建造了大型坝下涵洞。如岳城水库土坝高51.5m，在坝下设9孔无压涵洞，其中2～9孔用以泄洪，总泄量为4200m3/s（图3）。阿尔及利亚的西北默罕德本奥达坝，建在软弱岩基上，坝高64m，采用大型坝下无压泄洪涵洞，总泄流量为4 800m3/s。
在地震区或高坝中不宜使用坝下埋管。
卧管式进水口 斜置于土石坝上游坝坡或水库岸坡上，能在库水位变动范围内引取表层水的管式取水建筑物。沿坡面在管道不同高程处分层设置进水孔口，各层进水孔口的高差一般为0.3～0.8m，孔径为0.1～0.5m。管的上端设通气孔，下端设消能室，其后接坝下埋管。各层进水孔口可采用球形门、平面斜拉门、转动式圆盘闸门，以及水平盖板闸门和塞子等进行控制。
斜卧管一般按无压流设计。根据试验，水流由进水孔口跌入斜卧管时，跃起高度约为管中正常水深的2.5～3.0倍，故斜卧管的高度一般可取为正常水深的3～4倍。卧管式进水口可引取水库表层温水，结构简单，施工方便。小型斜卧管可采用砖、石等材料，造价低廉。其缺点是易漏水，对于木塞式及混凝土塞式进水孔口，启闭时需下水操作，结冰时操作困难。
中国江西省丰城县枫溪水库于1980年改建完成的坝下埋管斜卧管式进水口，分级取水孔为60cmx60cm的方形水平孔，级间高差为2.9m。孔口上面设水平盖板闸门，侧边设导槽，以保证盖板闸门在启闭过程中不偏离孔位。
分层式进水口 可从水库等水体不同深度引水的取水建筑物，又称分层取水结构。当仅能用于引取面层水时，称为表层取水结构；仅能引取底层水时，称为深式取水结构；如可有选择地引取任意层水时，则称为选择取水结构。
分层取水的作用 水库等水体在铅直方向存在着温度及密度梯度，从不同的深度取水，其水质（包括水温、溶解氧、浑浊度、浮游生物、二氧化碳等）显著不同，对农业、水产养殖、生态、人类生活等用水部门以及下游环境带来不同的影响。故设置分层取水结构，可根据需要解决引水的水质及下游环境问题。
分层取水结构的类型及特点 分层取水结构主要有斜置式、竖塔式、浮子式等形式。
（1）斜置式。沿库岸坡面或坝坡面斜置的取水结构。有卧管式进水口及斜塔式进水口两种。两者均沿坝面或岸坡倾斜设置。前者为孔流型取水口，多采用转动式平面门；后者多采用溢流型平面门或半圆筒门。
（2）竖塔式。为一封闭式进水塔，有固定和活动取水口两种形式。固定式是在不同高程设置单面或多面、一道或数道进水孔口（见图）。活动式进水口有由浮箱带动随水位升降的孔流型平面门、多节伸缩套筒式圆筒门或半圆筒形门等。均多用于表层取水结构。
（3）浮子式。取水结构由浮子、取水盘和管道组成。利用浮子带动取水结构随库水位的变化升降，一般只用于小型水库。
20世纪60年代以来，中国在新建及改建水利工程中开始采用表层取水结构，并从改建已有深式取水结构着手，对分层取水结构的结构特性、适用条件、过流特性、主要技术参数及分层水体模型试验等进行了研究，取得了一批研究成果并用于工程实践。日本从20世纪50年代起在农田水利工程上广泛采用表层取水结构，对解决低温水在下游所产生的各种“水库冷害”取得了显著效果。美国修建的分层式取水结构多为竖塔式及斜置式，目的是解决下游水产养殖、火电厂冷却、旅游及环境保护等问题。
截渗环 装置在坝下埋管管身的外壁用于防渗的环形结构物，又称截流环。截渗环的作用是加长渗流的渗径，减小其坡降和流速，防止沿管外壁与填土的结合面而产生集中渗流，避免填土产生渗透变形。截流环的间距一般为10～20m，环厚为0.3～0.6m，凸出于管外壁的高度为0.5～1.5m（见图）。对于均质土坝，截流环一般布置在坝体上游部分；对于塑性心墙或斜墙土坝，一般布置在防渗体范围内。土基上坝下埋管的截渗环，尽量布置在每节管的中间位置，不宜设在管的接缝处，以免因不均匀沉降而破坏。岩基上坝下埋管的截渗环，可设在管节接缝处。截渗环的材料一般用混凝土。
涵管土压力 土体作用于涵管周围的压力。涵管的埋设方式主要有沟埋式、上埋式（或填埋式）与隧洞式3种（见图）。周围土体作用于涵管的土压力包括铅直土压力与水平土压力（侧压力），是涵管结构设计的主要荷载。涵管土压力的大小和分布规律与周围土体的沉降变形、管身和其下地基的变形有关，是三者相互影响的结果。
沟埋式 在原有土层开挖一基本垂直的窄沟，在沟底埋设管道，然后再回填土料到预定高程，见图（a）。因管顶以上填土的沉降大于沟壁原状土的沉降量，填土受到沟壁向上的摩擦力作用，使填土作用于管顶平面沿管线单位长度上的铅直土压力（G1）小于填土重量（γHB，γ为填土容重，H、B分别为管顶以上填土深度和沟宽）。根据填土的静力平衡条件可导出
G1=KVγHB (1)
若涵管两侧填土的干容重等于或近于沟壁土的干容重，则
G1=KVγH
(2)
式（1）、式（2）中，KV为沟埋式涵管铅直土压力系数，与填土的黏聚力（c）、内摩擦角（φ）以及侧压力系数（K）和H／B有关；D为涵管外径。
上埋式 安装在天然或已填成的土层表面，然后再在两侧和顶部填土，见图（b）。因涵管本身的压缩变形（(δp)小于两侧与D等厚填土层的压缩变形(δm)，致使管顶平面正上方的填土受其两侧填土向下摩擦力的作用，结果是作用于管顶平面的铅直土压力（G2）大于γHB。同样根据涵管上方填土的静力平衡条件可导出
G2=KcγD2 (3)
式中，K，为上埋式涵管铅直土压力系数。
隧洞式 在土层中用顶管法或盾构法施工的涵管。隧洞开挖时，洞顶土松动并因土的成拱作用形成卸力拱，见图（c）。卸力拱的曲线方程为
h(x)=h0(1-
)=
(1-) (4)
式中，fk为普氏坚固系数，对于一般土体，fk<2.0；L为卸力拱底宽，L=D[1+cot(45°+φ/2)]；其他符号含义见图（c）。作用在管顶的平面铅直土压
σu(x)=γh(x) (5)
上述3种涵管的水平土压力（或称填土侧压力），一般近似地按静止土压力或朗肯主动土压力计算。
沟埋式涵管的沟壁在填土初期形成的摩擦力有一个松弛过程，随摩擦力减小，作用在管顶平面的铅直土压力会有所增加。上埋式涵管如部分沟埋，即减小突出比(α0)，或者在管顶铺设一定厚度的高压缩性轻质的填料，例如泡沫塑料块，使管顶以上填土的沉降大于两侧填土的沉降，这些措施均能减小上埋式涵管的铅直土压力。
涵管垫座 设置于涵管、倒虹吸管等管道结构底部，用以承托管身、传递荷载的结构物。涵管垫座的作用是改善管身受力条件，并减少地基面的压应力；利于现浇管的施工和预制管的安装；便于在垫座与管身的接触面上涂沥青或铺油毡，以避免管身因纵向收缩产生裂缝。垫座常用的形式见图。与管身接触面的包角（2a）一般为90°～180°，当管径及竖向荷载较大时，包角取较大值，反之取较小值；厚度一般为30～50cm。垫座材料可用低标号混凝土、浆砌石及三合土等。垫座的断面形式、尺寸和材料根据地基的地形、地质条件和涵管设计要求确定。
