Kokeellinen tutkimus salaojaputkien vedenjohtokyvystä

Salaojaputkien oikealla mitoituksella taataan salaojille asetetun tehtävän toteutuminen ja vähennetään putkien tukkeutumisriskiä. Putkien mitoitusperusteet ovat valuma ja vedennopeus. Näiden avulla määrätään ojissa tarvittava kaltevuus ja putkikoko Keson laatimasta nomogrammista.

Virtaus salaojaputkissa noudattaa yleisen putkivirtauksen lakeja. Tiiliputkivirtauksessa on paikallishäviöiden osuus energiahäviöstä huomattava, koska on useista saumoja. Näissä syntyy supistumis- ja laajenemishäviöitä johtuen tiiliputkien erilaisesta poikkileikkausalasta ja putkien poikkeamista linjasta. Muoviputkien energiahäviö muodostuu pääasiassa kitkahäviöistä.

Helsingin Teknillisessä korkeakoulussa toteutettiin koesarja kotimaisten Veto-salaojaputkien ja tiiliputkien vedenjohtokyvyn määrittämiseksi. Lisäksi tutkittiin samalla koemenetelmällä kaksi Lubonyl-putkikokoa. Koemenetelmä valittiin aikaisempien vastaavanlaisten tutkimusten perusteella, jotka esitellään yhteenvedonomaisesti tuloksineen. TKK:n vesirakennuslaboratoriossa tehdyissä kokeissa mitattiin tapahtuva painehäviö vettä täynnä virtaavassa putkessa. Vedennopeudet olivat 0,2 – 2,0 m/s. Putkien reiät tiivistettiin siten, että reiällinen putki sijoitettiin reiättömän suojaputken sisään. Virtaus näiden putkien välisessä tilassa estettiin. Mittaushavaintojen perusteella esitetään hydraulisen gradientin ja virtaaman välinen riippuvuus kullakin putkikoolla. Havainnoista lasketaan putkien kitkahäviökerroin Re-luvun funktiona.

Muoviputkien kitkakertoimeksi saadaan noin 0,065, kun Re-luku on 10 000 ja noin 0,045, kun Re-luku on suurempi tai yhtä suuri kuin 50 000. Virtaus muoviputkissa sijoittuu siten hydraulisesti karkean ja siirtymäalueen rajoille.

Tiiliputkien kitkakerroin on tulosten perusteella noin 0,037, kun Re-luku on 10 000 ja noin 0,020, kun Re-luku on 100 000. Tutkimusalueella tiiliputkien kitkakerroin pienenee tasaisesti. Virtaus tiiliputkissa tapahtuu siirtymäalueella lähellä hydraulisesti sileää aluetta.

Sekä muovi- että tiiliputkille laadittiin mitoitusnomogrammit tulosten perusteella. Muoviputkille saatu mitoitusnomogrammi vastaa melko hyvin Keson laatimaa nomogrammia, kun taas tiiliputkille saatu nomogrammi antaa huomattavasti parempia tuloksia em. verrattuna.

Reikien kautta sisään virtaavalla vedellä ei ole huomattavaa merkitystä putken vedenjohtokykyyn reiättömällä ja reiällisellä putkella tehtyjen mittausten perusteella. Spiraalimainen korrugointi parantaa hieman vedenjohtokykyä, vedennopeudet ovat alhaisia. Suurilla vedennopeuksilla eroa spiraalimaisen ja rengasmaisen korrugoinnin välillä ei havaita.