Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota

Peruskuivatuksen suunnittelu

Samankaltaiset esitykset


Esitys aiheesta: "Peruskuivatuksen suunnittelu"— Esityksen transkriptio:

1 Peruskuivatuksen suunnittelu

2 Peruskuivatus Peruskuivatuksella tarkoitetaan maan kuivattamiseksi suoritettavaa valtaojan perkausta ja puron virtausolosuhteiden parantamista sekä kuivatettavan alueen pengerrystä. Peruskuivatuksella mahdollistetaan tarvittava paikallisojitus, ja siihen voi kuulua myös tulvan alentaminen tai poistaminen. 2

3 Maankuivatusta koskeva lainsäädäntö (1/2)
Uusi vesilaki voimaan Ojituksesta ja ojitustoimituksesta säädetty vesilain 5 luvussa Ojitus on toteutettava ja kunnossapidettävä siten, ettei toiselle kuuluvalla alueella aiheudu vahingollista vettymistä tai muuta vahinkoa Toisen maalle tehtävä oja on sijoitettava niin, että siitä on maanomistajalle mahdollisimman vähän haittaa Kaikki ojituksesta johtuvat vahingot on korvattava Ojan kunnossapitoa tarkastellaan uuden ojan tekemisenä, jos ojan kokonaisuutena tarkasteltuna voidaan katsoa muuttuneen luonnontilaiseksi uomaksi 3

4 Maankuivatusta koskeva lainsäädäntö (2/2)
Ympäristölupaviraston lupa tarvitaan, jos ojitus muuttaa vesistön asemaa, syvyyttä, vedenkorkeutta, vedenjuoksua tai muuttaa vesiympäristöä siten, että siitä aiheutuu vahinkoa tai haittaa yleiselle tai yksityiselle edulle haittaa toisen pohjaveden hankintaa voi aiheuttaa ympäristönsuojelulain 3 §:n 1 momentin 1 kohdassa tarkoitetun pilaantumisen vesialueella 4

5 Valtaoja ja puro Valtaoja on kaivamalla tehty uoma, jolla vedet kuivatettavalta alueelta johdetaan edelleen. Puro voi olla luontainen tai perattu uoma, joka on jokea vähäisempi virtaavan veden vesistö. Valtaoja on pääosan vuotta kuiva, kun taas purossa on suurimman osan vuotta tai aina virtausta. Valtaoja ja puro 5

6 Virtausyhtälöt Uoman vedenjohtokyky riippuu uoman poikkileikkauksesta ja pituuskaltevuudesta sekä uoman virtausominaisuuksiin vaikuttavasta pohjan ja luiskien karkeudesta. Valtaojan mitoitukseen käytetään yleisesti Manningin tasaisen virtauksen kaavaa joka perustuu Chezyn tasaisen virtauksen kaavaan Chezyn kerrointa C vastaa Manningin kaavassa R1/6n-1. Vastuskertoimella n, jonka sijasta on yleisesti käytössä myös M = 1/n, on siis määräävä vaikutus virtausnopeuteen. Tämä käy erityisesti ilmi matkalla L syntyvän putoushäviön kaavasta (jatkuu) 6

7 Valtaojan mitoitus Uoman pituus- ja poikkileikkaus 7

8 Mitoitusvirtaama Järvettömän valuma-alueen ylivaluman Hq1/20 nomogrammi (Nissinen). WEmax on lumen maksimivesiarvo 8

9 Ojan syvyys ja kaltevuus
Ojan syvyyden tulee olla sellainen, että tarvittava kuivatus toteutuu sekä peruskuivatuksen että tulvien kannalta Valtaojan syvyys määräytyy kuivavarasta sekä etäisyys-, painumis- ja liettymisvaran tarpeesta Ojan syvyyden tulee olla sellainen, että tarvittava kuivatus toteutuu sekä peruskuivatuksen että tulvien kannalta. Peruskuivatustarve määräytyy ensisijaisesti kesäaikaisen kuivavaran mukaan joko alueen salaojituksen mahdollistamiseksi tai jo toteutetun salaojituksen toiminnan turvaamiseksi. Tulvanaikainen kuivavara on riippuvainen tulvan ajankohdasta ja kestosta sekä maaperän kantavuudesta. Kuivavaralla tarkoitetaan maanpinnan ja ojassa tai vesistössä vallitsevan vedenpinnan tai jonkin tunnusomaisen tai tietyn ajankohdan määräävän vedenkorkeuden korkeuseroa. Kesän keskiveden tai kuivan ojanpohjan +0,1 m mukainen kuivavara vastaa peruskuivatuksen mukaista kuivatussyvyyttä, mutta tulvanalaisella alueella kuivavaraa ei ole lainkaan. Tarvittavan ja vallitsevan kuivatussyvyyden mukaisen kuivavaran ero osoittaa vajaakuivatuksen eli tarvittavan lisäsyvyyden määrän, jota myös kuivatuslisäksi kutsutaan (kuva). Valtaojan syvyys määräytyy kuivavarasta sekä etäisyys-, painumis- ja liettymisvaran tarpeesta (kuva). Syvyys määräytyy kuivatettavan alueen matalimpien kohtien mukaan lisättynä etäisyyslisällä, joka on salaojituksen osalta 0,2 m/100 m ja avo-ojituksen osalta 0,1–0,2 m/100 m. Toisin sanoen tasaisilla mailla ojan syvyyden tulee olla selvästi kuivatussyvyyttä suurempi. Aina se ei kuitenkaan ole mahdollista vesistön vedenkorkeuden tai maan laadun takia, jolloin on turvauduttava vedenalaiseen salaojitukseen tai tarvittaessa pumppaukseen. 9

10 Ojan poikkileikkaus Kun ylivirtaama määrää ojan mitoituksen, poikkileikkaukseen vaikuttavat seuraavat tekijät: Käytännössä valtaojan poikkileikkaus mitoitetaan suorilla luiskilla ja pohjalla, jonka korkeus on koko leveydellä sama. Tällöin ojan pohjan leveyden tulisi olla vähintään noin 0,6 · mitoitusvirtaaman mukainen vesisyvyys. Toisaalta varsinkin leveissä ojissa pohja ja luiskat muodostuvat jossain määrin kaareviksi ja epätasaisiksi, vaikka ne kaivettaisiinkin suoriksi. 10

11 Ojan poikkileikkaus Valtaojan luiskan kaltevuus
Erilaatuisten uomien suurimmat sallitut keskimääräiset virtausnopeudet Tarvittava luiskan kaltevuus riippuu maan geoteknisestä olosuhteista ja ojan syvyydestä. Ojan luiskien tulee olla niin loivat, etteivät ne sorru kaivun aikana eivätkä sen jälkeenkään. Suositeltavina luiskien kaltevuuksina voidaan valtaojissa käyttää taulukon (ylempi) mukaisia arvoja, mutta virtaamaltaan suurehkoissa uomissa, varsinkin puroissa, on vesiensuojelullisista syistä suotavaa käyttää jonkin verran loivempia luiskia ainakin silloin, kun maaperä on savea tai silttiä ja hiekkaa. Luiska voi olla myös porrastettu ( tulvatasanne tai korkea luiska). Uomaeroosion välttämiseksi veden virtausnopeus ei saa olla liian suuri. Taulukossa (alempi) on esitetty erilaatuisten uomien suurimmat sallitut keskimääräiset vedennopeudet. 11

12 Valtaojan mitoitus / nomogrammit
Perkausmitoitus Nissisen nomogrammilla. Uoman pohjanleveys (pl) 1,0 -2,0 m. Valtaojan mitoitusta varten on vanhastaan laadittu erilaisia taulukoita ja nomogrammeja. Erityisen käytetty on ollut Patt’in mitoitustaulukko (Patt 1911), joka on tehty myös suurten uomien mitoitusta varten. Valtaojien ja purojen perkausmitoitukseen on käytettävissä myös Nissisen laatimat mitoitusnomogrammit, (kuvassa esimerkki). Nykyisin mitoitus tehdään yleensä Manningin kaavaan perustuvia tietokoneohjelmia käyttäen. 12

13 Rummut, sillat, putkiojat ja pohjakynnykset
Ojitushankkeessa rummut ja sillat on tarpeen mukaan muutettava tai uudestaan rakennettava siten, että suunniteltu kuivatus voidaan saavuttaa. Yleensä valtaojissa riittää rumpu tai kaksoisrumpu. Ojitushankkeessa putkiojan tekeminen voi tulla kysymykseen. Jos joudutaan johtamaan kuivatusvesiä toisen maa-alueen läpi, niin putkiojasta on vähemmän haittaa kuin avo-ojasta. Ojituksen yhteydessä voi olla tarpeen rakentaa pohjakynnys matalaksi padoksi. Pohjakynnyksellä turvataan riittävä alivesi, mikä voi estää luiskan sortumia tai vähentää kiinto-aineksen kulkeutumista tai olla tarpeen maisemallisista syistä. Pohjakynnyksiä voidaan käyttää myös tulvavesien viivyttämiseen ja kasteluveden varastointiin sekä happa- muuden torjuntaan sulfaattipitoisilla mailla. Koskimaisella pohjakynnyksellä voidaan myös mahdollistaa kalan nousu purossa. 13

14 Pumppaamot ja penkereet
Ojitushankkeessa on tarpeen rakentaa pumppaamo penkereineen silloin, kun alue sijaitsee vesistön rannalla eikä sen vedenkorkeuksia voida riittävän kuivatuksen saamiseksi alentaa. Pumppaamo saattaa olla käyttökelpoisin ratkaisu myös silloin, jos alapuolisen uoman perkaus täyteen syvyyteen on vaikeaa tai muutoin kallista. Pumppaamot ja penkereet ovat tarpeen kuivatuksen järjestämiseksi myös hankkeissa, joissa vedenpintaa nostetaan vesistön kunnostamiseen tai kosteikon tekemiseen liittyen. Pengerryskuivatus on usein käyttökelpoinen ja joskus ainoa mahdollisuus alavien maiden kuivatuksen turvaamiseksi. 14

15 Uoman vahvistukset Uoman vahvistamistarpeet riippuvat lähinnä maan geoteknisistä olosuhteista, mutta myös uoman hydrauliset olosuhteet saattavat edellyttää vahvistamista. Maastotutkimuksilla ja hyvällä suunnittelulla voidaan vähentää avo-ojan vahvistamistarpeita oleellisesti. Silloin kun vahvistamistoimenpiteisiin on tarpeen ryhtyä, ne on syytä harkita huolella. Samalla voidaan ottaa huomioon valtaojan mitoituksen ja ympäristöön sopivan ratkaisun ohella rakenteen luonnonmukaisuus. 15

16 Rummut ja sillat Silta-aukon aiheuttama vedenpinnan muutos 16

17 Rummut ja sillat Ohjeelliset rumpukoot valtaojissa
Nissisen ns-menetelmän nomogrammissa, joka on kuvassa, uoman veden virtausnopeuden ja sallitun padotuksen perusteella saadaan supistuskerroin s tai vastaavasti virtausnopeuden ja supistumiskertoimen perusteella padotus h. Kaksoisrummun osalta supistumiskerroin on kerrottava luvulla 1,1 eli vesiaukon virtausala on 10 % suurempi kuin tavallisella rummulla. Vesiaukon mitoitus voi yleensä perustua samaan ylivirtaamaan HQ1/20 tai HQ1/100 kuin ojankin mitoitus. Sallittu tulvanaikainen padotus (m) tulisi määritellä siten, että se on ojan pituuskaltevuudesta riippuen I1/2–1,5 · I1/2 eli yleensä 2–6 cm, kun kaltevuus on 5–20 cm/100 m. Näin mitoittaen virtausnopeudet pysyvät riittävän pieninä myös uoman syöpymisvaaran välttämiseksi, mikäli maaperä on eroosioherkkää (siltti, hiekka, liejusavi ja turve). Valtaojien ohjeelliset rumpukoot on esitetty ylivirtaaman ja ojan kaltevuuden mukaan taulukossa. Ohjeelliset rumpukoot valtaojissa Vesiaukon mitoitus ns-menetelmällä (Nissinen) 17

18 Putkiojat Putkiojan vedenjohtokyky riippuu putken halkaisijasta ja sen pinnan karkeudesta sekä putken tai sen päiden vedenpintojen välisestä pituuskaltevuudesta. Putkiojan mitoitus voi perustua Manningin tasaisen virtauksen kaavoihin. Putken virtaama on Täydellä putkella hydraulinen säde on d/4, kun putken sisähalkaisija on d. Tämän perusteella virtaama on 18

19 Putkiojat, mitoitus Käytännössä putken mitoitus tapahtuu nomogrammien avulla täyden putken virtaaman mukaan. Tarvittaessa voidaan tarkistaa vajaan putken virtaama, joka määräytyy vapaassa vietossa täyttöasteen mukaan. Vajaan putken virtaama (Rinne 1945) Pyöreän putken täyttökäyrät, kQ on virtaamakerroin ja kv virtaamakerroin 19

20 Putkien mitoitus / nomogrammit
Putkien vastuskertoimet Putkiojan suositeltavat kaltevuudet Kuvassa (nomogrammi) on esimerkki, kun virtaama on 85 l/s ja kaltevuus 0,2 % , tulee putken läpimitaksi 400 mm Mitoitusnomogrammi betoniputkelle 20

21 Välpällinen niskakaivo
Tyyppikuva niskakaivosta putkiojalle, jonka virtaama on yli 25 l s-1. Sitä pienemmillä virtaamilla voidaan käyttää salaojituksissa käytettävää niskakaivoa. Putkiojissa on mutka- ja taitekohtiin tehtävä kaivot, joiden pohja on vähintään 50 cm putkea syvemmällä. Myös suorille osuuksille enintään noin 100 m:n välein on tehtävä kaivo putken tarkastusta ja puhdistusta varten. Kaivojen (tarkastus- ja lietekaivot) koko riippuu putken koosta siten, että kaivon halkaisija on vähintään 40 cm putken halkaisijaa suurempi. Kuitenkin isojen (halkaisija ≥ 100 cm) putkien tarkastuskaivot voidaan tehdä putken päälle putkea pienempinä. Tarvittaessa putkiojan yläpäähän on tehtävä lähtökaivo niska- tai välppäkaivona virtauksen johtamiseksi putkeen ja putken liettymisen estämiseksi. Lähtökaivo on yleensä aina tarpeen, kun putken halkaisija on alle 40 cm. 21

22 Pohjakynnykset Ojituksen yhteydessä rakennettavia matalia pohjapatoja kutsutaan pohjakynnyksiksi. Yleensä ne toimivat vapaalla ylivirtauksella, mutta tulvan vallitessa on alaveden vaikutus purkautumiseen otettava tarvittaessa huomioon (kuva). Leveäharjainen ja teräväharjainen pohjakynnys. h = alaveden vedenpinnan ja kynnyksen korkeusero ja H = yläveden vedenpinnan ja kynnyksen korkeusero 22

23 Pohjapadot 23

24 Koskimainen pohjakynnys
Pohjapato voidaan tehdä puusta, betonista tai kivistä riippuen osittain padon paikasta ja kynnyksen muodosta. Yleensä pohjakynnykset tehdään koskimaisina leveäharjaisina rakenteina erikokoisista luonnonkivistä tai louheesta. Kiveys on ulotettava riittävästi luiskan sisään ja rakenteen tiiveys tarvittaessa turvattava suodatinkankaalla tai murskeella (kuva). Kynnyksen alapuoli on kivettävä riittävän pitkälti syöpymisen estämiseksi. Suositeltava kiveyksen pituus on 10–20 kertaa kynnyksen korkeus ja alaluiskan (pohjan) keskimääräinen kaltevuus enintään 10 % eli 1 m/10 m. Sopiva harjan leveys (m) on yleensä L1/2, jossa L on kynnyksen pituus metreinä. Pitkä kynnys tehdään yleensä ylävirtaan kaarevaksi. Koskimainen pohjakynnys voidaan rakentaa varsin pehmeällekin pohjalle, koska luiskista johtuvan vastapainon ansiosta kiveys “holvaantuu” (ns. negatiivinen holvi) ja rakenteen painuminen jää suhteellisen vähäiseksi. 24

25 Pumppaamot ja penkereet
Järven, meren tai joen ja puron rantapengerryksissä on yleensä tarpeen rakentaa sekä penger että pumppaamo. Sen sijaan alapuolisen perkauksen korvaava pumppaamo ei yleensä edellytä penkereiden tekemistä. Meren rannalla, jossa äkilliset vedenkorkeusvaihtelut ovat yleisiä, kuivatusta voidaan parantaa myös suojapenkereellä ja sulkuluukulla, joka sulkeutuu meriveden noustessa ja virratessa ojaan päin. 25

26 Hoitosiltapumppaamo, jossa osa vedestä johdetaan pumppaamon ohi vapaavirtauksena
Ojitushankkeiden pumppaamoratkaisuna tulevat lähinnä kysymykseen hoitosilta- ja kaivorakenteet (kuvat). Hoitosiltapumppaamo voi olla yksinkertainen paalu- tai laiturirakenne tai ojan yli tehty kapea siltarakenne. Mikäli pumppu sijoitetaan salaojakaivoon, sitä sanotaan salaojapumppaamoksi. Pumppaamo voidaan tehdä myös isoon rumpuputkeen, jolloin sitä sanotaan vaakaputkipumppaamoksi. 26

27 Kaivopumppaamo, jossa kaikki vedet pumpataan
Kaivopumppaamo voidaan tehdä erilaisena rengas- tai putkirakenteena. 27

28 Uomien vahvistusrakenteita
Valtaojan luiskaa ja pohjaa on tarvittaessa vahvistettava epäedullisista maaperä- ja virtausolosuhteista johtuen. Uoman vahvistamismenetelminä tulevat kysymykseen tapauksesta riippuen (kuva): • pohjakynnys tai putousporras • luiskan suojaus tai tuenta • massanvaihto tai putkitus • kevennysleikkaus tai tulvatasanteen kaivu • vaiheittainen kaivu Vahvistamistapa valitaan ensisijaisesti vahvistamistarpeiden perusteella, mutta rakenteen mitoituksen ohella tulee kiinnittää huomiota myös ympäristöön ja rakenteen luonnonmukaisuuteen. Vahvistamistarpeet pyritään ottamaan riittävästi huomioon jo maastotutkimuksissa ja suunnittelussa, mutta useimmiten ne tulevat esiin vasta työn aikana. Toisaalta suunnittelun aikana ei yleensä kiinnitetä riittävää huomiota maaperätutkimuksiin ja toisaalta varmuuden vuoksi tehtävät vahvistukset saattavat nostaa kustannuksia tarpeettomasti, joten vasta tarpeen mukaan tehtävät vahvistukset ovat kuitenkin useimmiten taloudellisin vaihtoehto. 28

29 Luonnonmukaiset materiaalit uomien suojaamisessa ja vahvistamisessa
Luonnonmukaisessa vesirakennuksessa suositaan sellaisten materiaalien käyttöä, jotka vesistössä kyseisellä paikalla muutoinkin esiintyvät. Yksinkertaisimmillaan luonnonmukainen vesirakennus voi olla ns. insinööribiologisten menetelmien hyödyntämistä, millä yleensä tarkoitetaan kasvillisuusistutusten käyttöä kesäaikaisen keskivedenpinnan yläpuolisella rantavyöhykkeellä. Yleisimmin näitä menetelmiä, mm. risunkeja ja oksakatteita, käytetään eroosiosuojaukseen. Käytettävä menetelmä tai niiden yhdistelmä on valittava olosuhteiden – kuten maalaji, vedenkorkeuden vaihtelut, virtausnopeudet, juuriston syvyys, uusiutumiskyky, ihmisen tai karjan vaikutukset, hoitotarve ym. – mukaisesti. Kasvillisuutta voidaan käyttää yksin tai yhdessä kivien ja puun kanssa (kuva). Käytettävien kasvien tulee olla sekä valuma-alueelle että kyseisiin habitaatteihin luontaisesti kuuluvia. Puuta voidaan käyttää myös kuolleena, jolloin se toimiivälittömänä mekaanisena eroosiosuojana ja monipuolistaa virtausolosuhteita. 29

30 Peruskuivatuksen vesiensuojelu ja ympäristönhoito
Periaatekuvat poikkileikkauksista 30

31 Suojakaistat ja suojavyöhykkeet
Suojakaistat ja -vyöhykkeet ovat uoman ja pellon välisissä olevia monivuotisen kasvillisuuden peittämiä alueita, joita ei lannoiteta eikä käsitellä kasvinsuojeluaineilla. Maatalouden ympäristötukia koskevien ohjeiden mukaan suojakaistan leveys on vähintään keskimäärin kolme metriä ja suojavyöhykkeen keskileveys vähintään 15 metriä. Kasvusto voi olla suojaviljaa, nurmea tai viherkesantoa sekä puita ja pensaita. Suojakaistoilla ja suojavyöhykkeillä pyritään ennen kaikkea vähentämään pellolta pintavalunnan mukana tulevaa kiintoaine- ja ravinnekuormitusta. Kiintoainetta pidättyy kasvustoon pintavalunnan hidastuessa ja osan imeytyessä maaperään. 31

32 Laskeutusaltaat ja koskeikot
Periaatekuva puroon patoamalla ja kaivamalla rakennettavasta laskeutusaltaasta tai kosteikosta 32

33 Laskeutusallas Tuusulan Mäyränojaan rakennetun monimuotoisen laskeutusaltaan periaatepiirros. Allas on rakennettu vanhalle osittain metsittyneelle peltoalueelle. Altaassa on kasvillisuuden peittämiä saarekkeita, avovesialueita ja pohjakynnyksiä. Virtaus järveen tapahtuu useiden hajotusojien kautta. Altaan pintaala tulva-alueineen on noin 0,15 % sen yläpuolisesta valuma-alueesta (16 km2). Vesisyvyys vaihtelee välillä 0,4-1,3 m keskiveden vallitessa. 33

34 Mäyränojan laskeutusallas
Mäyränojan laskeutusallas yläjuoksulle seitsemän vuotta rakentamisen jälkeen (toukokuu 2009) 34

35 Työnaikainen ympäristönhoito (1/3)
Ojituksen työnaikaiseen ympäristönhoitoon kuuluu työn haittavaikutusten rajoittaminen. Työn suorittamisessa on ajankohdan valinnassa ja työjärjestelyissä kiinnitettävä huomiota myös siihen, että työstä johtuvat haitat ja häiriöt jäävät mahdollisimman vähäiseksi sekä työalueella että sen ulkopuolella ja varsinkin ojitusalueen alapuolisessa vesistössä. Ojitustyön yhteydessä on yleensä tarpeen rajoittaa kaivamisesta johtuvaa kiintoaineksen kulkeutumista ja veden samentumista. Lisäksi saattaa olla tarpeen virtauksen sulkeminen tai rajoittaminen sekä tarvittaessa erilaisten tukirakenteiden käyttö rummun tai pohjakynnyksen tai muun rakenteen tekemiseen liittyen. 35

36 Työnaikainen ympäristönhoito (2/3)
Ojitustyön ympäristönhoitoon kuuluu myös työn johdosta vaurioituneiden rakenteiden ja kulkuyhteyksien korjaus tai kunnostus vähintään entisen veroiseksi sekä työkohteidenviimeistely ympäristöolosuhteet huomioon ottaen. Työn viimeistelyyn liittyen voidaan samalla tehdä tarvittavia maisemointitöitä ympäristön parantamiseksi. Kaivumaat on pyrittävä levittämään tai muuten sijoittamaan heti kaivun yhteydessä, mikä on myös maankäytön kannalta yleensä mahdollista, jotta ympäristöhaitat jäisivät mahdollisimman vähäisiksi. 36

37 Työnaikainen ympäristönhoito (3/3)
Edullisinta on toteuttaa työ vähävetisenä aikana ja tarvittaessa maan ollessa roudassa sekä olosuhteiden niin vaatiessa kulkuyhteyksien ja työkohteiden jäädyttämiseen turvautuen. Mikäli sääolot muuttuvat työn kannalta huonoiksi, työ on syytä keskeyttää ja jatkaa vasta olosuhteiden parannuttua. Työnajoituksella ja konevalinnoilla ja muilla työnaikaisilla järjestelyillä voidaan oleellisesti vaikuttaa ojitustyön ympäristönhoitoon ja sen laadullisesti hyvään toteutukseen. 37


Lataa ppt "Peruskuivatuksen suunnittelu"

Samankaltaiset esitykset


Iklan oleh Google