WATERGATE VENTTIILI
Säätösalaojituksessa pohjavedenpintaa säädetään yleensä säätökaivoilla. Säätö voidaan tehdä myös automaattisilla Water Gate- salaojaventtiileillä. Water Gate- venttiilejä on mahdollista käyttää normaalien säätökaivojen kanssa ja niillä voidaan jopa korvata perinteiset säätökaivot . Tämän vuoksi Salaojayhdistys on päättänyt tutkia venttiilin toimivuutta Suomen oloissa yhteistyössä ProAgria Österbottenin (ÖSL) kanssa.
Säädön tarkoitus
Pellon maksimaalista kuivatustehokkuutta, jolla turvataan riittävä kuivavara koneille ja estetään kasvuston vettymishaitat, tarvitaan vain ajoittain varsinkin keväällä ja syksyllä. Kuivina aikoina tavanomainen salaojitus saattaa toimia turhankin tehokkaasti, jolloin kasvukaudella menetetään kasvien tarvitsemaa vettä. Kuivatusvesien mukana huuhtoutuu myös ravinteita sekä happamilla sulfaattimailla happamuutta ja metalleja, mikä on haitaksi sekä kasvustolle että ympäristölle.
Padottamalla vettä salaojaverkostoon kokoojaojaan asennetulla säätökaivolla tai salaojaventtiilillä estetään salaojavalunta kunnes pohjavedenpinta nousee padotuskorkeuden yläpuolelle. Säätösalaojituksessa pohjavedenpinnan korkeuden aleneminen hidastuu verrattuna tavalliseen salaojitukseen. Pumppaamalla ojastoon lisää vettä eli säätökastelemalla (tai salaojakastelu) pohjavedenpinta saadaan pidettyä korkeammalla kuin pelkästään padottamalla.
Säätösalaojitus ja altakastelu edistävät kasvien vedensaantia kuivina kausina ja vähentävät ravinnehuuhtoumia. Korkea pohjavesi vähentää happamilla sulfaattimailla happamuuden ja metallien huuhtoutumista vesistöihin.
Salaojaventtiilin toimintaperiaate
Water Gate- salaojaventtiilin on kehittänyt yhdysvaltalainen Agri Drain yritys. Säätöventtiilit toimivat täysin automaattisesti. Ne asennetaan kokoojaojaan (kuva 1), jonka laskuaukkoon asennetaan tavanomainen säätökaivo. Kaivon avulla säädetään lähtöpadotustaso.
Kuva 1. Salaojaventtiilien sijainti kokoojaojassa.
Venttiilin toiminta perustuu kellukkeisiin (kuva 2), joihin on kiinnitetty varsi, joka liikuttaa saranoitua läppää. Kun putki venttiilin ylävirtaan päin on veden täyttämä, kelluke liikkuu ja kääntää läpän, joka sulkee putken. Näin vesi ei pääse virtamaan venttiilin lävitse ja vedenpinta nousee ylävirtaan. Vedenpaine pitää sulkuläpän kiinni tiettyyn paineeseen asti. Valmistajan mukaan venttiilin avulla voidaan padota vettä noin 30 cm alajuoksun vedentasoon verrattuna.
Kuva 2. Pienoismalli, josta näkyy venttiilin toimintaperiaate. Kun venttiili on veden
täyttämä kellukkeet kääntävät läpän, joka sulkee venttiilin tiettyyn paineeseen asti.
Koejärjestely
Water Gate -venttiilin toimintaa tutkittiin Pohjanmaan Söderfjärdenillä sijaitsevalla peltoalueella. Koekentän maalaji on hapanta sulfaattimaata, ja sen pinta-ala on 14,9 ha ja kaltevuus 0,1 %. Tammikuussa 2013 asennettiin neljä kappaletta Water Gate-salaojaventtiiliä kokoojaputkeen (kuva 3), jonka pituus on 1 760 m. Kokoojaputken alapäässä on tavallinen säätökaivo, jonka avulla säätö tehtiin. Lisävettä pumpattiin ojastoon kokoojaputken yläpäästä kesällä 2013 heinä- ja elokuun alussa yhteensä 2 250 m3 ja kesällä 2014 touko- ja kesäkuun lopussa yhteensä 1 660 m3 . Painekorkeus kokoojaputkessa mitattiin jokaisen venttiilin ylä- ja alapuolelle asennetuista tarkkailuputkista sekä kentällä kymmenestä pohjavesiputkesta. Lisäksi seurattiin pohjavedenpinnan korkeutta valtaojissa lohkon ylä- ja alaosassa.
Kuva 3. Water Gate –venttiilin asennus Söderfjärdenillä.
Tulokset
jokaisen venttiilin (WG1-WG4) ylä- ja alapuolelle asennetuista tarkkailuputkista mitatut painekorkeudet on esitetty kuvassa 4. Tulosten mukaan venttiilit toimivat suurimman osan vuotta hyvin ja pohjavedenpinnan korkeutta voitiin säätää alimpana olevan säätökaivon avulla. Venttiilin heikkoutena oli, että sen on oltava veden täyttämä, jotta se pysyy suljettuna. Kesällä kuivaan aikaan ylimpänä oleva venttiili avautui ensin ja vähitellen avautuivat myös alempana olevat venttiilit kunnes alimpana oleva säätökaivo pysäytti ulosvirtauksen. Säätökaivot olisivat padottaneet veden hieman kauemmin, arviolta noin 1-5 päivää haihdunnan määrästä riippuen.
Kuva 4. Salaojaventtiilien WG1-WG4 ylä- ja alapuolella mitatut painekorkeudet kokoojaojassa vuonna 2013 (ylempi kuva) ja vuonna 2014 (alempi kuva). Venttiilin käyrien erotus (noin 0-30 cm) kuvaa padotuskorkeutta.
Kustannukset
Säätöventtiilien yksikköhinta on hieman alempi kuin säätökaivon, mutta venttiilejä tarvitaan pinta-alaa kohti noin puolitoistakertainen määrää säätökaivoihin verrattuna. Asennuskustannukset ovat säätöventtiilien osalta hieman alemmat kuin säätökaivojen. Kokonaiskustannuksiltaan menetelmät ovat samaa hintaluokkaa.
Johtopäätökset
Säätökaivoihin verrattuna venttiilien etuna ovat toiminnan automaattisuus ja maahan upotettava laitteisto, joka ei häiritse viljelytoimenpiteitä. Kuivana jaksona venttiilin padotuskyky loppui hieman aikaisemmin kuin säätökaivojen padotus olisi loppunut, millä ei kuitenkaan yleensä ole kovin suuri merkitys. Altakastelussa venttiilien voidaan olettaa toimivan yhtä hyvin kuin säätökaivojen, mikäli käytössä on riittävästi vettä pumpattavaksi järjestelmään.
Venttiilien toimintaa seurataan vielä jatkossakin. Vielä ei ole tietoa siitä, miten ne kestävät maaperässä ja varsinkin koealueella olevassa happamassa maassa.
Hankkeessa mukana:
ProAgria Österbottenin (ÖSL)
Salaojayhdistys