Det er viktig å skjønne hvordan vann oppfører seg i et lukket løp, avhengig av oppstrøms og nedstrøms forhold og utformingen av selve kulverten.
Under lav vannføring vil de fleste kulverter fungere som en kanal med fritt vannspeil. Ved større vannføring vil en større del av kulverten være fylt. Da vil kapasiteten bestemmes av hvilken del av kulverten som begrenser kapasiteten.
Hydraulisk kontroll er et viktig begrep ved dimensjonering av kulverter. Den delen som begrenser kapasiteten kalles det kritiske snittet. Der kritisk snitt befinner seg ved innløpet har man innløpskontroll, og kapasiteten begrenses av innløpets utforming. Der kritisk snitt befinner seg ved utløpet har man utløpskontroll, og kapasiteten påvirkes av energitap langs hele kulverten, eventuelt også forhold nedstrøms.
Innløpskontroll
Innløpskontroll oppstår der innløpet har mindre kapasitet enn selve gjennomløpet. Utforming av innløpet, tverrsnittsarealet og oppstrøms vannstand og -hastighet er avgjørende for kapasiteten. Strømningen i kulverten er overkritisk og har høy hastighet. Forholdene i selve gjennomløpet og nedstrøms påvirker derfor ikke kapasiteten. Innløpskontroll er vanlig for bratte og korte kulverter.
Utløpskontroll
Utløpskontroll oppstår der kapasiteten til kulverten er mindre enn kapasiteten ved innløpet. Kritisk snitt befinner seg da nær utløpet, eller nedstrøms for kulverten. Strømningen i kulverten er underkritisk, og vannhastigheten er relativt lav.
Innløpsutforming, tverrsnittsareal, helning, lengde og ruhet av gjennomløpet samt oppstrøms og nedstrøms vannstand er avgjørende for kapasiteten. Utløpskontroll er vanligst for lange, slake kulverter med høy ruhet, og der man har høy vannstand ved utløpet.
Utforming for innløps/utløpskontroll
Ved utforming av kulverter bestemmes kontrollformen ved å beregne kapasitet både ved innløpskontroll og utløpskontroll. Den laveste beregnede kapasiteten vil være begrensende, og bestemmer strømningsformen som vil inntreffe. Ved dimensjonering av kulverter anbefales det generelt at kulverten utformes for å ha innløpskontroll ved dimensjonerende vannføring.
Krav til helning for innløpskontroll
Helningen til en kulvert bør være større enn kritisk helning for å sikre innløpskontroll, samtidig som helningen også bør være stor nok til å sikre selvrensende effekt. Det sikrer at kulvertens kapasitet ikke reduseres av avlagrede sedimenter.
Krav til fritt vannspeil
Ved innløpskontroll kan det være fritt vannspeil ved innløpet opp til rundt 1,2 ganger rørets diameter yi = 1.2 D. Det krever at innløpet ikke tettes av sedimenter eller drivgods. Ved bruk av rist må man sikre at risten har tilstrekkelig areal for å hindre at denne fylles av drivgods og sedimenter. Dette er en viktig antagelse, og gjentetting av rister er ofte skyld i store skader.
Kilde: Læreboken
«Drenering og håndtering for overvann»