家の近くの小川から塩ビ管で水を引きました．

質問

・集水口と排水口の間の高低差は約１ｍ．
・塩ビ管の長さは約24ｍ，途中3箇所でL字に曲げてある．
・塩ビ管の内径は44ｍｍ，集水口と排水口は31ｍｍ．
・塩ビ管は全て接着剤で接続．
・排水口にホースを接続．
工事完了しましたが，水が集水口の高さ＋5ｃｍ位までしか上がってきません．排水口付近では集水口の高さ近くまで水が上がってくるものと思っていましたが，何故でしょうか？
排水口高さ＋50ｃｍ位までは上がって欲しいのですが，対策はありませんか？
以上，よろしくお願いします．

回答No.12

risunotorasan

本来理論的にいえば、高低差が有れば水は高いところから低いところに流れる。
従って集水枡のテンバ（川の水の高さ）と　排水溝の高さは同じになるはずです。

長時間経っても同じ高さにならないと言うことは、皆さんの言うパスカルの原理？　そうじゃなくってサイホンの原理が成り立っていないからだと推測できます。

A)　であれば質問者さんの理論通りに排水口の水色線で高さはそろいます。

しかし
B）地形も影響するでしょうから、こんな状態になっている場合　或いはもう少し複雑にパイプが波打って上下していた場合、排水口まで届かないことは理論的に成り立つと思えます。

B)の場合で考えられるのは、そのパイプ内に溜まっている空気を強制的にパイプ外に出すことしか方法は有りません。
実際サイホンの原理を完全に行う条件は整っているのですから・・・

ただ　気になることが有るのですが、どちらのパイプの先も13ｍｍ程直径が小さくなっています。
これは、計算して見れば判ると思いますが　それぞれのパイプの直径から表面積を出した時に　恐らく1/2の表面積しか確保されていないはずです。
22ｍｍ　X　22　X　3.14　＝　　　1519.76
15.5ｍｍ　X　15.5　X　3.14　＝　754.385

せっかく長いパイプを太くしてもそれぞれの口を絞ることでの悪影響は　エルボーを使った問題などと比較になりません。

後は　上流での集水の問題。
川は必ず堰き止めて　小さなダムを作ってください
仮設で良いのです　一旦作って見て実験してほしいのです。
こうすることで　パイプの口にかかる水圧はぐんと変わってきます。
パイプに逃げ込もうとする力が強いほど　パイプ内の水圧は高くなります。

旨く行けば　たとえば　50ｃｍ程の高さを堰き止めて作ったとすれば、一気にパイプ内の空気も放出されるかも判りません。
水深は1気圧増えるためには10Mの深さが必要ですが、
お風呂の残り湯で栓を抜いた時　最初は音を立てて抜けていくのと同じです。　
また　その時の栓が引っ張られる力が水圧ですから・・・

川の深さを深くする工夫を真っ先に試してはいかがでしょうか？

補足

回答ありがとうございます．
図を添付する方法が解らない為説明が難しいのですが，状況を再度説明させてもらいます．
・集水口は現在水没（水面下約3cm）しています．（水は流れていない）
・集水口と排水口は確実に1m以上の高低差があります．
・排水口に透明ホースを接続してあり高さ50cm程上向きにしてあります．この状態でホース内の水位は排水口＋5cm程しかありません．
・排水口に接続してあるホースを横にし排水口と同じ高さ（海抜)にすると，水は問題なく流れます．故に途中に空気溜まりがあり流れを止めているとは思えません．
疑問は，「排水口に接続してあるホース内の水位が何故集水口と同じ高さにならないのか？」ということです．
再度アドバイスお願いします．