Monday, October 24, 2016

Ryhmä 3: Alueeseen tutustumien ja virtaaman mittaus




Ryhmä 3: Alueeseen tutustumien ja virtaaman mittaus
Maastokatselmus, v-pato mittaus sekä volymetrinen mittaus suoritettiin aamupäivällä 7.10.2016. Ilman lämpötila oli noin 6 astetta ja sää oli poutainen. 

Kuva 1. Maisema Pieni-Valkeisella.




Maastokatselmuksen tarkoitus oli havainnoida Pieni-Valkeisen lähiympäristöä. Lammen pääasiallinen käyttötarkoitus on virkistyskäyttö. Lammen ympärillä on paljon polkuja lenkkeilyä varten ja rannalla on yksi uimaranta. Pieni-Valkeisella on yksi suurempi tulouoma ja yksi poistouoma. Löysimme lisäksi katselmusta tehtäessä kaksi pienempää tulouomaa. Kuvassa 2 nähdään tulo-ja poistouoma, sekä punaisella merkatut pienemmät tulouomat.

Kuva 2. Pieni-Valkeisen valuma-alue. Pienemmät tulouomat merkattu punaisilla pisteillä.


Kuvassa 2 on esitetty Pieni-Valkeisen valuma-alue, jonka koko on noin 47 hehtaaria. Valuma-alue on suurimmaksi osaksi kuusi- ja sekametsää. Valuma-alueella on myös jonkun verran rakennuksia. Suurin osa Pieni-Valkeiselle tulevista päästöistä tulevatkin rakennetun ympäristön hulevesistä, mutta myös Puijolta tulevista valumavesistä.






V-pato mittaus
Uoman virtaama voidaan määrittää asentamalla siihen pressullinen V-pato (ks. kuva 3). Pressu asetetaan uomaan niin että kaikki uomassa virtaava vesi kulkee v-padon läpi. Erityisen tarkkana tulee olla pressun päätyreunan kanssa, sillä sen täytyy myötäillä uoman pohjaa tiiviisti. Myös pressun sivut tulee asettaa tiiviisti uoman reunoille. Ennen mittausten aloittamista tulee tarkistaa, että pato on tiivis, sillä padosta ohi virtaava vesi aiheuttaa mittaustulokseen virhettä. V-padon tulee myös olla suorassa kulmassa veden pintaan nähden.




Kuva 3. V-mittapato Pieni-Valkeisen poistouomalla.




Kun vesi purkautuu vapaasti metallisesta purkuaukosta, voidaan mittaus suorittaa. Virtausaukossa olevaa mitta-asteikkoa käyttämällä saadaan pinnankorkeuden lukema, jonka avulla uoman virtaama voidaan laskea. Laskenta suoritetaan kaavalla:



 

missä                  Q = virtaama (m^3/s)
                             c = 0,58 (vakio)
                             h = vedenpinnan korkeus purkautumisaukossa (m)


 
Tulouomalla h = 0,02 m
                                                                          Poistouomalla h = 0,04 m


Tuloksista nähdään, että lammesta virtaa enemmän vettä pois, kun siihen tulee. Tämä johtuu varmasti siitä, että viimepäivinä alueella ei ole satanut (ks. kuva 4), joten tulouomaan ei ole tullut paljoa vettä lammen valuma-alueelta. Lampeen tuleva vesimäärä on ehkä todellisuudessa myös hieman suurempi, sillä pienemmistä tulo-uomista tulevan veden määrää ei ole mitattu.

Kuva 4. Ilmatieteen laitoksen kuvasta nähdään että viimeisimmät sateet ennen mittausta ovat päivältä 30.9.2016




Volymetrinen mittaus
Virtausmittaus tehtiin Pieni Valkeisesta lähtevästä poistouomasta, kävelytien ali menevästä rummusta. Rummun kautta saimme hetkellisesti otettua kaiken tulouomassa virtaavan veden ämpäriin (ks. kuva 5). 

Kuva 5. Poistouomassa oleva rumpu, josta volymetrinen mittaus tehtiin.



Tehtävässämme käytimme 10 litran ämpäriä, 5 litran mitta-astiaa sekä sekuntikelloa. Tehtävänämme oli laskea, kuinka monessa sekunnissa ämpäri tulee mahdollisimman täyteen vettä. Veden virtaus oli suhteellisen kova, joten ämpäri täyttyi jo muutamassa sekunnissa. Toistimme mittauksen viidesti, jotta tulos olisi mahdollisimman paljon oikeaa vastaava. Alla olevassa taulukossa on kaikki viisi mittausta aikoineen.






Keskimäärin ämpäri täyttyi 3,778 sekunnissa ja siinä ajassa siihen kertyi keskimäärin 3,91 litraa. Tulokseksi saimme tästä kokeesta, että vettä virtasi pois järvestä keskimäärin 1,035 l/s










Kuva 5. Ryhmän tytöt tekemässä volymetristä mittausta.


















Tuloksista nähdään että volymetrisessa mittauksessa ja v-pato mittauksessa postouoman virtaama poikkeavat hieman toisistaan. Tämä saattaa johtua siitä että rumpu, jossa volymetrinen mittaus tehtiin on poistouoman alkupäässä, kun taas v-pato mittaus tehtiin huomattavasti kauempana lammesta. Tämä väli saattaa aiheuttaa tulosten eroavaisuuden, sillä matkalla vettä imeytyy maahan ja haihtuu ilmaan, jolloin virtaama siis heikentyy mitä kauemmas lammesta mennään.















1 comment:

  1. Kiitoksia selkeäsä raportista. Virtaamamittauksissa kahdella eri menetelmällä saitte toisistaan poikkeavat tulokset. Olette hienosti pohtineet syitä siihen miksi alempana mitattu V-patomittaus antoi pienemmän tuloksen kuin ylempänä mitattu volymetrinen mittaus. Mittauspaikkojen välillä on noin 100-150 metriä. Haihtumista ilmaan ei ehkä tapahtu merkittävästi koska ilmanlämpötila oli alle kymmenen astetta ja ilmankosteuskin oli aika suuri.

    Sen sijaan veden imeytyminen maahan jäi mietityttämään. Keskustelimme asiasta opettajien kesken ja tulimme siihen tulokseen että imeytymisenkään ei pitäisi olla kovin suurta tässä tapauksessa. Perustuen siihen että uoma on ollut olemassa jo pitkään ja oletuksena on että maaperä on ns. kyllästyneessä tilassa tässä kohtaa veden imeytymisen suhteen. On myös huomattava että mittauspaikkojen välillä ei ole vettä poisjohtavia pieniä uomia, joihin vettä voisi mennä. Sekin pitää aina maastokatselmuksella varmistaa. Kuten tekin teitte koko lammen maastokatseluksen osalta.

    Itse asiassa koska V-padon mittauspaikka on alempana kuin toinen mittauspaikka, niin siinä pitäisi teoriassa olla isompi virtaama. Tämä johtuu siitä että sitä mittauskohtaa vastaava valuma-alue on suurempi kuin ylempänä olevan mittauspaikan.

    Olette erittäin hienosti pohtineet syitä eroavaisuuteen ja siitä jatketaan yhteisillä tunneille kun kaikkien ryhmien mittaustulokset on vedetty yhteen.

    ReplyDelete