Ryhmä 10 Lammen tulo- ja poistouoman virtaaman määrittäminen siivikoimalla ja kenttämittaukset

Kuva 1. Siivikko vedessä (poistouoma)

Aloitimme 10.10.2017 kenttätyöt siivikoimalla Pieni-Valkeisen tulo- ja lähtöuomat. Tarkoituksena oli selvittää uomista niissä virtaavan veden virtausnopeus ja virtaama.

Siivikointi tapahtuu niin, että ensin valitaan uomasta sopiva kohta. Mitataan tästä kohdasta uoman leveys. Sen jälkeen uoma jaetaan 1-3 siivuun, joista jokaisesta mitataan niiden syvyys. Tämän jälkeen yhteen näistä siivuista lasketaan sauva jonka päässä on vapaasti pyörivä siipi. Siiven tulisi olla noin kolmasosan syvällä siivun kokonaissyvyydestä. Sauvaa saattaa joutua siirtelemään paikallaan kunnes siipi pyörii suurimmalla mahdollisimmalla nopeudella. Tämän jälkeen otetaan aikaa, ja huomioidaan kuinka monta kertaa siipi pyörähtää tietyssä ajanvälissä. Toistetaan tämä kunnes kaikista uoman siivuista on luku kierrosten määrästä. Kun tiedossa on kierrosten lukumäärä, uoman leveys ja syvyys, siiven hydraulinen nousu (annettu tehtävänannossa) ja siivikkovakio (annettu tehtävänannossa), voidaan uomasta laskea sen virtausnopeus ja virtaama.

Käytetyt kaavat:
Virtausnopeus V = k * n + D
V = virtausnopeus (m/s)
k = siiven hydraulinen nousu (m, annettu 0,2591 m )
n = siiven kierrosmäärä (krt/s)
D = Siivikkovakio (annettu 0,005)

Virtaama Q = V * A
V = Virtausnopeus (kts. edellinen kaava)
A = pinta-ala (m2)

Jaimme poistouoman kolmeen siivuun ja saimme nämä tulokset:

Siivu 1 (29 cm reunasta, 17 cm syvä, 0,45 krt/s)
Virtausnopeus 0,0449 m/s
Virtaama 2,79 l/s

Siivu 2 (keskellä uomaa, 55 cm reunoista, 15 cm syvä, 0,154 krt/s)
Virtausnopeus 0,1215 m/s
Virtaama 6,68 l/s

Siivu 3 (29 cm reunasta, 17 cm syvä, 0,24166 krt/s)
Virtausnopeus 0,0676 m/s
Virtaama 4,21 l/s

(Koko uoma oli 110 cm leveä.)

Yhteensä poistouoman virtaama oli 13,68 l/s.

Poistouomassa koordinaatit olivat 62°55'44" pohjoista ja 27°39'45" itäistä leveyttä.


Tulouomassa otimme vain yhden siivun ja saimme nämä tulokset:

Siivu 1 (leveys 40 cm, 6 cm syvä, 1,4777 krt/s)
Virtausnopeus 0,387 m/s.
Virtaama 9,3 l/s.

Koordinaatit tulouomalle: 62°55'48" pohjoista ja 27°39'28" itäistä leveyttä.

Kuva 2. Lähempi kuva siivikosta vedessä (tulouoma)

Saamamme tulokset olivat todennäköisesti keskivertoa suurempia, sillä vettä oli satanut jo edellisillasta lähtien, ja sade jatkui mittaustenkin ajan. Tuloksiin saattoi vaikuttaa myös uomassa olevat esteet, jotka haittasivat veden virtausta siinä siivussa.

Kuva 3. Käyttämämme mittari (pH anturi kiinnitettynä)

Siivikoinnin jälkeen aloitimme kenttämittaukset. Mittasimme kenttämittaukset koululta saadulta kenttämittalaitteella, jolla mittasimme määrätyistä pisteistä lämpötilan, pH:n, johtokyvyn ja happipitoisuuden. Mittauspaikoilla havainnoimme myös aistinvaraisesti olosuhteet, jotka kirjasimme ylös. Otimme mittauskohteista koordinaatit ylös älypuhelimen kompassi-sovelluksen avulla.

Pieni-Valkeinen, tulouoma (62°55'46.0''N  27°39'32.0''E)
Lämpötila: 8,2 °C
pH: 7,09
Sähkönjohtokyky: 80,6 µS/cm
Happipitoisuus: 7,89 mg/l

Aistinvaraiset havainnot:
Haju: Ei havaittavaa
Ei havaittavaa virtausta
Vesi melko sameaa sameaa

Pieni-Valkeinen, poistouoma (62°55'44.2''N  27°39'44.7''E)
Lämpötila: 8,8 °C
pH: 7,11
Sähkönjohtokyky: 104,3 µS/cm
Happipitoisuus: 6,5 mg/l

Aistinvaraiset havainnot:
Haju: Ei havaittavaa
Kirkas, virtaava vesi

Iso-Valkeinen, tulouoma (62°55'44.3''N  27°39'54.3''E)
Lämpötila: 9,1 °C
pH: 6,91
Sähkönjohtokyky: 146,7 µS/cm
Happipitoisuus 10 mg/l

Aistinvaraiset havainnot:
Vesisade
Kova tuuli
Kirkas, virtaava vesi

Veden mitattu pH oli Suomen vesistöjen mitattuja keskiarvoja korkeampi, yleensä pH on välillä 6,5 - 6,8 eli lievästi happamia. Sähkönjohtokykyjen korkeat arvot selittyvät luultavasti lisääntyneistä sateista, jotka ovat liuottaneet maaperästä suoloja.

Kuva 4. Mittauspaikat