Tiistain 24.10. aamu valkeni lievästi lumisena lämpötilan ollessa nollan tuntumassa. Päivän kenttätyöskentelyn tavoitteena oli määrittää Pieni-Valkeisen tulo- ja poistouomien virtaamat siivikoinnin, V-padon ja volymetrisen mittauksen avulla sekä verrata saatuja arvoja keskenään.
Aloitimme mittaukset V-patoa käyttäen. Pienien uomien virtaaman mittaamiseen soveltuvassa V-padossa uoman vesi koitetaan saada purkatumaan vapaasti padon purkautumisaukosta, jotta tavallaan muodostuu pieni vesiputous. Veden pinnankorkeus luetaan purkatumisaukon sivuilla olevista merkinnöistä ja sen avulla voidaan laskea virtaama.
Harjoituksessa käytimme siirreltävää pressu V-patoa, joka aseteltiin uomaan sen pohjaa mukaillen pääasiassa kiviä apuna käyttäen. Tavoitteena oli saada kaikki uoman vesi virtaamaan padon purkausaukon kautta. Tärkeää oli myös saada asetettua aukko suoraan kulmaan veden pintaan nähden sekä purkautumisaukko niin, että molemmilla sivuilla olisi sama lukema.
Ensimmäiseksi asettelimme padon lammen poistouomaan ja saimmekin sen kohdalleen erittäin hyvin. Emme kuitenkaan osanneet aavistaa, että ylempänä uomassa lehtien aiheuttama tukos oli päätetty purkaa, mikä aiheutti virtaamaan kovenemisen. Tuloksena oli kuvan 2 osoittama tilanne, jossa pato ei enää ole kovinkaan tiivis. Päätimme siirtää padon kohtaan, jossa uoma oli hieman kapeampi ja näin helpommin padottavissa (kuva 3). Lammen tulouomaan asetettu pato on esitetty kuvassa 4.
Padosta saatu vedenkorkeuden lukema voidaan sijoittaa alla olevaan kaavaan muuttujan h tilalle, jolloin saadaan selville uoman virtaama kuutioina sekunnissa, joka voidaan helposti muuttaa litroiksi sekunneissa. Kaavassa c on vakio (arvo 0,58) ja g on putoamiskiihtyvyys. Virtaamaksi tulouomalle saatiin 0,6 litraa sekunnissa ja poistouomalle 6,8 litraa sekunnissa.
Q= 815∗c∗ 2g−−√∗ h52
Aloitimme mittaukset V-patoa käyttäen. Pienien uomien virtaaman mittaamiseen soveltuvassa V-padossa uoman vesi koitetaan saada purkatumaan vapaasti padon purkautumisaukosta, jotta tavallaan muodostuu pieni vesiputous. Veden pinnankorkeus luetaan purkatumisaukon sivuilla olevista merkinnöistä ja sen avulla voidaan laskea virtaama.
Harjoituksessa käytimme siirreltävää pressu V-patoa, joka aseteltiin uomaan sen pohjaa mukaillen pääasiassa kiviä apuna käyttäen. Tavoitteena oli saada kaikki uoman vesi virtaamaan padon purkausaukon kautta. Tärkeää oli myös saada asetettua aukko suoraan kulmaan veden pintaan nähden sekä purkautumisaukko niin, että molemmilla sivuilla olisi sama lukema.
 |
| Kuva 1. V-pato in action |
Ensimmäiseksi asettelimme padon lammen poistouomaan ja saimmekin sen kohdalleen erittäin hyvin. Emme kuitenkaan osanneet aavistaa, että ylempänä uomassa lehtien aiheuttama tukos oli päätetty purkaa, mikä aiheutti virtaamaan kovenemisen. Tuloksena oli kuvan 2 osoittama tilanne, jossa pato ei enää ole kovinkaan tiivis. Päätimme siirtää padon kohtaan, jossa uoma oli hieman kapeampi ja näin helpommin padottavissa (kuva 3). Lammen tulouomaan asetettu pato on esitetty kuvassa 4.
 |
| Kuva 2. Murtuva pato |
 |
| Kuva 3. Uusi yritys |
 |
| Kuva 4. V-pato Pieni-Valkeisen tulouomassa |
Padosta saatu vedenkorkeuden lukema voidaan sijoittaa alla olevaan kaavaan muuttujan h tilalle, jolloin saadaan selville uoman virtaama kuutioina sekunnissa, joka voidaan helposti muuttaa litroiksi sekunneissa. Kaavassa c on vakio (arvo 0,58) ja g on putoamiskiihtyvyys. Virtaamaksi tulouomalle saatiin 0,6 litraa sekunnissa ja poistouomalle 6,8 litraa sekunnissa.
Patomittausten lomassa suoritimme myös volymetristä mittausta, missä yksinkertaisesti otetaan aikaa mitta-astian täyttymiseen. Poistouomassa mittaus oli helposti suoritettavissa uoman yli kulkevan tien rumpuputken poistoaukolta. Tulouomassa vastaavaa järjestelyä ei ollut saatavilla, joten mittaus suoritettiin V-padosta. Mittaukset suoritettiin viisi kertaa, mittausepävarmuuden pienentämiseksi. Virtaaman arvoksi tulouomassa saatiin 0,95 litraa sekunnissa ja poistouomassa 6,28 litraa sekunnissa.
 |
| Kuva 5. Poistouoman volymetrisen mittauksen suorituspaikka |
Lopuksi suoritimme vielä siivikoinnin molemmista uomista. Siivikoinnissa uoman leveys, syvyys ja muoto kartoitetaan ja se jaetaan tasalevyisiin kaistaleisiin. Kaistaleen keskelle upotetaan siivikko korkeudelle, joka vastaa uoman 2/3 uoman syvyydestä.
 |
| Kuva 6. Siivikko (SEBA Mini Current Meter M1) in action |
Siivikon pyörimistä tarkastellaan ja mitataan kierrosmäärä tietyssä aikayksikössä. Muuttamalla kierrosmäärä edelleen yksikköön kierrosta sekunnissa ja sijoittamalla se alla olevaan kaavaan saadaan virtausnopeus. Kaavassa tarvittavat muuttujat k (siiven hydraulinen nousu) ja D (siivikkovakio) saadaan siivikon kalibrointikäyrältä.
V = k * n + D
Virtausnopeuden avulla voidaan laskea siivikointialueen poikkipinta-alan avulla virtama kussakin siivikointikohdassa.
Q = V * A
Aloitimme siivikoinnin poistouomasta. Koska virtaus oli melko kova, pystyimme suorittamaan siivikoinnin tien alittavasta rumpuputkesta. Etuna tässä oli, että uoman muoto on säännöllinen, mikä helpotti poikkipinta-alan laskemista. Rummun pohjalla oli kuitenkin paksu kerros hiekkaa, mikä saattoi vaikuttaa saatuihin tuloksiin. Tulouomalla taas haasteena oli uoman mataluus. Kuvissa 8 ja 9 on esitetty uomien poikkileikkaukset.
 |
| Kuva 7. Siivikointikohta poistouomassa |
 |
| Kuva 8. Poistouoman poikkileikkaus |
 |
| Kuva 9. Tulouoman poikkileikkaus |
Tulouomassa virtaamaksi saatiin uoman keskellä 0,589 l/s ja poikkileikkauksen oikealla puolen 0,316 l/s. Vasemmassa laidassa virtaamaa ei pystytty mittaamaan. Eli yhteen laskettuna tulouoman virtaamaksi saatiin 0,905 litraa sekunnissa. Poistouomassa virtaamat olivat vasemmalta kaistaleelta lähtien 5,12; 7,46 ja 1,34 litraa sekunnissa eli yhteensä 13,9 l/s.
Alla on esitetty tulokset kootusti.
Tulouoman osalta virtaamat ovat samoilla suunnilla. V-padossa tulee ottaa huomioon kuitenkin padon ohi mennyt vesi, millä on tässä tapauksessa melko pieni vaikutus. Volymetrisessä mittauksessa pieniä virheitä aiheuttaa ajanoton tarkkuus. Siivikoinnin luotettavuuteen vaikutti uoman matala muoto.
Poistouomasta saadut virtaamat ovat V-padon ja volymetrisen mittauksen osalta yhteneväisiä, mutta siivikoinnin arvo on yli kaksinkertainen. Vaikka uoman muodon vuoksi olisi voinut odottaa luotettavia tuloksia, vaikutti ennen rumpua sijainnut mutka sekä toisella puolen isohko kivi mittaukseen.
Comments
Post a Comment