Ryhmä 7: Virtaaman mittaaminen v-padon ja volymetrisen menetelmän avulla sekä veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla

V-pato ja volymetrinen mittaus 

Tiistai-aamupäivällä 28.9. ryhmän tehtävänä oli mitata uoman virtaama pressu V-padon sekä volymetrisen mittauksen avulla. Ryhmän kaikki jäsenet olivat paikalla suorittamassa kenttäkoetta. Virtaamamittauksia tehtiin kahdesta eri paikasta: Pieni- Valkeisen lammen tulouomasta ja poistouomasta.

Kuva 1. Pressu V-pato asennettuna uomaan

Asensimme V-padon ensin poistouomaan mukaillen uoman pohjaa mahdollisimman hyvin, jolloin suurin osa uomassa virtaavasta vedestä saatiin menemään V-padon kautta. V-padon purkausaukko asennettiin 90 asteen kulmaan vedenpintaan nähden, jolloin mitta-asteikosta pystyttiin lukemaan pinnankorkeuden lukema. Pinnankorkeudeksi saimme poistouomassa 6,5 cm.

    Kuva 2. V-padon purkuaukko

Seuraavaksi suoritimme volymetrisen virtaamamittauksen samasta paikasta V-padon avulla. Vesi kaapattiin isoon mitta-astiaan V-padon purkautumisaukosta. Otimme aikaa kaksi sekuntia ja katsoimme, kuinka paljon mitta-astia oli täyttynyt siinä ajassa. Koe toistettiin viisi kertaa, jolloin kokeiden tulosten keskiarvoksi saatiin 2700 ml/ 2 s eli 1,35 l/s.

                                            Kuva 3. Volymetrinen mittaus V-padon avulla

Tämän jälkeen suuntasimme tulouomalle ja toistimme edellä kuvatut kokeet. Tulouoman pinnankorkeudeksi saatiin 3,5 cm. Volymetrinen virtaamamittaus suoritettiin muuten samalla tavoin, mutta nyt aikana oli viisi sekuntia uoman pienemmän virtaaman vuoksi. Tulokseksi saatiin 2380 ml/5 s eli 0,48 l/s.

Thompsonin V-padon avulla saadusta pinnankorkeuden arvosta saadaan laskettua uoman virtaama kaavalla

jossa

Q = virtaama

c = 0,58

g = 9,81 m/s2

h = pinnankorkeus

Kaavaan sijoitetaan vakiot sekä poistouoman pinnankorkeus 0,065 m.

Tulouoman virtaama lasketaan samalla tavalla, sijoittaen pinnankorkeuden arvoksi 0,035 m.

V-padon virtaamamittauksen tulosten perusteella saatiin poistouoman virtaamaksi 1,48 l/s ja tulouoman virtaamaksi 0,31 l/s. Virtaama poistouomassa on suurempi kuin tulouomassa, joka on tyypillistä. Tämän valossa koetta voidaan pitää onnistuneena. Pieni-Valkeisen uomien todellisista virtaamista mitatut arvot voivat hieman poiketa. Epävarmuutta tähän on saattanut aiheuttaa se, kuinka hyvin pressu on saatu asennettua, ettei sen ali virtaisi vettä ohi V-padon.

V-padon avulla tehdyn virtaamamittauksen ja volymetrisen virtaamamittauksen antamat tuloksen ovat suurin piirtein linjassa toistensa kanssa. Toisaalta volymetrinen mittaus oli aika suurpiirteinen, sillä mitta-astiaa ei kunnolla saanut asetettua V-padon purkuaukkoon siten, että kaikki purkautuva vesi saataisiin otettua mitta-astiaan. Astiaa piti pitää niin kaltevassa kulmassa, jolloin osa vedestä meni astiasta ohi. 

 

Veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla

Päivän toisen kenttäharjoituksen tarkoituksena oli veden laadun mittausten suorittaminen kenttämittalaitteella. Veden fysikaalisista ominaisuuksista mitattiin HACH Multi Meterillä lämpötila, pH, johtokyky (µS/cm) ja happipitoisuus (mg/l). Näiden lisäksi teimme myös aistinvaraisia havaintoja hajun, veden ulkonäön ja muiden mahdollisten huomiota herättävien ominaisuuksien suhteen. 

 

 Kuva 4. Veden laadun mittausta Pieni-Valkeisen poistouomalla.

Mittauspaikkoja oli kolme ja ne sijaitsivat 1) Pieni-Valkeisen tulouoman sekä 2) poistouoman suulla ja 3) Iso-Valkeisen tulouoman edustalla. Otimme kännykän 112-sovelluksella ylös mittauspisteiden koordinaatit ja mittauspisteiden sijainti on esitetty oheisella kartalla.

         

Kuva 5. Mittauspisteet.                                 

Mittaustulokset ja havainnot on esitetty oheisessa taulukossa.  

Mittauspisteiden pH-arvot olivat lievästi happaman puolella eli normaalin sisäveden lukemissa. Lämpötila oli kaikilla mittauspisteillä sama eli 8,3 °C. 

Johtokykymittausten tulosten pohjalta voidaan havaita, että Pieni-Valkeisen tulouoman suulla vedessä oli paljon epäpuhtauksia. Tähän viittaa erityisesti johtokykyarvon suuruus (164,2 µS/cm) sekä veden silmämääräisestikin havaittava sameus. Oletettavasti syy tähän on tulouomaan valuma-alueelta laskevat epäpuhtaudet. Sähkönjohtokykyä lisäävät suolat, jotka vapautuvat orgaanisen aineen hajotessa. Vastaavasti poistouoman sekä Iso-Valkeisen tulouoman suulla vesi oli silmämääräisesti arvioituna kirkasta ja sähkönjohtavuusarvo olikin lähes puolet pienempi.

Happipitoisuus mittauspisteillä vaihteli 6,16 mg/l (Pieni-Valkeisen poistouoma) ja 10,94 mg/l (Iso-Valkeisen tulouoma) välillä. Alin happipitoisuusarvo vaikuttaa kohtalaisen matalalta. Mittausten ajankohta sijoittui syyskuun lopulle, jolloin voidaan vielä syystäyskierron olla vesistössä meneillään. Periaatteessa täyskiertojen aika ei ole happipitoisuuden mittaamiselle soveliain ajankohta, sillä tuolloin vesi on kerrostumatonta ja tasalaatuista. Mutta toisaalta teimme mittaukset hyvin matalasta vedestä tulo- ja poistouomissa, missä kerrostuneisuuden vaikutukset eivät ehkä muulloinkaan ole havaittavissa, vaan mittaussyvyys on aina pintavedessä. On myös muistettava, että pelkkä happipitoisuus ei yksistään kerro vielä tarpeeksi, vaan huomiota tulisi kiinnittää myös happikyllästysasteeseen, jossa on huomioitu myös veden lämpötilan vaikutus veden sisältämän hapen määrään.