Harjoitus 3: Virtaaman määrittäminen float-area menetelmällä
2.10.2025 ennakkoluuloton ryhmä ympäristötekniikan opiskelijoita laitettiin jälleen töihin Pieni-Valkeisen lammen tilan selvittämiseksi. Tällä kertaa tehtävänä oli Pieni-Valkeisen lammen tulo- ja poistouomien virtaaman määrittäminen kylpyankkojen, mittanauhan ja kellon avulla. Paremmin menetelmä tunnetaan float-area menetelmänä, jossa tarkoituksena on selvittää mitattavan uoman poikkipinta-ala ja ottaa aikaa kelluvan esineen kulkeutumisesta pisteestä A pisteeseen B, pisteiden A ja B etäisyyden ollessa kolme kertaa mitattavan uoman kohdan leveys. Ja eikun hommiin!
Kuva 1. Virtaaman määrittäminen
Pieni-Valkeisen lammen poistouomasta etsittiin tasainen kohta, josta mitattiin leveys ja syvyys poikkipinta-alan selvittämiseksi (Kuva 1.). Virtaaman selvittämiseksi tulisi ottaa aikaa kelluvan esineen (tässä tapauksessa kylpyankan) etenemisestä uomassa kolme kertaa uoman leveyden pituisella matkalla. Löysimme uomasta sopivan tasaisen kohdan, johon asetimme kepin merkiksi. Alkuosasta mittasimme leveydeksi 50 cm ja loppuosasta 70 cm, joten keskiarvoksi saimme 60 cm, jolloin mitattavan matkan pituudeksi laskettiin 3*60 cm=180 cm. Aika laittaa ankka matkaan. Ankan matkaa voi seurata alla olevalta videolta.
Kuva 2. Uoman mitat keskiarvoina
Poistouoman rakennetta ja virtausta tarkasteltiin ja isoimpia ankan etenemistä haittaavia oksia ja heiniä poistettiin reitiltä. Ohjeelliseksi ajaksi oli annettu yli 20 s, joten käytimme sitä vertailukohtana ankan saamille ajoille. Ankka eteni rauhallisesti uomassa (muutamaa kuperkeikkaa ja pohjaan juuttumista lukuunottamatta) ja kaikki mittaustulokset ylittivät ohjearvon, joten pidäme saamiamme tuloksia luotettavina virtaaman laskemiseksi. Poistouomassa nopeimman ja hitaimman mittauksen välillä oli myös vain 2,29 sekunnin ero. Sen sijaan tulouomassa nopeimman ja hitaimman kierroksen välillä oli eroa 5,34 sekuntia (Kuva 2.).
Kuva 3. Kylpyankan kierrosnopeudet
Virtausnopeus vaihtelee eri kohdissa uomaa ollen pinnalla suurempi, kuin pohjalla tai reunoilla. Tämä johtuu siitä, että uoman pohjalla ja reunamilla oleva materiaali jarruttaa veden virtausnopeutta, jolloin suurempi virtausnopeus mitataan veden pinnalta ja keskelta uomaa. Koska kylpyankan nopeus kertoo uomassa veden virtausnopeuden vain veden pinnalta, käytetään virtausnopeudelle korjauskerrointa. Korjauskerroin valitaan uoman syvyyden mukaan.
Kuva 4. Korjauskerroin syvyyden mukaan. Vihreällä värillä esitetty tulouoman korjauskerroin ja sinisellä poistouoman korjauskerroin.
Selvitetään poikkipinta-ala ja lasketaan virtaama:
Poistouoma
Ankan nopeus (V): 1,8 m / 21,53 s = 0,084 m/s * 0,8 (korjauskerroin) = 0,067 m/s
Poikkipinta-ala (A): leveys 0,6 m * syvyys 0,06 m = 0,036 m2
Virtaama (Q): V * A = 0,0024 m3/s = 2,41 l/s
Tulouoma
Ankan nopeus: 1,7 m/ 34,72 s = 0,049 m/s * 0,78 = 0,038 m/s
Poikkipinta-ala (A): leveys 0,575m * syvyys 0,0375m= 0,216 m2
Virtaama (Q): V * A = 0,000819 m3/s = 0,82 l/s
Harjoitus 4: Veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla
Veden laadun mittaukset suoritettiin HACH Multi Meter -mittarilla. Kyseisessä harjoituksessa tarvittiin pH-, johtokyky- sekä happipitoisuuden sensoreita. Mittaukset aloittettiin Pieni-Valkeisen lammen tulouoman alkuosasta, edeten tulouoman edustalle ja siitä lammen toisella puolella sijaitsevalle poistouoman edustalle sekä poistouoman loppuosaan, joka on myös Iso-Valkeisen lammen tulouoman edusta.
Kuva 5. Mittauspisteet kartalla.
Tulouoman alkuosa
Mittausten yhteydessä veden laatua arvioitiin aistinvaraisesti. Tulouoman alkuosassa vesi oli hieman haisevaa ja sameaa, kuten kuvasta 6 nähdään. Veden pinnalla oli myös öljymäinen kalvo, jonka rikkoutumista testasimme kepillä. Öljymäisen kalvon veden pinnalle voi muodostaa myös rautabakteeri. Tulouomassa oli myös hylätty polkupyörä.
 |
Kuva 6. Mittausta tulouomassa.
|
Tulouoman loppuosa
Tulouoman loppuosassa eli Pieni-Valkeisen lammen tulouoman edustalla vesi oli myös sameaa ja veden pinnalla oli myös vähän öljymäistä kalvoa, joka edellisessä mittauspisteessä tulouoman alkuosassa oli arvioitu rautabakteerin aiheuttamaksi öljyn sijaan.
Poistouoman alkuosa
Poistouoman alkuosassa vesi oli selkeästi kirkkaampaa, kuin aiemmissa mittauspisteissä, jotka sijaitsivat tulouomassa. Vedestä ei myöskään havaittu hajuja. Opettajan mukaan toinen ryhmä oli juuri hetkeä aiemmin tehnyt samassa kohdassa pohjaeläinten havaitsemista, joka tarkoittaa sitä, että pohjaa on juuri sekoitettu, mikä voi myös osaltaan vaikuttaa mittaustuloksiin. Mittaustuloksia tarkastelemalla emme kuitenkaan havainneet selkeää poikkeamaa tuloksissa.
 |
Kuva 7. Mittausta poistouoman alussa.
|
Poistouoman loppuosa eli Iso-Valkeisen lammen tulouoman edusta
Pieni-Valkeisen lammen poistouoman loppuosassa vesi oli kirkasta. Hajuja ei havaittu, eikä vedessä tai alueella havaittu muutenkaan mitään poikkeavaa.
Kuva 8. Mittaustulokset
Mittaustulokset vaikuttivat kokonaisuudessaan luotettavilta ja kuvaavat hyvin lammen tilaa. Tulouoman korkeampi johtokyky 401 µS/cm johtunee uomaan purkautuvista hulevesistä. Poistouoman alkuosassa johtokyky oli enää 91 µS/cm. Tulouoman loppuosasta mitattu veden lämpötila 7,9 celsiusta ihmetytti ryhmäläisiä ja oletamme poikkeavan tuloksen johtuvan käytetystä sensorista.
Kommentit
Lähetä kommentti