Grupp 2: Lammen tulo- ja poistouoman virtaaman määrittäminen siivikoimalla ja Veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla

Kenttäharjoitukset, tiistaina 23.10.2018

Ryhmämme jatkoi annettuja harjoituksia syksyisessä aamussa. Tehtävätaulukon mukaisesti päivän harjoituksiin kuului siiviköintiä ja kenttämittauksia edellä mainitun järjestyksen mukaisesti. Seuraavat kappaleet käsittelevät tarkemmin ryhmän harjotuksien kulkua ja niistä saatuja tuloksia.

Kuva 1 Iso-Valkeisen syksyinen aamu

Task 4. Lammen tulo- ja poistouoman virtaaman määrittäminen siivikoimalla

Kuva 2 Siiviköinti välineistöön tutustumista

Kuva 3 Poistouoman siiviköinti

Tämän kenttämittauskerran ensimmäisenä tehtävänä suoritimme siivikoinnin. Aloitimme tehtävän perehtymällä mittalaitteen kasaamiseen opettaja Teemun johdolla (kuva 2). Tämän jälkeen siirryimme itse työn touhuun. Aloitimme mittaamalla Pieni-Valkeisen poistouoman leveyttä ja virran syvyyttä. Vaikka kohteen vedenpinta oli matalalla ja syksyn mittaan puista pudonneet lehdet haittasivat hieman työskentelyä, saimme kuitenkin joutuisasti tarvittavien laskelmien jälkeen mitattua siivikon pyörimisnopeutta. Koska pyörimisliike oli varsin verkkaista, suoritimme mittausta minuutin ajan. Toistimme mittauksen kaksi kertaa (kuva 3). Uoma oli niin kapea, että useampia kertoja emme siitä onnistuneet tuloksia saamaan.

Taulukko 1 Arvot pinta-alan laskentaan

	Poistouoma
Säde	390
vesitason leveys (mm)	590
Sektorikulma	98
Pinnankorkeus (mm)	135
P-A  (mm2)	55276,4
P-A (m2)	0,0552764

Kuva 4 Leikkauskuva poistouoman rumpuputkesta

Laskimme tuloksia varten poistouoman pinta-alan siiviköinti paikalta. Pinta-ala saatiin laskettua sektorin ja kolmion pinta-ala kaavoilla. Säteiden välinen kulma sekotorilaskentaan varten määritettiin trigonometrisin funktioin puolittamalla kuvassa 4 näkyvä kolmio suorakulmaiseksi kolmioksi. Vesialan pinta-ala saadaan lopuksi määritettyä vähentämällä kolmion pinta-ala sektorin pinta-alasta, eli saamme laskettua sektorin segmentin.

Kuva 5 Tulouoman siiviköinti

Tämän jälkeen siirryimme siivikon kanssa lammen tulouomalle. Tulouoman kuivuus asetti haasteita sopivan mittauskohdan löytämiseen, sillä vesi oli suurimmilta osin niin matalalla, että siivikkoa ei saatu veden alle. Lopulta sopiva paikka kuitenkin löytyi ja siivosimme uoman pohjaa kivistä ja lehdistä, jotta siivikko saatiin tuossa kohtaa toimimaan luotettavasti. Mittasimme jälleen tulouoman leveyden ja vedenpinnan korkeuden ja suoritimme joutuisasti minuutin kestoisen siivikoinnin (kuva 5), sillä muutaman kerran jälkeen siivikon käyttö oli jo hyvin helppoa. Verkkaisen pyörimistahdin johdosta laskeminen oli helppoa. 



Taulukko 2 Arvot pinta-alan laskentaan

	Tulouoma
Leveys (mm)	520
Korkeus (mm)	60
P-A  (mm2)	31200
P-A (m2)	0,0312

Kuva 6 Leikkauskuva tulouoman ojasta

Ojan pinta-ala saatin määritettyä mitatulla leveyden ja vedenkorkeuden arvoilla. Asetimme ojan esittämään suorakulmiota, jonka perusteella pinta-alan määrittäminen onnistuu helposti.

Taulukko 3 Virtausnopeus ja virtaama tulokset siiviköinnistä

	Tulouoma	Poistouoma
Siiven hydraulinen nousu, k (m)	0,2591	0,2591
Siiven kierrosmäärä, n (krt/s)	0,4833	0,2250
Siivikkovakio, D	0,005	0,005
Virtausnopeus, V (m/s)	0,13	0,06		V=k*n+D
Pinta-ala, A (Siivikoitualue m2)	0,0312	0,0553
Virtaama, Q (m3/s)	0,004	0,003		Q=V*A
Virtaama, Q (l/s)	4,06	3,50

Virtausnopeuden ja virtaaman tulokset laskettiin molemmille uomille. Saadut tulokset on saatu taulukon arvojen perusteella, jotka on sijoitettu taulukossa näkyviin virtausnopeuden ja virtaamaan kaavoihin.

 

Task 3. Veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla 

 

Tiistaina 23.10.2018 teimme veden laadun mittauksia Pieni-Valkeisella. Mittauksia tehtiin kolmesta eri kohtaa (kuva x). Ensimmäisenä menimme tekemään mittauksia Iso-Valkeisen tulouomasta. Mittarina toimi HQ40D Hach LDO Multimeter, jolla pystyimme mittaamaan kaikki tarvittavat barometrit vedestä. Mittarilla mitattavia barometreja oli yhteensä kolme kappaletta: 1. pH 2. johtokyky (µS/cm) ja 3. happipitoisuus (mg/l) lisäksi mittarista saimme veden lämpötilan ja aistein havainnoimme veden hajua ja ulkonäköä.

Kuva 7 Kartta kenttämittauspisteistä

Seuraavana liikuimme kohti Pieni-Valkeisen poistouomaa, jossa toistimme samat toimenpiteet ja viimeisenä vielä analysoimme vedenlaadun Pieni-Valkeisen tulouomasta. Jokaisesta mittauspaikasta otettiin myös älypuhelimen karttasovelluksella ylös koordinaatit, jotta näytteenottopaikat voidaan havainnollistaa kartalla raportoitaessa tuloksia. 

Kuva 8 Käyttöönottoa

Veden lämpötila oli hyvin samankaltainen jokaisessa mittauspisteessä 5.4-6.4°C eikä veden pH:ssa µS/cm. Iso-Valkeisen tulouomassa johtavuus oli 135.2 µS/cm. Kun taas suurin arvo oli Pieni-Valkeisen tulouomassa, jossa arvo oli 179,4 µS/cm. Todennäköisesti arvon suuruus johtuu siitä, että ympäröivien katu- ja asuinalueiden hulevedet tulevat Pieni-Valkeiseen, jolloin arvon suuruus voisi selittyä hulevesien mukana tulevilla epäpuhtauksilla.
ollut myöskään suuria vaihteluita, sillä mittauspaikoissa pH vaihteli 6.70­­­­­­­­-6.96 välillä. Sen sijaan johtokyvyssä oli suuriakin vaihteluita, sillä pienimmillään johtokyky oli Pieni-Valkeisen poistouomassa 97,8

Kuva 9 Mittaustapahtuma

Happipitoisuudet olivat Pieni-Valkeisen poistouomassa (8.35 mg/l) sekä Iso-Valkeisen tulouomassa (8.78 mg/l) hyvin lähellä toisiaan, kun taas Pieni-Valkeisen tulouomassa happipitoisuus oli selvästi matalampi vain 6,61 mg/l, tämä johtuu todennäköisesti siitä, että kyseisen tulouoman vesi on hyvin seisahtunutta eikä virtaamaa juurikaan ollut. Hajultaan vesi oli neutraalia Iso-Valkeisen tulouomassa sekä Pieni-Valkeisen poistouomassa, kun taas Pieni-Valkeisen tulouomassa vedenhaju oli lievästi savinen ja pistävä, koska vesi ei juurikan liikkunut uomassa. Lisäksi muissa mittauspaikoissa vesi oli ulkonäöltään neutraalia ja kirkasta. Pieni-Valkeisen tulouoman vedestä huomasi veden seisahtuneisuuden, mutta se oli kuitenkin kirkasta. Lisäksi tulouoman vedessä kellui edelleen samoja muoviroskia, kuin aikasemmilla kenttätyöskentely kerroilla.

Taulukko 4 Kenttämittaustulokset

Parametri:	P-V tulo	P-V poisto	I-V tulo
Lämpötila (°C)	5,4	6,1	6,4
pH	6,74	6,96	6,7
Johtokyky (μS/cm)	179,4	97,8	135,2
Happipitoisuus (mg/l)	6,61	8,35	8,78
Aistinvaraiset havainnot	Lievä saven haju, vesi seisahtanut	Neutraali luonnontila	Neutraali luonnontila

 Taulukko 5 Mittauspisteet 

Koordinaatit:	P-V tulo	P-V poisto	I-V tulo
N	6977915	6977840	6977823
E	533451	533635	533791

Kuva 10 Joutsenperhe viihtyy myös hyvin Iso-Valkeisella