Grupp 8: Kenttä- sekä siivikkomittaukset

Tiistai aamu 2. Lokakuuta 2018, ryhmä 8 saapui Pieni-Valkeiselle klo 8:30 suorittamaan veden laadun sekä veden virtaaman mittausharjoituksia. Sää oli aamulla hyvin kolea, pilvinen ja hieman sateinen mutta aamupäivää kohden pilvipeite jo väistyikin hieman tieltämme ja lämpötilakin nousi mielyttävästi.

Aamulla ennen harjoituksia kokoonnuttiin luokan yhteiseen pieneen briiffaukseen, jonka jälkeen ryhmämme saikin jo mittauskaluston haltuunsa. Aamun tehtävänä oli selvittää Pieni-Valkeisen tulo- ja lähtöuoman veden virtaama siivikkoa käyttäen.

Pienen suunnittelun jälkeen aloitettiin etsimään hyvää ensimmäistä mittauspistettä, jossa veden virtaus olisi tarpeeksi suuri, jotta siivikkomme potkuri saataisiin pyörimään. Ei osattu edes ajatella, että pisteen löytäminen voisi olla niin hankalaa, koska veden virtausnopeus oli hyvin minimaalinen ja uomat olivat virtaamaan nähden suhteellisen leveitä.

Pienen etsinnän jälkeen löysimme oikein passelin mittauspisteen purku-uoman kaventumasta. (Saatettiin kaventaa uomaa hieman itse =P). Suoritettiin kaksi (2) kappaletta mittauksia pienten välimatkojen päässä tasaisesti toisistaan uoman leveyssuunnan mukaan.

Kuva 1. Purku-uoman virtausnopeuden mittausta ja uoman syvyyden mittausta.

Purku-uoman syvyys oli pohjoispuolella 16,8 cm ja eteläpuolella 15,0 cm, pohja oli siis hieman kalteva. Kaventuma oli pinnalta 30,5 cm ja pohjasta 33,5 cm leveä.

Ensimmäisessä mittauksessa siivikko oli mittaushetkellä 73 mm pohjasta ja 55 mm etäisyydellä eteläsivulta, saatiin siivikko pyörimään 8,1 kierrosta minuutissa.

Toinen mittaus tapahtui 87 mm pohjasta ja 150 mm etäisyydellä pohjoissivulta, saatiin 7,5 kierrosta minuuttin aikana.

Purku-uoman mittauspisteen alaksi laskettiin: 

A = (0,305 m * 0,159 m + ((0,030 m*0,159 m)/2)) = 0,05088 m2 ≈ 0,051 m2

Purku-uoman mittausten jälkeen oli suunta kohti tulouomaa. Löysimme mittauspisteen vaivattomammin tulouoman mataluuden johdosta ja saimme siivikon pyörimään vaivattomasti. Tulouoman syvyys oli 8 cm ja leveys 65 cm. 

Kuva 2. Tulouoman virtausnopeuden mittausta.

Ensimmäisellä mittauksella siivikko oli sijoitettu 4,4 cm pohjasta ja 26,0 cm etäisyydelle pohjoissivulta, saatiin siivikko pyörimään 6,1 kierrosta minuutissa.

Toisella mittauksella siivikko oli sijoitettu 4,4 cm pohjasta ja 50,5 cm etäisyydelle pohjoissivulta, saatiin siivikko pyörimään jopa yhdeksän (9) kertaa minuutin aikana.

Tulouoman mittauspisteen alaksi laskettiin:

A = 0,650 m * 0,08 m = 0,052 m2

Kuva 3. Tulo- ja purku-uoman mittauspisteet kartalla.

Lyhyesti virtaaman (Q) laskennasta:

Aloitetaan virtausnopeuden (m/s) laskenta kutakin siivikointikohtaa kohden kaavalla: 

𝑉 = 𝑘 ∙ 𝑛 + 𝐷 

Virtauksen yhtälö on mittalaitekohtainen ja sen kertoimet (k = 0,2591 m) ja (D = 0,005) on määritetty siivikon kalibrointikäyrän avulla. 

V = virtausnopeus (m/s) 

k = siiven hydraulinen nousu (m) 

n = siiven kierrosmäärä (krt/s) 

D = siivikkovakio

Purku-uoma 1:

= 0,2591m * 0,135 krt/s + 0,005 = 0,0399785 m/s ≈ 0,04 m/s

Purku-uoma 2:

= 0,2591m * 0,125 krt/s + 0,005 = 0,0373875 m/s ≈ 0,04 m/s

Tulo-uoma 1:

= 0,2591m * 0,10166 krt/s + 0,005 = 0,03134183334 m/s ≈ 0,03 m/s

Tulo-uoma 2:

= 0,2591m * 0,15 krt/s + 0,005 = 0,043865 m/s ≈ 0,4 m/s

Kun ollaan selvitetty virtausnopeus (V) niin päästäänkin laskemaan virtaama:

𝑄 = 𝑉 ∙ 𝐴 

Q = virtaama (m3 /s) 

V = virtausnopeus (m/s) 

A = pinta-ala (”siivikointialueen pinta-ala”)

Purku-uoma 1:

Q = 0,0399785m/s * 0,051 m2 = 2,0389035 * 10^-3 m3/s ≈ 2,04 l/s

Purku-uoma 2:

Q = 0,0373875 m/s * 0,051 m2 = 1,9067625 * 10^-3 m3/s ≈ 1,91 l/s

Tulouoma 1:

Q = 0,03134183334 m/s * 0,052 m2 = 1,629775334 * 10^-3 m3/s ≈ 1,63 l/s

Tulouoma 2:

Q = 0,043865 m/s * 0,052 m2 = 2,28098 * 10^-3 m3/s ≈ 2,281 l/s

Aamun virtaaman määritysharjoituksen jälkeen ja kelien lämmettyä suuntasimmekin takaisin kokoontumispaikalle kenttämittausharjoitusta varten. Jouduimme viivyttelemään tovin, koska yhdestä aparaatista olivat paristot loppuneet. Saimme hetken kuluttua uudet paristot kenttämittariin ja pääsimme jatkamaan päivän harjoituksia.

Kenttämittauksilla selvitettiin seuraavat asiat Pieni-Valkeisen tulo- sekä purku-uomista ja Iso-Valkeisen tulouomasta:

Redox potentiaali (mV):

Sähköinen potentiaali, joka tarvitaan elektronien siirtämiseksi aineesta toiseen (hapettimesta pelkistimeen). (tieteentermipankki.fi)

DO (mg/l), Dissolved Oxygen (Liuennut happi):

Kuinka paljon veteen on liennut happea.

Lämpötila (°C):

pH, pondus hydrogenii (vedyn potentiaali):

Veden happamuusarvo

Johtokyky (µs/cm):

Sähkönjohtavuus on vesistöjen tutkimuksessa yksi luonnonveden ominaisuutta ilmaiseva suure, jolla pyritään selvittämään vesistöön liuenneiden mineraalien eli suolojen aiheuttamaa sähkönjohtavuutta.

Kuva 4. Pieni-Valkeisen purku-uoman veden laadun mittausta. Taustalla avustava opettaja Jani.

Iso-Valkeisen tulouoma, Pieni-Valkeisen tulouoma & Pieni-Valkeisen purku-uoma:

Redox pot. (mV): 210 - 162.0 - 208.1

DO (mg/l): 9.83 - 9.69 - 7.14

Lämpötila (°C): 9.5 - 6.8 - 7.6

pH: 6.7 - 6.56 - 6.66 (Lähde: Ryhmä 4) pH anturi puuttui meidän omasta harjoituksesta.

Johtokyky (µs/cm): 138.8 - 161.1 - 99.1

Paikanpäällä tehdyt havainnot vesistä: 

Vesi oli hyvin kirkasta, vesistö hyvin siisti, ei merkittäviä hajuja poislukien pientä rikin katkua siellä täällä. Roskia jouduttiin keräilemään uomien ympäristöstä pois!

Kuva 5. Iso-Valkeisen veden laadun mittaus tulouoman juuresta.

-RH -JT -NS -JS