Ryhmä 8: Pinnankorkeuden määritys, volymetrinen mittaus ja v-pato

 Pinnankorkeuden mittaus 

Tiistaina 28.9.2021 suoritimme ensimmäisenä harjoituksena  Pieni-Valkeisen ja Iso-Valkeisen pinnankorkeuden määrittämisen vaaitsemalla. Aamu oli sumuinen ja viileä (6°C), mutta sää kuitenkin lämpeni mukavasti päivän edetessä. Vaaitus on yksi yleisimmistä tavoista määrittää pinnankorkeus. Tarkoituksena on määrittää kahden pisteen välinen korkeusero tähtäämällä pystyssä pidettäviin lattoihin. Vaaitus vaatii sen, että tiedetään jokin kohteen lähistöllä oleva korkeustaso. Tässä harjoituksessa käytimme tunnettuina korkopisteinä kaivonkantta Pieni-Valkeisella ja merkittyä kantoa Iso-Valkeisella. Purku-uoman lähellä sijaitsevan kaivonkannen korko on +99,064 m ja Iso-Valkeisen rannassa olevan kannon korko +91,781 m.

Vaaituskoje ja kolmijalka

Harjoituksessa meillä oli käytössä “vanhahko” venäläinen vaaituskoje.  Aluksi vaaituksessa oli hieman vaikeuksia, koska ryhmämme ei saanut vaaituskojeen ristikkoa selvästi näkyviin. Ongelma kuitenkin selvisi Teemun avustuksen ansiosta ja näin ryhmämme sai molemmista mittauskohteista luotettavat tulokset. Pieni-Valkeisen pinnankorkeudeksi saimme 97 m ja Iso-Valkeisen noin 90 m.

 

               

Mittaaminen suoritettiin molemmissa kohteissa sijoittamalla vaaituskoje tunnetun korkeuspisteen sekä järven väliin. Tämän jälkeen mittasimme ensin koron tunnetuista pisteistä, eli kaivonkannelta ja kannon päältä, jonka jälkee latan pitelijä siirsi sen järven rantaan niin, että se on nähtävissä vaaituskojeen kautta ja latan pohja on vedenpinnan tasossa. Vaaituskoje käännettiin latan uutta sijaintia kohti ja kirjattiin latassa näkyvä korko ylös.

 

Janni pitelemässä lattaa

  

V-pato mittaus 

 

Pinnankorkeuden määrityksen jälkeen vuorossa oli virtaaman mittaus v-padon ja volymetrisen menetelmän avulla. Molemmat mittauksen tehtiin Pieni-Valkeisen tulo- ja poistouomista. V-pato mittauksessa käytettiin isoa pressua, johon oli asennettu V-kirjaimen muotoinen metallikappale. Lisäksi harjoituksessa käytimme isoa sankoa, litramittaa, sekuntikelloa sekä lapiota kivien siirtämiseen. Asetimme v-padon valitsemaamme kohtaan uomassa niin, että pressun reunat olivat uoman reunoilla ja padon pääty suorassa kulmassa veden pintaan nähden. Pyrimme myös saamaan pressun pysymään uoman pohjalla kivien avulla, jotta kaikki vesi menisi padon läpi. V-padon purkuaukossa on mitta-asteikko, josta luetaan pinnankorkeutta. Saimme tulouoman pinnankorkeudeksi 4cm ja poistouoman korkeudeksi 5cm. Mitä kovempi virtaus uomassa on sitä korkeammalla pinnankorkeus asteikon mukaan on. 

Tulouoman ja poistouoman virtaamat (l/s) laskettiin alla olevalla kaavalla. Padon purkautumisaukon kulma on 90°. Kaavassa oleva vakio on johdettu tekijöitä kuten padon purkautumiskulma, veden purkautumiskeroin ja uoman kaltevuus. Tulouoman virtaamaksi saimme 0,43 l/s ja poistouoman 0,77 l/s.

V-pato

 Kerroimme harjoituksen aikana tuloksista Teemulle ja hän ihmetteli pinnankorkeus tulosten suuruutta. Me kerroimme Teemulle, kuinka tulkitsimme asteikkoa ja kävi ilmi, että siinä oli käynyt virhe. Yllä olevasta kuvasta näkyy, että asensimme v-padon uomaan osittain väärin. Veden pinnan pitäisi olla noin 5cm padon purkuaukon alapuolella ja kuvassa se on purkuaukon kanssa lähes samalla tasolla. Koska veden pinnan ja purkuaukon välissä on liian vähän tyhjää se nostaa pinnankorkeus arvoja vähän. Tulkintavirheen korjauksen jälkeen tulokset oli luotettavia lukuunottamatta v-padon asennuksessa tapahtuneesta virheestä aiheutunut vääristynyt pinnankorkeus, jota oli hankala korjata jälkeenpäin ilman, että rupeaa arvailemaan arvoja. Muilta osin v-pato harjoitus onnistui hyvin.

Volymetrinen mittaus 

 

Volymetriseen mittaukseen puolestaan tarvittiin sekuntikello, riittävän iso astia veden ottamiseen ja paikka, jossa vesi putoaa vapaasti. Mittaus tapahtui siten, että laitoimme sekuntikelloon ajaksi kolme sekuntia ja kun kolme sekuntia oli kulunut, katsoimme kuinka paljon vettä mittasankoon oli tullut.

Aluksi kokeilimme mittausta pidemmällä ajalla, viidellä ja kymmenellä sekunnilla, mutta mittasanko tuli jo siinä ajassa täyteen, joten meidän täytyi valita lyhyempi aika mittaukselle, ettei vesi tulvisi mittasankosta yli.

Tulouoman keskivirtaamaksi saimme 0,47 l/s ja poistouoman 1,18 l/s. Poistouoman mittaustulos oli suurempi, sillä virtaus oli voimakkaampi. Tulouomassa oli selkeästi hitaampi virtaus ja mittasankoon jäi vielä paljon tilaa kolmen sekunnin ajanoton jälkeenkin.

Tulosten tulkinta

V-padolla määritetyt virtaaman arvot 0,43 l/s ja 0,77 l/s ovat volymetrisellä määrityksellä saatuihin arvoihin samassa linjassa. Volymetrisessa mittauksessa tulouoman keskivirtaamaksi saimme 0,47 l/s ja poistouoman 1,18 l/s.

V-padolla mitatut virtaamatulokset poikkeavat aiemmin siivikoinnilla mitatuista tuloksista. Siivikoimalla tulouoman virtaamaksi saimme 3,1 l/s ja poistouoman 1,27 l/s. Eroavaisuudet mittaustuloksissa voi johtua esimerkiksi V-padon vääränlaisesta asettelusta, sateisesta säästä tai mittauskohdan sijainnista.