Ryhmä 2. Virtaaman määrittäminen siivikoimalla ja vesinäytteenotto

 Virtaaman määrittäminen siivikoimalla ja vesinäytteenotto

20.9.2022, Ryhmä 2

Pääsimme starttaamaan ympäristöalan kenttä- ja laboratoriotöiden kurssin kenttätyöskentelyosuuden syksyisissä tunnelmissa Pieni-Valkeisen lammella. Seuraavan neljän viikon aikana vietämme tiistaiaamut tutkien lampea ja sen ympäristöä. Ryhmämme jäsenet ovat Laura Toppinen, Vilma Kämäräinen, Helmi Hellsten ja Reetta Siikaluoma luokalta EY20SP. 

Työskentelyn aloitimme 8.30, jolloin sää oli tuulinen ja lämpötila 9 °C. Ilmanpaine oli 1004 hPa. Säätila pysyi melko samana koko työskentelyn ajan. Merkittävin aistihavainto oli Pieni-Valkeisen tulouoman ympäristössä leijaileva voimakas haju. Tulouoman puolelta ranta oli myös melko soistunutta.  

Siivikoinnin toteutus

Ensimmäinen työmme oli määrittää veden virtaama siivikolla. Mittaukset tehtiin Pieni-Valkeisen poisto- ja tulouomasta. Vesi oli melko matalaa ja virtauskin varsin pientä, joten edustavaa mittauspaikkaa oli hieman haastavaa löytää. Valittuamme sopivan mittauskohdan määritimme uoman leveyden sekä syvyyden mitattavista kohdista. Siivikko asetettiin mittauspisteeseen, ja sen propellin pyörähdysten määrä laskettiin puolen minuutin ajalta. Poistouomasta valitsimme neljä mittauspistettä, joista kolmesta saimme määritettyä virtaaman. Tulouoman vesi oli sen verran matalalla, että mittaus voitiin toteuttaa vain yhdestä pisteestä.

Kuva 1. Siivikko, joka on asetettu mittausvalmiuteen (Kämäräinen 2022)

                       

 Kuva 2. Virtaaman mittaus siivikolla (Kämäräinen 2022)

 

Kuva 3. Kartassa luoteessa merkittynä Pieni-Valkeisen tulouoman siivikointikohde, idässä poistouoman siivikointikohde. Kuvakaappaus Kuopion karttapalvelusta.

Kuva 4. Poistouoma hahmoteltuna, ympyrät toimivat siivikointikohtina. Luvut ovat senttimetreinä (cm). Kuvakaappaus AutoCADistä. 

Kuva 5. Tulouoma hahmoteltuna. Luvut ovat senttimetreinä (cm). Kuvakaappaus AutoCADistä.

Tulokset 

Jokaisesta mittauskohdasta (a-e) laskettiin virtausnopeus V (m/s) kaavan 1 avulla.

V = k * n + D                                (1)

jossa 

V = virtausnopeus

k = siiven hydraulinen nousu, tässä tapauksessa vakio (0,2591 m)

n = siiven kierrosmäärä (krt/s)

D = siivikkovakio (0,005)

Seuraavaksi laskettiin mittauskohtien virtaama Q (m^3/s) kaavan 2 avulla.

Q = V * A                                    (2)

jossa 

V = virtausnopeus (m/s)

A = pinta-ala (m)

Pinta-ala on laskettu syvyyden ja mittausvälien kertolaskulla, eli on oletettu, että uoma on jaettu suorakulmion muotoisiin alueisiin. Tulokset kokonaisuudessaan on esitetty Excel-taulukossa (taulukko 1).

Poistouoman virtaamaksi saatiin yhteensä 0,0017 m^3/s eli noin 1,7 l/s ja tulouoman virtaamaksi 0,0001 m^3/s eli 0,1 l/s. Virtaama Pieni-Valkeisesta pois on siis huomattavasti suurempi sinne tulevan veden virtaamaa. Tulouoma oli silminnähden kuiva ja sen pohja oli lähes kokonaan näkyvissä, mikä osaltaan vaikeutti mittauskohdan etsimistä.

Tuloksiin vaikuttavia virhetekijöitä ovat muun muassa uoman syvyys ja epätasaisuus, sekä pieni otanta. Mittausohjeen mukaan uoman tulisi olla noin 30 cm syvä, mutta mitattava uoma oli alle 10 cm. Siivikko tulisi olla noin 1/3 syvyydessä uoman syvyydestä, mutta tämä ei toteutunut matalan pinnankorkeuden takia. Pinta on mallinnettu yllä olevissa kuvissa ja laskuissa sen on oletettu olevan suorakulmainen, mutta tämä ei vastaa todellista tilannetta, sillä uoman pohjan muoto vaihtelee. Tulouomasta saimme toteutettuavain yhden siivikkomittauksen, joten se ei kuvasta Pieni-Valkeiseen tulevaa vesimäärää kovin laajasti.

Taulukko1. Taulukko tuloksista, keltaisella merkitty poistouoma, vihreällä tulouoma. 

Vesinäytteenotto

Seuraavaksi oli vuorossa pintavesinäytteiden otto. Ryhmämme tehtävänä oli ottaa vesinäytteet kolmesta eri pisteestä Pieni-Valkeisen alueella; Pieni-Valkeisen tulouoman edustalta, Pieni-Valkeisen poistouoman edustalta sekä viimeisenä Iso-Valkeisen tulouoman edustalta, jossa Pieni-Valkeisen vesi laskee Iso-Valkeiseen.

Jokaisesta näytteenottopisteestä kerättiin litran muovipulloihin näyte vesistöjen pintavesistä. Jotta vesinäytettä ei tulisi otettua aivan rannan tuntumasta, saimme apuvälineeksi jatkovartisen näytteenottimen, jonka avulla vesinäytteet onnistuttiin ottamaan hieman kauempaa rantaviivasta. Pyrimme välttämään pullojen turhaa koskemista mahdollisen kontaminaatioriskin välttämiseksi sekä pitämään pullot luonnossa liikkuessakin mahdollisimman puhtaina, jotta ottamamme näytteet säilyisivät laboratoriokokeisiin saakka mahdollisimman edustavina. Tulevissa laboratoriotöissä tarkoituksenamme on määrittää otetuista vesinäytteistä fosfori-, typpi- ja kiintoainepitoisuus sekä veden pH. 

Kuva 7. Pintavesinäytteenottoa Pieni-Valkeisen poistouoman edustalta (Toppinen 2022)

Kuva 8.  Näytteet otettiin kolmesta eri pisteestä, Pieni-Valkeisen tulouoman edustalta (Näyte 1), Pieni-Valkeisen poistouoman edustalta (Näyte 2) sekä Iso-Valkeisen tulouomalta (Näyte 3). Kuvakaappaus Kuopion karttapalvelusta.