Ryhmä 5: Virtaaman mittaaminen V-padolla ja volymetrisellä menetelmällä, sekä valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi

Virtaaman mittaaminen V-padolla ja volymetrisellä menetelmällä

Ryhmäämme kuuluu Jonne Antikainen, Joona Manninen ja Eevert Suutarinen. 

Ensimmäisessä työssä (työ numero 5) mittasimme sekä poisto- että tulouoman virtaaman hyödyntämällä V-patoa ja volymetristä mittausta. V-pato oli pressu, johon oli kiinnitetty metallista tehty v:n muotoinen pato-osa. Pato-osassa oli lisäksi mitta-asteikko helpottamaan tulosten lukemista. 

Mittaus V-padolla tehtiin asettamalla ensin pressu uomaan (kuva 1) siten, että pressu myötäili uoman reunoja. Pressun reunat saatiin pysymään paremmin aloillaan, kun niiden päälle aseteltiin kiviä sekä lapioitiin maa-ainesta. Samalla pressun ja uoman väliin jääviä aukkoja saatiin tilkittyä, mikä oli mittaustulosten luotettavuuden kannalta tärkeää. Pressun asettelussa pyrittiin myös jättämään metallisen V-mittapadon alaosan ja vedenpinnan välille korkeuseroa noin 5 cm.

                                       KUVA 1. V-pato uomaan asetettuna (Antikainen 2022)

Kun pressupato oli saatu aseteltua tyydyttävällä tavalla, siirryttiin mittaamiseen. Padon toiselle puolelle kasautunut vesimassa putosi halutulla tavalla padon läpi, jolloin V-padon mitta-asteikosta pystyttiin katsomaan, kuinka korkealta vesi putosi. Hyväksi havaittu käytäntö oli silmämääräisen tarkastelun lisäksi ottaa myös kuva mitta-asteikosta (kuva 2).

                                       KUVA 2. Mitta-asteikko (Antikainen 2022)

Pieni-Valkeisen poistouomalla saimme korkeuseroksi noin 5,5 cm ja tulouomalla noin 1,5 cm. Näitä mittaustuloksia tarvittiin myöhemmin virtaaman laskemiseksi. Virtaaman laskemisessa käytettiin seuraavaa kaavaa:

                                KUVA 3. Kaava virtaaman laskemiseen (Räsänen julkaisuaika tuntematon)

Purku-uomassa saatiin virtaamaksi laskettua 0,00097 m3/s eli noin 1 l/s. Tulouomassa virtaamaksi saatiin puolestaan 0,000037 m3/s eli noin 0,04 l/s.

V-pato mittauspaikat

Tulouoma: 62°55'47.1"N 27°39'29.5"E

Poistouoma: 62°55'43.6"N 27°39'53.9"E

Volymetrisellä menetelmällä mittaaminen tapahtui tällä kertaa meidän jo tekemästämme V-padon uomasta. Tärkeintä mittauksessa on saada kerättyä uoman halutusta pisteestä kaikki vesi mitta-astiaan, ja ottaa aikaa siitä, kuinka kauan astian täyttyminen kestää. Tarvikkeina mittaukseen riittivät siis mitta-astia ja sekuntikello. Kun astian tilavuus ja täyttymisaika ovat tiedossa, niin virtaama on helppo laskea. Mittaukset suoritimme 5 kertaa, ja niistä laskimme keskiarvon, jotta tulos on mahdollisimman tarkka.

Pieni-Valkeisen poistouomalla mitta-astiaamme mahtui 2,06 litraa vettä, ja täyttymisajat olivat:

2,21 s

2,24 s

1,95 s

2,37 s

1,99 s

Näin ollen keskiarvoksi saimme 2,152 s / 2,06 l. Tämä muutettuna yleiseen yksikköön, tulokseksi saimme 0,96 l/s.

KUVA 3. Volymetri mittaus (Antikainen 2022)

Pieni-Valkeisen tulouomalla V-padosta saatu veden vapaapudotus korkeus oli hieman pienempi, joten mitta-astiamme tuli olla hieman kaltevammassa asennossa. Kaltevammassa asennossa vettä astiaan mahtui 1,4 litraa. Täyttymisajat olivat:

5,18 s

5,08 s

4,93 s

4,97 s

4,87 s

Näin ollen keskiarvoksi saimme 5,006 s / 1,4 l. Tämä muutettuna yleiseen yksikköön, tulokseksi saimme 0,28 l/s.

Mahdollisia virheitä volymetri mittauksessa on inhimillinen virhe joka näkyy sekuntikellon keskeytyksen reaktio ajassa, kun mitta-astia on täynnä. Tätä pyrittiin minimoimaan tekemällä 5 peräkkäistä mittausta. Mitta-astia tuli joka kerta silmämääräisesti tismalleen yhtä täyteen, mutta pienet virheet ovat tässäkin mahdollisia. 

Valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi

Toinen tällä kertaa suoritettu harjoitus oli Valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi. Harjoitusta ennen selvitimme Pieni-Valkeisen valuma alueen Suomen ympäristökeskuksen VALUE-työkalulla. Valuma-alueeksi saimme 0,578 km^2.

Pieni-Valkeisen valuma-alue

Valuma-alue pitää sisällään sekä rakennettua ympäristöä sekä lähes koskematonta luonnonsuojelualueeseen kuuluvaa luontoa. Rakennetulla alueella sijaitsee melko tiiviisti rakennettuja omakotitaloja sekä koulu. Loppu alueesta Pieni-Valkeisen lammen ympärillä on osittain melko jyrkkääkin rinnettä olevaa havumetsää. Alueella kulkee luontopolkuja.

Maastokatselmuksen aikana sääolosuhteet olivat tasaiset. Keli oli pääosin pilvinen ja noin +9 celsius astetta. Yöllä oli ollut sadetta, mutta maaperä oli pääosin jo kuivahko noin kello 10:00. 

Katselmuksen aikana huomasimme jo karttatiedustelulla saadun tulouoman lisäksi kolme muuta pienempää uomaa. Näissä uomissa ei tällä hetkellä ollut virtaavaa vettä, mutta rankkasateiden sekä sulamisvesien aikaan niistä melko varmasti virtaa tulevaa vettä Pieni-Valkeiseen. Lisäuomat merkitty alla olevaan karttaan. Lampi liittyy itäisestä uomasta Iso-valkeiseen tiedettävästi yhtä uomaa pitkin.

Pieni-Valkeisen tulo- ja poistouomat

Pieni-Valkeisen lampi on luonnossa liikkujien sekä lähialueen asukkaiden virkistyskäytössä. Lammen koillisreunalla sijaitsee uimaranta. Satunnaista kalastusta ja veneilyä pienikokoisilla veneillä saattaa myös tapahtua.

Valuma-aluetta tarkastelemalla voidaan päätellä lähialueen hulevesien päätyvän ainakin osittain Pieni-Valkeisen lampeen. Toinen ympäristökuormitusta lampeen aiheuttava tekijä on metsästä rinteitä pitkin valuvat ravinteet ja kiintoaineet. Kuten monissa muissakin vesistöissä, lähialueella sijaitsevien liikenteen ja teollisuuden aiheuttamien typpi- ja rikkipäästöjen myötä syntyvät happosateet happamoittavat lampea. 

Lampi vaikuttaa pääosin melko hyväkuntoiselta, merkittävää rehevöitymistä ei ole havaittavissa. Tulouoman puolelta lampi oli kuitenkin hieman enemmän soistuneempaa, mikä johtunee metsästä valuvista sekä hulevesien mukana kulkevista ravinteista ja kiintoaineista.