Ryhmä 6, Virtaaman mittaus V-padon ja volymetrisen menetelmän avulla, valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi

 Virtaaman mittaus V-padon ja volymetrisen menetelmän avulla, valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi

Virtaaman mittaus

    V-pato

Pienen uoman virtaama (Q) voidaan määrittää v-padon avulla, jossa pressu asetetaan uomaan uoman pohjanmuotojen mukaisesti siten, että koko uoman vesi virtaa pressun kautta. Pressun reunat nostetaan uoman reunoille. Kun pressu on asennettu oikein, uoman koko vesivirta virtaa pressun kautta ja             poistuu pressun metallisen V-muotoisen ulostuloaukon kautta. ulostuloaukon tulee olla suorassa kulmassa veden pintaa nähden.V-aukon alapuolisen veden tulee olla noin 5cm V-padon purkausaukon pohjan alapuolella.

V-padon purkausaukossa on mitta-asteikko, josta luetaan purkausaukon pinnankorkeus. Mitä korkeammalla pinnankorkeus on, sitä kovempi on uoman virtausnopeus. Virtausnopeus (Q) saadaan laskettua Thompsonin V-padon kaavasta, kun ollaan selvitetty pinnankorkeus V-padon purkautumisaukossa. 

Kaavassa Q on virtausnopeus (m^3/s), c=0,58 (oletetaan vakioksi), g, on putoamiskiihtyvyysvakio (9,81 m/s^2) ja h on vedenpinnankorkeus purkautumisaukossa.

kuva 1: Thompsonin V-pato

Teimme V-padon mittauksen Pieni-Valkeisen ja Iso-Valkeisen tulouomista. Iso-Valkeisen tulouomassa oli kovempi virtaus ja kapeampi uoma, joten siitä oli helpompi suorittaa mittaus. Löysimme Iso-Valkeisen uomasta sopivan mittauskohdan muutaman paikanvaihdon jälkeen. Kasasimme hiekkaa lapiolla pressun päälle, jotta presuu tiivistyisi uoman pohjanmuotojen mukaisesti ja jouduimme asettamaan puunoksan purkuaukon alle, jotta purkautumisaukko olisi 5cm ylempänä mittausakon alapuolista veden pintaa. Saimme laskettua V-padon pinnankorkudeksi 9,5 cm. Kun pinnankorkeus syötetään Thompsonin V-padon kaavaan, saadaan uoman virtausnopeudeksi 3,81 litraa/sekunti. Pressusta ei voi saada täysin tiivistä ja  vettä pääsee aina vähän pressun läpi. Saimme pressun melko tiiviiksi, mutta arviolta noin 5-10% veden virtaamasta valui pessun alta pois. 

kuva 2: Iso-valkeisen tulouoman V-pato mittaus.

Pieni-Valkeisen uoman virtaus oli selvästi pienempi ja uomassa ei ollut isoa syvennystä, joten virtaaman mittaus oli hankalaa. Löysimme lopulta sopivan paikan kaivelemalla ja muokkaamalla uomaa. Veden ohivirtaus pysyi myös melko pienenä, mutta kuitenkin suurempanan kuin Iso-Valkeisen uomassa, noin 10-15% suuruisena. Pieni Valkeisen uoman V-padon pinnankorkeudeksi saimme 5,5 cm. Virtausnopeudeksi tulee silloin 0,97 litraa/sekunti.

                                              kuva 3: Pieni-Valkeisen tulouoman V-pato mittaus.

                                    

Volymetrinen mittaus

Volymetrisessä mittauksessa veden virtaamaa mitataan laskemalla kuinka kauan mitta-astian täytymiseen menee aikaa. Mitta-astia asetetaan V-padon purkuaukon suulle ja kun täyttö alkaa, sekuntikellolla aletaan mittaamaan aikaa ja aika pysäytetään sitten kun mitta-astia otetaan pois. Mitta astian veden määrä katsotaan mitta-asteikolta ja sitä verrataan siihen kuluneeseen aikaan, jolloin saadan laskettua virtaaman nopeus. Tämä testi suoritetaan viisi kertaa ja lasketaan tuloksista saatu keskiarvo.

Iso-Valkeisen uomassa veden virtaama oli niin iso että päädyimme käyttämään isoa sankkoa vedellä täytämiseen. Isosta sankosta kaadoimme sitten veden mitta astiaan ja katsoimme veden määrän siitä. Mittaustulokset olivat epätarkkoja koska virtaama oli niin suui, että sankko täyttyi todella nopeasti ja aikaa oli vaikea saada kohdilleen sankon täyttymisen kanssa. Mittautuloksiin vaikutti myös ohivirtaavan veden määrä, joka oli noin 5-10% virtaaman määrästä.

Tulokset:

1. 6,9 litraa, 2,48 sekuntia

2. 6,7 litraa, 2,97 sekuntia

3. 5,7 litraa, 2,38 sekuntia

4. 4,8 litraa, 2,40 sekuntia

5. 5,0 litraa, 2,56 sekuntia

Keskiarvo: 2,28 litraa/sekunti

Pieni-Valkeisen uomassa virtaama oli pienempi, joten mittaus oli helpompi suorittaa. Käytimme tällä kertaa pienempää mitta-astiaa, jota oli helpompi täyttää. Mittautuloksiin vaikutti ohivirtaavan veden määrä, joka oli noin 10-15% virtaaman määrästä.

Tulokset:

1. 2,2 litraa, 1,55 sekuntia

2. 3,0 litraa, 1,82 sekuntia

3. 2,8 litraa, 1,80 sekuntia

4. 2,75 litraa, 1,62 sekuntia

5. 2,5 litraa, 1,68 sekuntia

Keskiavo: 1,56 litraa/sekunti

Valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi

Lammen valuma-alue

                                                    Kuva 3: Pieni-Valkeisen valuma-alue

    Valuma-alueen pinta-ala: 578 415 m^2. 

    Valuma-alueen ympäristö: Sulkeutuneet metsät  75 %, Asuinaluetta 13 %, sisävedet 4,6 %,                    Teollisuuden, palveluiden ja liikenteen alueet 2,7 %, Vapaa-ajan toiminta alueet 2,7 %

 Vallitsevat olosuhteet:

    Sää oli puolipilvinen,kolea ja tuulinen. Lämpötila oli 8°C.

Lammen tulo- ja lähtöuomat:

    Lampeen liittyy yksi tulouoma, joka valuu lampeen Päivärannan asuinalueelta. Muita vesiä järveen        valuu Puijonsarven laajalta metsäalueelta.

    Lammessa on yksi poistouoma, joka valuu vieressä olevaan Iso-vakeiseen. Lampi on liittynyt Iso-       Valkeiseen.

                                    Kuva 4: Pieni-Valkeisen tulouoma on ympyröity punaisella ja poistouoma                                                sinisellä.

Vesistön käyttö:

    Lampi on suurimmaksi osaksi virkityskäytössä. Lammen Itäpuolella sijaitsee uimaranta. Lampea            kiertää puurata, jossa liikkuu paljon lenkkeilijöitä ja talvisin hiihtäjiä. Pohjoispuolella lampea                sijaitsee muutama tontti, joiden asukkaat käyttävät lampea myös virkistyskäytössä.

 Lammen ympäristökuormitus:

    Lammen valuma-alueella on paljon rakennettua ympäristöä, kuten liikennettä ja asutusta. Suuri osa        päivärannan asuinalueen hulevesistä valuu Pieni-Valkeiseen ja voi nostaa lammen                                   fosforipitoisuuksia, tehden lammesta rehevöityneen. Maastokatselmuksen ja muiden mittausten               perusteella lammen tulouoman puoli oli rehevöityneempi, kuin toinen puoli lammesta. Lampi                 voitaisiin luokitella runsasravinteisiin vesistöihin. Hyväkuntoinen lampi on hieman vähemmän               rehevöitynyt ja happea on silloin enemmän. Ravinteiden määrä tällaisessa lammessa on myös                  pienempi ja se antaa mahdollisuuden monipuolisempaan kasvustoon ja kalakuntaan.