Ryhmä 6: Virtaaman mittaaminen V-padon ja volymetrisen menetelmän avulla sekä valuma-alueen maastokatselmus 3.10.2024.

Valuma-alueen maastokatselmus ja ympäristön havainnointi

Pieni-Valkeisen valuma-alue on esitetty kuvassa 1. Valuma-alueen pinta-ala on 57,84 ha. Lampi sijaitsee pohjavesialueella. Valuma-alueeseen sisältyy rakennettua ympäristöä, kuten asuinrakennuksia ja koulu sekä myös uimaranta. Lisäksi alueella on luonnonsuojelualue, jossa on luontopolkuja/ulkoilureittejä (kuva 2; ulkoilureitti).

                                            Kuva 1. Valuma-alueen pinta-ala (Value-valuma-alueen rajaustyökalu)

                                                        Kuva 2. Ulkoilureitti (Räsänen, 2024)

Sää katselmuksen aikana oli selkeä, hieman tuulinen. Ilmankosteus oli 86 % ja lämpötila 5 astetta. Pieni-Valkeiseen tulee yksi tulouoma, joka on kuvassa 3. Lisäksi on yksi poistouoma, josta vesi purkautuu Iso-Valkeiseen. Alueella oli huomattavissa myös pienempiä uomia, joista todennäköisesti sulamisvedet purkautuvat keväällä.

                                                        Kuva 3. Tulouoma (Räsänen, 2024)

Alue on pääosin sekametsää, muutamia kosteampia kohtia lukuun ottamatta lammen lähistöllä (kuva 4; Alueen luontotyyppi).

                                                        

                                                        Kuva 4. Alueen luontotyyppi (Räsänen, 2024)

Alue on virkistys käytössä. Mahdollisia ympäristökuormituslähteitä ovat valuma-alueen hulevedet, jotka tulevat ja niiden mukana kulkeutuvat kiintoaineet. Lisäksi kuormitusta aiheutuu alueen läheisyydessä olevasta asutuksesta sekä liikenteestä. 

Pieni-Valkeisen lampi on pääosin luonnontilainen sekä hieman soistunut. Lammen tila on tyydyttävä. 

Virtaaman mittaaminen V-padon ja volymetrisen menetelmän avulla

Virtaaman mittaaminen V-padon avulla

 

Aamun ensimmäinen tehtävämme oli mitata Pienivalkeisenlammen tulo- ja poistouomien virtaamat V-padon avulla. V-pato oli noin neliömetrin kokoinen pressu, jonka toisessa päädyssä oli mitta-asteikolla varustettu metallinen mittakulma. 

 

Työ aloitettiin poistouoman luota läheltä Isovalkeisen lampea. V-patoa varten tuli löytää poistouomalta kohta, jossa vesi virtaa ja uoma olisi hieman kallistunut. Myös laveat uoman reunat auttoivat padon asentamisessa. 

 

Kun sopiva kohta oli löytynyt, asetimme pressun mittakulma Isovalkeisen lampea kohti ja aloimme tiivistää pressun reunoja niin, ettei padon ohitse juurikaan päässyt kulkemaan vettä. Mittakulman piti olla niin hyvin vedenpinnan yläpuolella, että padosta ylikaatona kulkeva vesi pääsi rauhassa laskeutumaan kulman yli. 

 

Tämän jälkeen katsoimme kun vesi alkoi täyttää patoa ja pystyimme lukemaan kulmion mitasta vedenpinnan korkeudeksi 3,5cm. 

Kuva 5. Poistouoman V-pato (Soukkamäki, 2024)

Kuva 6. Poistouoman lukema (Soukkamäki, 2024)

 

Pinnankorkeuden avulla pystyimme ratkaisemaan virtaaman seuraavalla kaavalla: 

                                           

Jossa Q = virtaama (m³/s)

c = 0,58 (oletetaan vakioksi)
h = veden pinnankorkeus purkautumisaukossa (m) 

g= 9,81 m/s² putoamiskiihtymisvakio 

                                                                 

 

Vastaus: Q = 0.000314 m³/s = 0,314 l/s

 

Arvioimme tuloksen varsin paikkansa pitäväksi, sillä saimme tiivistettyä padon niin, että ohivirtaus oli <5%. 

 

 

Tämän jälkeen toistimme mittauksen Pienivalkeisen tulouomalla. Tulouoman mittaaminen oli huomattavasti vaikeampaa, sillä veden virtaama oli hyvin pientä ja tulouoman kallistus oli hyvin maltillinen. Tulouoman suhteen saimme myös huonommin tiivistettyä V-padon pressun ja virtaama padon ohitse oli arviolta jopa 10%. 

Kuva 7. Tulouoman V-pato (Soukkamäki, 2024)

 

 

Vastaus: Q = 0.0000137 m³/s = 0,0137 l/s

Volymetrinen menetelmä

Määritimme Pieni-Valkeisen lammen tulo-ja poistouoman virtaaman volymetrisen mittauksen periaattein. Mittauksen tarvikkeina oli sekuntikello ja 5 litran mitta-astia. Mittaukset suoritimme v-padon purkuaukosta, josta vesi virtasi mitta-astiaan. Kun mitta-astia oli täyttynyt haluttuun lukemaan, pysäytimme sekuntikellon. Kummassakin uomassa mittaukset suoritettiin viisi kertaa.

Ensimmäinen mittaus tehtiin lammen poistouomasta. Haluttu vedenmäärä mittauksessa oli 2500 ml ja mittausten lopputulos oli 0,56 l/s.

2500 ml	Lammen poistouoman virtaama (sekunteina)
1.	4,3
2.	4,15
3.	4,91
4.	4,46
5.	4,5
keskiarvo	4,464
Lopputulos  l/s	0,56

Toinen mittaus suoritettiin lammen tulo-uomasta. Työn tekemisessä ryhmällä tuli kiire, joten jouduimme oikaisemaan tekotavassa. Uomasta tuli hyvin vähän vettä, joten päätimme ottaa kussakin mittauksessa aikaa 10s ja katsoa, paljon vettä kertyy astiaan. Huomasimme, että jokaisen mittauksen kohdalla vettä oli kertynyt astiaan n. 150 ml. Tämä tietysti vaikuttaa mittausten tuloksien luotettavuuteen ja vaikuttaa epävarmuustekijänä.

Tulouoman virtaamasta saimme tulokseksi 0,015 l/s.

150 ml	Lammen tulouoman virtaama sekunteina
1.	10
2.	10
3.	10
4.	10
5.	10
keskiarvo	10
Lopputulos l/s	0,015

Huomasimme, että tulouomassa virtaus oli hitaampaa ja poistouomassa nopeampaa. Tähän voi vaikuttaa mm. vähäiset sateet ja erilainen kallistuskulma, sillä tulouoma oli tasainen ja poistouomassa vesi virtasi alaspäin kohti Iso-Valkeista. Kun verrataan v-padon ja volymetrisen menetelmän tuloksia, huomataan, että tulokset vaihtelevat hieman toisistaan. Erot johtuvat todennäköisesti toteutuksen epätarkkuustekijöistä, kuten volymetrisessä menetelmässä ajan ottaminen ja v-padossa kulmion mitan lukeminen.