Ryhmä 3: virtaaman määrittäminen float-area menetelmällä ja veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla

 

Virtaaman määrittäminen float-area menetelmällä

Float-area menetelmä on yksi hetkellisen virtauksen mittauskeino avouomasta, purosta tai ojasta. Mittauksessa käytettiin kelluvana kappaleena kumiankkoja. Uomasta valittiin aloitus- ja päätepisteet, jossa uoman leveys oli mahdollisimman tasainen ja siinä ei ollut pyörteitä. Uomasta mitattiin poikkipinta-ala. Ankat laitettiin yksi kerrallaan veteen hieman ennen mittauksen aloituspistettä ja ajan mittaus aloitettiin lähtöpisteestä ja lopetettiin päätepisteeseen. Tämä toistettiin kolme kertaa Pieni-Valkeisen tulo- ja poistouomista.

Mittaukset suoritettiin 8.10.2025 iltapäivän aikana. Mittauksen aikana lämpötila oli 11 astetta, sää oli pilvinen ja hieman sateinen. 

Menelmässä uoman virtaama saadaan laskettua, kun uoman poikkipinta-ala kerrotaan virtausnopeudella (kuva 1). 

Kuva 1. Virtaaman määrittäminen

Virtausnopeuden Vmean määrittäminen saadaan laskettua, kun korjauskerroin k ja nopeus Vsurface kerrotaan yhteen (kuva 2). Korjauskerroin määräytyy uoman syvyyden mukaisesti (kuva 3). Korjauskerrointa käytetään virtausnopeuden laskennassa, koska virtaama on veden pinnalla suurempi, kuin pohjassa. Kertoimen avulla tulos on luotettavampi ja todenmukaisempi. 

Kuva 2. Virtausnopeuden kaava.

Kuva 3. Korjauskertoimen määrittäminen. 

Tulouoman Float-area mittaus otettiin kuvan 4 merkitsemästä kohdasta. Tulouomasta oli haastava saada määritettyä virtausta, koska uoman virtaus oli useassa kohdassa olemattoman pieni ja kumiankka ei liikkunut. Kahdessa kohdassa, jotka valitsimme mittauskohdiksi kumiankka kulki hetken hitaasti eteenpäin, mutta tämän jälkeen pysähtyi tai lähti kulkemaan takaisin tulosuuntaan. Kolmannella kerralla saimme valittua uomasta kohdan, jossa kumiankka liikkui eteenpäin virtauksen mukana. 

Kuva 4. Keltaisella epäonnistuneet mittauskohdat ja punaisella onnistunut mittauskohta.

Poistouoman Float-area mittaus tehtiin kuvan 5 osoittamasta pisteestä. Uoman mittauspiste saatiin valittua ensimmäisellä kerralla. Valitsimme saman kohdan, josta aikaisemmin olemme mitanneet virtaaman V-padon avulla. Mittauspisteessä oli hyvä virtaus ja kumiankat liikkuivat huomattavasti nopeammin, kuin tulouomassa. 

Kuva 5. Poistouoman virtaaman mittauspiste. 

Kuva 6. Laskentataulukko ja tulokset

 

 

 

 

 

 

 

 

  

  Kuvassa X on tarkat tiedot uomien mitoista ja otetuista ajoista. Alimpaan sarakkeeseen on laskettu yllä esitetyn kaavan mukaisesti korjattu nopeus. Korjauskertoimena käytimme pienintä mahdollista kerrointa, koska uomamme olivat niin matalia.

 

Epävarmuustekijät ja mahdolliset virheet

Virtaaman määrityksessä haasteita tuotti tulouoman heikko virtaus sekä vastatuuli ja vesisade. Uomat olivat todella matalia, minkä vuoksi kumiankat meinasivat jäädä kiinni pohjaan. Myös erilaiset risut ja puunlehdet olivat esteenä. Jouduimme poistamaan vedestä lehtiä ja kiviä, mitkä ovat uoman muokkaamista ja vaikuttavat mittauksien todellisuuteen.

Poistouoman virtaamaa määrittäessä sattui pieni ajatusvirhe, sillä keskityimme enemmän aikaan kuin mittausmatkan pituuteen. Tästä mittauksesta tuli siis ehkä hieman virheellinen, sillä mittausmatka on huomattavasti pidempi kuin ohjeellinen kolme uoman leveyttä. Toisaalta saamiemme ohjeiden mukaan mittausajan tulisi olla n. 20 sekunttia, minkä saavuttaminen lyhyemmällä mittausmatkalla olisi ollut vaikeaa, sillä poistouomassa virtaus oli suhteellisen nopea. 

 

Veden laadun mittaukset kenttämittalaitteilla

Mittasimme veden fysikaalisia ominaisuuksia HACH Multi Meter-mittalaitteella. Mitattuja ominaisuuksia olivat lämpötila, pH, johtokyky ja happipitoisuus. Mittaukset tehtiin neljästä eri pisteestä; Pieni-Valkeisen tulouoman alkupäästä Iso-Kaaren vierestä (piste 1), Pieni-Valkeisen tulouoman loppupäästä (piste 2), Pieni-Valkeisen poistouoman alkupäästä (piste 3) ja Iso-Valkeisen tulouoman edustalta (piste 4). Koordinaatit otettiin ylös Karttapaikka sovelluksen avulla. Pisteiden sijainnit on esitetty alla olevassa kuvassa.

Kuva 7. Näytteenottopaikat

Mittaus aloitettiin etsimällä sopiva sijainti ja kiinnittimällä anturit mittalaitteeseen. Tämän jälkeen anturi laskettiin veteen ja odotettiin, kunnes arvot stabiloituivat. Mitatut arvot luettiin mittalaitteen näytöltä ja kirjattiin ylös.

Näyte 1, eli tulouoman pään vesi oli huomattavan likaista muihin verrattuna. Myös haju oli epämiellyttävä. Muissa näytteenottopaikoissa ei ollut niin huomattavia hajuhavaintoja. 

Tuloksien mukaan tulouoman päässä on huomattavasti korkeampi johtokyky kuin muissa kohteissa. Tulokseen voi vaikuttaa asutus ja sieltä valuvat hulevedet. Muissa mittauspisteissä vesi pääsee myös sekoittumaan paremmin.

 

Epävarmuustekijät ja mahdolliset virheet

Tuloksia tarkastellessa huomasimme, että mittauspisteen 2 pH tulos puuttuu. Pohdiskellessamme mittaustilannetta tuloksien ylöskirjaajamme Aino kuitenkin muistelee, että tulos olisi ollut noin 7. Jostain syystä tästä lukemasta jäi ottamatta kuva tuloksista. 

 

Muutoin mittaukset sujuivat hyvin, ja laitteiston käyttö onnistui luontevasti. Näytteen 2 maasto aiheutti jälleen haasteita, ja näyte jouduttiin ottamaan enemmän tulouoman puolelta kuin lammen puolelta. 

 

Videokooste mittauksista