Ryhmä 4: Vesinäytteiden ottaminen ja virtaaman määrittäminen Float-area menetelmällä sekä bonuksena kajakkireissu

Keskiviikkona 8.10.2025 toteutimme kolmannen harjoituskerran. Aiheena olivat vesinäytteiden ottaminen (harjoitus 2) sekä virtaamaan määrittäminen Float-Area menetelmällä (harjoitus 3). Suoritettuamme varsinaiset harjoitukset Julia oli innokkaana lähtemään kokeilemaan kajakilla veden laadun mittauksia, kun kerran kajakki oli tuotu paikalle. Sää oli sateinen, lämpötila noin 11 astetta ja tuulen voimakkuus noin 4 m/s.

Vesinäytteiden ottaminen

Näytteenotolla pyritään selvittämään vesinäytteen sisältämä fosfori, typpi, kiintoainepitoisuus ja pH-arvo. Tarkemmin asiaa tutkitaan laboratoriotunneilla marraskuussa. Näytteet otettiin seuraavilta paikoilta: 1. Iso-Valkeisen tulouoman edusta (kuva 2).  2. Pieni-Valkeisen poistouoman edusta. 3. Pieni-Valkeinen tulouoman loppupää (kuva 4). 4. Pieni-Valkeinen tulouoman alku (kuva 3). Pyrimme siihen, että jokainen ryhmän jäsen kokeilisi ottaa pintavesi näytteen, joten jokaisella pisteellä oli eri henkilö. 

Kuva 1. Näytteenottopaikat

Välineistö: Näytteenottovarsi, 4 kpl vesinäytepulloja, kynä ja maalarinteippiä näytepullon merkintää varten. Lisäksi kylmälaukku suojaamaan näytteitä.

Näytteenotto tapahtui seuraavasti:

Näytteenottopullo laitettiin näytteenottovarren päässä olevaan telineeseen ja kiinnitettiin paikoilleen liikutettavan lenkin avulla, joka kiristettiin perhosmutterilla, niin ettei näytepullo päässyt tippumaan näytteenoton aikana.  Teline säädettiin haluttuun kulmaan ja kiristettiin toisella perhosmutterilla. Siirryimme valittuun näytteenottokohtaan ja otimme siitä koordinaatit talteen. Juuri ennen näytteenottoa pullo avattiin varoen, ettei näytepullon suuta tai korkin kierteisiin kosketa paljain käsin. Näytepullo täytettiin pintavedellä reilusti yli puolen välin ja pullossa oleva huuhteluvesi tyhjennettiin rannalle koskematta pulloon.

Varsinainen pintavesinäyte otettiin siten, että pullo täytettiin pari senttiä yli kohdan missä pullon kaula rupeaa kapenemaan.  Näytepulloa ei saa täyttää kokonaan, ettei näytepullo hajoa, kun näyte pakastetaan. Korkki laitettiin paikoilleen varoen, ettei näyte pääse kontaminoitumaan. Merkitsimme tarvittavat tiedot (ryhmän numero, milloin ja näytteenottopaikka) maalarinteipillä näytepulloon. Seuraavassa näytteenottopaikassa toistetaan selitetty tapahtumaketju.

Kuva 2. Vesinäyte 1. Iso- Valkeisen tulouoman edusta

Kuva 3. Pieni-Valkeisen tulouoman alussa oli joku huolehtinut, ettei raudanpuute pääse vaivaamaan suuresti vesistössä.

Vesinäytteenotto onnistui suhteellisen helposti muilta pisteiltä paitsi Pieni-Valkeisen tulouoman lopusta, josta oli vaikea löytää hyvää näytteenottopaikkaa, mistä saisi helposti pintavettä näytepulloon. Löysimme pienen saarekkeen (kuva 4), josta saimme otettua näytteen. Pääsy sinne ei kuitenkaan ollut helppoa, vaan kaksi ryhmän kumisaappailla ja valheellisella turvallisuuden tunteella varusteltua jäsentä upposi mutaan polvia myöten.

Kuva 4. Pieni-Valkeisen tulouoma

Vesinäytteenottaminen voi epäonnistua, jos näytepullo on likainen tai sitä ei huuhtele ennen näytteenottoa. Korkin tai pullon kierteet voivat kontaminoitua, jos niitä käsittelee huolimattomasti paljain käsin. Näyte voi myös mennä pilalle, jos se pääsee säilytyksen aikana lämpenemään tai rikkoutumaan. Näytepullo voi myös sekaantua toisiin näytteisiin, jos merkinnät ovat epäselviä tai puutteellisia. Meidän täytyi täsmentää omia merkintöjämme opettajan kehotuksesta, jotta tulevissa laboratoriotutkimuksissa ei olisi epäselvyyksiä näytepullojen sisällöstä.

Float-area

Määritimme Pieni-Valkeisen tulo- ja poistouoman (kuva 5) virtaaman Float-area menetelmällä eli käytännössä etsimme uomista mahdollisimman soveliaan kohdan (kuvat 6 & 7), jossa kellotimme ankkojen siirtymisen virran mukana määrittelemämme matkan verran. Mittasimme uoman leveyden ja syvyyden kahdesta kohtaa sekä siirtymän pituuden. Molemmista uomista otimme 6 aikaa ankoille.

Kuva 5. Float-area mittauksen paikat 

Kuva 6. Tulouoman ankkarata 

Kuva 7. Poistouoman ankkarata

Uomien veden vähyydestä johtuen oli vaikeaa löytää sopivia kohtia uomista, joissa ankat eivät jäisi kiinni pohjaan tai uoman sivuihin. Tämän vuoksi ankkojen kilparadoista tuli lyhyitä. Ankat tahtoivat myös jäädä kiinni kiviin, oksiin ja lehtiin ja jouduimme suorittamaan pienimuotoista ruoppausta varsinkin tulouomassa, jotta ankat pääsivät maaliin saakka. Huomasimme myös, että pinkillä ankalla oli huomattavia vaikeuksia kulkea virran vietävänä, joten lomautimme sen tulouoman mittauksista (kuva 8). 

Kuva 8. Pinkki ankka katsoo keltaista.

 

 

Float-Area menetelmässä virtaaman määrittämiseen käytettiin yllä olevaa kaavaa. Virtausnopeus pystysuunnassa vaihtelee virtausuomassa ja virtausnopeus pinnalla on nopeampaa kuin syvemmällä. Keskimääräisestä virtausnopeudesta saadaan parempi arvio, kun käytetään korjauskerrointa. Keskimääräinen virtausnopeus lasketaan alla olevalla kaavalla.

V_keskim = keskimääräinen virtausnopeus uomassa

 k = korjauskerroin, joka vaihtelee yleensä välillä 0,66-0,78 riippuen uoman syvyydestä.

V_pinta = virtausnopeus

Alla olevassa taulukossa esitetään korjauskertoimet eri syvyyksille. Laskuissa käytettiin korjauskerrointa 0,66, koska Pieni-Valkeisen tulo- ja lähtöuomat olivat matalia.

Taulukko 1. Korjauskertoimet eri syvyyksille

Tulo- ja lähtöuomien leveys ja syvyys mitattiin muutamasta kohdasta, jotta saatiin selville uomien keskiarvoinen leveys ja syvyys. Näiden tietojen avulla määritettiin uomien poikkipinta-ala. Poikkipinta-ala määritettiin seuraavalla kaavalla

Pinta-ala (m²) = keskiarvoinen leveys (m) * keskiarvoinen syvyys (m)

Alla olevassa taulukossa on esitettynä saadut tulokset. Tulouoman virtaamaksi saatiin 0,22 l/s ja lähtöuoman virtaamaksi 0,44 l/s. Tuloksia verrattiin V-pato ja volymetrisellä mittauksilla saatuihin tuloksiin niin huomattiin, että tällä menetelmällä saadut virtaamat olivat huomattavasti pienempiä. Poikkeuksena oli tulouoman virtaama, joka oli V-pato mittauksessa pienempi.

Taulukko 2. Mittauksissa saadut tulokset

Pieni-Valkeinen tulouoma			Pieni-Valkeinen lähtöuoma
Kuljettu matka (m)	2,00		Kuljettu matka (m)	2,80
Uoman leveys (m)	0,27		Uoman leveys (m)	0,40
Uoman syvyys (m)	0,02		Uoman syvyys (m)	0,02
Poikkipinta-ala (m2)	0,0054		Poikkipinta-ala (m2)	0,008
Korjauskerroin	0,66		Korjauskerroin	0,66
Virtausnopeus (m/s)	0,042		Virtausnopeus (m/s)	0,055
Virtaama (l/s)	0,22		Virtaama (l/s)	0,44
Mittaus	Aika (s)		Mittaus	Aika (s)
1	12,19		1	11,44
2	10,24		2	8,96
3	12,43		3	11,34
4	13,14		4	10,40
5	10,96		5	10,20
6	11,17		6	9,65
	Keskiarvo			Keskiarvo
	11,69			10,33

Float-Area menetelmä voi epäonnista esimerkiksi, jos uoman ulottuvuuksien mittaus menee väärin. Uoman pohjalla ja reunalla oli mittauksissamme kiviä, oksia, yms, jotka tarttuivat mittauksessa käytettävään ankkaan. Myös ajan mittaaminen voi olla epätarkkaa ja myöhemmin tehtävissä laskuissa saattaa tulla näppihäiriö tai laskuvirhe paholainen.

Kajakkiseikkailu

Kahden työn suorittamisen jälkeen, Julia päätti kokeilla itseään kajakilla. Hänellä oli aikaisempaa kokemusta melomisesta, joten kajakin hallinta sujui hyvin (paitsi käännökset). Kyseistä harjoitusta ei ollut pakko suorittaa, mutta kuten Julia sanoi: ”No jos kerran on mahdollisuus niin aina pitää kokeilla”. Kuunellen työturvallisuudesta, jos vahingossa kajakki voi kaatua lampeen ja saatua ohjeet mistä pitää ottaa näytteet, näytteenottaja lähti tehtävien pariin (kuva 9). Satoi pikkaisen vettä alussa, joka sitten voimistui lopuksi, tuuli ei ollut liian voimakas, mutta silti kajakkia vei rantaa kohden.

 

Kuva 9. Kohti seikkailuja

Oli tarkoituksena ottaa happipitoisuus, sähkönjohtavuus ja pH-lukemat ylös syvimmältä kohdasta lampea. Suurin ongelma ja riskitekijä oli laitteiden pakkaaminen. Kun kolme isoa pussia, joissa on jokaisessa 10 m johdot, joiden päissä on anturit, ja yrität laittaa edellisen pussiin, veden kestävään säkkiin nenän edessä samalla pitää tasapainoa, ettet pulahda 10 asteiseen veteen, kun pohja tulee vastaan vain 5 metrin päästä.

Jokainen anturin johto oli pituudeltaan 10 m, lammen pohja oli syvimmillään 5 metriä. Oli vaikeaa hahmottaa, missä kohdin tulee pohja vastaan, joten mahdollisesti anturin johto oli levinnyt pohjaa pitkin, kun kajakki ajautui kaislikkoa kohti tuulessa (kuva 10).

Ensimmäiseksi oli happipitoisuus, jonka lukema oli 0,33 mg/l, joka on todella alhainen. Näytteenottaja oli niin keskittynyt tekoon, ettei huomannut, että oli ajautunut tuulen mukana rantaa kohti, joten sähkönjohtavuuden lukemat eivät olleet tarkalleen syvimmältä kohtaa lampea. Sähkönjohtavuus oli keskiarvoltaan noin 97,8 us/cm, koska se oli hyppinyt 93–103 välillä. Saatuaan mitattua kaksi lukemaa näytteenottaja palasi takaisin suurin piirtein lammen syvimpään kohtaa, josta otti pH-lukemat, jonka arvo oli 8,75. Liian suuri lukema lammelle. Olisi varmaankin pitänyt jäädä vielä odottamaan luvun muuttumista, mutta sade alkoi voimistumaan, joten Julia tuli takaisin rantaan jääden pikkaisen jumiin matkan varrella.

Kuva 10. Toivottavasti en romahda…