Ryhmä 3. Virtaaman määrittäminen Float-Area menetelmällä THE DUCK RACE

Pohjaeliönäytteiden keräämisen yhteydessä suoritimme myös aikaisemmin ryhmälle tutussa paikassa veden virtaaman määrittämisen Float-Area menetelmällä. Kohde 11 on TarinaGolfin alueelta poistuva rumpu-uoman edusta. Float-Area tapa todettiinkin olevan kyseiselle tutkimuskohteelle järkevin menetelmä virtaaman vuoksi. Float-Arealla tarkoitetaan opiskelijoiden kielellä kumiankkojen ralli kilpailua. Kumiankkojen avulla on mahdollista selvittää uoman virtaamanopeutta kellottamalla kisaradan pituuden kulkemiseen kulunut aika ja laskemalla tuloksien perusteella.

Ensimmäisenä tutkimme virtaavasta uomasta sopivan paikan mittauksille (ankkojen rallikisalle). Pyrimme löytämään mahdollisimman tasaisesti virtaavan, suhteellisen suoran ja oksista sekä risuista häiriöttömän mittausalueen. Tavoitteena olisi mittausuoman pituuden olevan noin 15 metriä, mutta tässä kohteessa mitattava pituus oli 10 metriä. Mittausohjeen mukaan tämä oli myös hyväksyttävää. Uoman pituus mitattiin ihan jalat veteen menetelmällä ja rullamitalla. 

Kuva 1. Kohde 11 kartalla.

Kuva 2. Kisaaja valmiina.

Kuva 3. Uoman syvyyden ja leveyden määrittäminen.

Kuva 4. Maaliviiva

Ennen virallisia THE DUCK RACE:a kohteesta tarkasteltiin klo 9:38 ilman lämpötila (5 astetta), tuulen nopeus (1 m/s) sekä ilmanpaine (1.013 hpa). Lisäksi tarvitsimme tiedon uoman lähtöviivan leveydestä ja syvyydestä. Samat tiedot tarvittiin myös 10 metrin päästä lähtöviivasta eli maaliviivalta. Leveyden mittaus hoitui jälleen jalat veteen menetelmällä rulla mittaa hyödyntäen. Alku- ja loppupisteiden syvyys mitattiin kohtisuorasti vedenpinnan ja pohjan väliltä mittakepin avulla. Mittauksia otettiin noin 20 cm välein koko uoman leveyden mitalta. 

Lähtöviivan leveys uomassa: 140 cm

Lähtöviivan syvyys n. 20 cm välein: 38 cm, 32 cm, 39 cm, 31 cm, 26 cm, 17 cm, 9 cm.

Maaliviivan leveys uomassa: 140 cm

Maaliviivan syvyys n. 20 cm välein: 16 cm, 14 cm, 13 cm, 15 cm, 16 cm, 10 cm, 9 cm.

Kilpailijoina kisassa oli kolme kumiankkaa, joille jokaiselle kisaajalle annettiin mahdollisuus kellottaa kaksi kierrosaikaa.

1. kilpailija: Vihreä ankka. Kierrosajat: 14,15 s, 16,00 s.

2. kilpailija: Oranssi ankka. Kierrosajat: 17,33 s, 16,92 s.

3. kilpailija: Pinkki ankka. Kierrosajat: 16,07 s, 15, 58 s.

Tuloksia:

Poikkipinta-alan lasku (A):

A= uoman keskiarvoinen leveys (m) x uoman keskiarvoinen syvyys (m)

Lähtöviivan ja maaliviivan leveys on 140 cm = 1,4 m = Uoman keskiarvoinen leveys 1,4 m

Uoman pituus: 10 m

Uoman keskiarvoinen syvyys:

Lähtöviivan syvyydet:

Keskiarvo (KA)= 38+32+39+31+26+17+9 cm : 7 = 192/7 = 27,43 cm = 0,2743 m 

Maaliviivan syvyydet:

Keskiarvo (KA)= 16+14+13+15+16+10+9 cm : 7 = 93/7 = 13,29 cm = 0,1329 m

Koko uoman keskiarvoinen syvyys:

0,2743+0,1329 : 2 = 0,2036 m

Poikkipinta-ala (A):

A= 1,4 m x 0,2036 m = 0,2850 m^2

Pintavirtausnopeuden lasku (Vsurface):

Vihreä ankka: 14,14+16,00 : 2 = 15,075 s

Oranssi ankka: 17,33+16,92 : 2 = 17,125 s

Pinkki ankka: 16,07+15,58 : 2 = 15,825 s

Kaikkien ajat keskiarvona yhteensä:

15,075+17,125+15,825 : 3 = 48,025 : 3 = 16,01 s

Vsurfase:  Matka : Aika = 10 m : 16,01 s = 0,625 m/s

Keskivirtaaman nopeus (Vmean):

Käytetään korjauskerrointa k=0,30, sillä uoma on matala.

0,30 x 0,625 m/s = 0,187 m/s

Virtaama:

0,2850 m^2 x 0,187 m/s = 0,0535 m^3/s

Litroja sekunnissa muutos (1 m^3 = 1000 l) = 0,0535 x 1000 = 53,5 l/s.

Kuva 5. Voittajan on helppo hymyllä!

Tuloksista on mahdollista todentaa, että uoman virtaus on kohtalaisen voimakas sekä suhteellisen vapaasti liikkuva uomassa. Tuloksiin voi tietysti vaikuttaa ankkojen liikkuvuus veden mukana, toisinaan jotkut ankat halusivat kääntyä ylösalaisin ja koska ankat laskettiin virtaamaan käsin on mahdollista, että inhimilliset tekijät vaikuttavat tuloksiin. Uoma leveni myös maaliviivaa lähestyttäessä, mikä voi aiheuttaa hetkellistä hidastumaa virtauksessa. 

Kokemuksena mittaukset olivat antoisat sekä opettavaisia myös laskennallisesta näkökulmasta. Laskutoimitukset ovat kohtalaisen helposti ymmärrettävissä, mutta selkeytyksen vuoksi, hyödynsimme tekstissä värikoodausta, jotta on mahdollista ymmärtää minkä lukujen lopputuloksia käytettiin laskutoimituksien edetessä.

Oli antoisa kisapäivä!