Työ 1 - Avouoman virtaaman jatkuvatoiminen mittaaminen Flowtrackerin ja volymetrimenetelmän avulla - Ryhmä 4

Ryhmä 4 - Tapio Moisala, Antti Kuisma ja Nanni Aliklaavu

Suunnitelma

Mitattava ilmiö: Veden virtaamaa avouomassa.


Miksi mitataan: Virtaaman avulla saadaan selville avouomassa liikkuvan veden määrä ja nopeus, sekä onko virtaus laminaarista tai turbulenttista. Vertaillaan eri mittausmenetelmien soveltuvuuksia avouoman virtausmittauksiin.


Mittauskohde: Savonia-ammattikorkeakoulun Microkadun vesitekniikan laboratorion avouoma-allas.


Miten mitataan: Flowtrackerin, volymetrinen mittauksen, sekä V-mittapadon ja paineanturin yhdistelmällä. Mitataan Flowtrackerilla avouoma-altaasta kolmesta eri kohdasta. Painemittarilla mitataan vedenpinnan korkeus ennen mittapatoa. Volymetrisellä mittauksella mitataan V-padosta poistuvan virtauksen määrä. Mittaukset toteutetaan kolmella eri virtaamalla säätämällä pumpun tehoa.
 

Työssä selvitettävät suureet [yksiköt]: Virtaama [m^3/s], virtausnopeus [m/s], poikkipinta-ala [m^2], korkeus patoaukon pohjasta [m] ja syvyys [m].


Mittausjakso: Flowtrackerin mittausjakso on 25 s ja volymetrisellä mittauksella 5 s.

Raportti

Mittauksen toteutus

Mittaus suoritettiin Flowtracker-mittalaitteella. Mittauksessa käytettiin ohjelmaa, joka on suunniteltu jokiuoman virtaaman mittaukseen. Lisäksi virtaama mitattiin volymetrimenetelmällä v-padosta. Taulukossa 1 on Flowtracker -mittaukseen tarvittavat lähtötiedot.

Taulukko 1. Lähtötiedot

Volymetrimittauksessa selvitettiin yksinkertaisella tavalla virtaama, mitta-astian ja ajan avulla. Mittaus suoritettiin viisi kertaa ja kulunut aika, sekä saatu tilavuus kirjattiin taulukkoon 2. Keskiarvotulokseksi saatiin 0,0021 m3/s.  Lopuksi tätä verrattiin Flowtrackerilta saatuun tulokseen.

Taulukko 2. Volymetrimittauksen arvot

  Mittauksissa käytettiin kuvan 1 mukaista Flowtracker - mittalaitetta.

Kuva 1. Flowtracker - mittalaite

 Kuvassa 2 näkyy koeuoma ja mittauspaikka, sekä -suoritus.
 

Kuva 2. Mittaustapahtuma

Mittaustulokset

Mittauksia tehtiin kolme, joiden nimet ja arvot löytyvät taulukosta 3. Flowtracker laski virtaamat (Q), jotka olivat lähellä toisiaan, mutta kuitenkin pienempiä kuin volymetrimittauksella saatu virtaamatulos. Mittauksista syntyviä eroja on pohdittu seuraavissa osioissa. GAD ja TOM -mittauksissa käytimme koeuoman mitattua syvyyttä. WAT -mittauksessa lisäsimme syvyyttä, jolloin poikkipinta-ala (A) kasvoi. Näin poikkipinta-ala saatiin lähemmäksi laskettua poikkipinta-alaa, joka oli 0,036 m2.
 

Taulukko 3. Flowtrackerin mittaustulokset

Mittausepävarmuus

Volymetrimittauksessa mitattu aika oli lyhyt, jolloin käsimittauksella syntyi pakosta mittausvirheitä. Kuitenkin saadut volymetritulokset olivat lähellä toisiaan, siksi saatu keskiarvo oli tarkka. Flowtracker -laitteen mittavarren tasain oli vääntynyt, eikä siihen voinut siksi luottaa. Tästä johtuen anturia oli vaikea silmämääräisesti pitää kohtisuorassa virtausta vasten. Mittaus sopii parhaiten laminaariselle virtaukselle. Koeuomassa pyrittiin valitsemaan kohta, jossa virtaus olisi mahdollisimman laminaarista, kuitenkaan tästä ei voinut olla täysin varma. Myös veden lämpötila laski yli asteen mittausten aikana, joten veden viskositeetti muuttui mittausten välissä

Johtopäätökset

Flowtrackerille syötettyjen tietojen perusteeella laite laski uoman poikkipinta-alan tavalla jota ei saatu selville. Flowtrackerin laskema poikkipinta-ala oli noin 20 prosenttia pienenmpi kuin laskettu koeuoman poikkipinta-ala. Olettavasti Flowtracker pyrkii mallintamaan luonnonmukaisen uoman, jonka pohja on kaareva.