Harjoitus 3: Hydrauliikka + veden laatu

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Harjoitus 3: Hydrauliikka + veden laatu"

Marika Kähkönen
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Harjoitus 3: Hydrauliikka + veden laatu

2 Harjoitusten aikataulu Aika Paikka Teema Ke klo 1-14 R00/R1 1) Globaalit vesikysymykset Ke 3.9 klo 1-14 R00/R1 1. harjoitus: laskutupa Ke 30.9 klo 1-14 R00/R1 ) Hydrologinen kierto (+ H1 DL klo 1) Ke klo 1-14 R00/R1. harjoitus laskutupa Ke klo 1-14 R00/R1 3) Hydrauliikka + veden laatu (+ H DL klo 1) Ke klo 1-14 R00/R1 3. harjoitus laskutupa Ke klo 1-14 R00/R1 4) Vesihuoltotekniikka (+ H3 DL klo 1) Ke klo 1-14 R00/R1 4. harjoitus laskutupa Ke klo 1-14 R00/R1 5) Vesihuoltotekniikka & ymp.tekniikka (+ H4 DL klo 1) Ke klo 1-14 R00/R1 5. harjoituksen laskutupa Ke klo 1-14 R00/R1 6) Ympäristötekniikka (+ H5 DL klo 1) Ke.1. klo 1-14 R00/R1 6. Harjoituksen laskutupa Ke 9.1. klo 1 R00/R1 H6 DL klo 1

3 1. Tehtävä Tuusulanjoen peratun osuuden pohjan leveys on 5 m ja luiskien kaltevuus 1:3. Pohjan kaltevuus on 1:000. Manningin kerroin n=0,04. Virtaus oletetaan tasaiseksi.

4 1. Tehtävä Manningin yhtälö: v = nopeus n = karkeuskerroin (uoman pohjassa tapahtuvat häviöt) I = uoman pituuskaltevuus R = hydraulinen säde P = märkäpiiri v = R 3 I 1 n R = A P P = c + b + c c A b c

5 1. Tehtävä a) Laske virtaama, kun vesisyvyys on 1,4 m. h = 1,4 m c = (1,4 m) +(3 1,4 m) = 4,4 m P = 4,4 m + 5 m = 13,8 m A = 5 m 1,4 m + 1 1,4 m 3 1,4 m = 1,9 m b = 5 m I = 0,0005 n = 0,04 R = 1,9 m 13,8 m = 0,93 m v = 0,93 3 0, ,04 = 0,53 m s Q = v A = 0,53 m s 1,9 m = 6,8 m3 s h 1 c A 3 3 b c 1

6 1. Tehtävä b) Laske vesisyvyys, kun virtaama on 1 m 3 /s. Ilmoita tulos senttimetrin tarkkuudella. h esiintyy useassa kaavassa (A, p) tuntemattomana, eikä sitä saa ratkaistua helposti muuten kuin kokeilemalla. Ratkaistaan siis h arvaamalla, eli kokeillaan eri h:n arvoja kunnes virtaamaksi saadaan Q = 1 m 3 /s. Hoituu helpoiten Excelissä! h A p R v Q

7 . Tehtävä Virtausnopeus pisteessä A on 5 m/s. Määritä paine pisteessä A sekä kuvaajassa esitetty korkeus c halkaisijaltaan 0 cm imu putkessa. Putkessa olevat häviöt voidaan olettaa merkityksettömiksi. b = 30 cm.

8 . Tehtävä Bernoullin yhtälö kertoo, että suljetussa putkessa vesimassan kokonaisenergia on vakio: v 1 g p1 y v = nopeus p = paine 1 v g p y = korkeus referenssitasoon nähden y γ = m g = 1000 kg m 3 9,81 m s

9 . Tehtävä i) Paine pisteessä A: Määritetään Bernoullin yhtälö altaan pinnan ja purkuaukon välille Altaan pinnassa paine on ilmanpaine, joten p1 = 0 Allas oletetaan hyvin suureksi, joten v1 = 0 Referenssitasoksi valitaan altaan pinta, joten y1 = 0 v = 5 m/s y = 0,3 m + 0,1 m m 5,0 / s p A (0, m g 9,81m / s 1000kg/ m ) 3 5,0m / s 3 p A ( (0,3 0.10) m)*9,81m / s 1000kg / m 16, 4kPa g

10 . Tehtävä ii) Etäisyys c Määritetään Bernoullin yhtälö altaan pinnan ja purkuaukon välille Koska putken halkaisija on kaikkialla sama, v = 5m/s Altaan pinnassa ja purkuaukolla ilmanpaine: p1 = p = 0 Allas oletetaan hyvin suureksi, joten v1 = 0 Astetaan, että purkuaukon kohdalla y = 0 v 0 0 c = 0 0 g 5m / s c 1, 7m 9,81m / s

11 3. Tehtävä a) Maaperään on joutunut ainetta A. Aine liukenee herkästi veteen, mutta ei reagoi eli se on nk. konservatiivinen aine. Mitkä ilmiöt pääasiallisesti vaikuttavat aineen kulkeutumiseen maaperässä? Perustele. Painovoima, paine ja osmoosi, eli samat, jotka aiheuttavat pohjaveden liikkeen, koska reaktioita ei tapahdu. Lisäksi konsentraatioerojen tasoittuminen, jos maaperään tulee konsentraatioltaan erilaista vettä.

12 3. Tehtävä b) Avo ojitettu pelto muutetaan salaojitetuksi. Kuinka muutos vaikuttaa pellolta pääseviin typpi ja fosforihuuhtoumiin? Perustele. Tavanomainen salaojitus lisää nitraattitypen huuhtoutumista avo-ojitukseen verrattuna. Kun veden ja maa-aineksen kontaktiaika pohjamaassa kasvaa, maaveteen liuennutta fosforia ehtii pidättyä maahiukkasiin. Fosfori on kiinnittyneenä maapartikkeleihin. Pintavalunta saa maa-aineksen liikkeelle ja siihen sitoutunut fosfori kulkeutuu vesistöihin Salaojitus kuivattaa peltoa ja parantaa sen happitilannetta. Kun veden kulkeutumista ohjataan maaprofiilin kautta, se huuhtoo mukanaan nitraattia salaojiin.

13 3. Tehtävä c) Itämeren tilaa pidetään yleisesti huolestuttavana. Selvitä, mistä Itämeren ravinnekuormitus johtuu (suurimmat kuormittajat) ja kuinka kuormitusta pyritään tällä hetkellä vähentämään? Itämeren suurin kuormittaja on maatalous Suurin kuormittajavaltio on Puola Kuormitusta pyritty vähentämään esimerkiksi suojavyöhykkeillä sekä edistämällä ravinteiden kierrätystä

14 4. Tehtävä Aineistosta on määritetty keskimäärin kerran 10 vuodessa toistuvan tulvan suuruus (HQ 1/10 ). Mikä on todennäköisyys, että tällaista tulvaa ei tapahdu seuraavan 10 vuoden aikana? P( tapahtuu vuonna x ) = 1/10 P( ei tapahdu vuonna x ) = 1 1/10 = 9/10 P( ei tapahdu 10 vuodessa ) = (9/10)^10 = 0,35

15 Vihjeitä palautettaviin harjoituksiin Laskutehtävissä on käytävä ilmi, miten laskut on tehty 5. Katso demotehtävä 1 6. Katso demotehtävä Huomaa kuitenkin, että nyt on huomioitava myös häviöt! 8. a)-kohtaa varten, katso demotehtävä 4 b) kohdassa lue ohjeet kunnolla Huom! laskeva suuruusjärjestys tarkoittaa suurimmasta pienimpään Helpointa ratkaista Excelissä?

16 Kotitehtävien palautus Tehtävät palautetaan erillisille papereille Palautuslaatikko löytyy Rakennus- ja ympäristötekniikan laitoksen (Rakentajanaukio 4) kolmannesta kerroksesta liikennetekniikan käytävältä huoneen 355 oikealta puolelta; 3. harjoituksen DL on Tehtävät voi palauttaa myös harjoituksiin Myöhässä tai sähköisesti palautettujen harjoitusten pistemäärä puolitetaan

17 Viikkoharjoituksen palautuslaatikko? Rakennus- ja ympäristötekniikan laitos (Rakentajanaukio 4) 3. krs liikennetekniikan käytävällä huoneen 355 oikealla puolella

Samankaltaiset tiedostot

Harjoitus 1: Globaalit vesikysymykset 16.9.2015

Harjoitus 1: Globaalit vesikysymykset 16.9.2015 Harjoitusten aikataulu Aika Paikka Teema Ke 16.9. klo 12-14 R002/R1 1) Globaalit vesikysymykset Ke 23.9 klo 12-14 R002/R1 1. harjoitus: laskutupa Ke 30.9