Harjoitus 2: Hydrologinen kierto

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Harjoitus 2: Hydrologinen kierto 30.9.2015"

Kaarlo Kivelä
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Harjoitus 2: Hydrologinen kierto

2 Harjoitusten aikataulu Aika Paikka Teema Ke klo R002/R1 1) Globaalit vesikysymykset Ke 23.9 klo R002/R1 1. harjoitus: laskutupa Ke 30.9 klo R002/R1 2) Hydrologinen kierto (+ H1 DL klo 12) Ke klo R002/R1 2. harjoitus laskutupa Ke klo R002/R1 3) Hydrauliikka + veden laatu (+ H2 DL klo 12) Ke klo R002/R1 3. harjoitus laskutupa Ke klo R002/R1 4) Vesihuoltotekniikka (+ H3 DL klo 12) Ke klo R002/R1 4. harjoitus laskutupa Ke klo R002/R1 5) Vesihuoltotekniikka & ymp.tekniikka (+ H4 DL klo 12) Ke klo R002/R1 5. harjoituksen laskutupa Ke klo R002/R1 6) Ympäristötekniikka (+ H5 DL klo 12) Ke klo R002/R1 6. Harjoituksen laskutupa Ke klo 12 R002/R1 H6 DL klo 12

3 1. Tehtävä a) Maaperä on hiekkaa. Paljonko on maaperän kosteuspitoisuus tilavuusprosentteinapohjaveden pinnan korkeudella? - Ht = 0, jolloin hiekan vedenpidätyskäyrältä nähdään, että θ = 47 % b) Painepotentiaali on turvemaassa 1000 m. Mikä on maan kosteuspitoisuus? Pystyvätkö kasvit käyttämään kyseistä vettä Eräiden maalajien vedenpidätyskäyrät elintoimintojensa ylläpitämiseen? - h t = m turpeen vedenpidätyskäyrältä θ = 2 %. Tämä ei ole kasvien käytettävissä, koska kasvi ei pysty aikaansaamaan kuin noin 150 metrin imun.

4 1. Tehtävä c) Paljonko on maan kosteuspitoisuus tasapainotilassa maan pinnassa, jos pohjavedenpinta on 10 metrin syvyydellä ja maa on savea? Entäs jos maa olisi hietaa? - Jos pohjavesi 10 metrissä ja maa kuivatustasapainotilassa on maan pinnalla h t = -10 m saven vedenpidätyskäyrältä θ = 32 %. Hiedan tapauksessa θ = 4 %. d) a) kohdan alue ojitetaan (ojasyvyys 1,2 m). Paljonko on maaperän kosteuspitoisuus (til. %) kuivatuksen jälkeen 20 cm:n syvyydellä, jos oletetaan, että kuivatustasapainotila on saavutettu? - Hiekka, pohjavesi 1,2 metrissä ja maa kuivatustasapainotilassa. Tällöin 0,2 metriä maan pinnan alla h t = - 1 m. Hiekan vedenpidätyskäyrältä θ = 4 %. e) Kuvassa on erikseen esitetty Kuivatettavissa oleva vesi. Mitä tällä tarkoitetaan? - Jos pohjavedenpintaa lasketaan ojituksella esim. 1,2 metriin, tarkoitetaan Kuivatettavissa olevalla vesimäärällä sitä vettä, joka luonnollisesti maaperästä tällöin poistuu.

5 2. tehtävä Aurinkolahden taajamaan rakennetaan kellarikerroksella varustettuja omakotitaloja. Perustusten kuivattamiseksi pohjaveden pintaa lasketaan salaojituksen avulla 2 metristä 3 metriin. Kuinka paljon maaprofiilista poistuu vettä kuivatustasapainotilan muuttuessa, kun maalajin painepotentiaalin ja kosteuspitoisuuden (til. %) välinen riippuvuus on seuraavanlainen? Kirjoita välivaiheet selkeästi näkyviin. Painepotentiaali (cm) Maankosteus ( til. %)

6 2. tehtävä, ratkaisu Kuivatustasapainotilassa hydraulinen korkeus, H, on sama kaikkialla. Lisäksi tiedetään, että H = hg + ht. Asetetaan painovoimapotentiaalin taso pohjaveden pinnan korkeudelle, eli pohjaveden pinnalla hg = 0, näin ollen H = 0 kaikilla syvyyksillä Lasketaan kosteuden muutokset 50 cm paksuisissa kerroksissa, ja kosteusprosenttina käytetään keskiarvoa kerroksen ylä- ja alareunan kosteusprosenteista. Syvyys maan pinnasta (cm) Kosteus aluksi (%) Kosteus lopuksi (%) Muutos (%) Muutos (cm) yhteensä. -44 Neliömetriä kohden vettä poistuu siis: 1 m * 1 m * 0,44 m = 440 litraa vettä

7 3. Tehtävä a) Huoneen lämpötilaksi on mitattu 21 C ja juomalasin pintaan alkaa muodostua kosteutta, kun lasin lämpötila laskee jäitä lisättäessä 5,6 C asteeseen. Kuinka suuri on ilman suhteellinen kosteus? [T] = C, [es] = mbar Kyllästyskosteus 21 C lämpötilassa: 24,88 mbar Kyllästyskosteus 5,6 C lämpötilassa: 9,10 mbar Huoneilman suhteellinen kosteus on siis 9,10 mbar 100 = 36, 6 % 24,88 mbar

8 3. Tehtävä b) Kuinka paljon vettä voi haihtua kuukaudessa (mm/kk) 25 o C lämpötilassa, jos siihen käytettävissä oleva energia on 1 W/m 2? Lämpötilassa 25 C veden latenttilämpö: Le= 2,442*10^6 J/kg. Energiaa saatavilla 1 W/m2. Neliömetriä kohti käytettävä energiamäärä on siis: 1 J s s d 30 d kk = J kk Tällä energiamäärällä voidaan haihduttaa vettä: J kk J kg = 1,06 kg Koska veden tiheys on 1000 kg/m3, on haihdunta 1 m2 alueelta 1,06 mm/kk

9 3. Tehtävä c) Käytössä on seuraavat mittaukset: Nettosäteily R n = 200 W/m 2, maahan siirtyvä lämpö G = 40 W/m 2 ja haihdunta E = 5*10 8 m/s. Arvioi tuntuva lämpö (sensible heat flux) H (W/m 2 ). Haihdunta: m s = m s s d 30 d kk 1000 mm m = 129,6 mm kk b)-kohdan tulosta apua käyttäen. 1 W/m2 energiaa riitti haihduttamaan 1,06 mm vettä, joten 129,6 mm haihtumiseen tarvittava energia (latentti lämpö) on: LE = 129,6 mm 1,06 mm = 122 W m2 Energiatase: Rn = LE + H + G 1 W m2 H = Rn LE G = W m2 = 38 W m2

10 Vihjeitä palautettaviin harjoituksiin Laskutehtävissä on käytävä ilmi, miten laskut on tehty 4. Katso demotehtävä 2 Huomaa kuitenkin, että pintakerroksen ja pohjakerroksen vedenpidätysominaisuudet eroavat Kuivatasapainotila sekä alku- että lopputilanteessa 5. Aloita muuntamalla päivittäin haihtuneen veden määrä yksikköön mm/d Lunta ei ole viimeisenä päivänä ollenkaan, kannattaa siis laskea ajassa taaksepäin Huomaa, etumerkit: mikä kasvattaa ja mikä vähentää veden määrää lumessa? 6. Laske muutokset yksikössä mm 7. Katso demotehtävä 3

11 Kotitehtävien palautus Tehtävät palautetaan erillisille papereille Palautuslaatikko löytyy Rakennus- ja ympäristötekniikan laitoksen (Rakentajanaukio 4) kolmannesta kerroksesta liikennetekniikan käytävältä huoneen 355 oikealta puolelta1. harjoituksen DL on Tehtävät voi palauttaa myös harjoituksiin Myöhässä tai sähköisesti palautettujen harjoitusten pistemäärä puolitetaan

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

Samankaltaiset tiedostot

Viikkoharjoitus 2: Hydrologinen kierto

Viikkoharjoitus 2: Hydrologinen kierto 30.9.2015 Viikkoharjoituksen palautuksen DEADLINE keskiviikkona 14.10.2015 klo 12.00 Palautus paperilla, joka lasku erillisenä: palautus joko laskuharjoituksiin tai