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 palautuslaatikkoon. HUOM! Identtisten tehtävien palauttaminen EI ole sallittua, vaan rinnastetaan plagiointiin. Tehtäviä voi toki ratkoa yhdessä, mutta jokaisen on tehtävä omat vastauksensa. DEMOTEHTÄVÄT (käydään läpi laskuharjoitustilaisuudessa) 1. Kuvassa on eräiden maalajien vedenpidätyskäyrät. Vastaa kuvan avulla seuraaviin kysymyksiin a) Maaperä on hiekkaa. Paljonko on maaperän kosteuspitoisuus tilavuusprosentteina pohjaveden pinnan korkeudella? b) Painepotentiaali on turvemaassa 1000 m. Mikä on maan kosteuspitoisuus? Pystyvätkö kasvit käyttämään kyseistä vettä elintoimintojensa ylläpitämiseen?
c) Paljonko on maan kosteuspitoisuus tasapainotilassa maan pinnassa, jos pohjavedenpinta on 10 metrin syvyydellä ja maa on savea? Entäs jos maa olisi hietaa? 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? e) Kuvassa on erikseen esitetty Kuivatettavissa oleva vesi. Mitä tällä tarkoitetaan? 2. 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. %) 0 49 50 44 100 30 150 11 200 6 250 5 300 4 350 4 500 3 1000 3 3. 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? b) Kuinka paljon vettä voi haihtua kuukaudessa (mm/kk) 25 o C lämpötilassa, jos siihen käytettävissä oleva energia on 1 W/m 2? c) Käytössä on seuraavat mittaukset: Nettosäteily Rn = 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 ).
KOTITEHTÄVÄT (4 X 5 p) 4. Golfkentän pintakerros on osoittautunut liian kuivaksi. Tästä syystä pohjaveden pintaa on päätetty nostaa pumppaamalla vettä salaojiin. Pohjaveden pinta on ollut 1,5 metrin syvyydessä ja sitä nostetaan 1,0 metrin syvyyteen. Kuinka paljon vettä tarvitaan noston toteuttamiseen (millimetreinä ilmaistuna), jos tarkastelun pohjana käytetään kuivatustasapainotilannetta? Kentän pintakerros on 25 cm:n paksuinen. Sen alapuolella on karkeampaa pohjamaata. Maalajien vedenpidätyskäyrät ovat seuraavat: 5. Pieneltä valuma alueelta tunnetaan sadanta, valunta ja haihtumiseen kulunut energia lumen kevätsulannan aikana allaolevan taulukon mukaisesti. Laske arvio sille, kuinka paljon valuma alueella on ollut vettä varastoituneena lumeen eri päivinä (lumen vesiarvo, mm.). Laskentajakson viimeisenä päivänä lumen tiedetään sulaneen kokonaan. Mitä oletuksia joudut arviossa tekemään? Taulukko: Päivittäinen sadanta, valunta ja haihduntaan kulunut energia. Sadanta Valunta Haihdunta Päiväys mm/d mm/d kj/d/m2 11.4.99 4.0 12.6 1102.5 12.4.99 0.2 6.4 2252.5 13.4.99 0.9 2.7 585 14.4.99 4.9 12.6 1197.5 15.4.99 9.9 18.9 1727.5 16.4.99 2.7 9.1 1120 17.4.99 13.1 23.1 770 18.4.99 6.4 30.3 985 19.4.99 0.0 12.0 485 20.4.99 0.0 0.0 892.5
Vihje: Voit arvioida lumipeitteisen valuma alueen vesitasetta oheisen mallin mukaan. Mieti miten voit laskea lumivaraston suuruutta, kun vesitasekomponentit ja lumivaraston lopputila tunnetaan. Veden haihtumislämpö on 2500 kj/kg ja veden tiheys on 1000 kg/m 3. Sadanta Haihdunta Lumivarasto valuma alueella Valunta 6. Pienellä valuma alueella (3 km 2 ) kasvatetaan viljaa. Peltoalueen kuivatus on järjestetty avo-ojalla, josta tehdään päivittäin virtaamahavainnot. Vuotuiseksi virtaamasummaksi laskettiin normaalin vuoden jälkeen 650 000 m 3. Samana vuonna alueella satoi 650 mm. a) Paljonko oli alueen valuma [l/s/km 2 ] ja valunta [mm/d] keskimäärin vuoden aikana? b) Kuinka paljon oli alueen haihdunta kyseisen vuoden aikana, jos oletetaan, ettei alueen vesivaraston koko muuttunut? c) Kuinka paljon oli alueen haihdunta kyseisen vuoden aikana, jos vuoden kuluessa pohjavesivaraston koko laski kaikkialla 2 mm.
7. Ilman kosteus: a) Miten sumu muodostuu? b) Talven saapuessa sääennusteissa usein mainitaan, että kirkkaana pakkaspäivänäkin sulien vesistöjen läheisyydessä saattaa esiintyä lumisadetta. Mistä tämä johtuu? c) Miten ja miksi ilman kosteuden lisääntyminen vaikuttaa haihdunnan määrään? d) Ilman lämpötila on 17 C ja vesihöyryn paine 11 mbar. Laske ilman suhteellinen kosteus ja kyllästysvajaus. Mikä on kastepiste ko. tilanteessa? Mitä kastepisteellä tarkoitetaan? e) Säähavaintoasemalla mitattiin aamulla klo 6.00 ilman lämpötilaksi 9 C ja suhteelliseksi kosteudeksi 72 %. Sääennusteen mukaan vuorokauden maksimilämpötila olisi 20 C. Laske maksimilämpötilaa vastaava suhteellinen kosteus, jos ilman kosteuspitoisuuden oletetaan pysyvän koko vuorokauden ajan vakiona. KAAVOJA, VIHJEITÄ: