Vandføring i en Å - Rapport i Naturgeografi

Side 1

2008

Jeppe A. Thomsen

Vandføring i Syltemade Å

Side 2

Vandføring i Syltemade Å

23. september 2008

2

Indholdsfortegnelse

Formålet med øvelsen .................................................................................................................................... 3 Materialer ...................................................................................................................................................... 3 Udførelsen af forsøget ................................................................................................................................... 3 Teori .............................................................................................................................................................. 4 Resultater af strømmåling .............................................................................................................................. 5 Databehandling .............................................................................................................................................. 5 Beregning af vandløbets tværprofil ........................................................................................................... 5 Beregning af strømhastigheden ................................................................................................................. 6 Tillægsspørgsmål ........................................................................................................................................... 7 Fejlkilder........................................................................................................................................................ 7 Konklusion .................................................................................................................................................... 7

Side 3

Vandføring i Syltemade Å

23. september 2008

3

Formålet med øvelsen

❖ Det primære formål med øvelsen er at bestemme vandføringen i et vandløb, dvs. hvor meget vand der løber igennem et tværsnit af vandløbet pr. tidsenhed.

❖ At lære at arbejde eksperimentelt i geografi

❖ At lære at formulere os skriftligt og mundtligt om de resultater vi opnår

Materialer

To stolper, snor, hammer, vaterpas, waders, strømmåler, pc med datalogger, papirblok, kuglepen.

Udførelsen af forsøget

Vi startede med at sætte to stolper i hver sin side af åen, som var forbundet af en snor, så målte vi hvor bred åen var, og fandt at afstanden var 4.20. Derefter skulle vi måle afstanden fra vandoverfladen op til snoren, for senere at kunne måle den præcise afstand fra bunden til vandoverfladen.

Vi skulle mindst have 7 målinger mellem de to stolper, og for at få 7 lige store intervaller dividere vi 420 med 7, som giver 60. Der skal derfor være 60 cm mellem hvert interval.

60 cm 120 cm 180 cm 240 cm 300 cm 360 cm 420 cm

101 cm 114 cm 119 cm 119 cm 123 cm 121 cm 118 cm

Så tog vi vores strømmåler, for at måle hvor i åen strømmen var kraftigst. Vi foretog målingerne i forskellige dybder.

Side 4

Vandføring i Syltemade Å

23. september 2008

4

Inden vi begyndte at måle skulle vi være sikre på at propellen vendte mod strømmen, og at vi ikke stod for tæt på selve strømmåleren, da det kan give nogle upræcise tal.Så kunne vi begynde at måle strømhastigheden forskellige steder i åen, nemlig 5, 12, 19 og 26 cm over bunden.

Alt imens vi målte var strømmåleren sat til pc’en med logger-pro, så vi kunne finde ud af hvor præcist strømmen er kraftigst. Vi fandt så ud af, at ved det punkt på åen vi stod, var strømmen kraftigst omkring midten, nærmere 270 cm fra den side vi stod på.

Teori

Med hensyn til vandføring er der stor forskel på om man befinder sig på Sjælland, Fyn eller i

Jylland, og det har noget at gøre med om de modtager deres vand fra grundvand [1] eller overfladevand [2]. På Fyn og Sjælland modtager bække og åer primært deres vand fra jordoverfladen og drænrør, og det kan så svinge meget afhængigt af nedbøren i området. De mindre bække på

Sjælland har nemt ved at tørre ud, da grundvandsstanden er meget ringe da store mængder grundvand bliver pumpet ind i hovedstadsområdet for at kunne forsyne med drikkevand.

I Jylland modtager vandløbene primært vand fra grundvandet, og det giver en forholdsvis stabil vandføring uanset årstiden. Grunden til at vandføringen er mere stabil i Jylland har også noget at gøre med at jorden er meget sandet, og derfor kan nedbøren sive ned til grundvandet i stedet for at blive til overfladevand.

Omkring 80 % af Danmarks areal er drænet, og det betyder at vandet bliver ledt til vandløbende som strømmer unaturligt hurtigt, og gør at erosionen i vandløbene ikke længere er naturlig. De fleste vandløb starter med et godt fald, høj vandhastighed og en lav vanddybde. Jo længere man kommer fra udspringet, jo mindre bliver faldet og dermed strømhastigheden. Samtidig samler flere vandløb sig, med det resultat, at både vandføringen og dybden stiger. Vandløbet skifter på den måde karakter til udmunding i havet.

Strømhastigheden vil i de fleste åer og bække mm. være kraftigst omkring midten, og mindst omkring bunden og siderne. Grunden til at der er mindre strøm i siderne og på bunden er at vandbevægelsens modstand er størst her.

1

Grundvand: Vand der befinder sig under jorden. Kommer primært fra regn og kunstvanding.

2

Overfladevand: En fællesbetegnelse for vandløb, søer og kystvand.

Side 5

Vandføring i Syltemade Å

23. september 2008

5

Med hensyn til sedimenttransport er der to former for den slags transport, nemlig saltation hvor

partiklerne bevæger sig kontinuert med bunden ved at de ruller/hopper langs med bunden, kaldes

også bundtransport. Så er der også turbulens, hvor partiklerne bevæger sig oppe i vandsøjlen.

Alt efter hvordan jordbunden er i vandløbet, vil der være forskel på sedimenttransporten. Større partikler vil selvfølge tage længere tid at transportere end mindre, så når hastigheden aftages vil partiklerne aflejres eller sedimentere. Hastigheden for leerpartikler er meget langsom, så for at de kan aflejres skal vande næsten være helt stille.

Resultater af strømmåling

Afstand fra Højder over m/s

stolpe bunden

1.5 meter | O.05 meter | 0,025
1.5 meter | 0.12 meter | 0,095
1.5 meter | 0.19 meter | 0,140
1.5 meter | 0.26 meter | 0,145
0,75 meter | 0.05 meter | 0,013
0,75 meter | 0.12 meter | 0.02
0,75 meter | 0.19 meter | 0.02
0,75 meter | 0.26 meter | 0,001
1.35 meter | 0.05 meter | 0,010
1.35 meter | 0.12 meter | 0,002
1.35 meter | 0.19 meter | 0,002
1.35 meter | 0.26 meter | 0,002

Som vi kan se passer vores resultater for strømmåling fint med teorien. Altså at strømmen er kraftigst i midten, og svagest omkring siderne og bunden.

Databehandling

Beregning af vandløbets tværprofil

Jeg har lavet en skitse af tværprofilet, som jeg har valgt at lave i målestoksforhold 1: 20

2.5 cm brede og ca. 15 cm i længden hvor firkanterne er hele. 2.5 cm * 20 = 50 cm (0.50) og 15 cm * 20 =

300 cm (3 m).

Side 6

Vandføring i Syltemade Å

23. september 2008

6

Resultat: 3 m * 0,50 m = 1.5 m^{2}

Ca. 2 cm brede ca. 3 cm i længe 2 cm * 20 = 40 cm (0,40 m) 3 cm * 20 = 60 cm (0,6 m).

Resultat 0.40 m * 0,6 m = 0. 24 m^{2}

1 cm i brede og ca. 2 cm i længde 1 cm * 20 = 20 cm (0.20 m) 2 cm * 20 = 40 cm (0.40 m)

Resultat: 0.20 m * 0.40 m = 0.08 m^{2}

Jeg ligger nu de 3 m^{2} sammen: 1.5 m^{2} + 0.24 m^{2} + 0.08 m^{2} = 1,82 m^{2}

Så vandløbets areal er ca. 1. 82 m^{2}

Beregning af strømhastigheden

Jeg vil starte med at beregne gennemsnittet for de 3 punkter i åen vi har målt ud fra, altså 1,5-0,75 og 1.35 meter, som er afstanden fra stolpen til punkt vi måler.

Afstand fra stolpen = 1,5

0,025 + 0,095 + 0,140 + 0,145 = 0,405 m/s

0,405 m/s / 4 = 0,10125 m/s

Afstand fra stolpen = 0,75

0,010 + 0,002 + 0,002 + 0,002 = 0,016 m/s

0,016 m/s / 4 = 0,004 m/s

Afstand fra stolpen = 1,35

0,013 + 0,002 + 0.002+0.001 = 0,036 m/s

0,036 m/s / 4 = 0,009 m/s

For at få et samlet gennemsnit ligger jeg de 3 gennemsnit sammen, og dividere med 3

(0,10125 + 0,004 + 0,009) m/s = 0,11425 m/s / 3 = 0,0380833 m/s

                                                         3  4  5
For at beregne vandføringen i vandløbet, bruger jeg følgende formel: Q =A *V

3

Vandføring

4

Tværsnitsareal m^{2}

5

Hastighed m/s

Side 7

Vandføring i Syltemade Å

23. september 2008

7

Vandføring = 1, 82 m^{2} * 0, 0380833 m/s = 0,6 m/s

Tillægsspørgsmål

1) Hvilke sedimenter kan ifølge figur 6.12 transporteres i Syltemade å?

I Syltemade å kan der transporteres ler, silt og finsand, og der kan aflejres groft sand, grus og sten, men der er ikke strøm nok til at kunne eroderer.

2) Hvilke forhold kan føre til ændringer i vandløbets vandføring?

Vandbalanceligning: N = F +A_{0} + A_{u} +M

Nedbør= fordampning + overfladisk afstrømning + underjordisk afstrømning + tilvækst i vandbeholdning

Der sker en fordampning fra bl.a. havet, søer og jordoverfladen, og de vanddampe føres med vinden, og falder ned igen som regn eller sne. Noget af nedbøren bliver til overfladevand, andet synker ned som grundvand og noget helt 3. fordamper.

Alt efter jordlag og terræn vil en del af grundvandet nå frem til havet, men det foregår normalt meget langsomt. Langt den største del vil komme frem som kilder i jordoverfladen eller i bunden af søer, og gennem vandløbene føres til havet.

Fejlkilder

Det har været svært at måle de forskellige afstande, især da vi skulle holde målestokken i en vis afstand fra bunden. Det har ikke været muligt at se om vi er præcis 12 cm over bunden, og strømmen var også med at til bøje målestokken, så det har været meget svært at få nøjagtige målinger. Da vi skulle måle afstanden mellem de to stolper, og de 7 intervaller, var det heller ikke til at se om vi begyndte den nye måling samme sted som hvor de sluttede den gamle, og det kan have gjort indtryk på vores resultater mht. beregningen af arealet og vandføringen.

Nogle andre fejlkilder der kunne opstår under dette forsøg var at der måske lå sten på bunden, eller at snoren ikke var vandret, så vores målinger ikke har været præcise. Måske har der ligget noget i vejen under vandet, som kunne have blokeret for noget af strømmen, så vi ikke fik målt den rigtige.

Konklusion

Konklusionen af dette forsøg er at vi har fundet ud af at der løber 0,6 igennem tværsnittet pr. m/s.

Vi har opnået vores formål da vi har beregnet vandføringen, og formuleret det videre i form af et skriftligt produkt, og så har vi for første gang i år været ude i felten og arbejdet eksperimentelt med geografi.