Virtaama

Virtaama eli tilavuusvirta on virtauskanavan (putken, uoman, vesistöalueen tms.) poikkileikkauksen läpi kulkevan nestemäärän tilavuus aikayksikössä. SI-järjestelmässä virtaaman yksikkönä on m³/s.

Joet, ojat tai salmet

Mittaustapoja

Eräs tapa määrittää virtaama on laskea virtaukseen jotakin merkkiainetta ja mitata sen pitoisuuksia laskukohdan alapuolella. Pienemmissä joissa tai puroissa voidaan käyttää myös mittapatoja. Mittapadossa on aukko, jonka muoto vaihtelee. Virtaama saadaan mittaamalla vedenkorkeus tässä aukossa. Virtaaman mittaus saadaan usein palautettua yksinkertaisemmin mitattavaan vedenkorkeuteen. Vedenkorkeus voidaan mitata joko kiinteällä mitalla, limnigrafilla (järvissä) tai mareografilla (merissä).

Virtaamissa esiintyy esimerkiksi vuodenajoista ja sääolista johtuvia vaihteluita. Siksi luotettavan virtaaman mittauksien tuloksissa on ilmoitettava mittausväli. Se on vuodenaikojen säännöllisyydestä johtuen yleensä kalenterivuosi. Virtaamat voidaan mitata esimerkiksi vuorokausittain, jolloin eri vuorokausiuen virtaamien keskiarvoa kutsutaan keskivirtaamaksi (lyhennetään MQ). Kertomalla keskivirtaama vuorokausilla saadan vuoden kokonaisvirtaus eli ohi virranneen veden kokonaismäärä.

Virtaamien tilastointi

Virtaaman vaihteluista saadaan hieman tarkempi kuva, kun esimerkiksi päivittäisten virtaamien arvoista tehdään vuosittain tilastollinen vertailu. Näin voidaan eri uomien virtaamia vertailla keskenään. Yleensä poimitaan kaksi reuna-arvoa kustakin vuodesta:

• HQ = ylivirtaama: vuoden aikana mitattu suurin virtaaman arvo
• NQ = alivirtaama: vastaavasti pienin virtaaman arvo

Uomasta vuoden aikana mitatut virtaamat jäävät ainan näiden arvojen väliin.

Keskivirtaamia ilmoitetaan kolme ja niiden laskemista varten kerätään tietoa tarkasteluajanjakson eli esimerkiksi kalenterivuoden ajan. Ne ovat:

• MHQ = keskiylivirtaama: keskiarvo kaikista ylivirtaamista HQ
• MQ = keskivirtaama: keskiarvo kaikista virtaamista Q
• MNQ = keskialivirtaama: keskiarvo kaikista alivirtaamista NQ

Kaikkien aikojen äärivirtauksia voidaan merkitä:

• HHQ = suurin ylivirtaama: maksimiarvo kaikista ylivirtaamista HQ
• NNQ = pienein alivirtaama: minimiarvo kaikista alivirtaamista NQ

Mitatuissa arvoissa voi olla mittamisen vaikeudesta johtuvia epävarmuustekijöitä. Siksi virtaamien arvoja ei ilmoiteta kovin tarkasti.

Jokien vuosittaiset virtaamavaihtelut johtuvat usein maaston rakenteesta, järvien määrästä (vertaa järvisyys), lumen keskimääräisestä vuosittaisesta paksuudesta ja monesta muusta seikasta. Esimerkiksi Kemijoen keskiylivirtaama on kuusinkertainen keskivirtaamaan nähden. Sen sijaan Vuoksen vesistön keskiylivirtaama on vain 1,3–kertainen keskivirtaamaan nähden. Nämä erot näkyvät vastaavasti suuntaa-antavina myös keskialivirtaamissa.

Merivirrat

Merivirroille käytetään myös yksikköä sverdrup (= 10⁶ m³/s), joka ei kuulu SI-järjestelmään.

Vesivoimalaitokset

Vesivoimalan virtaama voidaan määrittää useilla tavoilla. Yleensä se lasketaan vesivoimala hyötysuhteen tai uoman purkautumiskäyrän avulla. Purkautumiskäyrä puolestaan voidaan laatia siivikkomittauksien perusteella. Siivikko on samantapainen laite kuin lasten puroleikeissä käyttämät potkurit. Sen pyörimisnopeus riippuu virtauksen nopeudesta.