su kaynakları müh i.pptx

SU KAYNAKLARISU KAYNAKLARININ GELİŞTİRİLMESİ

Su kaynaklarının geliştirilmesindeki amaç; toplumsal ihtiyacımız olan suyun gerektiği miktarda ve gerektiği yerde toplumda sunulmasıdır. Ana hedefi gerçekleştirirken, istenilen kalitede suyun zarar vereceği etkilerden korunmak gerekir.

Amaçlar;

İstenilen kalitede suyun istenilen yerde ve zamanda topluma sunulması,(suyun yönetilmesi)

Suyun yıkıcı etkilerinden korunma

Suyun Kalitesi

"Suda kalite" denildiğinde suyun fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri anlaşılmalıdır.

Suyun kullanılacağı yere uygun olup olmadığına;

Suyun sertlik derecesine PH derecesine Bulanıklığına Amonyak ve nitrat olup olmadığına bakılarak karar verilmelidir.

Suyun hangi amaçta kullanılabileceğini belirtmek; için önceki sayfada belirtilen özelliklerin bilinmesi gerekir. Arıtma tesislerinde su kalitesi istenilen niteliğe getirilebilir. Fakat bunun bir maliyeti vardır. Kalitesi çok kötü bir suyu kaliteli hale getirmenin ekonomik maliyeti çok yüksek olabilir. (tuzlu suyun tatlı suya dönüştürülmesi…)

Ekonomik Değerlendirme Talep ile mevcut kaynakların karşılaştırılması yolu ile seçeneklerin belirlenmesi.

Miktar ve Zamanlama Talebin zamansal ve miktar olarak dağılımı Su Kaynaklarının zamansal ve miktar olarak analizi

Proje Kapsamı Çok amaçlı Tek amaçlı

Tek Amaçlı : Sulama amaçlı bir barajın yapılmasıdır. Elektrik üretimi, tarlanın sulanması tek amaçlıdır.

Çok Amaçlı : Barajın elektrik ve su üretmesi vs.

Çok Amaçlı Projelerde Göz Önüne Alınan AmaçlarEnerji üretimi, tarımsal sulama, içme-kullanma, taşkın kontrolü, akarsu ulaşımı, kirlilik kontrolü(belli bir su yüksekliği gerekir) , regresyon ve turizm amaçlı, tatlı su balıkçılığı, endüstriyel su temini ve uluslar arası antlaşmalar.

• Su Kaynakları Projelerinin İlgi AlanlarıBilimsel ve teknolojik , tarım-enerji, ekonomi, ekoloji, kamulaştırma, finans, su ürünleri.

Su Kaynakları Planlama Kademeleri Ön Planlama Olabilirlik – Fizibilite (Fayda ve Maliyet ) Uygulama Projesi Son (Kati) Projeler

Ön Planlama : Baraj yerinin uygulama koşulları açısından incelenmesidir.

Akarsu

Dere: En küçük akarsudur. Çayların birleşmesiyle dereler oluşur.

Çay

Dere

Nehir (ırmak)

Küçükten büyüğe doğru sıralanış

• Akarsu Denize Ulaşıyorsa buna Açık Havza denir. • Akarsu Denize Ulaşmıyorsa buna Kapalı Havza Denir.

Burada S hidrolik eğimi göstermektedir.

Akarsular 2 şekilde beslenirler. Yüzey Suları Yeraltı Suları

Akarsular kendi aralarında da 3’e ayrılırlar. Sulak Bölge Akarsuları Bozkır Akarsuları Karstik Akarsuları

Sulak Bölge Akarsuları : Yıl boyunca sürekli olarak beslenen ve su miktarındaki değişimi fazla olmayan akarsulardır.

Bozkır Akarsuları : Taban sularının yeterli olmadığı, zaman zaman kuruyan akarsulardır. İç Anadolu Bölgesinde ki akarsular vs.

Karstik Akarsular : Daha çok karstik bölgeden beslenen akarsulardır. Yani zemin yapısının kireç taşı ve karbonatlı kayaçlardan oluştuğu, bunlar içindeki büyük boşluklarda biriken yer altı suyunun akarsuyu beslediği durumlardır. Akdeniz Bölgesi, Konya vs.

Akım rejimine göre akarsular Yağmur rejimli (Pluvial) Kar rejimli (Nival) Bozul Rejimli Akarsular (Clasiyal) Karma Rejimli (Hem yağmurdan hem kardan hem de buzul erimesinden

beslenen )

Akarsu Yatağının Fiziksel Özelliğine Göre ;

Yatak genişliğinin değişimine göre Uniform düzensiz yataklar Uniform olmayan yataklar

Adacıklara ayrılma durumuna göre ; Tek Adacık Çok Adacık

Dolanma Oranına Göre;

Düşük dolanma oranı (1-1.3) Orta dolanma oranı (1.3-2.0) Yüksek dolanma oranı (<2)

Taşkın Bölgesinde Göçük Oluşumuna Göre ; Göçük Oluşmayan Az Sayıda Oluşan Çok Sayıda Oluşan

Akarsuyun Kıyı Yüksekliğine Göre; Alçak Kıyı Yüksekliği ( < 1,5m) Orta Kıyı Yüksekliği (1,5m< <3m) Yüksek Kıyı Yüksekliği ( >3m)

Kıyıdaki Doğal Sedde Durumuna Göre; Sedde Olmayan Orta Yüksek

Taşkın Yatağı Genişliğine Göre ; Çok geniş Orta geniş Dar Genişlik arttıkça taşkın olma ihtimali azalıyor.

Bitki Örtüsüne Göre

Birikmeler ve oyulmalar akarsu yatağının dengesini oluşturur.

Akarsu yatağının dengesini etkileyen faktörler;

Akarsuyun doğal şartları ; Eğim, yatağın zemin yapısı, topografya Akarsudaki su ve katı madde hareketi Yatak için gelecekte planlanan düzenlemeler ve tesisler Jeolojik, Jeoteknik, hidrolik ve hidrodinamik etkiler.

ProblemlerProblem 1: Alanı 247 km2 olan bir havzada yıllık ortalama yağış 38mm ise, akış katsayısını 0.4 alarak akarsu debisi hesaplayınız.

Q=α.P.A

Q: Debi, α : Akış katsayısı P: Ortalama YağışA: Havza Alanı

Q= 0.4x38x10-3x247x10-6= 3.75x106 m3/yıl

Problem 2:

Dikdörtgen kesitli bir akarsuyun B=30m S= 0.004 n= 0.028 γ= 2.65 t/m3

olduğuna göre kesitten geçen debi Q=100 m3/sn olarak verilmiştir. Kritik kayma gerilmesini ve taban malzemesinin ortalama çapını bulunuz?

n: taban sürtünme katsayısıS: Hidrolik eğim

h=1.26 m olarak bulunur. koşulu sağlanmadı, biz yine de sağlandı kabul ederek işlemimize geniş kanal varsayımı yaparak devam edelim.. (:Kinematik Vizkozite =1*10-6)

h=R =1000*1,26*0,004=5.04kg/m2

Problem 3:

Bir akarsuyun debisi Q= 782 m3/sn S= 0.0008, trapez kesitin en kesitinin şev

eğimi m=1/2 olup yatak malzemesinin %50 sini geçiren şap 32 mm, malzemenin özgül

ağırlığı t=2.65t/m3 n=0.024 olduğuna göre kritik kayma gerilmesini esas alarak yatak

boyutlarını belirleyiniz.

(tabanda hareket olacak şekilde, geniş kanal varsayımı yapmaya gerek yoktur.)

(geniş kanal varsayımı yok)

ise

ise

Kontrol = 0.17m/sn

= = 5600 > 200 olduğundan sağlanmıştır.

ise 3.17=1000*R*0.0008 ise

R=3.96 m

A=A1+A2

A=2(=

= 3.96 (1. Denklem) (2. Denklem)

b=45.4 m h= 4.82 m bulunur.

Not: Ortalama dane çapına göre ; d (mm) (kg/m2 )

0.1 0.08

1 0.16

4 0.44

10 1.00

40 4.00

100 10.0

Askıdaki Malzemenin Hesabı• Done üzerine eti eden türbülansın etkisiyle çökelme hızına sahiptir.

• Akarsu tabandaki ilk hareket oluştuktan sonra eğer , akım debisinin dolayısıyla akım hızlarının kademeli olarak arttırıldığı varsayılırsa, tabandaki hareket daha yoğunlaşacağı gibi bazı taban parçacıkları da türbülans etkisiyle akım içine fırlatılacaklardır.

• Bu şekilde akım içinde bir askı malzemesi profili oluşur. Yani, değişik yüksekliklerde değişik konsantrasyonda askı malzemesi bulunacaktır. Akım içindeki türbülans, tanecikleri askıda tutmaya çalışırken yerçekimi kuvvetleri, çekilmeye yönelik hareket sağlayacaktır. Mevcut konsantrasyon profili bu iki kuvvetin dengesi sonucu oluşacaktır.

Buna Göre ; Akarsu yatağı

Vç: Çökelme hızı

C: Tabandan z mesafedeki askı maddesi konsantrasyonu

Bunun altında sürüntü maddesi söz konusudur.

K: Evrensel sabit olup 0.3-0.4 arasında değişir.K.Z: Türbülans uzunluğu (Vankarman Hipotezi)h: Akarsudaki Su derinliği

Ca: Tabandan z=a uzaklığında ölçülmüş olan ve dolayısıyla bilinen bir konsantrasyon değeridir.

a: Tabandan askı maddesinin ölçülebilir en küçük yükseklik değeridir. olmalıdır.

z=0 ise konsantrasyon değeri ∞ ‘ a gider.Bu nedenle z=a dan başlamalıdır.

ise c=∞ olur.

• *z=0 ise c=∞ qs: Askıdaki madde miktarı• z=h ise c=0

Bütün kanaldan geçen debi göz önüne alınırsa;

ise

B değişken ise

Problem 4:

Bir akarsuda askıda taşınan malzemenin ortalama dane çapı 0.0002 m , su derinliği 5

m’dir. Ölçüm yapılacaktır. Tabandan “a” kadar yukarıda ölçülen konsantrasyon

Ca=270m3/106 dır. Parçacık çökelme hızı Vç=2.5 cm/sn, suyun sıcaklığı 20 co , bu

sıcaklıktaki K=0.3 , malzemenin özgül ağırlığı γk= 2.65 t/m3, S=0.0006’dır. =0.2 olduğu

seviyede ölçüm yapılacaktır. (Geniş kanal varsayımı yapılacaktır.)

A-Parçacık sürüklenme kuvveti katsayısını hesaplayınız. CD

B-Su alma seviyesini hesaplayınız (z) ve

bu seviyedeki askı maddesi konsantrasyonu (c) mg/lt ve kg/m3 cinsinden bulunuz.

Çözüm:a)

ise z=3m bulunur.

ise c=0.2 ise bulunur.

Problem 5:

Trapez kesitli bir kanaldan taban genişliği 40m, m=1/3 ve su derinliği 2m’dir. Tabanın

ortalı uç noktalarında hız ve askı maddesi konsantrasyonu ortalama (değerler olarak)

taban uç noktalarında 0.9 m/s ve 0.4 kg/m3 taban ortasında 1.2 m/sn ve 0.6 kg/m3

olduğuna göre kesitten geçen askı maddesi miktarını bulunuz.

b)Kanaldan taban eğimi 0,0018 , su derinliği 3m olan bir kesimde tabandan 15cm yukarıda ölçülen konsantrasyon 2m yükseklikteki konsantrasyonun 5 katı ise done çökelme hızını bulunuz ? ( K = 0,3 ) S=0.0018 h=3m

Çözüm:

bulunur.

Sürüntü Maddesi Miktarının Hesabı1- Du-boys Denklemi:

2- Schaklitsch Denklemi: =

Denklem sınır şartları0.3<d<7 mm0.003<s<0.028 d: dane çapı s: eğim

3-Meyer- Peter ve Müller Denklemi

Qt: Taban genişliğine karşılık gelen debi ( Trapez kesit)

n: Manning katsayısı (taban pürüzsüzlük) söz edilebilir.

d:0.4-30 mm arasında değişir. s: 0.0004-0.02 arasında değişir.

4- Einstein-Brown Denklemi

Problem 6:

Taban genişliği 60m (B=60m), hidrolik eğim 0.005 olan bir akarsudan 65 m3/sn olan

debi yılda 120 gün tekrarlanmaktadır. Hidrolik yapı çap 0.95 m ortalama dane çapına

göre bulunan Du-boys katsayısı ( olduğuna göre;

birim genişlikten geçen sürüntü debisini,

bir yılda söz konusu su debisinin geçireceği sürüntü maddesi miktarını bulunuz?

(’dir.)

1 yılda söz konusu su debisinin geçireceği sürüntü maddesi miktarı

Akarsularda Katı Madde Hareketinin ÖlçülmesiKatı madde hareketinin ölçülmesinde akarsu yatak malzemesinin gronülmetresi büyük

önem taşımaktadır. Bu bakımdan yatak malzemesinden numune olarak incelenmesi

için geliştirilmiş aletler vardır. Bunlar genel olarak;

1- Yatak boyunca sürüklenerek doldurulan aletler (askı maddesi için)

2-Yatak malzemesini kazarak kopararak veya pistonla emerek toplayan aletler.

Akarsuda taşınan katı madde hareketini ölçebilmek için askıdaki malzemeyi veya tabandaki sürüntü maddesini toplamak üzere kullanılan araç gereç başlıca üç gruba ayrılır.• 1-Sepet tipi• 2-Hava tipi• 3-Delikli tipi

Ölçmenin yapılacağı yer yatak şartlarının kararlı olduğu ve derinlik hız, eğim, gibi akım parametrelerinin belirleneceği bir bölgede seçilmeleridir. Bunların kullanım durumunda kalibre edilmesi ve daha önceden yapılan kalibrasyonlara göre sonucun kontrol edilmesi gerekir.(Mesela toplanan malzeme gerçek sürüntü malzemenin %60 olması gibi) Tabandaki malzemenin ölçülmesi.

-Askıdaki malzemenin ölçülmesi için genel olarak akıma direnci azaltılmış füke şeklinde

bir dış gövde içinde ağzı akım yönüne dönük standart bir şişe kullanılır.

-Katı madde hareketi ölçümü için kullanılan bir diğer teknik izleyiciler yöntemidir.

Bunlar radyoaktif , floresanlı veya özel dağılımların taban daneleriyle aynı olması

gerekir eşdeğer küre çapı ağırlık gronülmetresi vs. bıraktıkları noktadan itibaren zaman

içinde akarsu yatağındaki dağılımları izlenerek katı madde taşınımı hesaplanabilir.

Taşkın KontrolüTaşkınlar yüzey sularının en önemli unsurlarından birisidir. Kısacası su kaynakları mühendisliği yüzey sularından yararlanma sulama enerji üretimi gibi ve suyun zararlarından koruma yani taşkından koruma amaçlı geliştirilmiştir. Taşkınlar genel olarak akarsu boyunca suyun akarsu yatağının taşması ile etrafa zarar vermesi şekline ve akarsu ağızlarında deltanın su altında kalması şeklinde oluşabilir. Delta taşkınları genel akımın yavaşlığı , gerekirse hayati riskleri açısından daha az kritik olup akarsu yatağı boyunca oluşan taşkınlar üzerinde oluşan üstünde akımlar genelde her yıl içinde oluşan olaylardır. Bir akarsu yatağında üç kademeli kesit düşünülebilir.

1-Minimum debi kesiti 2- Ortalama debi kesiti3- Maksimum debi kesiti

Akarsu maksimum debi kesitini aşarak kontrolsüz olarak çevreye zarar verecek şekilde akım oluşturan olaylara taşkın denir. Taşkın oluşmadan önce önlemlerin alınması gerekir.

Taşkınların Oluşması

Taşkınları oluşturan sebepler genel olarak ;

1-Yağmur

2-Kar Erimesi

3-Buz Yığılması

4-Buzun kırılması

5-Toprak kayması

6-Baraj yıkılması

7-Deniz kabarması

8-Diğer yapay sebepler(insan faktörü)

Taşkınların Sınıflandırılması

Küçük çapta taşkınlar çok sık oluşabilir. Yıllık en büyük debinin oluşturduğu

taşkına yıllık taşkın, yaz yağmurlarından kaynaklanan ve yaz ile birlikte dağlık

bölgelerdeki kar erimesinden kaynaklanan taşkınlara yaz taşkınları, bitki örtüsünün

seyrek olduğu kışlık bölgelerde kış yağışlarından kaynaklanan taşkınlara kış taşkınları

denir. Bunlarda çok fazla zarar söz konusu değildir.

Bir akarsu havzasında gözlenmiş akımlar içerisinde uzun yıllar en büyük

değerdeki akıma gözlenmiş en büyük taşkın, akarsu okum istatistiklerinin ima ettiği

ama henüz oluşmamış, fakat oluşması muhtemel en büyük akıma muhtemel en büyük

taşkın denilir. Bu kavram pratikte belirli bir tekerrür aralığı ile ele alınır .Aksi halde

teorik olarak buna kesin bir değer verilemez.

Taşkın Zararları

Taşkın zararları genel olarak;Can kaybı ve ekonomik zararlar olarak sınıflandırılır. Ekonomik zararlarda

doğrudan zararlar (bölgedeki ekonomik ve diğer faaliyetlerin durması gibi) olarak ikiye ayrılır. Bunlar genellikle birbirine yakın mertebededir.

Proje RiskiHerhangi bir su kaynakları projesinde belli bir tekerrür aralığına bağlı bir

taşkın olayının projenin ekonomik ömrü boyunca meydana gelme riski proje riski denir. Tekerrür aralığı “T” olan bir taşkın için ekonomik ömrü “N” olan bir projede proje riski (r);

olur. Diğer bir yaklaşık ifade ise,

Problem 7: Tekerrür aralığı 100 yıl olan bir taşkının ekonomik ömrü 25 yıl olan bir projede, proje riskini hesaplayınız?

T=100 yılN=25 yıl r=?

=%22

Bir Akım Serisinden Tekerrür Aralığının Belirlenmesi

Taşkınlar genel olarak ve değer istatistiği ile ele alınırlar. Mesela bir yılın en

yüksek akım değeri (bir veya birkaç gün sürebilir) taşkınlar açısından o yılı temsil eder.

İşte her yılın en yüksek akımlarından oluşan çok sayıda akım değerlerinin var olduğu

kabul edilerek bu akım değerlerinin büyüklüğüne göre sıraya konulduklarında n: akım

değerlerinin mevcut olduğu yıl sayısı , m : akım değerlerinin büyüklüklerine göre sırası

olarak ifade edilip buradan tekerrür aralığı : şeklinde ifade edilir.

Mesela, n=50 yıl için her yıl en büyük akımları sıralandığında 1. Sırada (m=1)

Q=148x106 m3/sn var ise, bu akım için tekerrür aralığı

Problem 8:

Bir proje bölgesi için elde mevcut yıllık en büyük akım değerleri

17 yıl için aşağıdaki şekilde verilmiştir.

106m3 34-38-29-30-32-28-26-25-27-19-24-31-35-37-40-36

Bazı projeler için gerekli olan çok büyük tekerrür aralıkları;

1- Mevcut gözlenmiş yıllık akımların istatiksel modeli yapılarak bu modelden çok uzun süreli (binlerce yıllık akımları üreterek bu yolla tekerrür aralığı hesabı yapmak.

2- Uç değerler istatistiği ile ilişkili istatistiksel dağılım fonksiyonlarını kullanarak tekerrür aralığı hesaplamak mümkün olabilir.

Projelerde seçilen taşkın tekerrür aralıkları genel olarak can kaybı risk olup olmadığına

ve depodan su hacmine bağlı olarak değerlendirilir.

(Küçük hacim ve 100 – 500 yıl tekerrür aralığı.

Büyük hacimli (>106 m3) Can kaybı riski olmayan 500-1000 yıl tekerrür aralığı

Büyük Hacimli >> 106m3 Can kaybı riski var 1000-10000 yıl tekerrür aralığı

Yapı Tekerrür AralığıToprak barajlar 15000 yıl

Kaya Dolgu Barajlar 10000 yıl

Beton Barajlar 1000 yıl

Bağlama (şehre yakın) 250 yıl

Bağlama (şehre uzak) 100yıl

Batardolar 25 yıl

Taşkın Koruma Önlemleri:1-Akarsu düzenlenmesi yoluyla kanal eğimini arttırarak kesit hızlarının, dolayısıyla akarsu normal debisinin artırılması (Q=V.A) Eğimi artırmakla mümkündür.

2-Taşkın sularını taşkın kanalları vasıtasıyla bölmek, özellikle akarsu kenarlarındaki yerleşim bölgesini korumak amacıyla belirli bir düzeyin üzerine çıkan akım taşkın kanalına alınarak zararsız bir şekilde uzaklaştırılır.

3- Akarsu kesitinde değişiklik yaparak yeni normal debinin üzerindeki debileri geçirecek dutuma getirecek duruma getirmek. Belirli yerlerde kazı yoluyla bir miktar kesit alanı arttırılabilir. Fakat masraflı bir iştir. Daha çok tercih edilen yöntem (yatak boyunca kanalları yükseltmek) sedde veya taşkın duvarları inşa etmek yoluyla kesit alanının taşkın debisini geçmesini sağlamaktır.

Seddeler genelde sıkıştırılmış toprak duvarlar şeklinde akarsu kenarına paralel yapılardır. Bu seddelerin sev eğimleri zemin taşkın duvarları ise taş veya beton yapılardır.

A’nın sınırlandığı alan ile B’nin sınırlandığı değer eşit olmalıdır.

Dolu savak barajın gövdesindedir. Dış savak ise barajın dibindedir. Sel kapağı akarsu yatağının biraz aşağı baraj olarak düşünülebilir. Dolu savak yada dip savak yoluyla boşaltım yapılabilir.Dolusavakta;(Savak etkisi ve yaklaşım hızının ihmal edildiği formüldür.)

H: Dolusavak üzerindeki yükseklik (savak yükü) B: Dolu savak genişliğic: Dolusavak kesiti c: 1.95 2.05 arasında değişir.

Dipsavakta;

f: sürtünme faktörü l: dip savak uzunluğu d: dip savak çapı

Örnek 9:

Şekilde gösterilen trapez kanalın s=0.0016 (hidrolik eğim) n=0.0241 (manning

katsayısı) olduğuna göre; bu kanaldan geçecek maksimum debiyi hesaplayınız? Taşkın

halinde kanaldan geçecek debi, maksimum debinin 2 katı olduğuna göre; kanal

kıyılarına yapılması gerekli olan dik sedde duvarlarının yüksekliğini hesaplayınız?

Çözüm: ise;

(Bu yeni çıkan taşkın debisine göre R,A ve P değerleri bulunur.)Taşkın seddesi olma durumuna göre;

Deneme yanılma yöntemiyle x=1.08 m 1.1 m bulunur.

TAŞKIN ÖTELEMESİGöletlerde akım ötelemesi

Herhangi bir gölet veya baraj haznesi gibi depolama tesisine giren bir hidrograf bu depolama tesisinin boşaltım sisteminden bırakıldığında zaman içindeki dağılımı farklı bir akış debisi oluşturacaktır. Böylece depolama tesisine giren akım tesisten çıkan akım şeklinde ötelemiş olmaktadır.

Şekil-I (Q-t grafiği)’de hidrografın altındaki alan, akımın toplam hacmini verdiğinden ; giren hidrograf ve çıkan hidrograf altındaki alanların aynı olması gerekir. [ Amaç, pik debiyi azaltmaktır. Bir miktarda biriktirilebilir. (hacmin). Taşkın durumunda barajlarda su biriktirilmelidir ve kurak dönemlerde kullanılmalıdır.]• *Genel olarak, akım ötelenirken pik değeri de bir miktar azaltılmış olur.

AV – Dh İLİŞKİSİ Haznenin (depolama kısmı ) hacim yükseklik ilişkisiyle belirlenir. Burada

giren ve çıkan debiler genellikle seçilen zaman aralığının arasındaki ve sonundaki sonunda ki debilerin ortalaması olarak alınır.

Örnek 10: Bir akarsuyun üzerinde inşaa edilen sel kapanı, akarsu norma debisinin

üzerinde gelen ve şekilde gösterilen taşkın hidrografını öteleyecektir. Sel kapanının

hacim- yükseklik ilişkisi;

•

• Dip savak boyutları;

• olup taşkın başlangıcında (t=0) dip savak üzerindeki su yüksekliği h=2.4 metredir.

Ötelemeyi yapınız.

Çözüm:t h(m) )

(

0 2.4 0.996 0 22.36

3 2.2 0.88 24 21.41 -0.2 0.116 0.58

6 2.55 1.088 60 23.05 +0.36 0.208 0.59

9 3.17 1.492 64 25.70 +0.62 0.404 0.64

12 3.62 1.808 48 27.46 +0.45 0.316 0.703

15 3.785 1.929 30 28.08 0.165 0.121 0.734

18 3.727 1.886 18 27.87 -0.058 0.042 0.735

21 3.51 1.729 8 27.04 -0.22 -0.157 0.722

24 3.16 1.485 0 25.66 -0.35 -0.244 0.697

t=0 saat için; h=2.4 m

t=3 saat için; h= 2.2 m olduğunu varsayalım.

(soruda verilen)

(hacimde azalma oldu fakat işaretin bir önemi yok)

h=2.2m’yi kontrol edelim.

(hesaplanan değer)(60*60 çarpılmasının sebebi zamanı saniye cinsinden yazmak istememizdir)

Bu eşitlik sağlanmadığı takdirde tekrar başa dönülerek aynı işlemler yapılır.

t=6 saat için;

h=2.55m olduğunu varsayalım.

m

h=2.55m’yi kontrol edelim.

yaklaşımı sağlanmış, t=9saat, t=12saat, t=15saat, t=18saat, t=21saat ve

t=24saat içinde aynı işlemler yapılmış ve tabloda belirtilmiştir.

b)1 m artması veya azalması durumunda savak çapını bulunuz?

t=3 saat için; h=3.4m

=-119.656

Örnek:Yaklaşık üçgen kesit kabul edilen bir kanalda su derinliği 2m iken, yüzey genişliği 120m

olup akarsu debisi Q=105 ‘dir. Taşkın durumunda yüzey genişliği 600m olduğuna göre

yaklaşık taşkın debisini hesaplayınız?

(küçük alan için)

=1

=5

AKARSU DÜZENLENMESİ

Taşkından korunma katı maddeyi hareket ettirme taşkından korunmadır. Bir akarsu düzenlemesi bütün havza göz önüne alınarak en yüksek yararı sağlamak ve akarsu zararlarını en aza indirmek amacıyla yapılır. Düzenleme çalışmaları ile havzadaki yerleşim alanları emniyete alınır. Sudan enerji sulama vs. amaçlarla yararlanma imkanı arttırılır. Ve akarsu da kararlı bir taban sağlanarak erozyon ve taşınan katı maddenin istenmeyen yere birikmesi engellenir.

• Soru :

Tabanda akarsu madde taşınımını engellemek istersek, oraya bir kaplama yaparız, ve

kaplamanın hangi özelliğine dikkat ederiz?

• Soru :

İlk hareketin başlaması sürtünmeyi yenmelidir. Du-boys formülüne bakarak;

Tabana öyle bir malzeme sermelidir ki taban kayma gerilmesine (kritik kayma gerilmesi

büyük olan malzeme sererek o malzemeye harekete geçmez ve tabandaki sürüntü

malzemesi engel olur) formüllere göre yorum yap

*Proje riskinde;

Not:

Akarsu düzenlemesi akım bakımından

1-Yüksek akıma göre düzenleme(taşkına göre düzenleme)

Akarsu yatağının maksimum taşkın debisine göre düzenlenmesini esas alır. Bu durumda

taşkın piklerini taşkın geciktirme havuzlarında veya baraj göletlerinde sönümlemesi

taşkın debisinin bir kısmının taşkın kanallarına aktarılması ve akarsu yatağının gereken

yerlerde taşkın debisine göre seddelenmesi söz konusu olacaktır. Bütün bunlar taşkın

zararını en aza indirerek ekonomik planlama ile analizle planlanır.

2-Ortalama akıma göre düzenleme(Katı madde ve taban şekilleri)

Bir akarsuda akarsu kesiti ve güzergahı ortalama debi hesap alınarak düzenlenir. Burada esas kriter, yataktaki taban şekilleri ve katı madde yüküdür. Diğer amaçlar ise kıyıları çökme kaymaya karşı korumak, yeraltı su seviyesinin düzenlenmesi ve akarsu ulaşımı ile ilgilenir.

3-Düşük akıma göre düzenleme (Taşınan katı maddelerin tıkanmaması için)

Burada en debilerde dahi, akarsu yatağında belli bir güzergah içinde yeterli bir su

derinliğine sağlamak amaçlanır. Minimum debiler yatağın en derin kısmında daha dar

kesitten düzenli olarak geçirilir. (daha hızlı geçer ve birikme olmaz) Böylece çamur

yığılması önlenir ve yatağın diğer kısımlarının bozulmasının önüne geçilir.

Düzenleme Güzergahı

Akarsuyun geçtiği yerlere güzergah denir. Düzenleme güzergahı doğal güzergahı esas

alır. Fakat akarsuyun geçmesi şart olan bazı noktalar (meskun yerler, liman akarsu

kavşağı gibi) ve katı madde taşınımı, kıvrımlanma ve eğim şartları göz önünde tutulur.

Bunlara dikkat edilmediği taktirde, akarsuda kum yığınları ortaya çıkması gibi

istenmeyen durumlar oluşur. Kıvrımlarda düz kısmın uzunluğu genişliğin en az 2 katı

olmalıdır.(2 kıvrım arasında düz kısım var.)

Düzenleme EğimiSeçilen akarsu güzergahı ve en kesiti akarsudan geçen debi ile birlikte değişik akım

durumlarına göre değerlendirilerek, akarsu yatağının kararlı olması için uygun bir taban

eğimi belirlenir. Burada,

Q: Akarsudan geçen debiS: Hidrolik EğimK: yatak durumuna göre seçilecek katsayıdır.

olduğunda, akarsuda kollara ayrılma eğilimi oluşur. olduğunda ise, akarsuda mendereslenme (kıvrımlanma) oluşur. olacağından akarsuda mendereslenme oluşur. 0.004<K>0.002 Akarsuda yatak kararlılığı için olması gereken eğimdir.

Düzenleme EnkesitiBir akarsuyun belirli bir kesiminin düzenlemesinde kullanılan en kesitle verilen isimdir. En kesit akarsu debisiyle birlikte geçirebilmenin küçük orta ve yüksek akımlara uygun su derinliği oluşmalı akarsu tabanında kabul edilebilir düzeyin altında erozyon ve birikme sağlanmalı kıvrımlarda aşınma ve yığılma söz konusu olmamalıdır.

Akarsu Yatağı Düzenlenmesinde Yapı Elemanları Kullanılan malzemeler yerel olarak temin edilebilecek kolay taşınabilir ve ucuz olmalıdır. Bu malzemelerin kullanılmasıyla yatağın erozyona karşı korunmak üzere kaplaması veya yatak düzenlemesi için gerekli yapıların oluşturulması amacıyla yapı elemanları imali gerçekleştirilebilir.

Akarsu yatağı düzenlemesinde kullanılan yapı elemanları ;Anraşman KaplamaDal DemetleriBatınma DemetleriBatınma Salları Dal Paketleri Çitler Tel veya Ahşap Sandıklar

1- AnraşmanYatağın erozyondan korunması için serilen taşlardan oluşmuş bir örtüdür.

2-KaplamaAkarsu kanalını erozyondan korumak üzere düzenli bir şekilde yapılan kaplama işlemidir. Taştan yani kagir beton asfalt ve ya çim olabilir. Geçimli veya geçimsizdir.

3- Dal DemetleriBirkaç metre uzunluğundaki dallar 10-20cm demetler halinde bağlanır. Yatakta çapraz kazıklar arasına enine yerleştirilir.

4-Batırma DemetleriDal demetlerinin ortasında ağır taş kaya parçaları bulunur. Bunlar kıyıdan suya atılarak dibe çökertilir.

5-Batırma SallarıDallar veya ahşap malzeme ile yapılan muhtelif büyüklükteki sallar üzerine yığılan taş çakıl malzemesi ile ağırlaştırılarak batırılır.

6-Dal Paketleri Paketler halinde 30-40 cm kalınlığında yatay dal tabakaları arasında taş çakıl moloz yerleştirilerek yapılır. Tespit kazıkları kullanılır.

7-ÇitlerÇitler düzey kazıklar arasında dalların çit gibi örülmesiyle oluşan şev diplerinin emniyete alınması amaçlı kullanılır.

8-Tel veya Ahşap SandıklarKafes tellerinden yapılmış metal veya yuvarlak ağaç dallarından yapılmış ahşap içine taş doldurulan sandıklardır. Çeşitli yapılar için yapı elemanı olarak da kullanılırlar.Kullanılan yapı elemanları akarsu yatağındaki kayma gerilmesine gerekli direnci gösterebilmelidir. Bunların maruz kalabilecekleri kayma gerilmesi değerleri ;

Yapı Elemanı

Çim 1.5-3.0

Dal demetleri + iki kum 1.0

Dal demetleri + çakıl 1.5

Dal demetleri (Akıma paralel) 5.0

Taş kaplama 16

İri Taşlarla Anraşman 24

Beton duvar, taş duvar 60

Taş sandıklar 150

Genel olarak düzenleme yapıları;1-Koruma yapılarıTaban koruma yapılarıKıyı koruma yapıları

2-Daraltma YapılarıSabit Daraltma Yapıları (mahmuz)Hareketli Daraltma Yapıları

3-Diğer Düzenleme yapılarıYargınlarTaban eşikleriAkarsu kavşaklarıAkarsuyun kollara ayrılmasıYataktaki kayaların temizlenmesiYatak taraması gibi

Taban KorumaBir akarsuda taban koruması için söz konusu kesimde akım özelliklerinin bilinmesi gerekir. Taban aşınması aşağıdaki sebeplerle oluşabilir;

1-Akarsu boyunun kısaltılması: Eğim artar ve aşınmasına neden olur.

2- Akarsu yatağının daraltılması : Daralan kısımda aşınma olur.

3- Katı madde geçişinin engellenmesi: Baraj yaparak engellenebilir. Barajın ömrünü azaltır ve kullanım amacını değiştirir. Elektrik amacıyla kullanılan barajın sulama da kullanılması gibi Köprü ayaklarının önünde aşınma arkasında birikme olur.

4- Taşkın gibi nedenlerle su seviyesinin yükselmesi : Taşkın sebebiyle su seviyesinde yükselme ve aşınmanın artmasına neden olur.

5- Akarsu yapıları nedeniyle yüksek su seviyesinin oluşması: Birikme ve aşınmaya sebep olur.

6- Yapay sebepler: Yataktan alınan malzemeler İnşaat malzemesi olarak kullanılır. Alınan yerden akarsuyun dengesi bozulur ve geride katı madde taşınması olur.Taban aşınmasını önlemek için alınan önlemler tabanın taş veya kaya örtü ile kaplanması veya taş kaplama yapılmasıdır. Taban eğimini azaltmak için taban düşüşü oluşturulabilir.

Taban kaplaması : Taban kaplamasında seçilecek malzeme çapı genel olarak kritik kayma gerilmesinin 2 katı seçilerek belirlenebilir.

Taban Düşüşü:Taban eğiminin dik olması taban aşınması aşındırıcı önemli bir etkendir. Akarsuyun belirli kesimlerinde taban dürüsü oluşturmak suretiyle eğimin azaltılması mümkündür. Taban dürüsü yapısı temel , savak duvarı düşüm yatağı ve kanal duvarlarından oluşur.

n=-1+

Kıyı Koruma YapılarıKıyı koruma önlemleri;Kıyı şev yüzeyini daha yatık yapmak Su yüzeyinin eğimini azaltmak Akım kesini büyüterek akım hızını düşürmek Kıvrımlarda eğrilik yarı çapını büyütmek Kıyı yüzeylerini korumak

Kıyıdaki zemin özelliklerine göre şev eğimleri belirlenir. Yüksek su seviyesi üzerinde

kalan bölge genellikle çim eklenerek korunur. Su seviyesi altında kalan bölge anraşman,

taş kaplama ve taş sandıklar ile oluşturulan özellikle de şev dibini emniyete alacak

şekilde korunur.

Su altında şev yüzeylerinde koruyucu tabakaların taş boyutları taban kayma gerilmesi

şev eğimine bağlı bir katsayı ile çarpılarak;

Daraltma YapılarıDaralma yapıları akarsu güzergahının ve en kesitinin belirlenmesinde önemli rol oynar. Akarsu en kesit özellikleri;Daraltma yapıları mahmuzlarla paralel yapılar olarak 2 çeşittir.mahmuzlar da;• Dik mahmuzlar• Mansapa eğimli mahmuzlar• Membaya eğimli mahmuzlar

Paralel yapılar Paralel yapılar akarsu güzergahını oluşturmakta kullanılır. Mahmuzlara nazaran geç dolarlar. Çünkü, sadece askıdaki malzemeyi toparlar. Düzenlemeden sonra yatak genişliğini değiştirmek mahmuzlara nazaran daha zordur. Su yılı başlangıcı ekim ayıdır. Yeraltı su seviyesinin en zengin olduğu ay ekimdir.

BağlanmaAkarsu üzerinde genel olarak vadiyi kapatan ve önemli bir depolama hacmi oluşturan barajlar, sadece akarsu yatağını kapatan ve amacı akımı kontrol ile birlikte memba tarafında bir kabarma elde etmek olan bağlamalar ve tabanda sürekli olarak su altında kalan taban eşikleri inşa edilerek akım değişik ölçülerde irdelenir.

*Balamaların amaçları;1- Memba bölgesinde suyu kabartarak istenilen seviyeden su almak2-Su yüzeyi değişimlerini düzenlemek3-Düşü yüksekliği elde etmek4-İletim kanalı kısaltmak5-Akarsu kesitindeki hızı azaltacak kıyı ve taban aşınmasını önlemek6-Ulaşım için gerekli su derinliği sağlamak7-Yeraltı su seviyesini yükseltmek8-Sürüntü maddesi ve askıdaki katı maddeleri tutmak9-Akarsuyun havalandırma yoluyla kendini temizlemesini sağlamak10-Sınırlı bir depolama yoluyla akımları bir miktar düzenlemek

Bağlamaların Sınıflandırılması1-Büyüklüklerine göre• Büyük bağlamalar: 100 yıllık tekerrür aralığına sahip debi >500 m3/sn ise • Orta büyüklükteki bağlamalar (100 m3/sn Q100 500m3/sn)

• Küçük bağlamalar (Q100 100m3/sn)

2-Yapısal olarak• Dolu gövdeli• Hareketli bağlamalar

3-Su geçirme bakımından• Geçirimsiz (taş, betondan yapılır)• Geçirimli (taş, toprak, dolgu)• Yarı geçirimli (sıvılaştırılmış toprak dolgu)

Bağlamaların Sınıflandırılması

Bağlamalar için uygun yer seçimi, yapılış amacına uygun olarak belirtilen bölgenin topografik yapısına, akarsu yatağı özellikleri ve zemin özelliklerine bağlı olarak kararlaştırılır. Bağlamanın kabarma kotu, kabarma ile sağlanacak fayda ve kabarmadan doğacak mahsurlar göz önüne alınarak belirlenir. Bağlamanın temel inşasında zemin özellikleri büyük önem taşır. Kaya zemin en uygun ve ekonomik temelin yapılmasını

Sağlar. Kum-çakıl ağırlıklı zemin, geçirgenlik problemi oluşturur. Bu durumda tabanda perde gibi bazı önlemler gerekebilir. Kil ve çamur gibi zeminlerde taşıma kapasitesi sorunu ortaya çıkabilir. Bazen zayıf zemin kazılıp yerine sağlam dolgu yapılması gerekir.

Tasarım Esasları

Bağlama üzerindeki statik ve dinamik kuvvetler dikkate alınarak;

• Kaymaya karşı,

• Devrilmeye karşı, tahkik yapılır

Statik kuvvetler, hidrostatik itme ve kaldırma kuvveti, bağlamanın gövde ağırlığı ve

tabandaki sürtünme kuvvetidir.

Dinamik kuvvetler ise momentum denklemi kullanılarak hesaplanan kuvvetlerdir.

Bağlama Tipinin SeçimiBağlama tipinin seçimine bağlama yerinin topografyası önem taşır. Düz arazideki

bağlamaların taşkın sularının istenilen ölçüde geçirilebilmesi için hareketli bağlama daha uygundur. Dar ve dik yamaçlı vadilerde sabit bağlama daha ekonomiktir. Diğer önemli bir kriter, katı madde debisi olup, katı madde hareketi fazla olan akarsularda bunların deşarj imkanı sağlaması açısından hareketli bağlama tercih edilir. Aksi halde, sabit bağlama kısa sürede dolar. Ayrıca zemin durumu açısından sabit bağlamalar daha yaygın bir temele oturduğundan kum-çakıl zeminlere uygundur. Maksimum ve minimum debiler arasındaki farkın fazla olduğu durumlarda hareketli bağlama tercih edilir.

Savak Kapasitesi

*Savak genişlik etkisi ve yaklaşım hızı etkisi ihmal edilmemiş durum

c: Savak katsayısı

1-Q 2- 3-

Tasarım Esasları• Devrilmeye Karşı• Kaymaya Karşı

Momentum Denklemi Gereği; Kaymaya Karşı;

Burada;

V: düşey kuvvetleri, H: yatay kuvvetleri ve k: sürtünme katsayısını gösterir.

*Depremden dolayı gelen etkinin paydada yer alması daha uygundur. Paya koymak

daha büyük olur ve o kadar uygun olmaz.

* Don etkisi yüzeysel ve çizgisel yük olarak gelir. Birim genişlik t/m’dir.

2-Hareketli Bağlama

q: Birim genişlikten geçen debi

*Debiler aynı, hız ve yükseklikler farklıdır.

*Eğer, kapak altından geçen akım hidrolik sıçrama yapmazsa, batmış veya boğulmuş kapak tarzında akım söz konusudur. Bu takdirde debi;

Bu durumda, “x” ve ’nın bir fonksiyonu olup, “0” ile “1.0” arasında bir değer olmaktadır.

*Sabit bağlama için gerekli olan tasarım esası, hareketli bağlama içinde geçerlidir. *Hidrodinamik Kuvvet: Momentum al*Zemin geçirimsiz Fu=0 oluşmaz.

Problem 11:Debisi , genişliği 12m olan dikdörtgen kesitli bir kanalda düşüden sonraki su yüksekliği 1.4 metre olması istendiğine göre, gerekli taban düşüsü yüksekliğini bulunuz?

Çözüm: B=12m

Not:Taban genişliği 30-40 yüksekliği 1-2 m ise ihmal edilebilir. Trapez kesitler için.

Problem 12:Debisi olan bir akarsuda yapılan sabit bağlama kret kotu 372m, savak genişliği 30 m ‘dir. Bağlamada su alma kanalına aktarılmakta ve savak katsayısı c=2 olduğuna göre, memba tarafındaki kabarma kotunu bulunuz.? (savak genişlik etkisi ve yaklaşım hızı etkisi kontrol edilecektir. Savak yükü ve akarsuyun genişliği 3m ve 50 m alınabilir.) Savaktan inen suyun savak önündeki yüksekliğini ve sıçramadan sonraki yüksekliğini hesaplayınız.?

1-Kabarma Kotunu Bulalım:

ise ise h=1.625m bulunur.

Kabarma kotu; H+h=372+1.625=373.625m bulunur.

2- h1 içinEnerji denklemi;

h2 için;Momentum denklemi;

(Hidrolik sıçrama olduğundan enerji kaybının ne kadar olduğunu bilmiyoruz. Bu nedenle momentum denklemi yazarız.)

*Enerjinin minimum olması için eşik yüksekliğini bulunuz?

**

Momentum denklemi; Dikdörtgen Kesit ise

Dikdörtgen Kesit değilse

Problem 13: Beton gövdeli sabit bağlama kesiti şekildeki gibi kabul edilerek, bir önceki

problemdeki akım durumu için, tabanda kayma tahkiki yapınız.

k: Tabanda ortalama sürtünme katsayısı

m: Boşluk suyu basınç kuvveti hesaplanırken kullanılan küçültme katsayısı

fu: Boşluk suyu basınç kuvveti

k=0.85

olduğundan yapı kesiti büyütülmelidir. Güvenli değildir. Kaymaya karşı tahkik sağlanmamıştır.

Problem 14: Bir hareketli bağlamada, bağlama yakınında biriken su yüksekliği 6.80m, düşey hareketli kapı genişliği 3m ve tabanda kapı açıklığı su yüksekliğinin %20’si olduğundan, için daralma katsayısı () 0.61 alarak kapak altından geçen debiyi hesaplayınız? Kapı üzerindeki hidrodinamik kuvveti bulunuz? Kapı kapalıyken, üzerindeki hidrostatik kuvveti hesaplayınız?

Momentum denklemi gereği;

(Bu değerleri Bulun)

AÇIK KANAL AKIMISerbest yüzeyli akımlar kanal başındaki ve sonundaki şartlara, taban eğimine ve kanal cidarının çizgisine bağlı olarak;

a- Uniform akımlarb- Uniform olmayan akımlar

Uniform kanalda, kanal içerisindeki su derinliği kanal boyunca sabittir. Uniform

olmayan akımda ise su derinliği kanal uzunluğunun bir fonksiyonudur.

Uniform olmayan akımları iki grupta toplamak uygundur.a- Tedrici (yavaş) değişen akımlarb- Ani değişen akımlar

Tedrici değişen bir akımda akım çizgilerinin yaklaşık olarak düzgün ve birbirine paralel olduğu kabul edilebilir.

Özgül Enerji, Kritik akım, nehir ve sel rejimi Bir kesitten birim zamanda geçen birim ağırlıktaki akışkan enerjisi olarak ifade edilir. Karşılaştırma düzlemi kanal tabanına alındığında;

v=Q/A +y

-Özgül enerjinin kanal derinliğiyle grafiği incelendiğinde şekildeki eğriler elde edilir. Burada herhangi bir E enerjisine karşılık 2 adet su derinliği bulunmaktadır. Enerjinin minimum olduğu yerdeki su derinliği, kritik derinliktir.

=1

İspat 1: Dikdörtgen kesit için Yc tayin edilmesi.

A=By

B=T

E=

=1.5

Derinliğin kritik derinlikten büyük olduğu akımlar; nehir rejiminde akımlar, derinliğin kritik derinlikten küçük olduğu akımlar diye adlandırılır. Literatürde nehir rejimi kritik altı, sel rejimi ise kritik üstü olarak adlandırılır.

Kritik yükseklik dışındaki bütün yükseklikler için aynı enerji seviyesini veren ikinci bir akım mevcuttur. Kritik Hız Burada;

Aslında Vc’nin bu değeri açık kanalda meydana gelen herhangi bir rahatsızlık sonucu oluşan, ilerleyen dalgaların yayılma hızıdır. Yani; eğer kanalda, kritik üstü hızla akan bir akım varsa memba tarafında bir olay, mansaptaki akımı etkilemez. (nehir rejimi durumunda dalga yayınımı) O halde Froude sayısı; Fr==1 ise V=Vc Fr> 1 ise V>Vc hızlı akım (kritik üstü)Fr<1 ise V<Vc yavaş akım (kritik altı)

Hidrolik Sıçrama

Kritik üstü hızlarda akım enerji denklemi gereği, düzgün bir geçişle yavaş

akıma dönüşemez. Kritik üstü hızdaki bir akımın yavaş akıma dönüşmesi ancak hidrolik

sıçrama ile olur. Fakat, yavaş akımdan hızlı akıma dönüşme sırasında hidrolik sıçrama

olmaz. O halde hidrolik sıçrama olması için gerekli şart V>Vc yani; Fr>1 olmalıdır.

Hidrolik sıçrama sırasında sıçrama kademesindeki karışmadan dolayı enerji kaybı

oluşur. Olayın analizi enerji denklemi ile yapılamaz, momentum denklemi kullanılır.

Momentum PrensibiSeçilen bir kontrol hacminde herhangi bir yöndeki momentum değişimi o yöndeki bileşke kuvvete eşittir.

İmpuls-Momentum Denklemi

Geniş Dikdörtgen Kanal için Hidrolik Sıçrama

Enerji Kaybı

Problem 15:Şekilde gösterilen ve akım parametreli verilen trapez kesitli kanalda;A- kritik derinlik ve kritik eğimi hesaplayınız.B- normal derinli ve ortalama hızı hesaplayınız.C- Bu kesitin alanı sabit ve trapez şekli aynı kalması şartıyla geçirebileceği maksimum debiyi hesaplayınız.Q=11.3 n=0.025s= 0.0016

A-

T(y)=b+2my=b+4y A(y)=by+my²=by+2y²

b)

11.3=

Q=V*A ise 11.3=V*8.30 ise V=1.36m/sn

C-

y=2.19m

Problem 16:Genişliği 5 m olan dikdörtgen kesitli bir kanaldan debi 26m³/sn, akım yüksekliği Yn=2Yc,manning katsayısı n=0.0023 olup, boyuna kesit şekilde gösterildiği gibidir.A- Kritik yüksekliği bulunuz.B- Yn=2Yc olduğuna göre taban eğimini bulunuz.C- Düşüden sonraki yüksekliğini bulunuz.D- Sıçramadan sonraki yüksekliğini bulunuz ve enerji kaybını hesaplayınız.

Çözüm:

A-

B-

R=1.321688m

C-

m/sn m/sn

Basit newton-raphson iterasyon yönteyimle sonuç;

D-

m

En iyi hidrolik kesit

Normal akım taşıyan bir kanalda verilen geometride kesit alanı sabit olan akım için en büyük debinin geçirilmesi veya verilen bir debiyi geçirmek için gerekli en küçük kesit alanının bulunmasında söz konusu geometri için en iyi hidrolik kesit tanımlaması yapılır.

Dikdörtgen Kesit:

by=2 b=2y

Üçgen kesit

Örnek 17: Trapez kesitli bir kanalın taban eğimi s=0.001, manning kat sayısı n=0.025 kanal

kesitinin taban genişliği b=6m, normal akım yüksekliği 3m , yan kenarların eğimi ½

olduğuna göre bu kanaldan geçecek zamanla değişmeyen düzenli akım debisini

hesaplayınız.

A- Yukarıda verilen kanal kesitinde kesit geometrisi trapez kalmak şartıyla Q=12m³/sn’lik debiyi geçirecek en iyi kesiti bulunuz, kesit alanını ve boyutlarını belirleyiniz.

B- Yukarıdaki kanalın eğimi ve sürtünme özellikleri aynı fakat kesit alanı yarım daire olan bir kanalın Q=12m³/sn’lik bir debi geçirilmesi için akım yüksekliğini bulunuz ve kesit alanını hesaplayınız.

P=2x+6=19.42 mR=1.85m A-

B-

R=y/2

=853.815 y=2.334m A=8.558m²

1- Standart Adım Yöntemi1-1 kesitindeki akım parametreleri biliniyorsa 2-2 kesitinin, akım parametrelerini hesaplamak için; 1- tahmin edilir, Buradan, , ve tahmin hesaplanabilir. Dolayısıyla;

Elde edilir.

2-

3- Bu değer istenen ile aynı ise Aksi halde tahmini yenilenir. Ve işlemler tekrarlanır..Kesit Y A P

Doğrudan Adım MetoduBu yöntemin, standart adım yönteminden tek farkı hidrolik eğim hesabıdır. Burada hidrolik eğim her kesit için ayrı hesaplandıktan sonra ortalaması alınarak ortalama hidrolik eğim belirlenir.

ise

Örnek 18: Trapez kesitli bir kanalda verilen kesitte kanal tabanı; 1. kesite göre 0.08 m yukarıda

olup, Bu kanalda n=0.035 ise mansaptaki kesitte standart adım yöntemiyle

yüksekliğini hesaplayınız.

.

Örnek 19: Trapez kesitli kanalın taban eğimi 0.00175 olduğunda kanal başlangıcından 300m mansaptaki su derinliğini doğrudan adım yöntemiyle bulunuz.

Örnek20:

Bu kesitten ne kadar uzakta ve nerede su yüksekliği 1.5 m olur?

m

m

S=0.0024 S-=-0.004

Örnek21: Şekilde gösterilen alanını taban eğimi s=0.0025 n=0.023 olduğuna göre normal akım şartlarında kesitten geçecek maksimum debiyi hesaplayınız.-Bu debi için kritik derinliği ve kritik eğimi bulun- Normal akımda kanaldan geçecek debinin1.5 katına çıkması için kanal tabanında

yapılacak h derinliği ne kadardır?

Q=

ise =3.35m

S=0.00174 bulunur.

c) =19.31+2hA=8h+48 R=191.18*3/2= ise h=2.34m bulunur.

20.10.2009/CUMA(I.ÖĞRETİM)

Soru 1:Bir taşkın geciktirme havzasında dip savak 200m, f=0.015, havuza giren ortalama debi ,

su yüksekliğinin olması için dip savak çapı ne olmalıdır?

Çözüm:

alınır.

ise

Suyu boşaltabilmek amacıyla ve taşkının oluşması söz konusu olduğundan

(A1 koymadan çarp)

(A2koymadan çarp)

d=6.1m

Soru 2: Debisi olan yaklaşık üçgen kesitli bir kanalda yüzeyde genişliği 50m, ortadaki su derinliği 2.5m’dir. Taşkın durumunda zarar olmadan kanalın yüzey genişliği 2 katına çıkabilir. Kanalın taşıyabileceği maksimum taşkın debisini hesaplayınız?

Çözüm:

R yerine A/P’yi koyarsak denklemimiz aşağıdaki hali alır.

Soru 3: Genişliği 48m ve su derinliği 2.5m olan dikdörtgen kesitli bir kanalda taban eğimi

0.0012, tabandan 0.05m’den ölçülen konsantrasyon Dane çökelme hızı 3.8cm/sn,

tabandan 1.8m yükseklikte alınan 1600 m3 su içindeki

A- katı madde miktarını hesaplayınız.?

(k=0.4

Çözüm:

Katı madde miktarı; 1600*14.7=0.024

0.024*=64kg

b)Kanal genişliğinde akım hızı ve konsantrasyonun parabolik olarak değiştiği (ortada maksimum, kenarda sıfır) ve kanalın ortasındaki ortalama konsantrasyon ortalama hız 2.8 m/sn kabul edilirse, kanaldan geçen katı madde debisini hesaplayınız?

b/2 b/2

Soru 4: Bir proje için mevcut 80 yıllık gözlenmiş veriden onar yıllık süreler içinde en büyük yıllık akımlar 15-20-24-21.5-19.5-25-25-26.5 olduğuna göre tekerrür aralığı 100 yıl olan debiyi bulunuz?(ekonomik ömrü 25 yıl olan bir projedir.)