- Katılım
- 23 Ocak 2016
- Konular
- 8,370
- Mesajlar
- 18,385
- Online süresi
- 4mo 19d
- Reaksiyon Skoru
- 4,080
- Altın Konu
- 0
- Başarım Puanı
- 506
- MmoLira
- 39
- DevLira
- 0
ROHAN2 WORLD 1-120 TR TİPİ OFFICIAL YOHARA, BALATHOR VE AMON! 80. GÜNÜNDE! +10.000 ONLİNE! HİLE VE BOT %100 ENGELLİ HEMEN TIKLA!
TAŞKIN ÖTELENMESİ
Bir taşkın dalgası, akarsu yatağı, kapalı mecra veya biriktirme haznesinden geçerek mansaba doğru ilerlerken değişime uğrar. Bu değişim taşkın dalgasının geçtiği kesimin suyu geri tutma (depolama) özelliklerine bağlı olarak az ya da çok olur.
Akarsuyun belirli bir kesimine veya bir hazneye giren taşkın dalgası su seviyesinin yükselmesine sebep olur. Suyun bir kısmı bu şekilde geri tutulurken diğer kısmı çıkış kesitinden mansaba geçer. Giren ve çıkan taşkın hidrografları karşılaştırıldığında giren taşkın dalgasının yayvanlaşmış olarak çıkış kesitinden geçtiği görülür. Taşkın dalgası geçişi sırasında zamana göre bir miktar ötelendiği için bu harekete “taşkın ötelenmesi” denir. Taşkın ötelenmesi, bir akarsu veya bir göl boyunca ilerleyen taşkın dalgasının zamana bağlı olarak değişiminin hesaplanmasıdır. Başka bir söyleyişle belirli bir akarsu kesimine giren taşkın dalgasının bu bölümün sonundaki değişimi taşkın ötelenmesi ile belirlenir. Bu değişiklik en büyük debinin değerinde azalma ve en büyük debinin oluş zamanında gecikme şeklinde iki önemli ve pratik sonuç doğurur.
Diğer bir tanımla taşkın ötelenmesi; bir taşkın dalgasının yolunun, gidişinin hesabının geliştirilmesi olarak tanımlanır. Problem kendi başına, taşkın dalga probleminin doğasına özgü özellikleri de dikkate alarak, açık kanallarda kararsız akım şartlarının bir uygulamasıdır. Bir taşkın dalgasını gelişimini anlatmaya yarayan iki fiziksel parametre vardır:1) Taşkın dalgasının göz önüne alınan yol boyunca hızı (taşkın dalgasının seleritesi), 2) Alçalmanın hızı yada taşkın dalgasının sönümlenmesi.
Taşkın dalgasının sönümlenmesini kontrol eden iki mekanizma vardır. 1) Depolamanın etkisi 2) Etki eden kuvvetlerin dengesi. Depolamaya bağlı sönümlemeyi en iyi, bir taşkın dalgasının göl ya da reservuar dan geçerkenki azalmasının gösterimi örnekler. Depolama etkilerinin eksikliğinde, prizmatik bir kanalda öteleme gibi, taşkın dalgasının sönümlenmesi, sürtünme, yerçekimi, basınç ve atalet kuvvetlerinin etkilerinin birleşimi ile ortaya çıkar. Ayrıca her iki mekanizmada düzensizliklerin olduğu doğal nehirlerde taşkın dalgası üzerinde aynı etkiye sahiptirler.
Taşkın ötelenmesi hesaplarının taşkın kontrolü açısından birçok faydaları vardır.
Bunlar;
Akarsuyun belirli bir noktasındaki taşkın büyüklükleri bilindiğinde, taşkın ötelenmesi hesapları ile bu noktanın kilometrelerce mansabındaki bir yerde taşkın büyüklükleri saatlerce hatta günlerce önce hesaplanabilir. Bu durumda can ve malın kurtarılması ve korunması için gerekli zaman kazanılır ve bu şekilde taşkın zararlarının azaltılması sağlanır.
Taşkın ötelenmesi hesapları ile akarsu boyunca taşkın debilerinin ve su seviyelerinin değişimi hesaplanabildiğinden taşkın koruma yapılarının, örneğin seddelerin, boyutları emniyetle belirlenir.
Baraj göllerinde taşkın ötelenmesi ile göle giren taşkın hidrografı bilindiğinde dolu savaktan çıkan debiler hesaplanabilir. Bu çalışmalar sonunda dolu savak boyutları, batardo yüksekliği, baraj gölündeki en yüksek su seviyesi, baraj yüksekliği, baraj gölü altında kalacak toprak ve su altında kalma süreleri belirlenmiş olur.
Yağmur sularını toplayan kanalizasyon şebekelerinde taşkın ötelenmesi hesapları yapılarak sağanaklardan sonraki taşkın dalgasının şebeke boyunca değişimi belirlenir. Boru ve kanalların nerede olacağı, şehrin hangi bölgelerini su basacağı tespit edilir. (7)
Hidroloji mühendisliğinde, bir taşkın kontrol probleminin tüm çözümünde ve bir taşkın-tahmin servisinin memnun edici çalışmasında taşkın ötelenmesinin tekniklerine gerek duyulur. Bu gibi amaçlar için, taşkın ötelenmesi “ ırmağın yukarı bir noktasında hidrograf biliniyorken, ırmağın herhangi bir yerindeki hidrografı belirlemek için gerek duyulan bir prosedürdür” şeklinde tanımlanır. Modern elektronik makineler bir taşkını kaynağında direkt olarak kolayca öteleyebilir. Buna göre taşkın ötelenmesinin manası yağıştan akışa geçen su hareketinin ötelenmesini içerir. Öteleme teknikleri hem kanallara hem de haznelere uygulanabilir. Kanal direncinin nispeten düşük olduğu kısa düzgün bir dörtgen kanal boyunca ilerleyen taşkın dalgasının değişmeden kalacağı, değişikliğe uğramayacağı sanılabilir. Taşkın hareketi, basitçe düzgün gelişen bir akım gibi davranabilir. Fakat eğer, kanal düzgün değilse ve direnç fazlaysa dalga oluşum biçimi, kanal sonuna yaklaştıkça fark edilir derecede azalacaktır. İşte taşkın dalgasının bu azalmasının, sönümlenmesinin belirlenmesine taşkın ötelenmesi denir. (6)
Taşkın öteleme problemi şu terimlerle durumlandırılır: Özel bir giriş hidrografı verilmiş bir sistemde, çıkış hidrografının bulunması. Bu sistem bir kanal boyu, bir göl veya reservuar ya da kanal ve reservuar birleşimi olabilir. Daha genel bir şekli ile, sistem alüvyonlu kanallarda düzensiz akışın yasalarıyla ilgilidir. Bu yasa üç denklemi içerir: 1) Su sürekliliği denklemi, 2) Hareketin denklemi, 3) Sediment sürekliliği denklemi. Harekette bazı özelliklerin diğerlerine nazaran daha baskın olmasına ya da sadeleştirilmiş problemin elverişli matematiksel çözümüne dayanılarak çeşitli sadeleştirmeler yapılır. Böylelikle sediment sürekliliği denkleminin ihmal edilmesiyle, sadece su ötelenmesi sonuçlarına ulaşılır. Hareket denkleminde daha fazla terimin ihmal edilmesi, su hacmindeki ötelenmeyi verir, etkiyen kuvvetlerin karşılıklı etkisini direkt göz ardı eder.
Taşkın ötelenmesinde bu çalışmada sedimentin ötelenmesi üzerinde hiç durulmamış, sadece suyun ötelenmesinden bahsedilmiştir.
Taşkın ötelenme hesapları, depolamanın giriş debisine, çıkış debisine veya her ikisine birden bağlı olmasına göre çok farklı olmaktadır. Bu nedenle taşkın ötelenmesini, meydana geldiği yere göre;
· Akarsularda taşkın ötelenmesi,
· Barajlarda taşkın ötelenmesi, (hazne, reservuar ötelenmesi)
· Kanalizasyon şebekelerinde taşkın ötelenmesi,
olmak üzere üç gruba ayırmak uygun olur. (7)
5. HAZNEDE TAŞKIN ÖTELENMESİ
Taşkının oluştuğu yer neresi olursa olsun taşkın ötelenme yöntemlerinin hepsi aynı süreklilik denklemini esas alır. Bu ise “verilen bir zaman aralığı için belirli bir dilime giren ve dilimden çıkan debiler farkı, debinin depolanmasında ortaya çıkan hacim değişikliğine eşittir” şeklinde ifade edilebilir. (7)
Ötelenmenin bu metodu bir göl ya da reservuardan geçmekte olan taşkın dalgasının hareketini anlatmakta kullanılır. Böyle bir sistemde depolama etkileri baskındır ve öteleme prosedürü giriş, çıkış debileri ile depolama hacmini dengeleyen (5. 1)su sürekliliği denkleminden elde edilir.
5. 1
İkinci önemli unsur, çıkış akımı şartlarını yöneten denklemdedir, bu denkleme göre çıkış akımı hızı, hazne tarafından, yani bir göl ya da reservuardaki depolamanın hacminden belirlenir. Sırasıyla giriş, çıkış ve depolama debileri I, O, S belirlendikten sonra süreklilik denklemi Dt zaman aralığında şöyle ifade edilir. ;
5. 2
Burada 1 ve2 alt indisleri sırasıyla Dt zaman aralığının başlangıç ve bitişini ifade eder. 4. 17 denklemi şöyle de ifade edilir;
5. 3
Burada 5. 4
Dönüşümü yapılırsa 4. 18 denklemi şu hale dönüşür;
5. 5
Veriler giriş hidrografından ve çıkış ile depolama arasındaki ilişkiden oluşur. (10)
Şekil 4 Hidrografın akarsu boyunca ötelenmesi sırasında pik debinin azalması
Akarsuyun A kesitinde gözlenen hidrograf akım yönünde daha aşağıdaki B ve C kesitlerinde gözlenen hidrograflarla karşılaştırılırsa akım yönünde ilerledikçe hidrografın pik debisinin gittikçe azaldığı, buna karşılık taban genişliğinin arttığı görülür. Bunun nedeni akarsu yatağındaki biriktirmelerin etkisidir. Debinin artışı sırasında su seviyesinin yükselmesiyle akarsu yatağında biriken hacim giderek artmakta, debinin azalması sırasında ise bu hacim yavaş yavaş boşalmaktadır. Bu olayın izlenmesine hidrografın akarsu boyunca ötelenmesi denir.
Hidrolojide akarsulardaki üniform olmayan, zamanla değişken akımların incelenmesinde iki tip model kullanılabilir:
1) Hidrolojik (toplu) Modeller; Sadece süreklilik denklemini kullanan bu modellerde yapılan bazı kabullere dayanarak belli kesitlerdeki akımın zamana göre değişimi belirlenir.
2) Hidrolik (yayılı) Modeller; Bu modellerde akımın süreklilik ve hareket (momentum) denklemlerini bir arada kullanarak akarsu boyunca her noktada akımın zamana göre değişimi belirlenir. (1, 7)
Hidrolik öteleme, hidrolojik ötelemeye göre daha karmaşık ve daha doğrudur. Hidrolik öteleme açık kanallarda kararsız akımlar için süreklilik denklemi ile momentum denkleminin çözümüne dayanır. Bu diferansiyel denklemler genellikle açık ya da kapalı sayısal metotların bilgisayar da çözümü ile bulunur ve ilk 1871 de bulunan, kapalı çözümleri mevcut olmayan, St. Venant denklemleri olarak bilinir. (1) Bu denklemlerin çözümü güç olduğundan çeşitli yaklaşık yöntemler kullanılır. Taban eğimi 0. 0005’den küçük olan akarsularda taşkınların ötelenmesinde, biriktirme haznelerinde kapakların aniden açılması ya da baraj yıkılması ile oluşan dalgaları hareketinin incelenmesinde ve kabarma hesaplarında hidrolik modeller kullanmak gerekir. (7)
Taşkın ötelenmesindeki, hidrolik metodun açık kanallardaki kararsız akımlara ait temel diferansiyel denklemlere dayanması, hidrolojik modellerinse bu denklemleri direkt olarak kullanmayıp çözümlerine mantıklı yaklaşımlar getirmesi sebebiyle hidrolik metotlar, hidrolojik metotlardan farklılık gösterir. Hidrolojik metotlar genelde basittir, fakat bir nehir boyunca taşkının gelişimini saptamada tamamiyle memnun edici sonuçlar vermede başarısızlığa uğrar. Örneğin bir taşkın dalgası bir kavşağa yaklaşırken ters akım oluşur. Böyle bir problemdeki ters akımların ve kabarmaların etkisi sadece hidrolik metotta yer alan temel hidrolik denklemleri ile değerlendirilebilir, hidrolojik metotla değil.
Bir taşkın dalgası, akarsu yatağı, kapalı mecra veya biriktirme haznesinden geçerek mansaba doğru ilerlerken değişime uğrar. Bu değişim taşkın dalgasının geçtiği kesimin suyu geri tutma (depolama) özelliklerine bağlı olarak az ya da çok olur.
Akarsuyun belirli bir kesimine veya bir hazneye giren taşkın dalgası su seviyesinin yükselmesine sebep olur. Suyun bir kısmı bu şekilde geri tutulurken diğer kısmı çıkış kesitinden mansaba geçer. Giren ve çıkan taşkın hidrografları karşılaştırıldığında giren taşkın dalgasının yayvanlaşmış olarak çıkış kesitinden geçtiği görülür. Taşkın dalgası geçişi sırasında zamana göre bir miktar ötelendiği için bu harekete “taşkın ötelenmesi” denir. Taşkın ötelenmesi, bir akarsu veya bir göl boyunca ilerleyen taşkın dalgasının zamana bağlı olarak değişiminin hesaplanmasıdır. Başka bir söyleyişle belirli bir akarsu kesimine giren taşkın dalgasının bu bölümün sonundaki değişimi taşkın ötelenmesi ile belirlenir. Bu değişiklik en büyük debinin değerinde azalma ve en büyük debinin oluş zamanında gecikme şeklinde iki önemli ve pratik sonuç doğurur.
Diğer bir tanımla taşkın ötelenmesi; bir taşkın dalgasının yolunun, gidişinin hesabının geliştirilmesi olarak tanımlanır. Problem kendi başına, taşkın dalga probleminin doğasına özgü özellikleri de dikkate alarak, açık kanallarda kararsız akım şartlarının bir uygulamasıdır. Bir taşkın dalgasını gelişimini anlatmaya yarayan iki fiziksel parametre vardır:1) Taşkın dalgasının göz önüne alınan yol boyunca hızı (taşkın dalgasının seleritesi), 2) Alçalmanın hızı yada taşkın dalgasının sönümlenmesi.
Taşkın dalgasının sönümlenmesini kontrol eden iki mekanizma vardır. 1) Depolamanın etkisi 2) Etki eden kuvvetlerin dengesi. Depolamaya bağlı sönümlemeyi en iyi, bir taşkın dalgasının göl ya da reservuar dan geçerkenki azalmasının gösterimi örnekler. Depolama etkilerinin eksikliğinde, prizmatik bir kanalda öteleme gibi, taşkın dalgasının sönümlenmesi, sürtünme, yerçekimi, basınç ve atalet kuvvetlerinin etkilerinin birleşimi ile ortaya çıkar. Ayrıca her iki mekanizmada düzensizliklerin olduğu doğal nehirlerde taşkın dalgası üzerinde aynı etkiye sahiptirler.
Taşkın ötelenmesi hesaplarının taşkın kontrolü açısından birçok faydaları vardır.
Bunlar;
Akarsuyun belirli bir noktasındaki taşkın büyüklükleri bilindiğinde, taşkın ötelenmesi hesapları ile bu noktanın kilometrelerce mansabındaki bir yerde taşkın büyüklükleri saatlerce hatta günlerce önce hesaplanabilir. Bu durumda can ve malın kurtarılması ve korunması için gerekli zaman kazanılır ve bu şekilde taşkın zararlarının azaltılması sağlanır.
Taşkın ötelenmesi hesapları ile akarsu boyunca taşkın debilerinin ve su seviyelerinin değişimi hesaplanabildiğinden taşkın koruma yapılarının, örneğin seddelerin, boyutları emniyetle belirlenir.
Baraj göllerinde taşkın ötelenmesi ile göle giren taşkın hidrografı bilindiğinde dolu savaktan çıkan debiler hesaplanabilir. Bu çalışmalar sonunda dolu savak boyutları, batardo yüksekliği, baraj gölündeki en yüksek su seviyesi, baraj yüksekliği, baraj gölü altında kalacak toprak ve su altında kalma süreleri belirlenmiş olur.
Yağmur sularını toplayan kanalizasyon şebekelerinde taşkın ötelenmesi hesapları yapılarak sağanaklardan sonraki taşkın dalgasının şebeke boyunca değişimi belirlenir. Boru ve kanalların nerede olacağı, şehrin hangi bölgelerini su basacağı tespit edilir. (7)
Hidroloji mühendisliğinde, bir taşkın kontrol probleminin tüm çözümünde ve bir taşkın-tahmin servisinin memnun edici çalışmasında taşkın ötelenmesinin tekniklerine gerek duyulur. Bu gibi amaçlar için, taşkın ötelenmesi “ ırmağın yukarı bir noktasında hidrograf biliniyorken, ırmağın herhangi bir yerindeki hidrografı belirlemek için gerek duyulan bir prosedürdür” şeklinde tanımlanır. Modern elektronik makineler bir taşkını kaynağında direkt olarak kolayca öteleyebilir. Buna göre taşkın ötelenmesinin manası yağıştan akışa geçen su hareketinin ötelenmesini içerir. Öteleme teknikleri hem kanallara hem de haznelere uygulanabilir. Kanal direncinin nispeten düşük olduğu kısa düzgün bir dörtgen kanal boyunca ilerleyen taşkın dalgasının değişmeden kalacağı, değişikliğe uğramayacağı sanılabilir. Taşkın hareketi, basitçe düzgün gelişen bir akım gibi davranabilir. Fakat eğer, kanal düzgün değilse ve direnç fazlaysa dalga oluşum biçimi, kanal sonuna yaklaştıkça fark edilir derecede azalacaktır. İşte taşkın dalgasının bu azalmasının, sönümlenmesinin belirlenmesine taşkın ötelenmesi denir. (6)
Taşkın öteleme problemi şu terimlerle durumlandırılır: Özel bir giriş hidrografı verilmiş bir sistemde, çıkış hidrografının bulunması. Bu sistem bir kanal boyu, bir göl veya reservuar ya da kanal ve reservuar birleşimi olabilir. Daha genel bir şekli ile, sistem alüvyonlu kanallarda düzensiz akışın yasalarıyla ilgilidir. Bu yasa üç denklemi içerir: 1) Su sürekliliği denklemi, 2) Hareketin denklemi, 3) Sediment sürekliliği denklemi. Harekette bazı özelliklerin diğerlerine nazaran daha baskın olmasına ya da sadeleştirilmiş problemin elverişli matematiksel çözümüne dayanılarak çeşitli sadeleştirmeler yapılır. Böylelikle sediment sürekliliği denkleminin ihmal edilmesiyle, sadece su ötelenmesi sonuçlarına ulaşılır. Hareket denkleminde daha fazla terimin ihmal edilmesi, su hacmindeki ötelenmeyi verir, etkiyen kuvvetlerin karşılıklı etkisini direkt göz ardı eder.
Taşkın ötelenmesinde bu çalışmada sedimentin ötelenmesi üzerinde hiç durulmamış, sadece suyun ötelenmesinden bahsedilmiştir.
Taşkın ötelenme hesapları, depolamanın giriş debisine, çıkış debisine veya her ikisine birden bağlı olmasına göre çok farklı olmaktadır. Bu nedenle taşkın ötelenmesini, meydana geldiği yere göre;
· Akarsularda taşkın ötelenmesi,
· Barajlarda taşkın ötelenmesi, (hazne, reservuar ötelenmesi)
· Kanalizasyon şebekelerinde taşkın ötelenmesi,
olmak üzere üç gruba ayırmak uygun olur. (7)
5. HAZNEDE TAŞKIN ÖTELENMESİ
Taşkının oluştuğu yer neresi olursa olsun taşkın ötelenme yöntemlerinin hepsi aynı süreklilik denklemini esas alır. Bu ise “verilen bir zaman aralığı için belirli bir dilime giren ve dilimden çıkan debiler farkı, debinin depolanmasında ortaya çıkan hacim değişikliğine eşittir” şeklinde ifade edilebilir. (7)
Ötelenmenin bu metodu bir göl ya da reservuardan geçmekte olan taşkın dalgasının hareketini anlatmakta kullanılır. Böyle bir sistemde depolama etkileri baskındır ve öteleme prosedürü giriş, çıkış debileri ile depolama hacmini dengeleyen (5. 1)su sürekliliği denkleminden elde edilir.
5. 1
İkinci önemli unsur, çıkış akımı şartlarını yöneten denklemdedir, bu denkleme göre çıkış akımı hızı, hazne tarafından, yani bir göl ya da reservuardaki depolamanın hacminden belirlenir. Sırasıyla giriş, çıkış ve depolama debileri I, O, S belirlendikten sonra süreklilik denklemi Dt zaman aralığında şöyle ifade edilir. ;
5. 2
Burada 1 ve2 alt indisleri sırasıyla Dt zaman aralığının başlangıç ve bitişini ifade eder. 4. 17 denklemi şöyle de ifade edilir;
5. 3
Burada 5. 4
Dönüşümü yapılırsa 4. 18 denklemi şu hale dönüşür;
5. 5
Veriler giriş hidrografından ve çıkış ile depolama arasındaki ilişkiden oluşur. (10)
Şekil 4 Hidrografın akarsu boyunca ötelenmesi sırasında pik debinin azalması
Akarsuyun A kesitinde gözlenen hidrograf akım yönünde daha aşağıdaki B ve C kesitlerinde gözlenen hidrograflarla karşılaştırılırsa akım yönünde ilerledikçe hidrografın pik debisinin gittikçe azaldığı, buna karşılık taban genişliğinin arttığı görülür. Bunun nedeni akarsu yatağındaki biriktirmelerin etkisidir. Debinin artışı sırasında su seviyesinin yükselmesiyle akarsu yatağında biriken hacim giderek artmakta, debinin azalması sırasında ise bu hacim yavaş yavaş boşalmaktadır. Bu olayın izlenmesine hidrografın akarsu boyunca ötelenmesi denir.
Hidrolojide akarsulardaki üniform olmayan, zamanla değişken akımların incelenmesinde iki tip model kullanılabilir:
1) Hidrolojik (toplu) Modeller; Sadece süreklilik denklemini kullanan bu modellerde yapılan bazı kabullere dayanarak belli kesitlerdeki akımın zamana göre değişimi belirlenir.
2) Hidrolik (yayılı) Modeller; Bu modellerde akımın süreklilik ve hareket (momentum) denklemlerini bir arada kullanarak akarsu boyunca her noktada akımın zamana göre değişimi belirlenir. (1, 7)
Hidrolik öteleme, hidrolojik ötelemeye göre daha karmaşık ve daha doğrudur. Hidrolik öteleme açık kanallarda kararsız akımlar için süreklilik denklemi ile momentum denkleminin çözümüne dayanır. Bu diferansiyel denklemler genellikle açık ya da kapalı sayısal metotların bilgisayar da çözümü ile bulunur ve ilk 1871 de bulunan, kapalı çözümleri mevcut olmayan, St. Venant denklemleri olarak bilinir. (1) Bu denklemlerin çözümü güç olduğundan çeşitli yaklaşık yöntemler kullanılır. Taban eğimi 0. 0005’den küçük olan akarsularda taşkınların ötelenmesinde, biriktirme haznelerinde kapakların aniden açılması ya da baraj yıkılması ile oluşan dalgaları hareketinin incelenmesinde ve kabarma hesaplarında hidrolik modeller kullanmak gerekir. (7)
Taşkın ötelenmesindeki, hidrolik metodun açık kanallardaki kararsız akımlara ait temel diferansiyel denklemlere dayanması, hidrolojik modellerinse bu denklemleri direkt olarak kullanmayıp çözümlerine mantıklı yaklaşımlar getirmesi sebebiyle hidrolik metotlar, hidrolojik metotlardan farklılık gösterir. Hidrolojik metotlar genelde basittir, fakat bir nehir boyunca taşkının gelişimini saptamada tamamiyle memnun edici sonuçlar vermede başarısızlığa uğrar. Örneğin bir taşkın dalgası bir kavşağa yaklaşırken ters akım oluşur. Böyle bir problemdeki ters akımların ve kabarmaların etkisi sadece hidrolik metotta yer alan temel hidrolik denklemleri ile değerlendirilebilir, hidrolojik metotla değil.
