Theses supervised by Prof. Dr. Muhammet Emin Emiroğlu
16 theses · Fırat University
Katı dolgu baraj enkesitinde üst kısmındaki gövde elemanının statik analizi
Son zamanlarda Silindirle Sıkıştırılmış Beton (SSB), ağırlık barajlar için uygulanabilir yeni bir yapım malzemesi olarak ortaya çıkmıştır. Katı dolgu barajlar SSB barajların bir türü olup özellikleri ise; simetrik bir enkesit, su geçirmez bir memba yüzeyi, baraj gövdesinde iç drenajın olmaması ve SSB'nin zayıf kullanımıdır. Bu tasarımın ana avantajları; düşük maliyeti, hızlı yerleştirilmesi, baraj gövdesinde düşük gerilmeler, klasik beton ağırlık barajlardan özellikle deprem durumunda daha emniyetli olmasıdır. Katı dolgu baraj enkesitinde üst kısmındaki gövde elemanında statik ve sismik yüklerden kaynaklanan hasar gözlenebilmektedir. Bu tür barajların tasarımında gövde enkesitinin üst kısmında inşa edilen gövde elemanında uygulamada çatlakların gözlendiği hidrolik tasarım mühendisleri tarafından belirtilmektedir. Gövdenin üst kısmında yapılan bu eleman tamamen maliyet kazanımı nedeniyle yapılmaktadır. Bu çalışmada, kaya (rijit) zemin üzerine inşa edilmiş katı-dolgu baraj üst kısmındaki gövde elemanının normal ve sık sonlu eleman ağ sistemi kullanılarak statik yükler altında lineer elastik davranışlarını incelenmiştir. Baraj yüksekliği sabit (100 m), barajın şev eğimleri (0.7y/1.0d) ve baraj gövdesinin üst kısmındaki bloğun yüksekliği a = 0, 3, 5 ve 8 m olarak alınmıştır. Rezervuar hidrostatik su yükünün tesirini görmek için de rezervuarın tamamen dolu ve rezervuar su seviyesi kretten 3 m aşağıda kabul edilmiştir. İkinci denemede bu çalışma kapsamında "a" değeri sabit tutularak farklı hava payı "hw" değerleri için analizler yapılmıştır. Yapılan bu analizler ile baraj emniyeti belirlenmeye çalışılmıştır. Baraj gövdesinde ve baraj gövdesinin üst kısmındaki gövde elemanında (blokta) oluşan maksimum ve minimum asal gerilmelerin maksimumlarının ve baraj gövdesinde oluşan maksimum yer değiştirmelerin değişimi her bir durum için ayrı ayrı incelenmiştir. Bunun yanında her bir "a" değeri için barajın kaymaya ve devrilmeye karşı güvenlik faktörünü ve baraj topuğunda minimum ve maksimum gerilmeler elde edilmiştir. Analizlerin sonucunda a=5 m olan barajın hw =1 m olması durumunda ve a=8 m olan barajın kretinde çatlaklara yol açan yatay yer değiştirme daha fazla görülmüştür.
Katı dolgu barajların ekonomik ve statik analizi
Silindirle Sıkıştırılmış Beton (SBB) barajlar; ekonomik olarak inşa edilmeleri, inşa sürelerinin kısa olması gibi birçok nedenlerden dolayı çok tercih edilen bir baraj türüdür. SSB barajların bir türü olan katı dolgu barajlar, SSB türleri içerisinde en çok tercih edilen baraj türüdür. Katı dolgu barajlar yükü daha geniş bir alana yaydığı için SSB barajların diğer türlerine göre daha zayıf temellere de inşa edilebilmektedirler. Ayrıca SSB barajlar için gereksinim duyulan iyi düzeydeki silindirle sıkıştırma beton kalitesine katı dolgu barajlar için gereksinim duyulmamaktadır. Böylece katı dolgu barajlar günümüzde sık tercih edilen ve baraj emniyeti açısından güvenilir bir baraj türüdür. Bu çalışmada, yapılacak olan katı dolgu barajlar için farklı şev geometrileri incelenmiştir. Bu çalışmanın asıl amacı katı dolgu barajlarda malzeme maliyetini azaltmak için yeni bir enkesit belirlemektir. Belirlenen enkesitin güvenilirliğini detaylı bir şekilde analiz etmek hedeflenmiştir. Bu nedenle, rijitlikleri değişen farklı elastisite modüllerine sahip temeller üzerine inşa edilen katı dolgu barajların statik yükler altında doğrusal elastik davranışı incelenmiştir. Farklı rezervuar su seviyeleri ve memba ve mansap yüzeyi için dikkate alınan kuvvet fonksiyonu tabanlı enkesit denkleminde farklı "n" kuvveti dereceleri için analizler yürütülmüştür. Ayrıca baraj enkesitinde temelden itibaren baraj yüksekliğinin yaklaşık beşte biri kadar kısmında bir temel dikkate alınarak da analizler yapılmıştır. Elde edilen bulgular detaylı bir şekilde tartışılmıştır. Farklı enkesitler için beton hacminde sağlanan fayda belirlenmiştir. Tasarımcılara güvenli ve ekonomik bir katı dolgu baraj enkesiti önerilmesi hedeflenmiştir. Çalışma bulgularına göre; baraj enkesitinde önemli oranda maliyet kazanımı sağlanacağı ve bu durumda barajın emniyetinde bir sorun oluşmayacağı sonucuna varılmıştır. Böylece baraj mühendislerine yeni bir katı dolgu baraj enkesiti önerilmektedir.
Yanal akımlarda birleşik çalışan savak ve kapak akımının deneysel ve nümerik analizi
Açık kanallarda debi ölçümü ve seviye kontrolü, hidrolik yapı sisteminin yönetimini desteklemek için önemlidir. Yan savaklar; bir kanaldan belirli miktarda debinin alınması, su yüksekliğinin düzenlenebilmesi için fazla suyun tahliyesi gibi amaçlar için kullanılan önemli hidrolik yapılardır. Doğrusal kanallarda klasik ve labirent yan savaklar ve kapaklar ile ilgili literatürde birçok çalışma yürütülmüştür. Hem savak hem de kapak yapılarının akım özelliklerinin deneysel olarak araştırılması, birleşik bir yan savak-kapak yapısının akım karakteristiklerinin belirlenmesi önemlidir. Hidrolik yapılarda karşıdan alışlı akımlar için birleşik savak-kapak yapıları yaygın olarak kullanılsa da aynı durum yanal akımlar için geçerli değildir. Bu nedenle mevcut çalışmada birleşik çalışan savak-kapak yapılarının hidrolik karakteristikleri, doğrusal bir kanalda yanal akımlar için deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Ayrıca birleşik yan savak-kapak yapılarını daha iyi analiz edebilmek için aynı geometrilere sahip yan savaklar ve kapaklar için de geniş ve kapsamlı deneyler yapılmıştır. Birleşik yan savak-kapak yapısının sayısal analizi için Flow-3D kullanılmıştır. Türbülans modeli olarak k- türbülans modeli kullanılmıştır. Farklı akım koşulları, geometri ve tiplere sahip 0.06, 0.09 ve 0.12 m kret yükseklikli yan savak, kapak ve birleşik yan savak-kapak modelleri için nehir rejiminde kapsamlı deneyler yürütülmüştür. Yan savak, kapak ve birleşik yan savak-kapak yapılarının deşarj kapasitesini etkileyen parametreler boyut analizi yapılarak belirlenmiş ve birleşik akımın karakteristikleri elde edilen boyutsuz parametreler dikkate alınarak detaylı olarak incelenmiştir. Bu çalışmada, nehir rejimi için birleşik yan savak ve kapağın akım özelliklerini belirlemek için 770 deney dizisi yürütülmüştür. Etkili boyutsuz parametrelerin birleşik savak-kapak yapısının deşarj kapasitesine etkisini belirlemek için deneysel sonuçlar analiz edilmiştir. Birleşik yan savak yapısının etkileşim faktörü, memba Froude sayısına, kapak açıklığının memba akım derinliğine oranına, kapak üst noktası ile savak kreti arasındaki düşey mesafenin kapak açıklığına olan oranına ve kapak veya savak uzunluğunun memba akım derinliğine ve savak veya kapak uzunluğunun ana kanal genişliğine oranına bağlı olduğu belirlenmiştir. Birleşik yan savak-kapak yapısının, klasik dikdörtgen yan savaklara ve yan kapaklara kıyasla belirgin derecede üstünlüğü ortaya konulmuştur. Birleşik yan savak-kapak yapısının deşarjı için doğrusal olmayan eşitlikler geliştirilmiş, elde edilen eşitliklerin güvenilirlik analizleri yapılmıştır. Sayısal çalışmadan elde edilen verilerle deneysel çalışma verileri arasında çok iyi bir uyum olduğu görülmüştür. Bütün birleşik yan savak-kapak modelleri için ortalama hata oranı değerinin %2 olduğu görülmüş ve sayısal analiz yöntemlerinin birleşik yan savak ve kapak yapısı için uygulanabilir olduğu sonucuna varılmıştır.
Murat Nehri ile Batman Çayı'nın taşkın frekans analizlerinin incelenmesi
Taşkınlar can ve mal kaybına neden olan doğal afetler arasında önemli bir yer tutmaktadır. Taşkın nedeniyle su, akarsuyun ana yatağından taşarak çevreye ciddi zararlar vermektedir. Meskûn bölgeler, köprüler, yollar, ziraat alanları taşkınlardan önemli derecede zarar görebilmektedirler. Bu zararları en düşük seviyeye indirebilmek için taşkınların niceliklerinin ve meydana gelme frekanslarının güvenilir bir şekilde tahmin edilmesi önem taşımaktadır. Ayrıca, akarsu üzerine inşa edilecek hidrolik yapıların planlanması ve tasarlanması açısından da taşkınlar büyük önem taşımaktadırlar. Taşkını meydana getiren faktörler rastgele değişkenlerdir. Bu nedenle, taşkınların incelenmesinde istatistikî metotlar kullanılmaktadır. Bu çalışmada Türkiye'nin en büyük debiye sahip akarsularından olan Fırat Nehri'nin kolu olan Murat Nehri üzerinde bulunan dört akım gözlem istasyonu (Palu, Akkonak, Tutak ve Diyadin) ile Dicle Nehri'nin kolu olan Batman Çayı üzerinde bulunan iki akım gözlem istasyonuna (Malabadi ve Sinan) ait akım verileri istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçların dağılımlara uygunluğu incelenerek bağımsızlık sınamaları de uygulandıktan sonra farklı dönüş aralıklarındaki taşkın debileri hesaplanmıştır.
Baraj planlama çalışmalarında coğrafi bilgisistemlerinin kullanılması: Elazığ MadenDurmuştepe Göleti örneği
ÖZET Barajlarda planlama aşaması belli safhalardan oluşmaktadır. Bu safhaları kısaca; harita işlemleri, hidroloji çalışmaları, toprak drenaj etütleri, tarımsal ekonomi hesapları, jeolojik etütler, hidrolik hesaplar ve ekonomik analizler olarak saymak mümkündür. Baraj veya gölet planlama ve tasarımında, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), çalışmanın karakteristik verilerini depolayan, hızlı bir şekilde verilerin güncellenip ulaşılmasına imkân sağlayan ve zaman kazanımı temin eden bir sistemdir. CBS'nin sunduğu görselliklerle de su kaynakları planlama ve tasarımına ayrı bir katkı koymaktadır. Bu tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, baraj ve gölet planlamasının yapımı ve CBS uygulaması hakkında genel bir bilgi verilmiştir. İkinci bölümde CBS'nin hangi amaçla kullanıldığı ve mesleki kullanım alanlarına göre faydaları ile ilgili temel bilgiler sunulmuştur. Üçüncü bölümde ise baraj ve göletlerde planlama ve tasarımın nasıl yapıldığı ve nelere dikkat edilmesi gerektiği konularında bilgiler verilmiştir. Dördüncü bölümde Durmuştepe Göleti planlama ve tasarımı bir örnek olarak ele alınmış ve gerekli hesaplamalar sunulmuştur. Beşinci bölümde Durmuştepe Göleti planlama ve projesinin CBS ortamında planlama ve tasarımı detaylı bir şekilde yapılmaya çalışılmıştır. Sonuç olarak göletlerin planlama ve tasarımında CBS kullanımının önemli katkılar sağladığı ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler: Baraj, gölet, planlama ve tasarım, CBS, ArcGIS.
Su jetlerinde ağızlık türünün oyulma geometrisine etkisinin araştırılması
Bu çalışmada, farklı ağızlık türlerinin kullanılması durumunda kohezyonsuz zemin malzemesi tabakasında su jetinin oluşturduğu oyulma çukurunun karakteristik özellikleri deneysel olarak araştırılmıştır. Türbülanslı su jetlerinin eğimli olarak mansap havuzuna çarpmasından dolayı oluşan oyulmanın geometrisini ve maksimum oyulmayı belirlemek amacıyla bir dizi deneyler yürütülmüştür. Dairesel ve venturi olmak üzere iki farklı ağızlık türü kullanılmıştır. Literatürde venturi ağızlık olması durumunda mansap havuzunda oluşan oyulma çukurunun geometrisi üzerine yapılmış bir çalışma bilgimiz dahilinde mevcut değildir. Bundan başka literatürde büyük erozyon parametresi değerleri için maksimum oyulma derinliğinin incelenmesi ile ilgili eksiklik mevcuttur. Bu çalışma kapsamında yüksek erozyon parametresi değerleri için hem dairesel ve hem de venturi ağızlık için deneyler yapılarak, literatürdeki bu boşluk doldurulmaya çalışılmıştır. Ayrıca venturi ağızlık için oyulma geometrisini belirlemek amacıyla deneyler yapılmıştır. Su jetinin oluşturduğu oyulmayı etkileyen boyutsuz büyüklükler densimetrik Froude sayısı, boyutsuz çarpma mesafesi, jet çarpma açısı ve densimetrik Froude sayısının boyutsuz çarpma mesafesine oranı şeklinde olduğu boyut analizi neticesinde belirlenmiştir. Söz konusu problem bu boyutsuz parametrelere göre irdelenmiştir. Deneyler; üç adet jet çarpma açısı, üç adet ağızlık çapı, iki ağızlık türü, üç adet farklı hız ve iki farklı çarpma mesafesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Netice olarak jet şeklinin, ağızlık türünün, jet genişliğinin, çarpma mesafesinin ve jet çarpma açısının mansap havuzunda oluşan oyulma çukuru üzerinde etkili olan önemli parametreler olduğu belirlenmiştir. Literatürde küçük erozyon parametresi değerleri için elde edilen eşitliklerin, büyük erozyon parametresi değerlerinde uygun sonuçlar vermediği tespit edilmiştir. Ayrıca venturi ağızlık kullanılması durumunda, dairesel ağızlığa göre aynı debi değerlerinde su jeti çıkış hızının çok daha fazla olduğu ve daha büyük maksimum oyulma derinliklerinin elde edildiği belirlenmiştir.
Sabit bağlama tasarımı için bilgisayar programı geliştirilmesi
Bağlamalar su mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan önemli hidrolik yapılardandır. Bağlamalar özellikle akarsu santrali tesislerinde ve sulama tesislerinde sık kullanılmaktadır. Bu çalışmada sabit bağlamaların tasarımı için bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Geliştirilen program web tabanlı bir uygulama olup herhangi bir browser (chrome, safari, firefox) üzerinden erişim sağlanarak kullanılabilme kolaylığına sahiptir. Program geliştirilirken Visual Studio Code metin editörü kullanılmıştır. Diğer metin editörleri arasından bu kodun tercih edilmesinin sebebi akıllı kod tamamlama, kodu yeniden yapılandırma ve çok fazla eklenti desteği gibi birçok özelliğinin bulunmasıdır. Visual Studio Code kullanılarak oluşturulan sabit bağlama tasarımında uygulamayı geliştirmek için Javascript, Html, css, bootstrap, chart js, python, numpy, matplotlib, flank, canvas, npm, node.js, axios ve pycharm gibi birçok teknoloji de kullanılmıştır. Hazırlanan yazılım eğitim amaçlı olarak planlanmıştır. Farklı seçenekler için sabit bağlama tasarımı, geliştirilen program sayesinde yapılabilmektedir. Programda bütün aşamalar görülebilmekte ve tasarım aşamaları açıklamalardan takip edebilmektedir. Bu çalışmada, programda bulunan butonlar ve bunların kullanım amaçları, uygulamanın nasıl çalıştırılacağı sunulmaya çalışılmıştır. Bu tasarım için grafikler kod yazılarak oluşturulmuştur. Bu kodların grafiğe dökülmesinde chart js, python, matplotlib teknolojilerinden faydalanılmıştır. Gerektiğinde kullanıcıya grafikler hakkında açıklamalar da verilmiştir. Program iki farklı katmandan oluşmaktadır. Birinci katman iş tabakası (business layer) olup, bütün mantıksal işlemler ve matematiksel döngüler burada gerçekleştirilmiştir. Uygulamanın bu katmanındaki kodlarda basit matematiksel işlemler (dört işlem) programlama dilinin kendi işlevi içerisinde yapılırken kök ve bir sayının üssünü alma gibi daha ileri matematiksel işlemler için Javascript' in math. kütüphanesinden yararlanılmıştır. Üst düzey matematiksel işlemler (2° veya 3°'den denklem çözme, denklemin grafiğini çizdirme) python, nunpy ve matplotlib teknolojileri ile gerçekleştirilmiştir. İkinci katman ise sunum tabakasıdır (presentation layer). Uygulamanın kullanıcı ile etkileşimi olan arayüzün yapılandırıldığı sunum katmanıdır. Sunum katmanı ile iş katmanında hazır hale getirilen verilerin kullanıcıya gidecek olan görünümü belirlenerek uygulama tamamlanmış olmaktadır. Anahtar Kelimeler: Bağlama, Bağlama Tasarımı, Visual Studio Code, Hidrolik Yapı
Experimental investigation of local scour occurring on downstream bed by free overfall weirs
The scour problem is of great importance for the safety of hydraulic structures. Local scouring in the downstream of free overfall weirs can cause severe damage to the hydraulic structure. The flow characteristics of each weir type and shape are different from each other. Flow characteristics such as jet expansion, jet thickness, jet impact velocity and angle, penetration depth, the amount of air bubbles entrained into the plunge pool, the aeration performance of the weir, and the jet trajectory have a significant effect on the scour geometry. In this study; the local scour in the downstream pool of rectangular, triangular, trapezoidal and labyrinth weirs were investigated experimentally. In this context, two experimental setups were made in the hydraulic laboratory. The first experimental setup was designed as the prototype of the second experimental setup, and the model scale was taken as 1/2.4. The experiments were carried out simultaneously in both experimental setups. Variation in time of local scour, maximum scour depth and scour geometry; different weir types (four items), different head heights (four items), different tailwater depths (two items), different median grain diameters (three items), different unit discharge values (four items) were taken into consideration. Water jet expansion, jet trajectory and jet impact velocity were also determined in the current study. The non-linear equations giving the maximum scour depth for each wier type were obtained. The relationship between the model and the prototype was determined in order to use the obtained equations safely in the prototype. Experimental results were compared with the literature and numerical results. It is concluded that weir type is a very important parameter on scouring geometry. The maximum scour depth occured by the jet from the triangular and labyrinth weirs was much less than the other weir types tested. It was shown that the free overfall jet from the labyrinth weirs impacts the downstream pool at a closer distance to the hydraulic structure than the tested weirs. Moreover, the scouring geometry in the downstream pool for the labyrinth weirs covers wider area than that of the other weirs tested.
Labirent yan savaklarda anti-vorteks levhaların deşarj kapasitesine ve oyulmaya etkisinin araştırılması
Kanallar ve akarsulara yerleştirilen yan savakların hidrolik karakteristiklerinin incelenmesi konusu araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Yan savaklar; taşkın kanallarında, sulama kanallarında, arazi drenajında ve birleşik sistem kanalizasyon tesislerinde su alma amacıyla yaygın bir şekilde kullanılırlar. Yan savakların debi katsayısı ile ilgili bir çok çalışma yapılmıştır. Fakat, labirent yan savaklar yeni bir yan savak türü olduğundan sınırlı sayıda çalışmalar mevcuttur. Labirent savak, verilen bir savak açıklığında daha fazla kret uzunluğu elde etmek için planda düz olmayan bir savak kretine sahiptir. Bu savaklar klasik ogee kretli savaklar ile karşılaştırıldığında önemli avantajlara sahiptirler. Labirent yan savakların deşarj kapasitelerinin klasik yan savaklarınkinden 1.5 ile 5.0 kat daha fazla olduğu bilinmektedir. Ayrıca, labirent yan savaklar üzerindeki nap yüksekliği, klasik yan savaklara göre aynı koşullarda daha az olmaktadır. Literatürde doğrusal kanallara yerleştirilen dikdörtgen ve üçgen en kesitli yan savaklar ile ilgili birçok çalışma mevcuttur. Labirent yan savaklar için bunu söylemek güçtür. Bu çalışmalarda, genellikle yan savakların debi katsayıları ve su yüzü profilleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu deneysel çalışma, nehir rejimli akım şartları ve serbest savaklanma durumu için dikdörtgen enkesitli doğrusal bir kanalda gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, labirent yan savaklarda vorteks yapılarının debi katsayısı üzerine etkisi, özellikle Froude sayısı F1, boyutsuz kret yüksekliği p/y1, boyutsuz savak genişliği L/B, boyutsuz kret uzunluğu L/Le, ve yan duvar açısı α dikkate alınarak incelenmiştir. Bilgimiz dahilinde böyle bir çalışmanın literatürde yapıldığına rastlanılmamıştır. Bu çalışmada farklı yan savak açıklıkları, farklı kret yükseklikleri ve farklı anti-vorteks yapıları kullanılarak, trapez yan savaklar için537 adet deney yapılmıştır.Ayrıca, Tip-2, Tip-3 ve Tip-6 anti-vorteks yapıları kullanılarak p=12 cm kret yükseklikli, L=40 cm yan savak açıklıklı ve üçgen labirent yan savak tepe açısı θ=90° olan yan savakta, farklı akım şiddetlerinde 12 adet oyulma deneyi yapılmıştır. Labirent yan savaklarda, anti-vorteks yapılarının deşarj kapasitesini yaklaşık %2.5 oranında arttırdığı sonucuna varılmıştır.Temiz su oyulması deneylerinde ise, anti-vorteks yapılarının kullanımı oyulma derinliğini azalttığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler:Labirent yan savak, vorteks, anti-vorteks, akım şiddeti, temiz su oyulması.
Köprü kenar ayakları etrafında oluşan yerel oyulmanın kıvrımlı bir kanal boyunca deneysel olarak incelenmesi
Köprüler ulaşım ağını hızlandırmak ve kolaylaştırmak için yapılan önemli yapılardır. Son yıllarda ağır hasar gören veya yıkılan köprüler üzerinde yapılan çalışmalar, hasar nedenlerinin çoğunun taşkınlar sırasında meydana gelen oyulma olayından kaynaklandığını ortaya koymuştur. Taşkınlar esnasında köprü kenar veya orta ayakları etrafındaki taban malzemelerinin taşınması sonucu bu bölgede oyulmalar oluşmaktadır. Bu oyulmaların sonucunda köprü ayaklarının stabilitesi azalır ve ayaklar köprüyü taşıyamaz hale gelerek yıkılırlar. Bu sorunun çözümü için; taban oyulmalarına karşı önlemler alınması ve akarsu rejimine en uygun ayak tipinin belirlenmesi veya akarsu rejimini mevcut ayak tipine uygun hale getirilip getirilemeyeceği çalışmalarının yapılması zorunlu olmaktadır. Akarsuyun debisi nedeniyle temelin oyulmasını engellemek için temelin yeterince derine yapılması gerekmektedir. Böylece temel altının oyulması engellenmektedir. Ancak ne kadar derine inşa edileceğini bilmek için mevcut akım ve yapı koşullarına göre maksimum oyulmanın doğru olarak tahmin edilmesi oldukça önemlidir. Akarsularda özellikle kıvrımlı kanallarda sekonder akım nedeniyle de köprü ayakları oyulmaya maruz kalmaktadırlar. Bu çalışmada, kıvrımlı bir kanal boyunca köprü ayağı etrafında oluşan yerel oyulmalar ve köprü ayak şeklinin oyulma olayına etkisi incelenmiştir. Ayrıca debi ve su derinliği de değiştirilerek bunların oyulma üzerine olan etkisi araştırılmıştır. Köprü kenar ayağının uzunluğu oyulma derinliği üzerine direk bir etkiye sahiptir. Bu konuda literatürde çalışmalar yapılmıştır, ancak kıvrımlı bir kanal boyunca köprü ayak uzunluğunun ve derinliğinin değişimi ile ilgili çok fazla çalışma yapılmamıştır. Bu çalışmada kıvrımlı bir kanal boyunca iç ve dış kıyılarda 30°, 60°, 90°, 120° ve 150°'lik açılarda köprü kenar ayak uzunluğu ve debisi değiştirilerek temiz su oyulmasında bir dizi deney yapılmıştır. Her ayak için 12-18 saat arasında maksimum oyulma derinlikleri ölçülmüştür. Maksimum oyulma derinlikleri grafikler çizilerek yorumlanmıştır. Ayrıca kanal boyunca taban topoğrafyası incelenmiştir. Birinci bölüm oyulma olayı, ikinci bölüm kıvrımlı akarsular, üçüncü bölüm köprü ayaklarındaki oyulma olayı, dördüncü bölüm literatür özeti ve köprü ayakları için oyulma bağıntılarını, beşinci bölüm deneysel çalışmayı ve altıncı bölüm ise deney sonuçlarını kapsamaktadır. Bu çalışma ile kıvrımlı kanallara yerleştirilen köprü kenar ayaklarındaki oyulma konusundaki literatürdeki eksikliği gidermek amaçlanmıştır.
Yan savak deşarj kapasitesinin Schmidt yaklaşımı ile belirlenmesi
Bir kanalın debisini belirli miktar azaltmak veya su seviyesini düşürmek için kanal eksenine paralel ya da kanal ekseniyle bir açı yapacak şekilde düzenlenmiş savaklara yan savak adı verilir. Şiddetli yağışlar veya ani kar erimesi sonucu su iletim kanallarının taşmaması, kanalizasyon tesislerinde yağmur suyunun deşarjı gibi nedenlerle kanalların istenilen miktarda debiyi taşıması amacıyla deşarj yapıları kapsamında yan savaklar kullanılmaktadır. Bu çalışmada klasik dikdörtgen yan savakların, üçgen ve trapez labirent yan savakların debi katsayıları Schmidt yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Literatürde bu yöntemle yan savakların deney sonuçları kullanılarak oluşturulan herhangi bir çalışmaya rastlanmadığından bu çalışma, bu açıdan özgünlüğe sahiptir. Bu çalışma; dikdörtgen, üçgen labirent ve trapez labirent yan savakların laboratuvar ortamındaki model deney setlerinden elde edilen veriler kullanılarak hazırlanmıştır. Dikdörtgen yan savaklar için 835, trapez labirent yan savaklar için 675, üçgen labirent yan savaklar için ise 2623 adet deney dizisi verileri kullanılmıştır. Dikdörtgen yan savaklar için savak açıklığı 0.15, 0.25, 0.50, 0.75 ve 1.50 m; kret yüksekliği 0.12, 0.16 ve 0.20 m alınarak ölçümler yapılmıştır. Trapez labirent ve üçgen labirent yan savaklar için ise savak boyu 0.25, 0.50 ve 0.75 m alınarak kret yüksekliği dikdörtgen yan savaklardaki gibi 0.12, 0.16 ve 0.20 m alınarak okumalar yapılmıştır. Bu çalışmada, deney modelinden elde edilen veriler kullanılarak debi katsayısının hem Froude sayısına göre hem de boyutsuz nap yükü değerine [(y_1-p)/p] göre değişimi belirlenmiştir. Debi katsayısı Schmidt yöntemi ile hesaplanırken iki yol izlenmiştir. İlk yöntemde memba (h_s1) ve mansap (h_s3) nap yükleri dikkate alınarak iki noktanın ortalaması ile C_d hesaplanmıştır. İkinci yöntemde ise memba (h_s1), savak ortası (h_s2) ve mansap (h_s3) nap yükleri dikkate alınarak üç noktadaki su yüksekliklerinin ortalaması alınarak *C_d hesaplanmıştır. Schmidt yöntemi ile De Marchi yöntemi eğilimlerinin birbiri ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. Schmidt yöntemi ile yan savak debi katsayısının güvenle belirlenebileceği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Dikdörtgen yan savak, Üçgen labirent yan savak, Trapez labirent yan savak, Schmidt yöntemi
Dolusavak ve enerji kırıcı yapı tip seçiminin uzman sistemler ile belirlenmesi
Gelişmişlik düzeyinin belirleyici bir faktörü olarak enerji, barajların önemini arttırırken aynı zamanda baraj güvenliğinin en önemli unsuru olan dolusavakların da önemini artırmaktadır. Bir baraj için hayati öneme sahip parçalarından olan dolusavaklar ve enerji kırıcı yapılar, birçok farklı tipte inşa edilebilmektedir. Dolusavakların ve enerji kırıcı yapıların hidrolik hesapları konusunda birçok çalışma yapılmış olup, tip seçimine etki eden faktörler hususunda yapılan çalışmalar sınırlıdır. Öte yandan her geçen gün gelişen dünyamızda, bilgi teknolojilerinin ve programlama tekniklerinin de geliştiği bir gerçektir. Özellikle son yirmi yıl içerisinde yapay zekâ yöntemlerinden olan uzman sistemler büyük dikkat çekmiştir. Problem çözmede insan bilgisini kullanan uzman sistemler kullanıcı ile bilgisayar arasında probleme yönelik iletişimin sağlanması için bir dil işleyici içermektedir. Uzmanlardan ve basılı kitaplardan elde edilen bilgiler kullanılarak, dolusavak tip seçimini ve enerji kırıcı tipini belirlemek amacıyla bir uzman sistem oluşturulmaya çalışılmaktadır. Hazırlanan program Türkiye'de inşa edilen barajların dolusavak tiplerine ait bilgiler ile test edilmiştir. Bu çalışma çıktılarının uygulamadaki hidrolik mühendisleri ve üniversitelerde eğitim amaçlı olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.
Kıvrımlı kanallarda yan savak deşarj kapasitesinin domínguez yaklaşımı ile belirlenmesi
Yan savaklar veya yanal savaklar inşaat ve çevre mühendisliği projelerinde (örneğin; taşkın kanallarında, sulama sistemlerinde, birleşik sistem kanalizasyon sistemlerinde, baraj rezervuarlarında ve su alma yapılarında) yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Yan savaklar fazla suları taşkın kanallarına (toplama kanallarına) veya suyun belirli bir kısmını bir açık kanala veya bir yapıya çevirirler. Yan savaklar genellikle dikdörtgen enkesitlidir. Bundan başka; üçgen, trapez, açılı ve labirent savak tipleri de mevcuttur. Labirent yan savaklar yeni bir tiptir ve son yıllarda oldukça popülerdir. Bu çalışmada, üçgen labirent yan savaklar klasik yan savakların yerine kullanılmıştır. Üçgen labirent yan savakların debi katsayıları Domínguez yaklaşımı kullanılarak belirlenmiştir. Literatürde bu yöntemle üçgen labirent yan savakların deşarj kapasitesinin belirlenmesinde Domínguez yaklaşımının kullanıldığına rastlanmamıştır. Bu açıdan özgünlüğe sahiptir. Bu çalışma; üçgen labirent yan savakların laboratuvar ortamındaki model deney setlerinden elde edilen veriler TÜBİTAK 104M394 no'lu projeden alınarak kullanılarak hazırlanmıştır. Deney verileri kıvrımlı bir kanala aittir. Deneyler farklı labirent yan savak tepe açıları, savak açıklıkları ve farklı savak yükseklikleri için yürütülmüştür. Deneyler, kıvrımlı kanalda L=25, 50 ve 75 cm savak uzunluğuna sahip, p=12, 16 ve 20 cm kret yüksekliklerinde,θ =45°,θ =60°, θ=90°, θ=120°, θ=150° labirent savak kıvrım tepe açıları için ve kıvrımlı kanalda 𝑎=30°, 60°, 90°, 120°, 150° kıvrım merkez açılarında deneyler yapılmıştır. Bu çalışmada, deney modelinden elde edilen veriler kullanılarak debi katsayısının hem Froude sayısına göre hem de boyutsuz nap yükü değerine [(𝑦1−𝑝)/𝑝] göre değişimi belirlenmiştir. Sonuç olarak, Domínguez metodu Schmidt ve De Marchi yaklaşımlarıyla karşılaştırıldı. Yapılan detaylı karşılaştırmalar neticesinde Domínguez metodunda verilerin çok daha az saçıldığı görülmüştür. Bu nedenle, Domínguez metodu üçgen labirent yan savakların debi katsayısının belirlenmesinde güvenle kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Yan savak, Üçgen labirent yan savak, Domínguez yaklaşımı
Hareketli tabanlı akarsularda labirent yan savaklardaki akımın hidrodinamiğinin incelenmesi
Yan savaklar, herhangi bir kanaldan ihtiyaç duyulan debinin temin edilmesi veya fazla suyun uzaklaştırılması için sulama, arazi drenajı ve birleşik sistem kanalizasyon tesislerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğal akarsu yataklarının hareketli tabana sahip oldukları bilinmesine rağmen, hareketli tabanlı kanallara inşa edilen yan savaklarla ilgili literatürde sınırlı sayıda çalışma yer almaktadır. Bu çalışmada, hareketli tabana sahip dikdörtgen enkesitli doğrusal bir kanalda üçgen labirent yan savak civarında oluşan yerel oyulma derinlikleri, kararlı akım şartlarında ve yan savaktan serbest savaklanma durumları için, deneysel olarak incelenmiştir. Savak kreti olarak tanımlanan bir labirent savak planda düz değildir. Labirent savak açısı 90⁰ olarak alınmıştır. Boyut analizi sonucunda, boyutsuz denge zamanındaki oyulma derinliğinin (Hde/p); akım şiddetine (V1/Vkr), savak kret yüksekliğine (y1/p), yan savak açıklığına (L/B) ve yan savak tepe açısına (θ) bağımlı olduğu belirlenmiştir. Dikdörtgen enkesitli doğrusal kanalda hareketli taban oyulması durumunda (1
Farklı geometrik şekillere sahip yan kapakların deşarj performansının deneysel olarak incelenmesi
Hidrolik yapılar; suyun iletilmesini, yönlendirilmesini, düzenlenmesini, kontrolünü ve deşarjını sağlayan önemli yapılardır. Bu yapılar sayesinde, yaşamın var olmasını sağlayan suyun, maksimum verim ile kullanımı sağlanmaktadır. Yanal kapaklar bu hidrolik yapıların önemli türlerinden biridir. Literatürde karşıdan alışlı kapaklar ile ilgili birçok çalışma bulunmasına karşın yanal akımla ilgili çalışmalar sınırlıdır. Yanal kapaklar ile ilgili gerçekleştirilen çalışmalar çoğunlukla klasik dikdörtgen kapaklar için gerçekleştirilmiştir. Bu nedenle bu yüksek lisans çalışmasında; farklı geometrik şekillere sahip yan kapaklar için farklı hidrolik karakteristikler dikkate alınarak çalışma konusu deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde dikdörtgen, üçgen ve yarım daire şekline sahip üç farklı kapak kullanılmıştır. Her şekil için dokuz farklı boyut belirlenmiş ve toplamda yirmi yedi adet kapak imal edilmiştir. Dikdörtgen, üçgen ve yarım daire için ayrı ayrı imal edilen her dokuz kapağın kapak açıklığı kesit alanı birbirine eşit olacak şekilde tasarlanmış ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Farklı şekil ve boyutlardaki kapakların hidrolik karakteristiklerini incelemek amacıyla doğrusal kanalda ve nehir rejiminde 343 adet deney dizisi gerçekleştirilmiştir. Debi katsayısını önemli ölçüde etkileyen boyutsuz parametreler belirlenmiş ve bu boyutsuz parametrelerin debi katsayısı üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Yanal kapağın aynı enkesit alanına ve aynı kapak açıklığına sahip olmasına rağmen geometrik şeklin değişmesi ile yanal kapağın hidrolik karakteristiklerinin değiştiği sonucuna varılmıştır. Mevcut çalışma diğer araştırmacıların elde ettiği sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca geliştirilen eşitliklerin güvenilirlik analizleri yapılmıştır. Geliştirilen eşitliklerin güvenle kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Eliptik eğri şekline sahip geniş başlıklı savaklarda seviye-akış ilişkisinin incelenmesi
Savaklar, su kaynaklarının yönetimi, sulama sistemleri ve taşkın kontrolü gibi hidrolik mühendisliğinin birçok alanında kritik öneme sahiptirler. Basit tasarımı ve işletimi nedeniyle yaygın olarak tercih edilen bu yapılar, açık kanal sistemlerinde akım derinliğini ölçerek suyun debisini belirleme prensibi ile çalışırlar. Bu çalışmada, açık kanala yerleştirilen yarım elips geometrisine sahip bir savak yapısında ölçülen seviyelere karşılık gelen debi değerleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Elips geometrisinin, savaklar üzerinden geçen akımı nasıl etkilediğini gözlemlemek amacıyla üç farklı savak yüksekliği (P=8, 10, 12.5 cm) ve üç farklı savak uzunluğu (L=32, 42, 53 cm) ile oluşturulan dokuz farklı savak imal edilmiştir. Bu çalışmanın amacı doğrultusunda, boyut analizinden yararlanarak debi katsayısını etkileyen parametreler belirlenmiş ve elde edilen boyutsuz parametrelerin etkisi deneysel olarak incelenmiştir. 150 adet yapılan deney dizisi sonucunda, savak geometrisinin, savağın memba ve mansap bölgelerinde su yüzeyini fazla etkilemediği, ancak savak üzerindeki su yüzeyinin, savak tepesinin eğriliği ile benzer şekilde eğrileştiği gözlenmiştir. Savak yüksekliğinin arttırılmasının, akım yüksekliğinin artmasına ve debi katsayısının azalmasına neden olduğu görülmüştür. Belirli bir savak yüksekliğinde ise, savak uzunluğunun artmasının, akım eğriliğini azalttığı ve böylece debi katsayısının değeri azalmıştır. Debi katsayısını belirlemek için doğrusal olamayan eşitlikler türetilmiş ve literatürdeki geniş başlıklı savak eşitlikleri ile karşılaştırılması neticesinde oldukça tutarlı sonuçlar elde edilmiştir.