Yan savak akımlarının etkisindeki kohezyonlu taban malzemesinin oyulma probleminin deneysel incelenmesi

Yan savaklar, sulama, hidroelektrik ve diğer hidrolik yapıların su temini amaçlı tesislerinin iletim kanalları gibi kanallarda fazla debinin azaltılması veya herhangi bir kanaldan ihtiyaç olan debinin alınması için kullanılan ana kanalın yan kısmına yerleştirilen yapılardır. Hidrolik yapılar etrafındaki taban oyulmalarının araştırıldığı birçok çalışmada koheziv olmayan taban malzemesi ile çalışılmıştır. Ancak hidrolik yapılar doğada tamamen koheziv veya kum-kil karışımı zeminlerde de yer alabilmektedir. Kohezyonlu taban malzemesinde oluşan oyulmanın, kohezyonsuz taban malzemesinde meydana gelen oyulmadan farklı olduğu bilinmektedir. Koheziv malzemenin oyulma direncinin yüksek olması ve oyulma mekanizmasının oldukça karmaşık olmasından dolayı, koheziv malzemede oyulma süreci çok çalışılamamıştır. Bu çalışmada kumlu-killi tabanlı bir dikdörtgen enkesitli kanal boyunca, nehir rejimi akım şartlarında (Fr=0.33-0.81), L=25, 40 ve 50 cm uzunluklu, taban malzemesinden itibaren p=7, 12 ve 17 cm kret yükseklikli dikdörtgen yan savak etrafında ana kanal tabanında meydana gelen oyulma ve rölatif denge oyulma derinlikleri incelenmiştir. Boyut analizi sonucunda rölatif denge oyulma derinliği (Hde/h1)'nin; Fr, p/h1, L/b, C, Wc, ve s/(.g.h1) boyutsuzlarına bağımlı olduğu belirlenmiştir. Deney sisteminin elverdiği maksimum hızlarda bile tamamen kil tabanda ve % 5, 7 ve 10 gibi düşük kum muhtevalarında oyulma oluşmamıştır. Taban malzemesinin konsolidasyon süresi arttıkça boyutsuz kayma mukavemeti artmakta dolayısıyla oyulma azalmaktadır. Bütün savak boyutlarında kil-kum karışımı malzeme tabanlı kanalda, kohezyonsuz malzemeye benzer olarak oyulma derinliğinin zamanla arttığı ve belli bir zamandan sonra asimptot olarak devam ettiği tesbit edilmiştir. Ancak kohezyonlu tabanda yapılan deneylerin Fr sayısı kum tabana göre oldukça büyük olmasına rağmen, kohezyonsuz tabandaki deneylere göre oyulma derinliklerinin daha küçük olduğu belirlenmiştir. Bütün savak boyutlarında yaklaşan akımın Froude sayısı arttıkça, boyutsuz denge oyulma derinliği artmaktadır. Savak kret yüksekliği arttıkça boyutsuz denge oyulma derinliği azalmaktadır. Fr sayısına ve savak boyutlarına bağlı olarak kohezyonlu malzemede denge zamanının %10'unda denge oyulma derinliğinin %10-70'ine ve denge zamanının %50'sinde denge oyulma derinliğinin %50-95'ine ulaşıldığı belirlenmiştir. Etkili olan parametrelere bağlı olarak boyutsuz oyulma derinliği için regresyon analizi ile denklem elde edilmiştir. Bu denklemde yapılan deney parametreleri aralığı için savak uzunluğunun (L/b) oyulmaya etkisinin oldukça az olduğu, yan savak kret yüksekliğinin oyulmaya daha etkili bir parametre olduğu belirlenmiştir. Bir diğer etkili parametrede başlangıç su muhtevasıdır. Bu parametrenin %3 gibi küçük değişiminde bile oyulma derinlikleri önemli ölçüde değişmiştir.