Tabakalı hazneli barajlar ve göllerin nümerik olarak araştırılması

Dünyadaki tatlı su, toplam mevcut suyun ancak yaklaşık %2.6'sı olmaktadır. Bu tatlı su miktarı buhar şeklinde atmosferdeki sular, kutupta buz şeklindeki sular, yer yüzeyindeki sular ve yeraltı sularından oluşmaktadır. Son yıllarda, kuraklık, birçok ülkenin en önemli konularından biri haline gelmiştir. Bu ülkelerde, araştırmacılar tarafından, bölgesel olarak tatlı su kaynakları hakkında sureklı ve çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Söz konusu araştırmalar ve çalışmalar, mevcut su kaynaklarinin hem kalite açısından, hemde miktar açısından korumak ve kontrolu amacı ile yürütülmektedir. Bu su kaynakları insan yapımı ve doğal olabilmektedir. Bu çalışmada, haznelerde ve göllerde farklı parametrelerin askıdaki katı madde (sediment) dağılımına olan etkisi araştırıldı. Bunun yanı sıra, seçilmiş parametrelerın değişiklikleriyle, tabakaların kalınlıklarının değişimide araştırıldı. Söz konusu parametreler, hazneye giren suyun sıcaklığı, haznedeki suyun sıcaklığı, hazneye giren suyun askıdaki katı madde (sediment) konsantrasyonu, haznedeki suyun askıdaki katı madde (sediment) konsantrasyonu, hazneye giren suyun debisi ve haznedeki çıkış tipi olarak seçilmiştir. Haznedeki çıkış tipi dolu savak ve dip savak olarak seçilmiştir. Giren suyun debileri için 20 m3/sn., 50 m3/sn. ve 100 m3/sn. olarak üç farklı değer düşünüldü. Hem giren akım ve hem haznedeki su için, askıdaki katı madde konsantrayonlar değerleri, 15 g/l ve 20 g/l olarak seçıldı. Tezin ilk kısmında toplam 48 tane farklı senaryo oluşturuldu. Bunların 24'ü dolu savakli modelleri ve diğer 24 model ise, dip savaklı modelleri oluşturmaktadırlar. Bu senaryolarda belirtilen parametreler değerlerinde değişiklik yapılarak sonuçlar karşılaştırılarak, değerlendirmeler yapılmıştır. Sadece dolu savakla çalıştırılan simulasyonların isimleri S ile belirlendı ve bu harftan sonra gelen sayı, senaryonun numarasını göstermek için kullanıldı. Dip savak ise, B harfı ve senaryo numarasıyla belirlendi. Senaryoların modellenmesi sonucunda, sıcaklık, askıdaki katı madde ve debilerin değişmesi sonucunda, akım davranışında çok önemli değişiklikler ortaya çıkmıştır. Sonuçlar karşılaştırdığında, giren suyun askıdaki katı madde konsantrasyonun hazneye göre fazla ve su sıcaklığının hazneye göre az olan modellerde, giren suyun dansitesi haznedekine göre daha fazla olup, hazne tabanında yoğun akımlar oluşmuştur. Bu durumda, Hyperpycnal akımı adlandırılan, taban akımı ortaya çıkmaktadır. Bu akımların hız ve yapıları, giren debinin büyüklüğü ile doğrudan ilişkisi olup ve farkli debilerle değişmektedirler. Bu tür akımlar deltaların oluşmasına neden olmaktadır ve sürekli ve sıkça rtaya çıkması halinde haznenin ömrünü azaltmaktadır. Diğer taraftan hazneye giren akımın sıcaklığı ve askıdaki katı madde konsantrasyonu, haznedekine göre daha az olması durumuyla da karşılaşabiliriz. Bu halde, akımın haznenin tabanında değil, belki daha üst seviyelerinde ve hatta hazne suyunun yüzeyinde hareket ettmesi beklenmektedir. Bu durumda, Hypopycnal akımı adlandırdığımız durum ortaya çıkmaktadır. Yukarıdaki bahsı geçen parametrelerin yanı sıra, haznelerde, çıkış tipi ve yeri önem arz etmektedir. Özellikle yoğun akımlarda, dip savak su kalitesi açısından çok önemli röl aldığını sonuçlar neticesinde anlamak mümkün. Bu hazne çıkışları, tabakalaşmış haznelerde tabakaların kalınlıkları üstünde çok önemli etkileri olduğunu gördük. Ayrıca, savakların gövde yakınında hız vektörlerini çok fazla etkilemektedirler. Tüm senaryolara ait sonuçlar grafik olarak gösterilmiş ve yorumları yapılmıştır. Bu çalışmanın diğer amacı, Köyceğiz gölü'nün hidrodinamik modellenmesi. Köyceğiz gölü Türkiye güney, güney batı bölgesinde yer almakta olup, bölgenin en önemli su kaynaklarından birisi olmaktadır. Gölün deniz yüzeyinden yüksekliği yaklaşık 8 metre kadardır. Bu göl, iki çanaktan oluşmaktadır. Gölün kuzeyinde bulunan çanağa Köyceğiz adı, güney kısımında bulunan çanağa ise Sultaniye adı verilmiştir. Köyceğiz çanağı en fazla 25-26 metre derinliğe sahiptir. Sultaniye çanağında ise en derin yer 33 metre derinliktedir. Göle üç önemli akım girerken, gölden sadece bir çıkış vardır. Göle akımların girişleri kuzeyde olup, çıkış ise güneydedır. Gölün suyu, Dalyan kanalı vasıtası`le gölden çıkıp ve Akdenize dökülmektedır. Köyceğiz gölüne bir çok akım girmektedir. Bu akımların en önemlileri Namnam çay, Yuvarlak çay ve Kargıcak`dır. Namnam çay, Köyceğiz gölüne en fazla su getiren bir akım olup, bu nedenle Köyceğiz gölüne en fazla etkisi olan akımdır. Namnamın yılın bir çok ayında, özellikle kış ve bahar aylarında, dolu olup ve yüksek debilere sahip olmasına rağmen, yaz mevsiminde çok az bir debisi vardır. Hatta yazın çok sıcak aylarında tamamen kuru olduğu görülmüştür. Yaz aylarında, sıcaklık ve buharlaşmanın arttığı ve yağışların azaldığı ve hatta hiç olmaması nedeniyle, Köyceğiz gölünün su seviyesi azalmaktadır. Yılın bu mevsiminde, göle en fazla su getiren akarsu ise, Yuvarlak çay`dır. Bu nedenle, yaz aylarında, Köyceğiz gölünün kuzey kısmına en çok etkisi olan akımın Yuvarlak çay olduğu anlaşılmaktadır. Genel olarak, Yuvarlakçay her zaman yaklaşık sabit bir debiye sahiptir. Bu akarsu Bu akarsuların yanı sıra, göle yeraltı suları, termal suları ve birçok kaplıca suyu girmektedir. Bu tip su girişleri, hem göl suyunun altında, hemde gölün etrafında yer almaktadırlar. Sultaniye çanağı etrafında bulunan kaplıcaların sıcaklığı 39 derece olduğu söylenmektedir. Akdenizle bağlantısı olan Köyceğiz gölünün, suları tuzlu ve acıdır. Ancak giren çayların suları tatlı olup, göl sularıyla karışması sonucunda tuzluluğu azaltmaktadır. Yinede, derinlikle suyun tuzluluğu arttığı görülmektedir. Bu göl ile ilgili mevcut veriler toplanmış olup, gözlemler sayı açısından az olup ve güncel veriler olmadığından, 1990-1999 senelerine ait veriler kullanıldı. Batimetri haritası çizilerek, Autocad programı kullanılarak, üç boyutlu solid cisim hale getirilmiştir. Ağustos, Kasım ve Aralık aylarının verileri kullanılarak, hızlar ve yönleri belirtildi. Bu aylara göre, Namnam, Yuvarlakçay ve Kargıcak akımlar vasıtasiyle göle giren tuzluluk ve sıcaklık dağılımı araştırılmıştır. FLOW3D programı, çevredeki hava sıcaklığını modelliyemediği için, termal tabakalaşmayı modellemek için, CE-qual-W2 iki boyutlu programı kullanıldı. Modelleme sonucunda, sonuçlar karşılaştırıldı. Modelin doğrulanması için bazi standartlar kullanıldı. Bu standartlar: mutlak ortalama hata (AME), ortalama kare hata (MSE) ve kök ortalama karesel hata (RMSE) olarak seçıldı. Modellenen epilimnion ve thermocline tabakalarının sıcaklıkları ve kalınlıklarını mevcut ölçülmüş değerlerle karşılaştırdığında, modelleme sonuçlarının bu tabakalarda ölçümlerle iyi uyumda oldukları sonucuna varıldı. Ancak modelde hypolimnion adlandırdığımız alt tabakda, ölçülmüş değerlerle karşılaştırdığında, diğer tabakalara göre daha az uyum sağladığı belirlendi. Barajların çevreye ve özellikle mansaba etkileri birçok tez, makale ve araştırma projeleri adı altında incelenmiştir. Namnam çayının üzerine baraj yapılması imkanı her zaman olmuştur. Bu yüzden, bir mühtemel barajın, bölgeye, Namnama ve özellikle`de Köyceğiz gölüne etkisi çok önemli konulardan biri haline gelmiştir. Bu tezin son bölümünde, bu etkilere değinmiş olup, kısaca incelenmiştir. Bu tezin sonuçlarından yararlanarak, Namnam üzerinde yapılması muhtemel olan barajın yapılması durumunda, Koycegiz gölünde olası değişimlerin tahmin edilmesi mümkündür. Aynı zamanda, bir göle veya hazneye farklı koşullarla giren bir nehrin, sicaklık ve suspended sediment yayılma şeklinin tahmin edilebilir.