Hydrodynamic behaviour of desalination brine discharges in the marine environment

Tuzdan arındırma tesisleri özellikle kurak bölgeler için oldukça önemli olan su sorununu çözmeleri nedeniyle çevresel olarak zararlı olmadıkları izlenimini uyandırsalar da inşaat ve işletme aşamalarında çevreye önemli derecede olumsuz etkileri olan tesislerdir. Tuzluluk oranı yüksek yüzey ve yeraltı sularının arıtılması işlemi sonucunda içerisinden suyu alınmış, daha yüksek tuzluluk oranına sahip ve dolayısıyla daha yoğun bir atıksu (brine) atık olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle deniz suyunun tuzdan arındırılması sonucu oluşan yoğun atıksuyun denize deşarjı en az maliyetli yöntem olması nedeniyle tercih edilmektedir. Bu tez çalışmasında yoğun atıksuların deniz ortamındaki davranışı deneysel ve sayısal olarak farklı koşullar için incelenmiştir. Birinci kısım deneysel çalışmada, durgun haldeki bir tuzlu su tabakasının düzenli dalga etkisinde davranışı incelenmiştir. Gerçekleştirilen deneysel çalışmada sisteme verilen dalga enerjisinin tabandaki tuzlu su tabakasının düşey yönde karışımına neden olduğu ortaya konulmuştur. Gerçekleştirilen ikinci set deneylerde, yatay olarak tabandan belirli yükseklikte deşarj edilen bir yoğun atıksu jetinin dalga ile aynı ve zıt yönlerde deşarjını inceleyen deneyler gerçekleştirilmiştir. Söz konusu deneylerde, dalga hareketinin deşarj edilen jetin salınımına ve tabana etki noktasının lokasyonunu ötelediği belirlenmiştir. Aynı zamanda, deşarj noktasının dalga ilerlemesine göre yönünün deşarj edilen yoğun atıksuyun şekli, kalınlığı ve hızında etkili olduğu belirlenmiştir. Yapılan üçüncü kısım deneysel çalışmada 45° ve 60° açı ile deşarj edilen yoğun atıksuyun düzenli dalga koşullarındaki davranışı incelenmiştir. Söz konusu deneylerde, dalga hareketinin jetin maksimum yükselme noktası, etki noktası ve ilerlemesi üzerinde etkili olduğu ortaya konulmuştur. Çalışmanın sayısal kısmında, yoğun atıksuların yakın-alan yayılımının modellenmesinde kullanılan integral modellerinin (CORJET, UM3 ve JETLAG) çok noktalı deşarj sistemleri ile deşarj edilen yoğun atıksuyun modellenmesinde uygunlukları değerlendirilmiştir. Model sonuçlarını değerlendirmek için, literatürde yer alan deneysel bir çalışmada elde edilmiş olan ampirik denklemler kullanılmıştır. Deşarj noktaları arasındaki uzaklığın geniş olup jetlerin birleşmediği durumda her üç model de literatüre uygun sonuçlar vermekte, jetlerin birleşmesi durumunda ise deneysel çalışma ile uyumlu sonuçlar alınamamaktadır. Çalışmanın son kısmında, yoğunluk akıntılarının 2-boyutlu ve 3-boyutlu yayılımını uzaklık boyunca modelleyen iki program yazılmıştır. Söz konusu programlar ilgili denklemleri çeşitli kabuller ile basitleştirilmiş olarak çözmekte olup, deşarj sistemlerinin ön dizayn aşamasında oluşacak tabakanın özelliklerinin basitçe belirlenebilmesi amacıyla oluşturulmuştur. Ancak, daha ileri aşamada ileri modelleme teknikleri kullanılması gereklidir.