Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

SEL KONTROLUNDA HİDROLOJİ HÜSEYİN E. ÇELİK İÜ ORMAN FAKÜLTESİ 15-17 ŞUBAT 2012 AFYONKARAHİSAR ÇEM SEL KONTROLU SEMİNERİ.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "SEL KONTROLUNDA HİDROLOJİ HÜSEYİN E. ÇELİK İÜ ORMAN FAKÜLTESİ 15-17 ŞUBAT 2012 AFYONKARAHİSAR ÇEM SEL KONTROLU SEMİNERİ."— Sunum transkripti:

1 SEL KONTROLUNDA HİDROLOJİ HÜSEYİN E. ÇELİK İÜ ORMAN FAKÜLTESİ ŞUBAT 2012 AFYONKARAHİSAR ÇEM SEL KONTROLU SEMİNERİ

2 Hidroloji: Su bilimi Hidroloji, yerkürede (yani yeryüzünde, yeraltında ve atmosferde) suyun çevrimini, dağılımını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, çevreyle ve canlılarla karşılıklı ilişkilerini inceleyen temel ve uygulamalı bir bilimdir. Hidromekanik ve hidrolik H. E. ÇELİK 2 HİDROLOJİ

3 Yamaç ıslahı H. E. ÇELİK 3 HİDROLOJİ

4 H. E. ÇELİK HİDROLOJİ 4 Yatak ıslahı

5 5 5

6 Optimum yatak kesitinin belirlenmesi Bu amaçlarla önce debinin bilinmesi gerekir. Debi: akım gözlem istasyonu Belirli bir tekerrür aralığı (dönüş aralığı, yineleme süresi, frekans, return period) 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500, 1000 Normal akım - Sel/Taşkın niteliğinde akım, pik debi, pik akım DSİ MAFA Yeterli gözlem istasyonu olmadığı için akımın hesaplanması (batı dillerinde tahmini) gerekir

7 Taşkın/Pik Debi Tahmin ( Hesaplama ) Yöntemleri A. İstatistiki Yöntemler - Log-Normal (2 ve 3 parametreli) - Ekstrem değer (tip I,II ve III) - Pearson tip III - Log-Pearson tip III - Gama dağılımları - Yapay sinir ağları - Bulanık mantık DSİ MAFA H. E. ÇELİK 7 HİDROLOJİ

8 8 H. E. ÇELİK

9 B. Deterministik Yöntemler Değişik Birim Hidrograf Yöntemlerinde Kullanım Kriterleri: - DSİ Sentetik Yöntemi tp > 2 sa, A < 1000 km2 - Mockus Yöntemi tc < 30 sa - Snyder Yöntemi A > 1000 km2 -Lag-Time Yöntemi Lag < 6 sa -Ampirik Formüller ve Kullanım Kriterleri : -Mc Math Yöntemi: Qp= 0,0023 C I S 1/5 A 4/5 her büyüklükteki DÜZ alan -Rasyonel Yöntem: Qp = CIA/3,6 A<1,0 km² kırsal alan A < 0,5 km² şehir alanı -Genel Formül: Q= CA n her büyüklükteki alan - Kresnik formülleri Q=25√A -Ampirik formüllerde birime dikkat H. E. ÇELİK 9 HİDROLOJİ

10 RASYONEL YÖNTEM

11 Rasyonel Yöntem  Bu yöntem, yeteri kadar ölçümü bulunmayan yan derelerin ve yüzeysel drenaj kanallarının kapasite hesaplarında kullanılmaktadır.  Adı Rasyonel (makul, akılcı) ama sonuçlar pek rasyonel değil  Yöntem genellikle 5 km 2 den küçük alanlar için iyi sonuç vermektedir.  Yöntem havzanın toplanma zamanına tekabül eden süre içerisinde, yağışın tüm havza üzerine üniform olarak düştüğünü varsayar.  Akış katsayısı bitki örtüsüne, zeminin geçirimliliğine ve havzanın eğimine göre arasındadır. H. E. ÇELİK 11 HİDROLOJİ

12 Rasyonel Yöntem  Burada, Q= Pik debi (m 3 /sn) C= Akış katsayısı I= Yöre için muhtemel maksimum yağış şiddeti (mm/saat) A= Havza alanı (ha) I, 10,25,50 veya 100 yıl tekerrür aralığına göre hesaplanır. Bu amaçla hazırlanmış abaklar ve bilgisayar programları vardır. H. E. ÇELİK 12 HİDROLOJİ

13 13 Rasyonel formül 5 km²’den küçük havzalarda, ancak DSİ 1 km²’den büyük havzalarda kullanmıyor Formülün kabulleri: havzanın her yerine aynı miktarda yağmur yağmıştır toplanma süresine eşit sürede üniform yağmıştır. Formüldeki geçirimsiz yüzeylerde 1’e sık bitkilerle kaplı alanlarda sıfıra yaklaşan C katsayısı da özneldir.

14 Rasyonel Yöntem C katsayısının bulunması: Bir drenaj alnını temsil edecek ortalama c katsayısı c katsayılarının drenaj alanının özelliğine göre ağırlıklı ortalaması alınarak hesaplanır. H. E. ÇELİK 14 HİDROLOJİ

15 15 H. E. ÇELİK Değişik yüzeylerden yüzeysel akış miktarı (%) İyi orta zayıf çıplak beton/asfalt bitki örtüsü bitki örtüsü bitki örtüsü toprak

16 Rasyonel Yöntem Çeşitli arazi şartlarında akış katsayıları H. E. ÇELİK 16 HİDROLOJİ

17 17 H. E. ÇELİK Mecra yüksekliği ve uzunluğu yardımıyla toplanma süresi bulunur. tekerrür aralığına göre yağış miktarı meteoroloji istasyonundan alınarak abakta işaretlenir, toplanma süresi ile birleştirilerek yağış süresi bulunur Bu süreli yağış meteoroloji istasyonundan alınır.

18 Rasyonel Yöntem Yağış şiddetinin bulunması: Rasyonel yöntemde konsantrasyon zamanı aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanmaktadır. Tc: Konsantrasyon zamanı (dak) L: Yatak veya kanal uzunluğu (m) H: Yatak veya kanalın başı ile sonu arasındaki kot farkı (m) Konsantrasyon zamanı dakika cinsinden bulunduktan sonra, bu zaman yağış süresi kabul edilerek, alana ait yağış şiddeti-süre-tekerrür eğrilerinden tekerrür süresine bağlı olarak grafiğin düşey ekseninden yağış şiddeti (mm/sa) bulunur. H. E. ÇELİK 18 HİDROLOJİ

19 SENTETİK BİRİM HİDROGRAF

20 DSİ Sentetik Birim Hidrograf  Hidrograf, bir akarsu kesitindeki debinin zamana göre değişimini gösteren bir grafiktir.  Hidrografın şekli taşkını meydana getiren yağışın ve drenaj alanının özelliklerine göre değişir. H. E. ÇELİK 20 HİDROLOJİ Pik akım Yükselme eğrisi Çekilme eğrisi

21 HİDROLOJİ 21 H. E. ÇELİK  Birim hidrograf, bir drenaj alanında belirli bir süre devam eden yağışın birim yükseklikte akış meydana getiren kısmıdır.  Birim hidrograf ya gözlem değerlerinden ya da sentetik olarak elde edilir. Gözlemlerden elde edilebilmesi için yağış ve akış rasatlarının birlikte bulunması gerekir.  Sentetik birim hidrograflar, üzerinde uzun süreli güvenilir akım rasatları bulunmayan akarsu havzalarından gelebilecek taşkın değerlerinin hesaplanmasını sağlar.  Bu metot 1000 km²’ye kadar drenaj alanlarında kullanılmaktadır.

22 HİDROLOJİ 22 H. E. ÇELİK İstanbul Kozdere

23 Sentetik Birim Hidrograf: İstanbul Kozdere H2H1∆H∆Hl=L/10Si=h/L√Si1/√Si ,8928,108649,10, , , ,892103,0873,812649,10, , , ,0867,5435,538649,10,054750, , ,54257,599,951649,10,015330, , ,59131,6425,944649,10, , , ,647256,647649,10,010240, , ,10, , , ,10, , , ,10, , , ,1373,863649,10, , ,96264 TOPLAM 78,81214 H. E. ÇELİK 23 HİDROLOJİ L= 6490 m, A= 11,9 km² Harmonik eğim

24 Sentetik Birim Hidrograf 10/78,81 =0,016 L: Ana kanalın boyu (km) Lc: Alanın ağırlık merkezinin kanal üzerindeki izdüşümü ile kanalın alanı terk ettiği nokta arasındaki mesafe (km) L= 6,49 km Lc= 2,32 km H. E. ÇELİK 24 HİDROLOJİ Harmonik eğim:

25 Sentetik Birim Hidrograf Şekil 25’ten A =11,9 km² için, qv = 120 lt (1 mm lik akış için verim) Qp = A.1.qv = 11,9*120*10 -3 = 1,428 m³/sn/mm (birim hidrografın pik debisi) =9951 sn = 2,76 sa (birim hidrografın yükselme süresi) H. E. ÇELİK 25 HİDROLOJİ Eğri Numarası= = 6,49*2,32 / 0,126= 119,03

26 Şekil 25 H. E. ÇELİK 26 HİDROLOJİ

27 Boyutsuz Birim HidrografBirim Hidrograf t/tpQ/QpT/Tp x tpQ/Qp x qp ,10,0150,2760, ,20,0750,5520,1071 0,30,160,8280, ,40,281,1040, ,50,431,380, ,6 1,6560,8568 0,70,771,9321, ,80,892,2081, ,90,972,4841, ,761,428 1,10,983,0361, ,20,923,3121, ,30,843,5881, ,40,753,8641,071 1,50,664,140, ,60,564,4160, ,80,424,9680, ,325,520, ,20,246,0720, ,40,186,6240, ,60,137,1760, ,80,0987,7280, ,0758,280,1071 3,50,0369,660, ,01811,040, ,50,00912,420, ,00413,80, H. E. ÇELİK 27 HİDROLOJİ Boyutsuz birim hidrograf koordinat ları

28 H. E. ÇELİK 28 HİDROLOJİ Boyutsuz Birim HidrografBirim Hidrograf t/tpQ/QpT/Tp x tpQ/Qp x qp ,10,0150,2760, ,20,0750,5520,1071 0,30,160,8280, ,40,281,1040, ,50,431,380, ,6 1,6560,8568 0,70,771,9321, ,80,892,2081, ,90,972,4841, ,761,428 tp (yükselme zamanı) ve qp (birim hidrografın pik debisi)

29 Sentetik Birim Hidrograf H. E. ÇELİK 29 HİDROLOJİ İki saatlik yağışa göre. Yükselme süresi 2,76 saat

30 Sentetik Birim Hidrograf hy Yağış Yüksekliğinin Bulunması hy = yağış şiddeti x yağış süresi x dağılım katsayısı x maksimize faktörü 2 saatlik yağış için (10 yıl tekerrürlü), Yağış şiddeti: 37,84 mm (MYFA Sarıyer) Yağış süresi :2 sa Dağılım katsayısı:0,96(Şekil 20) Maksimize faktörü: 1,13 hy (2sa) : 37,84*2*0,96*1,13=82 mm H. E. ÇELİK 30 HİDROLOJİ

31 31 H. E. ÇELİK

32 HİDROLOJİ 32 H. E. ÇELİK

33 Şekil 20 H. E. ÇELİK 33 HİDROLOJİ

34 Sentetik Birim Hidrograf ha Akış Debisinin Bulunması Akış debisi yağış akış bağıntısı eğrilerinden (Şekil 23) bulunmaktadır. Bunun için yağışın ve havzayı temsil eden akış eğri numarasının bilinmesi gerekmektedir (Tablo 19/1). Buna göre, ha (2sa): 10 mm İki saatlik yağışa karşılık gelen debi: Qp= A. 1. qv.0,001= 11,9*10*120*0,001=14,28m³/san Not: Ancak etkin yağış süresi Tp’den büyük olacağından, havzanın maksimum debisi Tp’den daha büyük bir yağış süresine eşit olacaktır. Bu yüzden 2 şer saatlik dönemler için hidrograflar bulunur.) hy (4sa): 42,43*4*0,96*1,13= 186 mm hy (6sa): 52,65*6*0,96*1,13= 346 mm hy (8sa): 54,07*8*0,96*1,13= 479 mm H. E. ÇELİK 34 HİDROLOJİ

35 35 H. E. ÇELİK

36 Hidrolik Zemin Grupları ve Bitki Örtüsüne Göre Akış Eğri Numaraları H. E. ÇELİK 36 HİDROLOJİ Tablo 19/1

37 10 Şekil H. E. ÇELİK 37 HİDROLOJİ

38 Sentetik Birim Hidrograf Akışın Zaman İçinde Dağılımı Yağış Süreleri4 saat süreli6 saat süreli8 saat süreli Saatler Zamanın Toplam Zamana Oranı 0,510,330,6710,250,50,751 Yağışın Toplam Yağışa Oranı (Şekil 26) 0,8310,720,9110,660,830,941 Yağış (mm) (hy değerleri)154,4186,03249,3315,1346,26316,15397,59450,279479,02 Akış ha (mm) (Şekil 23) Artım Akış (mm) H. E. ÇELİK 38 HİDROLOJİ

39 39 H. E. ÇELİK

40 Şekil 26: Yağışın zaman içindeki eş dağılım sınırları H. E. ÇELİK 40 HİDROLOJİ

41 Süre (sa) Birim Sarfiyat (hidro graftan) 4 saatlik yağış6 saatlik yağış8 saatlik yağış Artım Akış Q4 Artım Akış Q6 Artım Akış Q8 x50x , ,4 55,04 21, ,60 185,760 31,4170,56,476,9169, ,2242,5224,96 267,48 40,984921,670,6117, ,6168,5684, ,8 50,63028,258,27270,514,4156,9103,2109, ,18 60,381919,638,645,64948,6143,265,3676, ,8 70, ,43063,45119,8537,8446,870,56,4161,54 80,094,57,612,110,81944,173,915,4829,644921,6115,72 90,0634,47,47, ,210,3217,163028,285,68 100,0351,751,83,554,24,517,125,86,027,021919,651,64 110,031,51,22,73,639,916,55,164, ,84 120,0210,71,72,41,754,058,23,442,734,57,618,27 130,010,50,61,11,21,52,75,41,722,3434,411,46 0,4 11,5752,575 1,561,751,85,11 0,2 0,51,351,85 0,781,51,23,48 0,9 10,71,7 0,45 0,50,61,1 0,4 0,2 Tabloda görüldüğü gibi etkin yağış süresi 8 saat olup, havzanın 10 yıl tekerrürlü maksimum debisi Qmax= 267,48 m³/sn olur. H. E. ÇELİK 41 HİDROLOJİ

42 42 H. E. ÇELİK Tablodan etkin yağış süresinin 8 saat ve maksimum debisinin 267,48 m³/san olduğu görülür. 10 yıl tekerrür aralıklı hesaplanan debi, 25, 50, 100 yıl için tekrarlanır

43 MOCKUS YÖNTEMİ

44 Mockus Yöntemi Bir çeşit sentetik birim hidrograftır. Birim hidrograf üçgen kabul edilmektedir. Üzerinde akım gözlem istasyonu bulunmayan derelerde uygulanır. Toplanma süresi 30 saat veya daha az olan drenaj alanları için uygulanabilmekte, daha büyük alanlarda drenaj alanları tali parçalara ayrılarak her bir parça için çizilen hidrograflar gecikme zamanlarına göre süperpoze edilmektedir. H. E. ÇELİK 44 HİDROLOJİ

45 Mockus Yöntemi: İstanbul Kozdere H2H1∆H∆Hl=L/10Si=h/L√Si1/√Si ,89228,108649,10, , , ,892103,0873,812649,10, , , ,0867,54235,538649,10,054750, , ,54257,5919,951649,10,015330, , ,59131,64725,944649,10, , , ,647256,647649,10,010240, , ,10, , , ,10, , , ,10, , , ,1373,863649,10, , ,96264 TOPLAM78,81214 H. E. ÇELİK 45 HİDROLOJİ Eğim hesabı

46 Mockus Yöntemi Harmonik eğim =0,016 = 1,35 sa Toplanma zamanı (sa) =2,32 = 3 sa Suların toplanma zamanına tekabül eden yağış süresi. Pratikte D’den büyük en yakın tamsayı alınır. Ancak Tc<1 iseTc=D alınır. H. E. ÇELİK 46 HİDROLOJİ

47 Mockus Yöntemi = 1,97 sa Hidroğrafın yükselme zamanı = 3,29 sa Suların alçalma zamanı = 5,26 sa Taşkın süresi =1,26 m³/sn/mm Taşkın piki (1 mm için) H. E. ÇELİK 47 HİDROLOJİ

48 Mockus Yöntemi H. E. ÇELİK 48 HİDROLOJİ

49 Mockus Yöntemi 3 saatlik yağışa ait akış debisinin hesabı Q = Qp x ha hy (3 sa) = 39,81*3*0,96*1,13=127,29mm ha (3 sa) = 32,5 mm (Şekil 23) Q = 1,26*32,5 =40,84 m³/sn D yağış süresine ait pik değer H. E. ÇELİK 49 HİDROLOJİ

50 10 Şekil H. E. ÇELİK 50 HİDROLOJİ

51 51 H. E. ÇELİK

52 SNYDER YÖNTEMİ

53 Snyder Yöntemi Zemine bağlı katsayılar: Ct : 1,5 Cp : 0,63 L: Ana kanalın boyu (km) Lc: Alanın ağırlık merkezinin kanal üzerindeki izdüşümü ile kanalın alanı terk ettiği nokta arasındaki mesafe (km) L= 6,49 km Lc= 2,32 km = 3,38 sayükselme zamanı (sa) H. E. ÇELİK 53 HİDROLOJİ Zemin CinsiCtCp Kumlu1,650,56 Balçık1,500,63 Killi veya kayalık1,350,69

54 Snyder Yöntemi = 0,62 = 1 sağnak süresi (sa) = 51,38 verim (lt/sn/km²/mm) = 0,61birim hidrograf pik debisi (m³/sn/mm) = 3,42 hidrograf süresi (gün) H. E. ÇELİK 54 HİDROLOJİ

55 Snyder Yöntemi Hidrograf çizimi qv verim değeri yardımıyla 0,75 qp’ye tekabül eden Tw 75 ve 0,50 qp’ye tekabül eden Tw 50 Hidrograf genişliğini gösteren değerler Şekil 30’dan tespit edilir. qv = 51 lt/sn/km²/mm = 510 lt/sn/km²/cm Buna göre; Tw50 = 4,8 sa1/3 Tw50 = 1,62/3 Tw50 = 3,2 TW75 = 2,7 sa1/3 Tw75 = 0,92/3 Tw75 = 1,8 qp = 0,610,75qp = 0,450,50qp = 0,3 H. E. ÇELİK 55 HİDROLOJİ

56 Şekil ,74,8 H. E. ÇELİK 56 HİDROLOJİ

57 Snyder Yöntemi 2 saatlik yağışa ait akış debisinin hesabı On yıl tekerrür aralıklı iki saat süreli yağış 37,84 mm Yağış yüksekliği hy (2 sa) : 37,84*2*0,96*1,13=82 mm ha (2 sa) : 10 mm (şekil 23) Qp = 11,9*51,38*10*1*0,001=6,12 m³/sn Bu değer 2 saatlik maksimum akım. Etkin yağış süresi hidrografın Yükselme zamanı Tp’den büyük olacağından ikişer saatlik dönemler İçin hidrograflar bulunarak ikişer saatlik kaydırma ile süperpoze Edilerek toplam hidrograflar elde edilir ve havzanın 10 yıl tekerrür Aralıklı maksimum debisi bulunur H. E. ÇELİK 57 HİDROLOJİ

58 58 H. E. ÇELİK

59 HİDROLOJİ 59 H. E. ÇELİK

60 HİDROLOJİ 60 H. E. ÇELİK Birim hidrograf Bir havzaya yeknesak, belirli bir süre ve şiddette düşen yağıştan oluşan 1 cm derinliğindeki yüzeysel akış hidrografına birim hidrograf denir. Baraj akım seksiyonu tayininde, sel kontrolunda birim hidrograftan yararlanılabilir.

61 HİDROLOJİ 61 H. E. ÇELİK

62 HİDROLOJİ 62 H. E. ÇELİK

63 HİDROLOJİ 63 H. E. ÇELİK


"SEL KONTROLUNDA HİDROLOJİ HÜSEYİN E. ÇELİK İÜ ORMAN FAKÜLTESİ 15-17 ŞUBAT 2012 AFYONKARAHİSAR ÇEM SEL KONTROLU SEMİNERİ." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları