“Çifte Mıh Gibi Duruyordu Çaycuma Köprüleri Filyos Üzerinde” Köprü Hidroliği ve Çaycuma Köprüsü Yük. İnş. Müh. Onur DÜNDAR

İçerik Köprü Projelerinde Hidrolojik ve Hidrolik Çalışmalar. Nehirlerde Katı Madde Taşınımı ve Oyulmalar. Yerel Oyulmalara Karşı Önlemler. Filyos Çayı ve Yıkılan Çaycuma Köprüsü Gözlem ve Teknik Değerlendirmesi

Hidrolojik Parametreler Tasarımı yapılacak köprülerin akım koşullarının saptanması için akarsu havzasının hidrolojik koşularının detaylı olarak araştırılması gerekir. Köprü ayaklarının etrafındaki oyulmaların maksimum değeri, olası maksimum akım koşullarında gerçekleşmeyebilir. Ekstrem akım koşullarının belirlenmesi tüm yapının ve civardaki düzenleme yapılarının taşkınlar sırasında zarar görmeyecek şekilde tasarlanmaları için gereklidir.

Havzanın hidrolojik parametrelerinin değerlendirilmesiyle Pik akım özellikleri Taşkın dalgasının civarda su basma alanı Taşkın riski yaratacak akımların süresi Akarsuyun katı madde taşıma kapasitesi elde edilir.

Hidrolojik parametrelerin tespiti kolay değildir. Yağış ve akış gözlem istasyonlarının yoğun olduğu havzalarda yeterli donenin bulunması durumunda bölgesel frekans analizleri yapılabilir. Ülkemizde her havzada yeterli sayıda gözlem istasyonu bulmak mümkün değildir. Gözlem verileri sürekli değildir. Güvenilirlikleri tartışmalıdır. Farklı kurumlar tarafından toplanan veriler arasında uyumsuzluklar vardır. Bu sorunlar elde edilen parametrelerdeki belirsizliği arttırmaktadır.

Havzanın davranışını anlayabilmek için hidrolojik ve jeomorfolojik parametrelerin bulunması ve değerlendirilmesi gerekir . Bunlar: Yağış rejimi Akarsu yoğunluğu ve frekansı Havzanın büyüklüğü, şekli ve ortalama eğimi Alt tabaka ve üst tabaka toprakların özellikleri Bitki örtüsünün yoğunluğu Taşkın yataklarının kullanımı Köprü yakınındaki mevcut yapıların tipleri ve yoğunluğu Akarsuyun kullanım amacı

İstatiksel Hidroloji Hidrolojik veriler rastgele değişkenler olduğundan herhangi bir parametrenin hesaplanması istatiksel yöntemlere dayanmaktadır. Dağılım parametreleri; ortalama değer (birinci moment), varyans (ikinci moment),çarpıklık (üçüncü moment)

Hidrolojide kullanılan bazı olasılık yoğunluk fonksiyonları Birçok rasgtele değişkenin olasılık yoğunluk dağılımı Normal (Gauss) dağılımla temsil edilmesine rağmen sıcaklık dışındaki diğer hidrolojik büyüklüklerde bu dağılım tercih edilmemektedir. Kullanılan diğer dağılım fonksiyonları Lognormal Eksponensiyel Gamma Pearson Tip 3 Logpearson Tip 3 Gumbel (Ekstreme tip 1) General Extreme Values İstatiksel verinin frekans histogramına uygun analitik dağılımın uygunluğu görsel olarak seçilebilir ancak uygunluğunun sorgulanması için aşağıdaki yöntemler kullanılmalıdır. Chi-kare Kolmogrov-Simirnov Yapay sinir ağları Bulanık mantık İstatiksel hesap detayları Yanmaz (2002) Usul (2001)’de bulunabilir.

Havzada yağış akış bağıntısının belirlenmesi. Frekans analizinin hassasiyeti, mevcut verinin sayısına ve güvenilirliğine bağlıdır. Bazı durumlarda taşkınlar ölçüm sistemlerine zarar verir (eşellerin sürüklenmesi, aşırı katı madde taşımı, tabanda oluşan oyulma ve birikmeler, değişen anahtar eğrisi kesitleri v.b.) verilerin akım ölçümlerinden veya gözlemlerden elde edilmesi mümkün olmayabilir. Yeterli yağış akış donesi varsa HEC HMS gibi yazılımlar ile havzanın tasarım hidrografı elde edilebilir. Havza bazında hiç done olmaması durumunda ampirik yağış-akış bağıntıları ile pik akım debisi ve sentetik birim hidrograflar ile yağış-akış hidrografı elde edilebilir.

Ampirik yağış-akış bağıntıları ve sentetik birim hidrograflar Genel ampirik akım denklemi Qp= C Ax Sy iz Denklemde Qp pik debi, C havzanın akış katsayısı, A havza alanı, S akarsu kolunun eğimi, i belirli bir tekerrür aralığında yağış şiddeti, x,y,z ise havzanın özelliklerine göre değişen üssel parametrelerdir. Mc Math Yöntemi: Qp= 0,0023 C I S 1/5A 4/5 her büyüklükteki DÜZ alan Rasyonel Yöntem: Qp = CIA A<1,0 km² kırsal alan A < 0,5 km² şehir alanı Genel Formül: Q= CAn her büyüklükteki alan

C katsayısının bulunması: C katsayısının doğru tahmin edilmesi hayati önem arz eder C Havzanın bitki örtüsü, eğimi, toprak yapısı, toprak nem durumu, havza kullanımı gibi yersel değişim gösteren parametrelere bağlıdır. Bir drenaj alanını temsil edecek ortalama C katsayısı C katsayılarının drenaj alanının özelliğine göre ağırlıklı ortalaması alınarak hesaplanır.

Çeşitli arazi şartlarında akış katsayıları

Sentetik birim hidrograf Birim hidrografa ait parametreler ve pik debi farklı yöntemler ile hesaplanabilir Snyder (1938) tr tL tp tb i q t Qp Zemin Cinsi Ct Cp Kumlu 1,65 0,56 Balçık 1,50 0,63 Killi veya kayalık 1,35 0,69 Zemine bağlı katsayılar: Ct : 1,5 Cp : 0,63 Lh: Ana kanalın boyu Lc: Alanın ağırlık merkezinin çıkışa uzaklığı Gecikme zamanı tL=Ct (LhLc)0.3 Artık yağış süresi tr= tL /5.5 Pik süre tp=tL+tr/2 Pik debi Qp= 2.78 A Cp /tL Hidrograf taban süresi tb=3+tL/8