İROLOİ RS NOTLAR - kursatozcan.com · Hidrolik Anabilim Dalı İROLOİ RS NOTLAR...

Balıkesir Üniversitesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü

Yrd. Doç. Dr. Umut OKKAN

Hidrolik Anabilim Dalı

HİDROLOJİ DERS NOTLARI

[email protected]

Ders Kapsamında Yararlanılabilecek Bazı Kaynaklar

Hidrolojinin Tanımı

Hidrolojinin Mühendislikteki Yeri

Hidrolojinin Metotları

Hidrolojik Çevrim

Hidrolojinin Temel Denklemleri

Yerkürede Suyun Dağılımı

Örnek Uygulamalar

Bölüm 1 Giriş ve Hidrolojik Çevrim

Balıkesir Üniversitesi

İnşaat Mühendisliği Bölümü

Suyun hareketini hidromekanik inceler. Su biliminin teknikteki uygulamasına hidrolik denir. Hidroloji özet tanımıyla su bilimdir. Hidroloji daha geniş tanımı ile yerkürede (yer yüzeyinde, yeraltında ve atmosferde) suyun çevrimini,dağılımını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, çevreyle ve canlılarla karşılıklı ilişkilerini inceleyen temel ve uygulamalı bir bilimdir (Bayazıt, 2003).

Hidrolojinin Tanımı

(1) Suyun kullanılması amacıyla yapılan çalışmalar:

Barajlar Sulama

Hidroelektrik Akarsu ulaşımı

Mühendislikteki Yeri ve Önemi

(2) Su miktarının kontrolü amacıyla yapılan çalışmalar: taşkın kontrol yapıları, kurutma tesisleri, kanalizasyon sistemleri gibi.

(3) Su kalitesinin kontrolü amacıyla yapılan çalışmalar (su kirliliği önleme çalışmaları)

Mühendislikteki Yeri ve Önemi

ölçüm (rasat) verilerin işlenmesi

matematik modeller

olasılık teorisi ve istatistik

Hidrolojik Çalışmalar

Hidrolojinin Metotları

Hidrolojik Çevrim

Suyun doğada katı, sıvı ve gaz halde dönüp durduğu yolların tümüne birden hidrolojik çevrim denir.

Bu süreç sürekli meydana gelir ve bu çevrim için gerekli enerji güneşten ve yerçekiminden sağlanır.

Atmosfer Biriktirme Sistemi

Yüzeysel Biriktirme Sistemi

Yeraltı Biriktirme Sistemi

Hidrolojik Çevrim

Hidrolojik çevrimin temel elemanları

Hydrologic Cycle

Hidrolojik Çevrim

Yüzeysel

Biriktirme Sistemi

Zemin nemi

Biriktirme Sistemi

Yeraltı Biriktirme

Sistemi

Akarsu Biriktirme

Sistemi

Deniz ve Göl

Biriktirme Sistemi

Atmosfer Biriktirme Sistemi

Yağış

Sızma

Perkolasyon

Yeraltı akışı

Yüzeysel akış

Buharlaşma Buharlaşma Yağış Yağış

Akarsu akışı Yüzeyaltı

akışı

Buharlaşma ve Terleme

Mühendislik hidrolojisi açısından yukarıdaki hidrolojik çevrim diyagramı hidrolojik sistem kavramının da bir temsilidir (DEÜ, Hidroloji ders notları)

Sistem Kavramı Hidrolojik Çevrim

GİRDİHİDROLOJİK SİSTEM

y(t)=f(x(t))

Akarsu havzası

ÇIKTI

x(t) y(t)

ÇEVRE

Su ayrım çizgisi

Sistem, düzenli bir şekilde birbiriyle ilişkili olan ve çevresinden belli bir sınırla ayrılarak bir bütünü oluşturan bileşenler takımı olarak adlandırılır. Söz konusu sistem, akışını aynı çıkış noktasına gönderen bölge olarak tanımlanan bir su toplama (drenaj) havzasıdır.

Şekilde görüldüğü üzere sistemin bulunduğu çevresiyle ilişkileri girdi-çıktı vektörleri ile ifade edilir. y(t)=f(x(t)) t anında sistemde depolanan su miktarına göre girdiler çıktıya dönüşür.

Havzayı veya alt havzaları komşu havza veya alt havzalardan ayıran su ayrım çizgilerinden geçen düşey yüzeyler sistemin sınırlarını oluşturur.

X=Girdi

Y=Çıktı


(sistem sınırı)

(akım)

(yağış)


Ülkemizdeki havzalar


Acısu Alt Havzası

Selendi Alt HavzasıDeliiniş Alt HavzasıDemirci Alt Havzası

Gördes Alt Havzası

Kayacık Alt Havzası

Medar Alt Havzası

Nif Alt Havzası

Alaşehir Alt Havzası

Gediz Nehri

Anakol İstasyonları

Alaşehir Alt Havzası İçerisinde

Yer Alan Afşar ve Buldan Baraj

Havzaları

Gediz Havzasındaki alt havzalar


İnsan doğal bitki örtüsünü değiştirerek tutma, sızma ve evapotranspirasyon sürecini etkileyebilir. Bu durum yüzeysel akışı da etkiler.

Ormanların azalması halinde yüzeysel akış hacmi artmakta ve buna bağlı olarak taşkın kapasitesi de artmaktadır. Şehirleşme sızma kayıplarını azaltacağından, yeraltısuyu depolaması ve yüzeysel akış hacmi üzerinde etkili olur. İnsanlar tarafından tasarlanan biriktirme olanağı sağlayan baraj hazneleri akarsudaki akış rejimini değiştirirler. Hazneler ayrıca buharlaşma kayıplarını arttırmakta ve çevrimde önemli bir unsur haline gelmektedir.

Genel bir hidrolojik sistem modeli olarak, sistemin durumunun herhangi bir anda sistemde depolanmış S su miktarı ile ifade edildiği modeli ele alalım. Sistemdeki suya kütlenin korunumu yasasının ifadesi olan süreklilik denklemini (su dengesi, su bütçesi) uygularsak aşağıdaki eşitliği elde edebiliriz:

x-y=dS/dt

Hidrolojinin Temel Denklemleri

Yukarıdaki denklem sonlu bir Δt zaman aralığındaki değerler esas alınarak x-y=ΔS şeklinde yazılabilir.

Enerjinin korunumu ilkesi de ısı ile ilgili buharlaşma, kar erimesi gibi değişkenler için uygulanabilir (giren ısı-çıkan ısı=ısıdaki değişim).

!!! Hidrolojinin temel bu denklemlerinde büyüklükleri ölçmek oldukça zordur. Bu nedenle Δt küçüldükçe denklemlerin güvenirliği azalır.

sistem(drenaj havzası)

Girdi Çıktıx(t) y(t)

Tuzlu Sular

(% 98)

Tatlı Sular

(% 2)

Buzullar (% 77)

Yeraltı Suları

(% 22) Nehirler, Göller

(% 1)

Yerkürede Suyun Dağılımı Yerkürede Suyun Dağılımı

Kaynak:Bayazıt,2003

Yerkürede Suyun Dağılımı Örnek Uygulamalar

ÖRNEK-1: Yağış alanı 8000 km2 olan bir akarsu havzası üzerine düşen yıllık

ortalama yağış 1000 mm, havza çıkışında ortalama yüzeysel akış 1400 ×106 m3 olup,

yıllık net sızma kaybı 600 mm civarındadır. Akarsu havasından buharlaşma ve terleme

yoluyla atmosfere geri dönen yıllık ortalama net su hacmini hesaplayınız.

1000 /P mm yıl

6 3

6 2

1400*100.175

8000*10

mR m

m

600 /S mm yıl

?U

3 6

6 3 3

( )

1000 ( 600 ) 175

225 /

225*10 *8000*10

1800*10 1800 /

U

P U S R

mm U mm mm

U mm yıl

V

m hm yıl


ÖRNEK-2: Ortalama göl yüzey alanı 48 km2, 2016 yılının başında haznedeki su

hacmi 95 hm3 olan bir baraj haznesinden bu yıl içinde sulama amacıyla 254 hm3 su

kullanılmış ve haznedeki su hacmi yıl sonunda 25 hm3 olarak gözlenmiştir. Baraj

bölgesi yakınında bulunan bir meteoroloji istasyonunda 2016 yılında 550 mm yağış

düştüğü, yıllık tava buharlaşmasının ise 1600 mm olduğu saptanmıştır. Baraj

gölünden sızma kayıplarını ihmal ederek 2016 yılında baraj gölüne giren su hacmini

hesaplayınız.

550 /

1600 /tava

P mm yıl

E mm yıl

248gölA km

3254 /SulamaV hm yıl

?GİREN

V

,

, ,0 0

0.7

net buh tava tava

net buh net buh

tava

E C E P

E E

C alınabilir

,

3 6 3

,

0.7*1600 550 570 /

570*10 *48*10 27.4 /

net buh

net buh

E mm yıl

V hm yıl

, , ,( )HAZNE YB SULAMA NET BUH HAZNE YSGİRENV V V V V

3

95 (254 27.4) 25

211.4

GİREN

GİREN

V

V hm


ÖRNEK-3: Yağış alanı 500 km2, ortalama yağışı 800 mm/yıl olan bir akarsu

havzasında 1941-1960 dönemindeki ortalama akış 84 hm3/yıl olarak

hesaplanmıştır.Bu havzada, 1961 yılında ortalama göl yüzey alanı 20 km2 olan bir

baraj inşa edilmiş, ayrıca tava buharlaşma gözlemleri yapan bir meteoroloji

istasyonu açılmıştır. Baraj haznesinin 1961-1980 dönemindeki işletme kayıtlarının

değerlendirilmesi sonucunda ortalama akışın 76 hm3/yıl değerine düştüğü

görülmüştür.

a-Baraj yapılmadan önceki ve sonraki toplam kayıpları bulunuz.

b-1941-1960 dönemindeki havza özelliklerinin 1961-1980 döneminde değişmediğini

kabul ederek baraj haznesinden sızma yoluyla eksilen ek su miktarını bulunuz.

KAYNAK: (DEÜ, Hidroloji ders notları,2003)


ÖRNEK-3 İÇİN ÇÖZÜM:

800 /P mm yıl

384akışV hm

1941-1960

2500A km

800 /P mm yıl

376akışV hm

1961-1980

2480A km220brj gölüA km

1300 /tavaE mm yıl

3 6 3

3

1941 1960

3

1961 1980

)

800*10 *500*10 400 /

kayıp 400 84 316 /

kayıp 400 76 324 /

P

a

V hm yıl

hm yıl

hm yıl

3 6

,

,

3

,

)

480(800*10 *480*10 ) (316* 2.2 ) 76

500

384 (303.36 2.2 ) 76

2.44 /

brj sızma

brj sızma

brj sızma

b

V

V

V hm yıl

,

3 6 3

,

0.7*1300 800 110

110*10 *(20*10 ) 2.2

net buh

net buh

E mm

V hm


ÖRNEK-4: Bir sulama barajında 2016 yılının Haziran ayı başında 11.6 milyon m3su

bulunduğu, aybaşında göl yüzey alanının 600 ha olduğu, Haziran ayında baraj gölüne

0.1 m3/sn debi girdiği, sulamaya 0.5 m3/sn su verildiği, ay sonunda göl yüzey alanının

560 ha olduğu belirlenmiştir. Baraj yakınındaki bir meteoroloji istasyonundan, 2016

yılının Haziran ayında bu bölgeye 11 mm yağış düştüğü ve tava buharlaşma

yüksekliğinin 130 mm olduğu saptanmıştır.Baraj haznesinden sızma kayıplarını ihmal

ederek 2016 yılının Haziran ayı sonunda baraj göl seviyesinin ne kadar değiştiğini

belirleyiniz.

311.6 ; 600ayb aybV hm A ha

? ; 560ays aysV A ha ?h 30.1 /girenQ m s

30.5 /sulamaQ m s

, 0.7*130 11 80net buhE mm

4 2

3 4 3

,

(600 560) / 2 580 580*10

80*10 *(580*10 ) 0.464

ort

net buh

A ha m

V hm

3 6

3

0.1 / 0.1*30*86400 /10

0.2592

giren girenQ m s V

hm

6 30.5*30*86400/10 1.296sulamaV hm

,

3

( )

11.6 0.2592 (0.464 1.296) 10.0992

ayb giren net buh sulama ays

ays

V V V V V

V hm

6

4

(10.0992 11.6)*100.259

580*10h m

Baraj göl seviyesinde ~26 cm alçalma gözlenmiştir.

İROLOİ RS NOTLAR - kursatozcan.com · Hidrolik Anabilim Dalı İROLOİ RS NOTLAR...

Documents

Transcript of İROLOİ RS NOTLAR - kursatozcan.com · Hidrolik Anabilim Dalı İROLOİ RS NOTLAR...