FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/50

Gözat

Akarsularda Akım Özelliklerinin Entropi Yöntemi İle İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 18.02.2013) Genç, Onur ; Ağıralioğlu, Necati ; 458910 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Açık kanal akımlarında debinin belirlenmesi, kanalların boyutlandırılması ve akımın özelliklerinin tespit edilmesi için enkesit boyunca hız dağılımının bilinmesi önemlidir. Açık kanallardaki akım özelliklerinin belirlenmesi amacıyla Chiu (1989,1991) tarafından hız dağılımını tanımlayabilmek için ölçülmüş hız bilgilerine en az ihtiyaç duyan Entropi yöntemi geliştirilmiştir. Chiu (1986), açık kanalın bir kesitindeki ortalama hız ile en büyük hız arasındaki oranın sabit olduğunu göstererek, bu ilişkiyi entropi parametresi (M) ile tanımlamıştır. Son yıllarda literatürde sürekli olarak entropi yöntemi ele alınmakta ve deneysel verilere uyumu irdelenmektedir. Bu çalışmada açık kanallarda akım özelliklerinin kolay ve doğru bir şekilde belirlenmesi amacıyla entropi yönteminin uygulanılabilirliği ele alınmıştır. Kayseri İli’nde benzer coğrafi özelliklere sahip farklı iki havzada (Kızılırmak ve Zamantı Havzası) dört ayrı ölçüm sahasında toplam 22 ölçümde akarsu enkesiti dilimlere bölünerek geometrisi çıkarılmış ve hız değerleri akustik hız ölçer ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) cihazı ile ölçülmüştür. Dört farklı ölçüm istasyonunu temsilen elde edilen entropi parametresi M = 1,31 kullanılarak ortalama ve en büyük hızlar arasındaki doğrusal ilişkinin varlığı doğrulandı. Genel entropi parametresi M = 1,31 ve en büyük hız umak kullanılarak bütün akım şartları için debiler hesaplandı. İzafi hata yüzdelerinin ortalaması %5,4 olarak bulundu. En büyük hızın ve oluştuğu yerin derinlikle değişimi araştırıldı. Bu yeni yaklaşımla entropi hız denklemi bütün akım şartlarında herbir istasyonda uygulandı. Hesaplanan hız değerlerinin bazı düşeylerde ölçülen değerlerden daha büyük olduğu görüldü. Bu metodun uygulama basitliği dikkate alındığında akım debisinin ve hız dağılımının tahmininde ucuz ve kolay bir şekilde hizmet verebildiği söylenebilir.
Akarsuların, Denizlerdeki Kıyı Çizgisine Ve Yapılarına Etkisinin Bir Matematik Modelle İncelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1995) Sandalcı, Mehmet ; Ağıralioğlu, Necati ; 46496 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Akarsuların taşıdığı katı maddelerin iri olanları, akarsuyun denize döküldüğü nehir ağzında çökelir. Daha ince olanları dalgaların etkisi ile kıyı boyunca hareket ederken, bir kısmı ise kıyıya dik hareket eder. Akarsulardan gelen bu katı maddelerin uzun vadede kıyılarda bazı değişikliklere sebep olduğu bilinmektedir. Ayrıca bu katı madde hareketleri mevcut deniz yapılarına da oyulma veya yığılmalar dolayısı ile önemli etkilerde bulunur. Bu çalışmada, denize dökülen akarsuların taşıdığı katı maddelerin kıyı çizgisine ve deniz yapılarına etkileri matematik bir modelle incelenecektir. Akarsuyun getirdiği katı madde enkesitte uniform kabul edilerek kıyı boyu katı madde süreklilik denklemine, sabit birim genişlikten geçen katı madde miktarı olan (q) ilave edilmiştir. Bu durumda katı madde süreklilik denklemindeki türevler yerine ileriye doğru sonlu farkları yazılmış, kıyı boyu katı madde debisini tahmin eden bir formül yardımıyla, başlangıç ve sınır şartlan belli olan bir kıyı şeridi için çözüme gidilmiştir. Akarsuyun genişliği 50 m, 100 m ve 125 m alınarak 1000 metrelik bir kıyı şeridinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. Bu incelemede akarsuyun konumu sabit alınmıyarak, hesap sınırının başında, ortasında ve sonunda olmak kaydıyla yeri değiştirilmiş ve taşıdığı katı madde debisi q=1.10"3 m3/sn/m, q=1.10-4 m3/sn/m, q=1.10-5 m3/sn/m ile q=1.10-6 m3/sn/m şeklinde değiştirilerek akarsuyun kıyıdaki yeri ve debisinin etkisi açısından bir genelleme yapılmaya çalışılmıştır. Mendirek gibi bir deniz yapısının sağından soluna doğru veya solundan sağma doğru bir katı madde geçişi söz konusu değildir. Aynı zamanda kıyı yapısından belli bir mesafe sonra kıyının yapıdan etkilenmediği ve doğal durumunu koruduğu görülür. Bu incelemede mendireğin hemen bitişiği hesap sınırının başlangıcı olarak kabul edilmiş ve başlangıç sınır şartı olarak bu noktada katı madde debisi sıfir alınmıştır. Mendirekten 1000 m ötede kıyının yapıdan etkilenmediği göz önüne alınarak, bu noktadaki katı madde miktarı bir önceki noktaya eşit alınmak suretiyle hesaplar yapılmıştır. Mendireğin hemen yam başında, mendirek yüksekliği rüzgarın esişini engellediği için bu kısımda ölü bir nokta meydana gelmektedir. Dolayısıyla akarsuyun mendireğin hemen yam başmda denize dökülmesi halinde, akarsu tarafindan taşman katı madde kıyı boyunca kısmen taşınmaktadır. Ancak akarsuyun döküldüğü yer, mendirekten uzaklaştıkça mendireğin kıyıya etkisi azalmakta dolayısıyla akarsuyun taşıdığı katı madde kıyı boyunca daha çok taşınmaktadır. Ayrıca çalışmada elde edilen sonuçlar tablo ve grafikler halinde değerlendirilmiştir.
Gözlem Verileri Az Olan Kıyı Bölgelerinde Yağış Dağılımının Belirlenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 07.04.2011) Eriş, Ebru ; Ağıralioğlu, Necati ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Yağış hidrolojik sistemin en önemli girdisidir. Yağışın alandaki dağılımının belirlenmesi hidrolojik uygulamaların ve su kaynaklarının doğru değerlendirilmesi açısından büyük önem taşır. Özellikle dağlık ve/veya kıyı bölgelerde hem orografiyi hem de kıyı etkilerini yağışın dağılımını belirlemede hesaba katmak gerekebilir. Bu gerekliliği, dağlık bölgelerde yağış gözlem istasyonlarının az ve düzensiz olması zorlaştırır. Genelde vadi içlerine ve yerleşim bölgeleri yakınına kurulan bu tür istasyonlar yamaç kısımlardaki yağış dağılımını temsil edemez. Bu çalışmada da, orografik yağış özelliği gösterdiği bilinen ve sınırlı sayıda yağış gözlem istasyonuna sahip Doğu Karadeniz Bölgesinin kıyı kesimi için yağış dağılımının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bölgedeki mevcut yağış istasyonlarına ait yıllık toplam yağış verileri kullanılarak en doğru eşyağış haritası çıkarılmaya çalışılmıştır. Bu amaçla öncellikle yağışın coğrafik/topoğrafik değişkenler ve kıyı şekli ile olan ilişkisi araştırılmış ve kıyı şeklinin yağış dağılımında hatırı sayılan bir etkisi olduğu görülmüştür. Bu etkiler regresyon analizi yardımıyla denklemlere dönüştürülmüş, bu denklemler ve geleneksel yöntemler yardımıyla farklı eşyağış haritaları elde edilerek birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Eşyağış haritaların doğruluğu yıllık akış katsayıları ile kontrol edilmiş ve bu kontrol sonucu yağış istasyonlarının yüksek kotlarda ve yamaçlardaki yağışı temsil etmediği belirlenmiştir. Daha doğru bir yağış dağılımı tahmini için su dengesi yaklaşımına başvurulmuştur. Böylece bölgenin akım derinliği ve evapotranspirasyon haritaları çizilip, birleştirilerek yeni bir eşyağış haritası elde edilmiştir. Elde edilen harita, kıyıyı ve vadileri daha iyi temsil ettiği düşünülen ve önceden çıkarılmış regresyon denklemleri ile birleştirilerek en son halini almıştır. Çalışma, Doğu Karadeniz Bölgesinin kıyı kesimine ait yamaçlardaki yağış dağılımının temsilinde su dengesinin, kıyı ve vadilerdeki yağış dağılımının temsilinde ise regresyon denklemlerinin birleştirilerek kullanılması açısından bir ilktir. Ayrıca, regresyon denklemleri içersinde bir değişken olarak bulunan ve kıyı şeklini temsil eden kıyı açısı da ilk kez bu çalışmada sunulmuştur. Kıyı açısı yalnızca kıyıdaki değil iç kısımdaki ölçüm istasyonları açısından da yağışın dağılımını etkileyen önemli bir parametredir.
Kıyıboyu katı madde taşınım modelleriyle Doğu Karadeniz Bölgesindeki kıyı çizgisi değişimlerinin incelenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Şaşal, Mustafa ; Ağıralioğlu, Necati ; 100803 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Yakın kıyı, dalga enerjisinin sönümlendiği, kara tarafında kıyı çizgisi ile deniz tarafında kırılma çizgisinin sınırladığı ve deniz harekelerinin çok yoğun olduğu deniz ve kara parçası arasındaki dinamik bir arakesittir. Buradaki dinamik denge, kumsal, dalga ve akıntıların karşılıklı etkileşerek meydana getirdikleri hareket ve şekil değiştirmeler ile sağlanmaktadır. Dalga yüksekliği, periyodu, geliş açısı veya bölgeye gelen katı madde miktarmdaki değişmeler kumsalın, dolayısıyla kıyı çizgisinin değişimi sonucunu doğuracaktır. Dalga ikliminin değiştirilmesi, bir mühendislik yapısının inşası ve katı madde miktarı veya karakterinin değişmesi gibi, sisteme yapılan müdahaleler, dinamik ahengi bozarak kumsalı tekrar denge durumunu yakalama çalışmasına itecektir. Bu çalışmada Karadeniz kıyısında Ordu İli sınırlan içinde bulunan Kumbaşı kumsalında meydana gelen kıyı çizgisi değişimleri literatürde çeşitli araştırmacılar tarafından önerilen kıyıboyu katı madde modelleriyle tahmin edilmeye çalışılmıştır (Şekil 1). KARADENİZ %GfeKtI/VOQQ Şekil 1. Çalışma Alanının Planı Kumbaşı kumsalı 1959 yılından DLH'nın mahmuz yapışım tamamladığı 1986 yılına kadar çok büyük miktarda oyulmalara maruz kalmıştır (Şekil 2). 1991 yılında ÎTÜ xıu İnşaat Fakültesi Hidrolik Laboratuvarmda gerçekleştirilen çalışmalarla, bu mahmuzun önce balıkçı barınağı olarak işlev görmesi, daha sonra limana tevsi edilmesini öngören bir rapor hazırlanmıştır. 100 50- 0- Q.S.i I -50 -100- Kıyı Çizgisi 1959 Kıyı Çizgisi 1986 Kıyı Çizgisi 1998 - ı - 200 400 - I - 600 - i - 800 1000 1200 1400 Kıyı Boyu Mesafe (m) Şekil 2. Kumbaşı Kumsalında Kıyı Çizgisinin 1959-1998 Yıllan Arasındaki Değişimi Kumsal, yaklaşık doğu batı istikametinde uzanan, bir tarafında doğal mahmuz gibi davranan Çamburnu, diğer tarafında ise mahmuz ile sınırlı dar bir kumsaldır. -Bu kumsal iki ucundan katı madde giriş ve çıkışına izin vermeyen bir kıyı hücresi gibi ele alınabilir. Hesap sınırının da başlangıcı olan ve mahmuzun 1400 m batısında denize dökülen Akçaova Çayı az miktarda katı madde taşımaktadır. Bölgeden alman kum numunelerinin yapılan elek analizleri sonucunda ortalama dane çapının 0.35 ile 0.40 mm arasında, kırılma bölgesi içinde ortalama taban eğmıinin 1/50 olduğu görülmüştür. Derin deniz dalga karakteristikleri yerel rüzgar verilerinden tahmin edilmiştir. 5 yıllık rüzgar verilerinin değerlendirilmesi ile en çok kıyıboyu katı madde taşınımını oluşturacak ve dolayısıyla kıyı çizgisinin değişimine neden olacak etkili yönlerin NNW, N ve NE olduğu bulunmuştur. Bu yönlere ait dalga karakteristikleri Tablo l'de verilmiştir. Tablo 1. Dalga Karakteristikleri Yukarıdaki tabloda, oco dalga geliş açısı, H o, T ve Lo, sırasıyla derin denizde dalga yüksekliği, periyodu ve boyudur; Hb kırılan dalga yüksekliği, hb kırılma noktasında xıv su derinliği, ab kırılan dalgaların kıyı çizgisi ile yaptığı açı ve, t rüzgar esme süresidir. Kıyı çizgisi değişiminin matematik modeli, kütlenin korunumu ilkesinden hareketle elde edilir. Kısaca bu model, kıyıboyu katı madde taşınımının, zamanla kıyı çizgisinin yer değiştirmesi ile meydana gelen hacimsel fark ile dengelendiğini ifade etmektedir. Tek Çizgi Teorisi diye de anılan katı madde denge denklemi - + - + q = 0 (1) D3x öt w olarak bulunur. Burada Q kıyıboyu hacimsel katı madde debisi (m3/s), y kıyı çizgisinin pozisyonu (m), D kapanma derinliği (deniz tarafında katı madde hareketinin olduğu maksimum derinlik) (m), q birim genişlik için yanal katı madde debisi (kuyu veya kaynak olabilir) (m3/s/m), x kıyı çizgisine paralel eksen (m) ve t zaman (s)'dır. Bu denklemde bilinmesi gereken en önemli değişken kıyıboyu katı madde debisi Q'dur. Kıyıboyu katı madde debisi için son elli yıl içerisinde, laboratuvar veya arazi çalışmaları neticesinde elde edilen ve birbirinden farklı parametrelerle ifade edilen pek çok model önerilmiştir. Bu çalışmada şu ana kadar önerilen modeller derlenerek bir tablo halinde verilmiştir. Pratik ve mevcut verilerle uygulanabilir olan on bir tanesi Kumbaşı kumsalında kıyı çizgisi tahmini için seçilmiştir. Bu modeller aşağıda verilecektir. Enerji akısı faktörünün (?) doğrusal bir fonksiyonu olarak yazılan ve çok yaygm kullanılan kıyıboyu katı madde taşınım debi bağıntısı Q = KP = K(ECg)b (2) ile verilir. Burada K orantılılık katsayısı, E ve Cg sırasıyla kırılma anındaki dalga enerjisi ile dalga grup hızıdır. Hacimsel kıyıboyu katı madde debisi batmış ağırlık cinsinden yazılacak olursa I = KP = Q(ps-p)g(l-p) (3) şeklinde ifade edilir. Burada ps ve p sırasıyla katı maddenin ve suyun özgül kütlesi, g yer çekimi ivmesi, p porozitedir. Orantılılık katsayısı K dalga yüksekliğinin rms (karelerinin karekökü) değeri için 0.70 belirgin dalga yüksekliği değeri için ise 0.30 kabul edilir. Fakat bazı araştırmacılar K'yı ortalama dane çapı, kırılan dalga açısı, çökelme hızı ve/veya İrribaren sayışma bağlı yazmışlardır. Aşağıdaki iki bağıntı K'yı ortalama dane çapının fonksiyonu olarak ve Q = 0.58 log -^- H^2 Sin(2ccb) (4) Q = (l.4e-2"5D»)H^2Sin(2ab) (5) şeklinde verir. Katı madde karakteristikleri ile kırılma anındaki dalga açısına bağlı olarak ise XV r MJ\ 0.05 + 2.6Sin<8(2a"-) + 0.007- ^ H^ Sin(2ab) (6) w j ile verilmiştir. Burada Umb daneciğin yörüngesel hızı, w dane çökelme hızıdır. K'mn Irribaren sayısına bağlı ifadesi ise Q = 0-0607 m HL/2 Sin(2ab) (7) \ bıms / 0 / şeklinde verilir. Bu ifadede m taban eğimi, Hbrms and HbS sırasıyla kırılma anındaki rms ve belirgin dalga yükseklikleridir. Kıyıboyu katı madde debisinin kumsal ve dalga parametrelerine bağlı verilen iki farklı bağıntısı Q = 1.28^-Sin(2ab) (8) ve Q = 6.4xl04 H2b T,1 5 mS75 D^5 Sin°-6(2ab) (9) olarak yazılmıştır. Burada D50 ortalama dane çapı, Tp pik periyotdur. (1) denMeminin uygun başlangıç ve sınır şartlan altında sayısal çözümü yapılabilir. Mahmuzda katı madde geçişi olmadığından bu sınır şartında Q=0 yazılır. (1) denkleminin sonlu farklarda açık şeması yazılacak olursa y"+1 =y" +T^-(Q° -Q^)+f#^l (10) DAx \Q ) ile ifade edilir. Burada y" şimdiki zaman adımı ve i sonlu fark elemanındaki kıyı çizgisinin pozisyonu, yf+1 bir sonraki zaman adımı ve i sonlu fark elemanındaki kıyı çizgisinin pozisyonu, Qf ve Qf+] sırasıyla şimdiki zaman adımında i ve i+1 sonlu elemanında kıyıboyu katı madde taşınımı, At zaman adımı and Ax mesafe adımı. Bu sonlu fark ifadesi için, Courant sayısı da denilen kararlılık kriteri Rs'nin 2KAtH? CEb 1 Rs= b g"<;i (11) D(Ax)2 2 0.5 'den küçük olması gerekir. Kumbaşı kumsalında kıyı çizgisi değişimleri Tek Çizgi modelinin sayısal çözümü ile elde edilmiştir. Sayısal çözümde 1986 yılı ölçümleri başlangıç ve iki ucun geçirimsiz olduğu durum sınır şartı olarak kabul edilmiştir. Kıyıboyu katı madde debisi yerine (2) ile (4)~(8) ifadeleri yerleştirilerek, 12 yıl sonraki kıyı çizgisi bulunmuştur. Bu sonuç 1998 yılında alman ölçüm ile karşılaştınlmıştır. Doğu Karadeniz bölgesi şartlarında kıyı çizgisinin değişimini en iyi (9) bağıntısının tahmin ettiği sonucuna varılmıştır (Şekil 3). K katsayısının çeşitli değerlerinde en yaygın kullanılan (2) bağıntısı ile elde edilen kıyı çizgisi değişimleri Şekil 4'de verilmiştir. Bu şekilden kıyı çizgisi değişiminin belirlenmesinde, K'mn genelde tavsiye edilen değeri 0.30 yerine 0.05 civarında olduğu görülmektedir. xvı ?>5b îr Q.S.S.5b.a o- S -100- -150 1400 t 600 Kıyı Boyu Mesafe (m) Şekil 3. (9) Denklemi ile Farklı Dane Çaplarında Kıyı Çizgisinin Değişimi t -. - r 1000 1200 1400 Kıyı Boyu Mesafe (m) Şekil 4. (2) Denklemi ile Farklı K Değerlerinde Kıyı Çizgisinin Değişimi Sonuç olarak kıyı çizgisi tahmininde (9) bağıntısı kullanılmalıdır. Kıyıboyu katı madde debisinin enerji akısı faktörü ile doğrusal ilişkili olmadığı ve debinin dalga ve kumsal özelliklerine bağlı olduğu anlamına gelmektedir. Kıyı çizgisinin değişimini etkileyen en önemli parametrelerin sırasıyla; dalga yüksekliği, pik dalga periyodu, Ionian dalga açısı, taban eğimi ve ortalama dane çapı olduğu söylenebilir. Bu değişkenler mümkün olduğu kadar doğru tahmin edilmeli veya ölçülmelidir. Ayrıca sayısal model gerçeğe en yakın şekilde tanımlanmalıdır.
Sifonik Sistem Çatı Drenajına Etkiyen Parametrelerin Değerlendirilmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 18.04.2013) Andiç, Gökhan ; Ağıralioğlu, Necati ; 463027 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Çatılarda yağmur suyu drenajının temelini klasik (konvansiyonel) ve sifonik (vakumlu) sistemler oluşturmaktadır. Klasik çatı drenaj sistemleri genel olarak atmosfer basıncında çalışmak üzere tasarlanan, düşey yağmur suyu borularına bağlı çıkışlardan oluşmaktadır. Bir klasik sistemin kapasitesi çoğu zaman çıkışların boyutuyla ve içindeki su derinliği ile belirlenmektedir. Normal olarak bu değer 100 mm civarında olmaktadır. İlave olarak eğimli olacak şekilde yatay boru çalışması hem yeterli akış kapasitesini hem de kendi kendine temizlenmeyi sağlayacak şekilde boyutlandırılmalıdır. Eş değer boyutlandırılmış sifonik sistemlerle klasik sistemler karşılaştırıldığı zaman sifonik sistemlerin boru ağının tam boru akışı sayesinde önemli derecede yüksek kapasiteye sahip olduğu, çalışma yüksekliğinin çatı ve drenaj noktası arası yüksekliğe eşit olduğu görülmektedir. Belirlenen yağış koşulları için bir sifonik sistem drenajı, özel tasarlanmış çıkışlarla bir drenaj noktasına veya zemin altına, boru ağının tam boru akışını sağlamak için atmosfer altı basınçlarda çalışmak üzere tasarlanırlar. Tasarım koşulları altı bir akış drene edildiği zaman sistem düzensiz akış koşulları ile sonuçlanmaktadır. Tasarım koşullarını aşan bir akış ile karşılaşıldığı zaman taşma ile sonuçlanmaktadır. Bu çalışmada önce sifonik sistemin bileşenleri detaylandırılmış, tasarım işleminin ana hatları açıklanmış ve sonra sağlanan bir yazılım programı ile sifonik sistemin işletimine etki eden parametreler değerlendirilmiştir.
Sifonlu şaft savaklarda akım durumunun etüdü ve başlık şeklinin geliştirilmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1977) Ağıralioğlu, Necati ; Çataklı, O. Nuri ; 2262 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Baraj haznelerinde nisbeten küçük bir sahada inşa edi lebilen sifonlu şaft savakların önemli bir avantajı, hazne seviyesinin kret kotundan itibaren bir miktar yükselmesiyle savağın maksimum kapasiteye yaklaşmasıdır. Diğer sifon savak tiplerinde olduğu gibi hazneyi kret kotunun aşağısındaki bir seviyeye kadar da boşaltabilirler. Bu savaklar pratik üstün lüklerine rağmen bir iki özel proje için yapılan model de - neyleri dışında şimdiye kadar incelenmemiştir. Bu araştırmanın konusu, girişten çıkışa kadar sifon te siri altında çalışan bir sifonlu şaft savak tipinin akım du rumunun incelenmesidir. Teorik ve deneysel çalışmalar neticesinde şaft savak - ların batmış akım durumuna göre projelendirilen şaft savak esas alınarak sifonlu şaft savak için yeni bir başlık şekli geliştirilmiştir. Birinci bölümde, sifonlu şaft savakların genel olarak tanıtılması yapılmış, şimdiye kadar konu ile ilgili yapılan çalışmalar özetlenmiş ve araştırmada ele alınacak problem ortaya konmuştur. İkinci bölümde, sifonlu şaft savak tipinin çalışma tarzı belirtilmiş, debi katsayıları ile hız ve basınç dağı lımları formüle edilmiştir. Üçüncü bölümde, Navier-Stokes denklemleri silindirik koordinatlarda eksenel simetrik sifonlu şaft savaklar için elde edilmiş ve akım alanının sınır şartları belirlenmiş - tir. Bu denklemlerden akım ve çevrinti fonksiyonları lami - ner permenant akım için çıkarılmıştır. Potansiyel halde de akım fonksiyonu ve sınır şartları elde edilmiştir. Bütün bu VI ifadeler akım alanının karakteristik büyüklüklerine bağlı olarak boyutsuz parametrelerle gösterilmiştir. Dördüncü bölümde, üçüncü bölümde matematik modeli ku rulan probleme sonlu farklar metodu uygulanmış ve nümerik çözümler elde etmek için Fortran dilinde bir program geliş tirilmiştir. Uygulama sonunda potansiyel hal için akım çiz gileri ve laminer durum için akım ve çevrinti eğrileri el - de edilmiştir. Ayrıca akım fonksiyonlarından bulunan hızlar, boyutsuz büyüklükler halinde grafiklerle değerlendirilmiş - tir. Beşinci bölümde model teknikleri ve laboratuvarda ya pılan deneyler açıklanmış ve farklı şekil ve boyuttaki baş lıklarla ilgili deney programları belirlenmiştir. Altıncı bölümde, model deneyleri değerlendirilmiş ve teorik neticelerle mukayesesi yapılmıştır. Ayrıca bazı pro je kriterlerinin tesbitini kolaylaştırmak için çeşitli di - yagramlar çizilmiştir. Sonuç olarak, teorik ve deneysel neticeler birbirinden çok az farklı olduğundan, sifonlu şaft savaklar için yapılan çalışmalarda geliştirilen matematik modelin akım şartlarını iyi bir şekilde temsil ettiği söylenebilir. Sifonlu şaft sa vaklarda ele alınan başlık şekilleri karşılaştırıldığında teorik ve deneysel esaslara dayanarak geliştirilen başlık şekli, projelendirmede optimum çözümü vermektedir. Netice o- 1 arak bu çalışmada geliştirilen teknik bilgiler ve proje kriterleri yardımıyla sifonlu şaft savakların daha iyi bir şekilde projelendirilmesi mümkün olacağı ifade edilebilir.
Yağış-akış Bağıntıları Ve Yapay Zeka Teknikleri İle Modellenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 14.07.2011) Ulukaya, Osman ; Ağıralioğlu, Necati ; 404275 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Üzerine düşen yağışı akışa dönüştüren bir sistem olarak tanımlayabileceğimiz havza davranışının modellenmesinde başlıca iki yöntemden bahsedilebilir. Bunlardan biri parametrik modeller olup, bu modeller dönüşüm işlemini sızma, yeraltı akışı, yüzeysel akış gibi bileşenlerine ayırarak, bu bileşenlerin aralarındaki ilişkileri fiziksel açıdan oldukça ayrıntılı bir şekilde ifade ederler. Havza davranışının analizi fiziksel açıdan çok karmaşık olduğundan bu modellerin kurulması oldukça zordur. Bu sebeple genellikle bazı basitleştirmeler (kabuller) yapılır. Her kabul modeli gerçeklerden biraz daha uzaklaştırır. Yağış-akış modelleme yöntemlerinden diğeri havza davranışını (dönüşüm işlemini) kara-kutu bir sistem olarak ele alır ve havzada meydana gelen olaylar fiziksel açıdan ayrıntılı olarak incelenmez. Bu ikinci yöntem kullanıldığında verilen yağış ve akış değerlerinden üzerlerinde etkili olan tabiat kanunları da dikkate alınarak öncelikle sistem davranışı (havza davranışı veya dönüşüm fonksiyonu) belirlenir. Yağış ve akış arasındaki ilişkinin sistem yaklaşımı ile kara-kutu olarak modellenmesinin en önemli uygulaması birim hidrograf modelidir. Ne var ki nonlineer (lineer olmayan) sistemlerin incelenmesinde yaşanan zorluklar sebebiyle birim hidrograf modelinde sistem lineer olarak kabul edilmiştir. Lineerlik kabulünü zayıflatan en önemli etken ise havza geçiş süresinin sabit olmayışıdır. Geçiş süresi, tabaka ve kanal akım hızlarının bir fonksiyonu olup, su miktarına dolayısıyla da artık yağış şiddetine bağlıdır. Küçük havzalarda geçiş süresini tabaka akımlarının hızları belirlerken büyük havzalarda akarsu yatak ağındaki hızlar önem kazanır. Herhangi bir andaki yağışın bitki örtüsü tarafından tutulacak, çukurlarda biriktirilecek ve toprağa sızacak kısımları; bitki örtüsünün ıslaklık derecesine, çukurlardaki önceden biriken su hacmine ve toprağın doygunluk derecesine, dolayısıyla da önceki yağışlara bağlıdır. Bu sebeple de önceki yağışların etkilerini dikkate alan nonlineer modellere ihtiyaç vardır. Yapılan ilk nonlineer yağış-akış modellerinde sistem davranış fonksiyonu fonksiyonel serilerle (Volterra integrali) ifade edilmiştir. Bu modellerin en önemli zaafı fiziksel olarak hiçbir anlam taşımamalarıdır. Ayrıca kaçıncı dereceden nonlineer olduğu bilinmeyen bir sistem için fonksiyonel diziyi pratik bakımdan uygulanabilir en genel şekliyle kullanmak akla gelse de, böyle bir uygulamada verilerin çok sağlıklı olması gerekir. Hatalı verilerin kullanılması halinde sistem davranış fonksiyonlarının belirlenmesinde önemli ölçüde hatalar meydana gelir. Çünkü böyle bir model, gerek ve yeter olandan daha yüksek bir uyum kabiliyetine sahip olacak ve davranış fonksiyonları sistemin davranışı ile hataları ayıramayacağından hepsine birden uyum gösterecektir. Yüksek dereceli fonksiyonellerin davranış fonksiyonlarının belirlenmesindeki güçlükler üçüncü ve daha yüksek dereceli modellerin uygulamalarında caydırıcı rol oynamaktadır. Bu sebeple şimdiye kadar yapılmış çalışmalar ancak lineer ve kuadratik (ikinci derece) modellerle gerçekleştirilmiştir. Kuadratik modellerle elde edilen sonuçların lineer modellerin sonuçlarıyla kıyaslanmasıyla; kuadratik terimlerin hassasiyete önemli ölçüde katkıda bulunduğu ortaya çıkmıştır. Müftüoğlu (1984b) fonksiyonel serilerin zaaflarını taşımayan basitleştirilmiş iki boyutlu birim hidrograf (BİBBH) modelini geliştirmiştir. Bu modelde havzanın gecikmiş tepkileri lineer, anlık ve az gecikmiş tepkileri ise ikinci dereceden nonlineer bir fonksiyonelle gösterilmiştir. Modelin uygulamaları göstermiştir ki; BİBBH modeli fonksiyonel serilerden ve ikinci dereceden nonlineer modellerden daha iyi sonuçlar vermektedir. BİBBH modeli iyi sonuçlar üretmesine rağmen önemli bir zaafı bulunmaktadır. Modelde lineer kısmı oluşturan taban akımı ile nonlineer kısmı oluşturan dolaysız akımın keskin sınırlarla birbirinden ayrılması özellikle maksimum akım tahminlerinde hatalara yol açmaktadır. Çünkü bilindiği üzere içinde bulunduğumuz anda meydana gelen akımı, en çok bu ana yakın geçmişte yağan yağışlar etkiler. Oysa BİBBH modelinde sistem dönüşüm fonksiyonunu oluşturan kernellerden (bu kernelleri daha iyi anlamak için onları YSA’ lardaki ağırlık katsayıları olarak düşünmemiz hatalı olmayacaktır) lineer kısım yani uzak geçmişe ait olanları büyük değerler alırken, yakın geçmişe ait nonlineer kısmı oluşturan kerneller küçük değerler almaktadır. Bunun en önemli sebebi; modelde kernellerin girdiler (yağışlar) üzerinde paralel bir operasyonla çıktıyı (akımı) oluştururlarken modelin lineer kısmında yağış değerlerinin teker teker dikkate alınması, nonlineer kısımda ise yağış değerlerinin ikili çarpımlarının hesaba katılmasıdır. Yapılan bu tez çalışmasında BİBBH modelinin bu zaafını taşımayan yeni ve ikinci dereceden nonlineer bir model geliştirilmiştir. Yeni model BİBBH modelinde olduğu gibi lineer ve nonlineer iki kısma ayrılmıştır. BİBBH modelinden farklı olarak; yeni modelin lineer kısmında taban akışını oluşturan yakın geçmişe ait yağışlar da dikkate alınarak hesaplamalara dahil edilmiştir. Böylece taban akımını oluşturan yağışlar ile dolaysız akımı oluşturan yağışların model dönüşüm fonksiyonunu etkilemesi açısından geçişli bir yapı oluşturulmuştur. Daha önce kurulan tüm lineer ve nonlineer yağış-akış modelleri Aristo felsefesine (0 ya da 1) dayanırken yeni model bu açıdan bulanık mantık felsefesine (0 ile 1 arası) dayanmaktadır. Çalışmanın bir sonraki aşaması ise kurulan yeni modelin parametrelerini kullanan ve son dönemlerdeki hidrolojik çalışmalarda oldukça önemli bir yer tutan yapay zeka tekniklerinden yapay sinir ağları (YSA) ve bulanık mantık (BM) yöntemleri ile model performansının arttırılmasıdır. Model performans kıyaslaması için birim hidrograf, basitleştirilmiş iki boyutlu birim hidrograf gibi literatürdeki önemli lineer ve nonlineer modeller kullanılmıştır. Bütün uygulamalarda modellerin performansı, ASCE Task Committee (1993) tarafından kabul edilmiş root mean square error (hataların karelerinin ortalamasının karekökü) RMSE, Nash ve Sutcliffe katsayısı R2 ve toplam değerlerin sapma yüzdesi veya hata oranı % D olarak tanımlanan üç performans kriteri kullanılarak değerlendirilmiştir. Uygulamalar göstermiştir ki geliştirilen yeni model karşılaştırılan diğer modellere kıyasla daha üstün bir performansa sahiptir. Çalışmanın üçüncü ve son aşamasında ise lineer ve nonlineer tüm modellerde kullanılabilecek ve toplam havza hafızasını (sistem hafızasını) oluşturan parametrelerin belirlenmesine yönelik olarak yeni ve etkin bir yöntem önerilmiştir. Yöntem kullanıldığında; havza karakteristiklerini yeterince yansıtan bir model oluşturulmasında gerekli modelleme sayısını oldukça azalttığı görülmektedir.

Gözat

Yazar "Ağıralioğlu, Necati" ile FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri