FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Konu "Akarsular" ile FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAkarsu askı maddesi debilerinini zaman serileriyle modellenmesi ve hazne ölü hacim tahmini(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Akar, Tanju ; Bulu, Atıl ; 100773 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources EngineeringToplumlar genellikle yerleşim alanlarını su kaynaklarına yakın olan veya bunları etkin bir şekilde kullanabilecekleri şekilde seçerler. Zaman içinde insanlar kullandıkları su miktarının ihtiyaçlarıyla orantılı olarak artması karşısında belirli bir miktar suyun sürekli olarak sağlanması için bazı tedbirler geliştirmişlerdir. Bunların en başında kurak dönemlerdeki susuzluğun giderilmesi için suyun bol olduğu zamanlarda ihtiyaçtan fazlasının depolanmasıdır. Bu nedenle baraj lan inşa etmişlerdir. Ancak barajlar suyu tutarken diğer yandan akarsudan su ile birlikte gelen katı maddeyi de tuttuğu görülmüştür. Tutulan katı madde miktarı zamanla artarak barajın ömrünü azaltmaktadır. Katı maddenin taşınmasına karşı yapılabilecek birşey olmadığından onun etkisini en aza indirebilmek için barajlarda depolanacak su miktarının yanında birikecek katı maddenin miktarının da hesaplanması mecburiyeti ortaya çıkmıştır. Bu nedenle taşınan katı maddenin doğru tahmin edilmesinin önemi büyüktür. Katı madde debisinin hesaplanması için bir çok araştırmacı iki fazlı (katı ve sıvı) akımın mekaniği üzerinde çalışmıştır. Bu konuda oldukça önemli sonuçlar alınmıştır. Ancak bunlar fiziksel olayın açıklanması işlevini yerine getirmesine rağmen olayın farklı akarsular için genel formüller bulunması boyutunda çok etkin olmamaktadırlar. Araştırıcıların kendi deney koşullarında çok başarılı olarak elde ettikleri sonuçlar başka koşullar altında uygulama yapıldığında başarısız olabilmektedir. Dolayısıyla tahmin için daha farklı yöntemlerin de aranması gerektiği açıkça görülmektedir. Buradan hareketle, istatistik verinin kullanılmasıyla baraj lann aktif hacimlerinin tahmini gibi katı maddenin de tahmin edilebilmesi mümkün olmalıdır. Bunun nedeni ise katı maddeyi suyun taşıması ve akan su miktarıyla da arasında direkt bir ilişki olmasıdır. Bir akarsudaki taşman katı madde miktarı zaman içinde periyodik ve uzun süreli olarak ölçülüyorsa biriken bu veriyi istatistik analiz için kullanmak mümkündür. Zaman içinde bir değişkenin aldığı değerlerin yardımıyla o değişkene ait istatistik özellikler belirlenebiliyorsa bunun bir modelle de ifade edilmesi oldukça yararlıdır. Bu yarar ileride oluşabilecek durumların önceden tahmini veya çeşitli nedenlerle eksik kalan ölçümlerin tamamlanması anlamındadır. Buradan hareketle zaman serilerinin modellenmesi kavramı ortaya çıkmıştır. Bu kavramın özü elde bulunan veriyle aynı toplumdan gelen çeşitli örneklerin kurulan modelle türetilmesidir. Zaman serisi modellerinden en çok kullanılanları Otoregresif, Hareketli Ortalama ve bu ikisinin birlikte kullanıldığı Otoregresif- Hareketli Ortalama modellerdir. Bunlar için düzenli olarak ölçülmüş günlük, aylık ve yıllık bazda veri gerekmektedir. xı Bölüm 2'de bu model tipleri için yeterli düzeyde kuramsal bilgi verilmiştir. Akarsuda zamanla değişen askı maddesi debisinin stokastik modelinin kurulması işleminden sonra bu modele bağlı olarak baraj haznelerindeki askı malzemesi birikiminin incelenmesi amaçlanmıştır. Askı maddesi debisinin modellenmesinde rastgele değişken askı debisi iken haznedeki birikme analizi yapılırken rastgele değişken bu askı debilerinin N yıldaki toplamı olmaktadır. N burada barajın ekonomik ömrünü İfade etmektedir. Akarsu, havza, iklim vb. özelliklere bağlı olarak askı maddesi debisine uyan model değişebileceğinden bu değişik model türleri için Bölüm 3 'de askı debisinin olasılık dağılımının normal ve lognormal olması durumları için birikecek hacmin ortalaması ve varyansı için analitik ifadeler elde edilmiştir. Askı debisinin zaman serileriyle modellenmesi için uygulama da yapılmıştır. Uygulamada, Amerika Birleşik Devletleri' nde bulunan Juniata nehrinin üzerinde bulunan Newport istasyonunda ölçülmüş askı maddesi debileri kullanılmıştır. Askı maddesi debisi 1951- 1988 yıllan arasında günlük olarak ölçülmüştür. Ancak bu çalışmada yıllık ve aylık değerlere dönüştürülerek kullanılmıştır. Yıllık askı debisini modellemek için önce serinin istatistik özellikleri belirlenmiştir. Seri normal dağılıma uymadığından yt = Ln(xt) dönüşümü uygulanmıştır. Ardından Olasılık Çizgisi Korelasyon Katsayısı Testi (Probability Plot Correlation Coefficinent-PPCC testi) ile sınanmış ve dönüşüm uygun bulunmuştur. Veride herhangi bir sıçrama ve eğilim gibi bileşen olmadığından direkt olarak model kurma aşamasına geçilmiştir. Yıllık değerler için AR(1), MA(1) ve ARMA(1,1) modelleri kurulmuştur. Ancak süreci en az sayıda parametre ile etkin bir şekilde temsil eden modelin belirlenmesi için Akaike Bilgi Kriteri uygulanmış (AIC) ve buna göre MA(1) modeli seçilmiştir. Seçilen modelin kontrolü için sürecin bağımsız rastgele bileşeninin bağımsızlığının derecesinin belirlendiği Portmanteau Testi uygulanmıştır. MA(1) modeli bu testi de geçmiştir. Ardından bağımsız değişkenin dağılımının sürecin dağılımına uygunluğu için yine PPCC testi yapılmıştır. Bu testi de geçen MA(1) modelinin süreci temsil ettiği kabul edilmiş ve 100 adet sentetik seri türetilmiştir. Türetilen bu seriler ters dönüşümlerle orijinal serinin karakterine getirilip karşılaştırılmış ve ortalama ve standart sapmasının türetme sırasında korunduğu belirlenmiştir. Yıllık askı debisinin modelleme uygulaması Bölüm 4' te ayrıntılı olarak verilmiştir. Aylık askı maddesi debisinin periyodik bir bileşeni olduğu bilinmektedir. Periyodik bileşenin belirlenmesi için Fourier analizi yapılmıştır. Analizde sürecin periyodikliğinin bir harmonikle temsil edilmesinin yeterli olduğu kümülatif periyodograma bakılarak belirlenmiştir. Bir harmonikli periyodik bileşen seriden ayrılmadan çarpıklığı çok fazla olan seriye Logaritmik dönüşüm de uygulanmıştır. Bu dönüşümlerden sonra veri stasyoner (istatistik parametreleri zamandan bağımsız) hale gelmiş ve modeller kurulmuştur. 1. ve 2. mertebe bütün modeller denenmiştir. Ancak AIC testinde en başarılı değeri alan MA(2) modelinin aylık askı maddesi debisini temsil etmesinin uygun olacağına karar verilmiştir. MA(2) modelinin kalıntıları bağımsızlık testini ve ardından PPCC testini de geçmiştir. Yine 100 adet sentetik seri türetilmiş ve ters dönüşümlerle orijinal serinin durumuna getirilmiştir. Sentetik olarak türetilen serilerin ortalamasının oldukça iyi sonuç vermesine rağmen xii standart sapmasının özellikle 6. aydaki aşın sapmasının nedeni olarak askı maddesi debisinin grafiğine bakıldığında 1972 yılında sürecin genel seyrinden çok farklı değerler alması gösterilebilir. Aylık değerlerin modelleri ayrıntılı olarak Bölüm 4' de verilmiştir. Baraj haznelerinin ölü hacimlerinin hesabında yıllık değerlerle çalışılması daha uygun olacağından Bölüm 5 'de birikme analizinde de yıllık değerler kullanılmıştır. Bölüm 4'deki askı maddesi debisinin yıllık olarak MA(1) modeline uyduğu belirlenmişti. İlk olarak MA(1) ve MA(2) süreçleri için normal ve lognormal dağılıma uyan sentetik olarak seriler türetilmiş ve bunların toplamlarından meydana gelen Sn değerlerinin ortalamaları ve varyanslan hesaplanmıştır. Ardından bu değerler analitik olarak elde edilmiş olan ifadelerin sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve oldukça yakın sonuçlar bulunmuştur. Eldeki gözlenmiş serinin istatistikleri de bu seriye uydurulan MA(1) modelinden türetilen ve analitik ifadelerden hesaplanan değerlerle karşılaştınlmıştır. Gözlenmiş değerlerle, türetilen ve analitik ifadelerin sonuçlan oldukça yakın çıkmıştır. Türetilen serilerin eklenik dağılımlan çizilmiştir. Çizilen bu dağılımlar kullanılarak 25, 50, 75 ve 100 yıllık birikme hacmi için belirli bir riske karşı gelen hazne hacimlerini belirlemek mümkün olmaktadır.
-
ÖgeAkarsu Askı Maddesi Debisi Tahmini İçin Nonlineer Bir Sistem Modeli(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Güldal, Veysel ; Müftüoğlu, R. Ferruh ; 68864 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources EngineeringAkarsu havzalarının yağışlara karşı davranışı sözel ve nitel olarak oldukça iyi anlaşılmış olsa da, bu davranışların kantitatif anlamda yeterince aydınlığa kavuşturulmuş olduğu söylenemez. Bu nedenle akarsu havzaları, kara-kutu yaklaşımıyla analize uygun sistemlere iyi bir örnek oluşturmaktadır. Bu da çeşitli tahmin problemlerinin çözümünde kolaylıklar sağlar. Belli bir periyottaki girdilerin, çıktıları etkilediği yani hafızalı bir nonlineer kara-kutu sisteminin davranışı, matematikte fonksiyonel dizi olarak bilinen entegral denklemi ile yaklaşık olarak temsil edilebilmektedir. Bu çalışmada, hafızalı ve nonlineer bir sistem olarak havza ele alındığında, davranışı gözden geçirilmiş, lineer ve nonlineer bazı kara-kutu- sistem modelleri, özellikleri tartışılarak karşılaştırılmış ve akarsuların taşıdığı askı maddesi konsantrasyonunun veya askı maddesi yükünün haldeki ve etkin geçmişteki yağışlardan yararlanılarak tahmin edilebildiği nonlineer kara-kutu modelleri geliştirilmiştir. İki boyutlu birim askı maddesi eğrisi adı verilen modeller, etkin yağışlar kullanmakta ve birim sediment eğrisi modellerinde olduğu gibi sadece şiddetli sağanaklarda değil bütün yağış şiddetlerinde geçerli olup havzanın davranışını bütün olarak temsil etmektedirler. Orijinal hali ile model esasen bir fonksiyonel dizinin yalnızca ikinci teriminden ibaret olup havza davranışının lineer kabul edilebildiği hafıza bölümünde lineer, geri kalan bölümünde ise ikinci derece bir fonksiyonel kullanılmak suretiyle tadil edilmiştir. Daha yüksek dereceden modellerin güçlükleri dolayısıyla şimdiye kadar zaten, hep ikinci dereceden modeller kullanılmıştır. Fakat ikinci dereceden bir modelin uygun olduğu hakkındaki düşünceler de sadece uygulama sonuçlarına dayanmaktadır. Gerek orijinal gerekse tadil edilmiş modelde sistem davranış fonksiyonları birim etkin yağıştan meydana gelen askı madde debisinin zamansal dağılımım temsil etmektedirler. Bunlar bir ve iki boyutlu birim askı maddesi eğrisi olarak yorumlanan ve fiziksel bakımdan anlamlı olup havza davranışını temsil için gerek ve yeter sayıda fonksiyonlardır. Yeni modellerin literatürden sağlanan datalar kullanılarak kapsamlı uygulamaları gerçekleştirilmiş, lineer ve ikinci dereceden fonksiyonel dizi modeller ve Williams'in modelinin sonuçlan ile bir karşılaştırması yapılmış ve sonuçta tadil edilerek geliştirilmiş modelin hepsinden daha iyi tahminler verdiği görülmüştür. Bu modelin daha iyi sonuçlar vermesinin sebebi, yeterince uyum kabiliyetine sahip ve daha az, ancak yeter sayıda davranış fonksiyonu ihtiva etmesidir. Dolayısıyla lineer bir model bileşeni ile temsil edilebilecek olan geçmişin, fonksiyonel dizi ve orijinal modelde olduğu gibi nonlineer modelle temsili gereksiz uyum kabiliyetini hasıl etmekte bu da tahminlerde olumsuz rol oynamaktadır.
-
ÖgeAkarsuların, 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 EngineeringAkarsuların 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.
-
ÖgeKuruyan Akarsuların Günlük Akımlarının Modellenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1998) Aksoy, Hafzullah ; Bayazıt, Mehmetçik ; 75026 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources EngineeringHidrologların ilgisini bugüne kadar çok az çeken kurak ve yan kurak bölge akımlarının modellenmesi, dünyadaki su kaynaklarının özellikle miktar ve kalite bakımından çok konuşulduğu şu günlerde büyük bir önem taşımaktadır. Kurak bölge akımlarının tipik özelliği yılın belli dönemlerinde kurumalarıdır. Bu yüzden sulak bölge akımlarına yönelik yapılan modelleme çalışmaları kurak bölge akımlarına uygulanamamaktadır. Ayrıca kurak bölge akımlarının modellenmesi sulak bölge akımlarının modellenmesinden daha fazla parametre içeren modeller ile mümkün olabilmektedir. Günlük akımların modellenmesinde kullanılan verilerin çokluğu hesaplan artırdığından bilgisayar teknolojisinin yaygın kullanıma girmesi ile ilk kez 1960'lı yılların ortalarından itibaren bu konuya yönelimler başlamıştır. Kurak bölge günlük akımları ise pek incelenmemiştir. Literatürde gözlenen eksiklik ve günümüz koşullarında konunun önemi gözönünde bulundurularak zaman zaman kuruyan akarsuların günlük akımlarının modellenmesi amacı ile bir model geliştirilmiştir. Model aşağıdaki adımlardan oluşmaktadır: 1. Akım Oluşan Günlerin Belirlenmesi: Model önce herhangi bir günde akımın oluşup oluşmayacağını belirlemektedir. Bu amaçla 2-durumlu bir Markov zinciri kullanılmıştır. 2. Akımda Artma Olan Günlerin Belirlenmesi: Akımın oluşacağının tahmin edildiği bir günde akım artmış veya azalmıştır. Bu durum için de 2-durumlu bir Markov zinciri kullanılmıştır. Kuruyan akarsularda akım değeri ya artmakta, ya azalmakta ya da sıfır olmakta, yani akarsu kurumaktadır. Kuruyan akarsuların bu üç durumunu içeren 3-durumlu bir Markov zinciri kullanılarak akım değerinin arttığı, azaldığı veya akarsuyun kuruduğu günler belirlenebilir. 3. Artma Miktarının Belirlenmesi: Akımda artma olan günlerde artma miktarının belirlenmesi amacı ile 2-parametreli gamma dağılımı kullanılmış, böylece hidrografin yükselme eğrisi oluşturulmuştur. 4. Çekilme Eğrisi Şeklinin belirlenmesi: Akım olan ancak akım değerinin bir önceki güne göre azaldığı bir günde hidrografin çekilme eğrisi gözlenir. Çekilme eğrisinin benzeştirilmesi için gözlenen verilerden en uygun çekilme eğrisi şekli belirlenmiş, bunun için kullanımı çok yaygın eksponansiyel çekilme denklemi kullanılmıştır. Bu şekilde özetlenebilen modelle türetilen serilerin gözlenen seriye benzerliğine akım serisinin çok sayıda karakteristiğinin gözlenen ve türetilen değerlerinin karşılaştırılması ile karar verilmiştir. Bu model kullanılarak akarsu yapılarının hidrolojik çalışmalarında gerekli olan uzun akım serilerinin türetilmesi, böylece planlanan akarsu yapısının maksadını daha güvenli ve ekonomik bir şekilde gerçekleştirmesi mümkün olacaktır.