FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

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

Gözat

A Study On Oxygen Transfer, Organic Matter Removal And Nitrification İn Sewer Lines

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1998) Baban, Ahmet ; Talınlı, İlhan ; 75050 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Kentsel atıksuların arıtılmasında yaygın olarak kullanılan biyolojik atıksu arıtma sistemlerinin tasarım, yapım ve işletilmelerinde zorluklar ile karşılaşılmaktadır. Bu zorluklar arasında geniş arazi gereksinimi, yüksek enerji gideri ve eğitilmiş personel ihtiyacı önemli yer tutmaktadır. Estetik ve hijyenik nedenler dolayısıyla arıtma sistemleri genellikle yerleşim birimlerine uzak bir konumda kurulmaktadır. Bu durumda büyük yerleşim merkezlerinin kullanılmış sularının toplanması ve seçilen atıksu arıtma sistemi yerine kadar iletilmesinde uzun kanallar gerekmektedir. Topoğrafik özelliklerin gereği veya arıtma sistemlerinin alıcı ortama uzaklığı gibi nedenlerle bazı durumlarda ise arıtılmış su alıcı ortama uzun akış süreleri sonunda ulaştırılmaktadır. Kanalizasyon şebekelerinde düşük hız nedeni ile askıdaki katı maddelerin çökelmelerinin önlenmesi veya yüksek hız nedeni ile boru aşınması olmaması için hızlar 0.5-1.0 ms"1 arasında alınmaktadır (Nielsen ve diğ.,1992). 0.5 ms'1 akış hızında 10 km uzunluğunda bir boru hattında atıksuyun geçirdiği hidrolik kalış süresi 5.5 saat olmaktadır. Konvansiyonel aktif çamur biyolojik atıksu arıtma sistemlerinde havalandırma tanklarında ortalama hidrolik bekletme süresinin 4-6 saat arasında olduğu düşünülürse boru içinde atıksuyun geçirdiği sürenin önemi daha iyi anlaşılmaktadır. Bu durum, atıksuyun arıtma sisteminin kurulu olduğu bölgeye kadar boru içinde katettiği mesafe ve zaman olgusu ile birleştirildiğinde boru içinde uygulanacak yöntemler ile kirlilik yükünün belirli ölçüde azaltılabileceği sonucuna varılmıştır. Literatürde, askıdaki ve yapışık konumdaki mikroorganizmaların işlevleri ile kanallarda organik maddelerin oksidasyonu üzerine çalışmalar bulunmaktadır. Parkhurst ve Pomeroy (1972), kanallardaki oksijen konsantrasyonunun değişimini çözünmüş oksijen eksikliği, atıksuyun oksijen tüketim hızı, biyofilmin oksijen tüketim hızı ve yüzeyden havalanma ile atıksuyun oksijen tranfer hızı'nın bir fonksiyonu olarak ifade etmişlerdir. Green ve Shelef (1980), atıksu kanallarına aktif çamur ve oksijen verilmesi durumunu laboratuvarda kesikli reaktörlere benzeterek uygulamışlardır. Örnek olarak Tel-Aviv metropoliten alanı atıksu toplama sisteminin 37 km uzunluğunda U şeklindeki ana kanalı alınmıştır. Özer (1982), akış süreleri fazla olan kanallarda evsel atıksuya doğal veya yapay yollarla oksijen temin edilmesi halinde oluşabilecek arıtma derecelerini incelemiştir. Atıksu kanallarının yüzeyinde oluşacak biyofilm ve askıdaki mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilmesi muhtemel gıda maddesi tüketimleri ile biyofilmin filtre edilemeyen maddeleri tutsaklama oranlarına bir yaklaşım yapılmıştır. Ancak, yapılan bu çalışmalara rağmen henüz atıksu kanalları pratikte atıksulann kirlilik yüklerinin azaltılması amacıyla yaygın olarak kullanılmamaktadır. Atıksuyun kanalizasyon hatlarındaki transformasyonu konusundaki bilgiler kısıtlı olup prosesleri tanımlayan modeller henüz geliştirilmemiştir. Bu çalışma kapsamında ise atıksu kanalda akış halindeyken biyofilmin organik madde giderimi ve nitrifikasyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik olarak araştırma yapılmıştır. Böylece giderim mekanizmasının tam olarak belirlenmesi yoluna gidilmiştir. Aynca, substrat giderim veriminin arttırılması amacıyla kanalda akışa minumum derecede olumsuz etki edecek dolgu maddesi kullanılması, biyofilm yapışma yüzeylerinin arttırılması, akış dolayısıyla atıksuya oksijen transfer hızlarının arttırılması ve biyofilmden kopan parçacıkların etkileri konulan üzerinde durulmuştur. Proses kinetiğinin belirlenmesinde değişken dereceli substrat giderim modeli ile Monod modellerinden yararlanılmıştır. Laboratuvar Ölçekli Kanalizasyon Hattı Modeli Bu çalışmada kullanılan laboratuvar modeli iki tank arasına yerleştirilen 7.5cm çapında ve 2.7m boyunda PVC borudan oluşmaktadır. Modelde sentetik olarak hazırlanan evsel nitelikli atıksu bir dalgıç pompa vasıtasıyla sirküle edilerek atıksuyun boru içinde sürekli akışı sağlanmıştır. Çalışmanın başlangıç evresinde atıksu ile birlikte aktif çamur kullanılarak biyofilm üremesi sağlanmıştır. Su sıcaklığını sabit tutabilmek amacıyla bir kompresör, serpantin ve termostat'tan oluşan düzenek kullanılmıştır. Hidrolik özellikler ve oksijen transfer hızları Laboratuvar ölçekli kanalizasyon modelinin hidrolik özellikleri ve oksijen transfer hızlan kanalın boş ve kanal içine dolgu malzemesi (rasching rings) yerleştirilmesi durumunda incelenmiştir. Bu çalışma %1 ve %2 olmak üzere iki farklı kanal eğiminde gerçekleştirilmiştir. Hidrolik özellikler, debiler, hızlar ve kanaldaki su yükseklikleridir. Çalışma sırasında kullanılan eğimler ve hızlar pratikte kullanılanlar ile uyum içindedir. Her iki eğimde de Kı,a değerleri (oksijen transfer hızı, T1) su hızlarının artması ile artmaktadır. Ancak aynı hızda kanalın dolgulu olduğu konumda boş duruma oranla özellikle düşük eğimde daha yüksek oksijen transfer hızlan elde edilmiştir. Oksijen transfer hızlan genelde 0.03-0.18 dak."1 arasında değişmiştir. Bu değerler kanalizasyon hatlan için literatürde verilenler ile benzerlik göstermektedir. Değişken dereceli substrat giderim kinetiği modeli Biyofilmde substrat gideriminin kinetik olarak tanımlanmasında birim biyofilm kesitine giren ve çıkan materyal dengesi yazılarak ve sıvı film difüzyonu ihmal edilerek substrat giderme hızı konsantrasyonun fonksiyonu olarak ifade edilebilir. ra=kaSin Burada, Q(S -S),, rg = *r - '- = birim alan ıçm reaksiyon hızı, ML"T" A = biyofilm alanı, L2, Q = debi, ÜT1, S0= t=0 için substrat konsantrasyonu, ML"3, Sj= t=ti için substrat konsantrasyonu, ML"3, kj= reaksiyon hız sabiti, n = reaksiyon hızı derecesidir. Bu durumda reaksiyon hız sabiti ve derecesi logaritmik eksenlerde çizilen ra ile Si grafiklerinden yararlanılarak hesaplanabilir. Monod modeli Biyofilmler için substrat giderme işlevi biyofilm içindeki aktif durumdaki bakterilerin redox prosesi olarak ifade edilebilir. Bütün modern tanımlamalarda substrat giderme kinetiği 1° den 0° reaksiyon derecesine doğru yavaş bir geçişe dayanmaktadır. Biyofilmler için mikroorganizmaların konsantrasyonlarına bağlı olarak substrat giderimini tanımlayan eşitlik aşağıda verilmektedir. A. XS, Ta - ' YK.+S, ra = birim alan biyofilm için giderme hızı, ML'3!"1 Um = mikroorganizmaların maksimum spesifik büyüme hızı, T1 Y = giderilen organik madde için mikroorganizmaların çoğalma verimi X* = aktif mikroorganizma konsantrasyonu, ML"2 K, =maksimum spesifik büyüme hızının yarısındaki konsantrasyon, ML"3 Si=substrat konsantrasyonu, ML'3 Organik madde giderimi Bütün deneysel koşullarda yaklaşık 7 saatlik sirkülasyon süresi sonunda %90 toplam organik karbon (TOK) giderme verimi elde edilmiştir. 2.5 saatlik sirkülasyon süresi sonunda ise kanalın dolgulu olması durumunda %70 TOK giderme verimi elde edilmiştir. Bu verim aynı koşullarda kanalda dolgu malzemesi kullanılmadığı durumdan yaklaşık %15 daha yüksektir. Sonuçların reaksiyon kinetiği açısından değerlendirilmesinde ise sentetik atıksuyun TOK konsantrasyonuna bağlı olarak 3 değişik reaksiyon hız derecesi belirlenmiştir. 70 mgL'1 den daha yüksek TOK konsantrasyonlarında proses 0° reaksiyon kinetiğine uymaktadır. Burada substrat tamamen biyofilmin yapışma yüzeyine kadar nüfuz edebilmekte olup substrata kullanılma hızı substrat konsantrasyonundan bağımsızdır. Reaksiyon 10-70 mgL'1 TOK konsantrasyonları arasında ise 1/2° organik madde giderim kinetiğine uygunluk göstermektedir. Bu bölgede organik madde biyofilmin yapışma yüzeyine ulaşamadan tamamen kullanılmaktadır. Daha düşük konsantrasyonlarda ise proses 2° kinetiğine uygunluk göstermektedir. Bu bölgede düşük konsantrasyon nedeni ile sıvı film direnci önemli rol oynamakta olup biyofilm içine difüzyon ile sızabilen substrate süratle biyofilm tarafindan hemen okside edilmektedir. Deneysel çalışmaların sonuçlan Monod modeline de uygulanmış ve kinetik sabitler belirlenmiştir. Sonuçlar kanalda dolgu malzemesi kullanılması durumunda daha yüksek u"/Y ile K, değerlerine erişildiğini göstermiştir. Nitrifikasyon Kanal reaktöründe amonyak konsantrasyonu yaklaşık 24 saatlik sirkülasyon süresinde 1 veya 2 saat aralıklarla alınan örnekler ile izlenmiştir. Genellikle ilk 5-7 saatlik sirkülasyon süresi sırasında amonyak konsantrasyonunda bir miktar artış belirlenmiştir. Bu durum organik azotun amonyak azotuna çevrildiği amonifikasyon prosesi ile açıklanmıştır. Söz konusu proses göreceli olarak yüksek organik madde konsantrasyonunda hetotrofik organizmalar tarafindan gerçekleştirilmektedir. Yaklaşık %90 organik madde giderme verimine erişildiği bu bölgeden sonra ise amonyak konsantrasyonunda süratli bir düşüş gözlenmiş ve bütün deneysel koşullarda 17-22 saatlik sirkülasyon süresi sonucunda nitrifikasyon prosesi tamamlanmıştır. Toplam azot konsantrasyonlarında ise 24 saatlik sirkülasyon süresi sonucunda her iki durumda %33-64 arasında düşüş belirlenmiştir. Çalışmalar süresince nitrit ve nitrat konsantrasonlan izlenmiştir. Nitrit ve nitrat konsantrasyonlanndaki artış kanalın dolgulu olması durumunda diğer duruma oranla daha yüksektir. Başlangıçta 2-4 mgL"1 olan söz konusu konsantrasyon sirkülasyon periyodu sonunda 17-27 mgL'1 arasında bulunmuştur. Dolgulu ve dolgusuz kanalda yapılan deneysel çalışmalar nitrifikasyon prosesinin 0° kinetiğine uyduğunu göstermiştir. Ayrıca nitrifikasyon için Monod kinetik sabitleri de belirlenmiştir. Laboratuvar ölçekli kanal reaktöründe organik madde giderimi ve nitrifikasyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik olarak yapılan çalışmaların sonuçlan Tablo 1 de özetlenmiştir. Askıdaki parçacıkların oksijen kullanım hızları Modelin çalışması sırasında yapılan oksijen kullanma hızı ölçümleri sonuçlarının değerlendirilmesiyle biyofilmden kopan parçacıkların oksidasyon için kullandıkları oksijen miktarları belirlenmiştir. Söz konusu miktar süzülmüş KOİ olarak ifade edilebilir (Özer, 1982). Yaklaşık % 90 oranında KOİ giderimi sağlanan 7 saatlik süre içinde 6-10 mgL"1 oxygen kullanılmıştır. Bu süre çerçevesinde yaklaşık 500 mgL"1 KOİ giderimi sağlandığı göz önüne alınırsa askıdaki parçacıklar tarafindan oksidasyon için giderilen KOİ nin %l-2 düzeyinde olduğu görülmektedir. Bu miktar ihmal edilebilir düzeyde olup deneysel çalışmalarda giderilen organik maddenin tümünün biyofilm işlevi sonucunda gerçekleştiği kabul edilmiştir. Bir miktar oksijen de askıdaki mikroorganizmaların sentezi için kullanılmaktadır. Ancak bu miktarı deneysel olarak belirlemek mümkün olmamıştır. Organik madde giderimi ve oksijen kullanımının modellenmesi Laboratuvar ölçekli kanal reaktöründe yapılan deneysel çalışmalarda elde edilen kinetik parametreler kullanılarak organik madde giderimi ve oksijen kullanımı için modelleme yapılmıştır. Bu aşamada bir reaktör parçasının tam karışımlı akım rejimine sahip olduğu kabul edilerek ve bir önceki haznenin çıkış suyu özelliklerini bir sonraki haznenin giriş suyu özellikleri olarak alınarak yapılmıştır. Hazne sayısını sonsuza yaklaştırarak çözüm gerçekleştirilmiştir. Tablo 1 Organik madde giderimi ve nitrifikasyon kinetiği sonuçlan kinetik bağıntı organik madde giderimi nitrifikasyon değişken derece dolgusuz kemal 0° 1/2° 1/2° (KOİ'na göre) dolgulu kanal 0° 1/2° ra»=koa,=2.52±0.35gm-2d-1 r.I/2,=0.75 Sj* raı/2»=3.0 S» rao,=koa»=5.35±0.55 gm^d"1 rai/2a=(0.675±0.075)SsiI/2 -2j-l rm=koan=0. 1 15±O.015gnf d 2^-1 TvrKnrO.USiûMSgm'â: Monod modeli dolgusuz kanal dolgusuz kanal (KOİ'na göre) dolgulu kanal r_ =0.0291*0.0016- XSS 9.39T0.45+S.İ r" =0.001395*0.0002 xs" 0.905T0.005+S. r" = 0.336- XS^ 157.58 + S"- r, =0.0703*0.005' r" =0.001395*0.0002- xs" 17.16*0.90+^ 0.905*0.005+S" organik madde giderimi belirtilmedikçe TOK'na göredir, nitrifikasyon NH3JSI cinsinden verilmiştir, ra=grn2gün \ X=gın2, S=mgl/' Organik madde giderimi için baz alınan reaktör parçasındaki değişimin değişken dereceli reaksiyon kinetiği ve Monod modellerine göre çözümü gerçekleştirilmiştir. Bir reaktör parçası için materyal dengesi yazılarak ve değişken dereceli model ve Monod kullanılarak yapılan çözümler sırasıyla aşağıda verilmektedir. S, = M/2as 2 Q, ^,, t "-1/2as "-İ \2 -~|2 2 Qi )2+S s(i-l) *-\ ¦K.+S.wj-^-X,^ Y ' Oj - 1 ^7<-K.+W^7^+K.s*o Deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar her iki modelde zamana karşı bilgisayar programı ile hesaplanan konsantrasyonlar ile karşılaşnnlmıştır. 2.5 saatlik sirkülasyon süresine kadar deneysel sonuç ve her iki modelde hesaplanan konsantrasyonlar tam bir uyum sağlamıştır. Bu süreden sonra ise modellerde deneysel sonuçtan bir miktar sapma gözlenmiştir. Genel olarak Monod modeli değişken dereceli modele göre biraz daha iyi sonuç vermiştir. Bu durum Monod modelinin mikroorganizma miktarını göz önüne alması ile açıklanabilir. Ayrıca 2. 5 saatten fazla sirkülasyon sürelerinde her iki modelde de deneysel sonuçlara göre biraz daha düşük konsantrasyonlar bulunmuştur. Bu durum ise modellerde kullanılan piston akışlı akım rejimi yaklaşımının deneydeki tam karışımlı koşullara göre teorik olarak her zaman daha yüksek verime sahip olmasıyla açıklanabilir. Aynı yaklaşımla biyofilm tarafindan oksijen kullanımını ve akım dolayısıyla oksijen transferini içeren bir matematik modeli kurulmuştur. Materyal dengesi kullanılarak yazılan ve bir reaktör haznesi çıkışındaki oksijen konsantrasyonunu veren denklem aşağıda verilmektedir. Soi = Ll/2ao Qı 2(KLati+l) 12 A N k --i- KLati+l KLa C^tjS^,.!) KLati+l Bu modelin çalıştırılmasıyla zamana karşı atıksudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu hesaplanabilmektedir. Yine bir deney koşulundaki tüm parametreler kullanılarak yapılan örnek çözümde 5.0 mgL'1 başlangıç oksijen konsantrasyonu alınmış ve bu konsantrasyon yaklaşık 1/2 saatlik bir akış süresi sonunda 3.44 mgL'1 değerinde sabit kalmıştır. Sonuç Evsel nitelikli atıksulann taşınmaları sırasında kanalizasyon hattının biyolojik reaktör olarak kullanımı konusunda gerçekleştirilen deneysel ve teorik çalışmalar kirletici yüklerde önemli derecede azalmanın sağlanabileceğini göstermiştir. Bu çalışmada bulunan organik madde ve nitrifikasyon kinetiği sabitleri genel olarak değerlendirildiğinde literatürde yer alan konvansiyonel biyofilm sistemlerine göre daha düşük olduğu görülmektedir. Bu durum çalışmada kullanılan model reaktörünün çok farklı yapısı ile yüksek akım hızından kaynaklanmıştır. Arıtma veriminin kollektörlere uygulanacak modifikasyonlar ile arttırılabileceği gösterilmiştir. Atıksu kollektör sistemlerinin 30 yıl sonrası için tasarlanması ve inşa edildilmesi sebebiyle bu süre çerçevesinde kollektörler büyük ölçüde tasarım debilerinin çok altında ve boş olarak işlev görmektedir. Genelde kollektörlerde %60 doluluk oranına izin verilmektedir. Bu durumda kollektör hatlarında gerekli modifikasyonlar için yeterli hacim bulunmakta olup biyolojik arıtma reaktörü olarak kullanılabileceği düşünülmüştür. Ancak, laboratuvar koşullarında elde edilen sonuçların arazide pilot ölçekte de denenmesi ile yine laboratuvar ölçeğinde anoksik koşullarda transformasyonun incelenmesi konularında yeni araştırma çalışmalarına gereksinim bulunmaktadır.
Akarsu 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 Engineering

Toplumlar 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.
Akarsu 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 Engineering

Akarsu 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.
Akarsu Havzası Sistemlerinin Planlanması İçin Genel Maksatlı Bir Simulasyon Modeli

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1990) Şimşek, Demiray ; Bayazıt, Mehmetçik ; 14246 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Bu çalışmada, akarsu havzalarının planlanmasında kullanılmak üze re, çeşitli fiziksel sistem konfigûrasyonlarmın benzeştirilmesine imkan verebilen, genel maksatlı bir simülasyon modelinin geliştirilmesi amaç lanmıştır. Bu amaçla geliştirilen ve çalışma içerisinde "SIMULAX" adıyla referans verilecek olan modelde, sulama, içme-kullanma, hidro-elektrik enerji ve düşük akımların kontrolü gibi maksatlar ele alınmıştır. Modelin tasarımında düğüm noktalan yöntemi kullanılmıştır. Düğüm noktalan, akarsu havzası sistemlerini oluşturan çeşitli fiziksel bileşenleri temsil et mektedir. Sistem konflgürasyonu, bağlantı elemanlarıyla birbirine bağlı düğümlerden oluşan bir şebeke şeklinde şematize edilmekte ve fiziksel yapı bu temsili bileşenler yardımıyla tanımlanarak modele aktarılmakta dır. Modelde, çeşitli maksatlar için tasarlanmış 22 adet düğüm tipi yer almaktadır. Bu düğümler, teorik ve pratik karakteristikleri itibariyle, sis tem konfigûrasyonlarmın çok sayıda kombinezonunu üretebilecek özel liklere sahiptirler. Modelin en önemli özelliği modüler bir yapıda düzen lenmiş olmasıdır. Modüler yapı, uygulamada belirli bir esneklik sağlamakta ve modelin değişik sistemlere adapte edilebilmesini kolaylaş tırmaktadır. Biriktirme haznelerini temsil eden düğümler oldukça detaylı olarak ele alınmıştır. Modelde, bu düğümlerin işletilmesi için hazırlanmış çeşitli alternatif politikalar mevcuttur. Bunlar arasında, koruma (hedging) stratejilerinin uygulandığı politikalar da yer almaktadır. Öte yandan modele, gerekli olduğu takdirde yeni politikaların ilave edilmesi de mümkün olabilmektedir. Model, sistemlerin fiziksel performanslarının ölçülmesinde kullanılan çeşitli istatistikleri ve durum değişkenlerinin fre kans dağılımlarını hesaplamaktadır. Modelin diğer bir yapısal özelliği de, "SIMULAX 1" ve "SIMULAX 2" olarak adlandırılmış olan iki alt modelin kombinasyonu şeklinde organize edilmiş olmasıdır. "SIMULAX 1" simü lasyon modeli, "SIMULAX 2" ise "SIMULAX l"in ürettiği sonuçların tablo lar ve grafikler halinde ekrandan izlenmesini ve gerektiğinde yazıcıdan alınmasını sağlayan bir izleme modelidir. "SIMULAX"ı oluşturan bilgisayar programlan, BASIC dilinde kodlan mış olup, "Micro-Soft" Disk İşletim Sistemi (MS-DOS) kullanılarak, IBM uyuşumlu tüm mikrobilgisayarlarda çalıştırılabilir. Uygulamalar sırasın da karşılaşılabilecek bellek sorunlanyla İlgili olarak "SIMULAX"a bir bel lek kontrol programı yerleştirilmiştir. Bu program, gözönüne alınan sis tem için, "SIMULAX'in gereksinim duyacağı bellek büyüklüğünü önceden bildirmeyi amaçlayan bir uyan programıdır. "SIMULAX", Ankara Su Temini Projesi Hazneler Sistemine uygulana rak test edilmiştir. Bu proje için daha önce yapılmış olan bir çalışmanın sonuçları, "SIMULAX'in ürettiği sonuçlarla karşılaştırılmış ve aralarında belirli bir uyumun mevcut olduğu görülmüştür.
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.
Akım ölçümü olmayan kuruyan akarsular için debi süreklilik çizgisi modeli

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Burgan, Halil İbrahim ; Aksoy, Hafzüllah ; 10280258 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Debi süreklilik çizgisi, akarsu akımlarının değerlendirilmesinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Debi süreklilik çizgisi; taşkın kontrolü, düşük akım ve kuraklık çalışmaları, su kaynakları ve hidroelektrik santralların planlanması ve işletilmesi, yağmur suyu drenaj sistemlerinin tasarımı gibi birçok hidrolojik çalışmada kullanılmaktadır. Ayrıca hidrolojik havzalarda akım tahmini ve eksik akım verilerinin tamamlanması gibi konularda debi süreklilik çizgisinden yararlanılmaktadır. Debi süreklilik çizgisi kullanılarak akarsudaki taşkın veya düşük akım gibi uç debiler ile yıllık ortalama akım belirlenebilmektedir. Ancak her havzada yeterli uzunlukta gözlem olmadığından ve hatta bazı havzalarda hiç gözlem bulunmadığından havzanın meteorolojik, topografik ve morfolojik karakteristikleri yardımıyla debi süreklilik çizgisi elde edilebilir. Debi süreklilik çizgisi ile ilgili modeller, matematiksel, istatistiksel, stokastik, grafik ve diğer modeller şeklinde sınıflandırılabilir. Ayrıca yıllık, aylık ve günlük akımlar kullanılarak debi süreklilik çizgisi elde edilebilir. Seçilecek zaman aralığı çalışmanın amacıyla ilişkilidir. Bu çalışma akım ölçümü olmayan kuruyan akarsularda debi süreklilik çizgisi ile ilgilidir. Akarsularda kuruma oranı zaman aralığı küçüldükçe artmaktadır. Yani aynı bir akarsuda yıllık ve hatta aylık zaman ölçeğinde sürekli akan bir akarsu günlük zaman ölçeğinde kuruyan akarsu niteliği taşıyabilir. Bu çalışmada geliştirilen debi süreklilik çizgisi modeli boyutsuzlaştırma, normalleştirme, kuruma noktası, normal kuantillerin hesabı, boyutsuz kuantillerin ters dönüşümü, ortalama debi ve boyutlu kuantillerin hesabı adımlarından oluşmaktadır. Kuruma noktası, kuruyan bir akarsuda debi süreklilik çizgisinin yatay ekseni kestiği aşılma yüzdesini ifade etmektedir. Kuruma noktası ve ortalama debi tahmininde havza karakteristiklerinden yararlanılmıştır. Model ile elde edilen debi süreklilik çizgileri değerlendirme ölçütleri kullanılarak incelenmiştir. Havza karakteristiklerinin hesabında hidrolojik çalışmalarda ve taşkın alanlarının belirlenmesinde MERIT DEM verisi ile çalışılmıştır. Bu veri sayesinde coğrafi bilgi sistemleri yazılımında havza karakteristikleri ve havzanın alansal yağışı hesaplanmıştır. Uygulamada Seyhan, Ceyhan, Meriç ve Gediz havzalarından seçilen ve olabildiğince insan müdahalesinden uzak Akım Gözlem İstasyonları (AGİ) seçilmiştir. Müdahaleli AGİ'lerde yeteri kadar uzun olması koşuluyla müdahele öncesi veriler değerlendirmeye alınmıştır. Yıllık debi süreklilik çizgisi uygulaması için Seyhan ve Ceyhan havzaları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın konusu olan kuruyan akarsular ele alındığında Seyhan havzasından seçilen AGİ'lerin günlük zaman ölçeğinde bile kurumadığı belirlenmiş, bu nedenle aylık debi süreklilik çizgisi uygulamasına Ceyhan havzası ile devam edilmiştir. Günlük debi süreklilik çizgisi uygulamasında ise Ceyhan havzasının yanı sıra Meriç ve Gediz havzaları da kullanılmıştır. Ortalama debi tahmininde sonuçlar kabul edilebilir mertebededir. Benzer şekilde kuruma noktası hesabında da başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Model sonuçlarının değerlendirilmesinde determinasyon katsayısı, ortalama karesel hatanın karekökü, ortalama mutlak hata gibi değerlendirme ölçütleri kullanılmıştır. Bunun yanında debi süreklilik çizgisini yüksek, orta ve düşük akımlar olarak üç parçaya ayırarak değerlendiren değerlendirme ölçütlerinden de yararlanılmıştır. Debi süreklilik çizgisi güven aralıkları, her bir gözlem yılına ait debi süreklilik çizgileri yardımıyla belirlenmiştir. Kuruyan akarsuların debi süreklilik çizgisi nispeten çok yeni olup çalışmalar genellikle belli bir aşılma yüzdesindeki debi değerini tahmin etmeye dayanmaktadır. Akım ölçümü olmayan havzalarda kuruyan bir akarsuyun debi süreklilik çizgisinin kuruma noktası yağış ve havza karakteristiklerine bağlı bir regresyon denklemi ile hesaplanmıştır. Günümüz coğrafi bilgi sistemleri ve uydu teknolojisi sayesinde hesaplanabilen havza karakteristikleri ile akım ölçümü olmayan kuruyan akarsularda debi süreklilik çizgisinin elde edilmesi, böylelikle bu akarsuların su potansiyellerinin en iyi şekilde değerlendirilmesi gelecekte mümkün görülmektedir.
Akıntılı Deniz Ortamında Tabana Oturan Silindirlere Etkiyen Kuvvetler

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Çokgör, Şevket ; Avcı, İlhan ; 66400 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering Program

Akım ortamında yeralan cisimler, akım ile etkileşimleri sonucu hidrodinamik kuvvetlerin etkisinde kalırlar. Günümüzde yaygın olarak kullanılan petrol, doğalgaz veya su iletimi, atıksu deşarjı, ulaşım amaçlı büyük nehir veya denizaltı tüp (körfez boğaz) geçişi gibi değişik amaçlarla deniz veya nehir altında inşa edilen yapılar da bu tip kuvvetlerden etkilenmektedir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, deniz ortamında görülebilecek kararlı akım, salt dalga ve akıntı ile dalganın birlikte oluşması durumlarında bir yapı etrafındaki akım alanı ve akımın yapı üzerindeki etkisi ile, yapıya gelen kuvvetlerle ilgili literatür çalışması yapılmıştır. Literatür çalşmasına, olayın mekaniğinin açıklanması açısından, çok sayıda araştırıcı tarafından detaylı olarak incelenen sonsuz kararlı akım veya salınımlı akım ortamında yeralan tek bir silindir etrafındaki akım alanı ve bu silindire etkiyen kuvvetler incelenerek başlanmıştır. Bu konudaki çalışmalar, incelenecek konuya yakın katı cidar yakınındaki silindir etrafındaki akım alanı ve silindire etkiyen kuvvetlerin belirlenmesine ait sınırlı sayıda çalışma ile birleştirilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, deniz tabanına oturan bir silindire etkiyen kuvvetlerin belirlenmesi amacıyla İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Hidrolik Laboratuvannda oluşturulan deney düzeneği, ölçme ve değerlendirme sistemi açıklanmıştır. Hazırlanan deney sisteminden yararlanarak, deniz tabanına oturan ve "kararlı akım", "düzenli dalga" ve "akım+dalga" etkileri altında bulunan bir silindir üzerindeki basınç değerleri ölçülmüş ve basınç dağılımları belirlenmiştir. Tek silindirin tabana oturması veya değişik gömülme oranlan ile, çift silindir olma durumları için ayrı ayrı belirlenen bu basınç dağılımları kullanılarak silindire gelen kuvvetler hesaplanmıştır. Silindire etkiyen bu kuvvetler CD,CM ve CL kuvvet katsayıları ile ifade edilmiş ve bu kuvvet katsayılarının olay üzerinde etkili olan Re ve KC sayıları gibi boyutsuz sayılarla değişimi grafikler halinde gösterilmiştir. Tabana oturan tek silindire ait değişik akım koşullarında elde edilen sonuçlar, literatür çalışmasında verilen diğer araştırmacıların benzer koşullarda elde ettikleri sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Çalışmanın son kısmında, elde edilen deneysel sonuçlar değerlendirilmiş, çalışmanın sağlayacağı yararlar ve bilgi birikimi tartışılmış ve çalışmanın gelişmesi için gelecekte yapılması gereken konularda önerilerde bulunulmuştur.
Bölgesel Taşkın Frekans Analizi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1992) Önöz, Bihrat ; Bayazıt, Mehmetçik ; 21798 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Birçok hidrolik yapının planlanmasında ve taşkın yatağındaki riskin belirlenmesinde taşkın frekans analizi önemli bilgiler sağlamaktadır. Taşkın frekans analizinin amacı belli bir dönüş aralığına karşı gelen taşkın debisinin tahminidir. Bu tahminin yapılması, kabul edilen taş kın frekans dağılımının fiziksel bir temele dayanmaması ve gözlenmiş kayıtlardan daha uzun süreli dönüş aralıklarındaki taşkın riskinin belirlenmesinde karşılaşılan zorluklar nedeniyle oldukça karışıktır. Taş kın debisinin dönüş aralığı ile olan ilişkisinin gerçekçi tahminini, bir istasyondaki yüksek örnekleme hatalarına sahip küçük bir örnekle elde etmek mümkün değildir. Bölgesel bilgilerin kullanılmasının gerekliliği, istasyonlardaki tahminlerin iyileştirilmesi veya ölçüm olmayan havzalarda taşkın tahmin ihtiyacından doğmaktadır. Bu çalışmada, bölgesel taşkın frekans analizi (BTFA) incelenmiş ve güçlü (robust, duyarsız) taşkın tahminlerine imkan veren modeller araştırılmıştır. Bölüm l'de BTFA'nin amaçları açıklanmış ve Bölüm 2'de taşkın frekans analizi için gerekli teorik bilgiler verilmiştir. Bölüm 3 'de BTFA'nde kullanılan çeşitli yöntemler ortak bir notasyonla açıklanmış ve bu konuda yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Bölüm 4'de BTFA'de homojen bölgelerin belirlenmesi için önerilen bir yöntem ile kullanılan dağılımların yapısı hakkında fikir veren değişim katsayısı ve çarpıklık katsayısının bölgesel ortalama değerlerinin el de edilmesi için gerekli ifadeler verilmiştir. Bölüm 5'de çeşitli yöntemlerin bir uygulaması Yeşilırmak Havzası'nda belirlenen iki homojen bölgede yapılmış ve bölgesel taşkın frekans eğrileri çeşitli modeller kullanılarak elde edilmiştir. Bölüm 6 'da güçlü bir modelin belirlenebilmesi için çalışmalar yapılmış tır. Taşkın debilerinin toplumları için çeşitli olasılık dağılımları kabul edilerek homojen bölgelerde taşkın serileri türetilmiş ve yeni serilerin BTFA çeşitli modeller ile yapılmıştır. Seçilen dönüş aralıklarında yapılan taşkın tahminleri, toplum eğrileriyle taraflılık (bias) ve değişkenlik (karelerin ortalama karekökü, KOK, RMS) açısından karşılaştırılmıştır. Ayrıca modelleme çalışmalarında örnek sayısının, taşkın tahminlerinde kullanılan modellerin performanslarına etkisi araştırılmıştır. Çalışmanın sonunda elde edilen neticeler çeşitli yönlerden karşılaştırılmış ve bölgesel yöntemlerin istasyon yöntemlerinden, homojen bölgelerdeki taşkın frekans analizinin ise heterojen bölgelerdekinden daha az taraflı ve değişken sonuçlar verdiği görülmüştür. Homojen bölgeler de beş ayrı taşkın toplumu kabulüyle yapılan BTFA'de lognormal (MOM) modelin en yüksek performansa sahip olduğu sonucuna varılmıştır.
Bulanık zincir model temelleri ve hidrograf tahminleri

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017) Güçlü, Yavuz Selim ; Şen, Zekai ; 10141249 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Su, insan ve diğer canlıların hayatlarını sürdürmeleri için ihtiyaç duydukları hava, toprak ve ateş (enerji) gibi birincil maddelerdendir. Bu sebepledir ki, tarihte kurulmuş şehirler ve medeniyetler çoğunlukla su kaynaklarını merkeze almak suretiyle gelişmişlerdir. Ancak tarihte ve günümüzde canlılar için son derece gerekli suyun faydalı yönlerinin yanı sıra zararlı yönleri de vardır ki, bunların en önemlisi özellikle şiddetli yağışlar sonrası ortaya çıkan taşkın zararları ve yağışların az olması durumunda ortaya çıkan kurak süreler ve canlılar üzerindeki etkileridir. Taşkın (sel), özellikle şiddetli yağış sonrasında akarsuyun olağan şartlar altında akışını sürdürdüğü yatağından taşmak suretiyle akışına devam ettiği olaya denir. Su basması ise taşkınla birlikte meskûn bölgenin sular altında kalması olayıdır. Bu tür afet durumlarından korunmanın birinci kuralı ilgili havzaya ait mecranın uygun bir şekilde tasarlanıp inşa edilmesidir. Diğer bir kural ise ortaya çıkacak yağışa göre gerçek zamanlı ve en doğru tahminleri ortaya koyabilmektir. Bu tez çalışmasında ikinci kural için adımlar atılmıştır ve en doğru hidrograf tahmini adına literatüre önemli katkılar yapılmıştır. Hidrolojinin önemli konularından tepe (pik) debi ve hidrograf tahmini, şehirleşme ile birlikte daha önemli bir hal almıştır. Mevcut modeller özellikle de orta ve büyük boyuttaki havzalar için iyi sonuçlar verirken küçük havzalar için tahminler ölçümlerle pek örtüşmemektedir. Bu çalışmada İstanbul'un Avrupa yakasında bulunan ve Ayamama ismiyle bilinen küçük bir havza üzerinde 2013 ve 2014 arası iki yıllık ölçümler yapılarak üretilen dört farklı modelin ayarlaması yapılmış ve tahminler üretilmiştir. Hidrograf tahmini gerçek girdilerinin fazlalığı sebebiyle tahmin edilmesi son derece zor ve karmaşık bir meseledir. Karmaşık olayların modellenmesi için önemli bir araç konumundaki Bulanık Mantık günümüzde artık yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu düşünceyle tez çalışması için bulanık zincir modeli (Mamdani-ANFIS) önerilerek iyi bilinen ve yaygın kullanılan bir modelle (SCS-Snyder) kıyaslanmıştır. Bulanık zincir modeli Mamdani ve Sugeno (ANFIS) isimli iki halkadan meydana getirilmiştir. Birinci halka da üç girdi ile toprak nemi çıktısı ikinci halkada da dört girdi ile tepe debi çıktısı elde edilmiştir. Mamdani bulanık çıkarım yapısında sözellik tam anlamıyla hâkimiyet kurduğundan modelin girdi ve çıktısına ait herhangi bir veri takımı bulunmasa da tecrübeye dayalı cümleler ve sözler sayısallaştırılabilmektedir, çünkü girdiler gibi çıktılar da bulanıklaştırılmaktadır. Bulanık zincir modelinin en önemli özelliği birinci aşamada toprak nemini tahmin etmesidir, ancak neme dair veri takımı mevcut değildir. Dolayısıyla, toprak nemi tahmin edilirken ilgili girdilerle Mamdani çıkarım yapısı kullanılmıştır. Sugeno bulanık çıkarım yapısında ise girdiler her ne kadar bulanıklaştırılsa bile çıktı için bir takım kesin sayısal ifadelerin belirlenmesi gerekmektedir. Dolayısıyla bu çıkarım yapısında hem girdi hem de çıktı değerleri ölçülmelidir. Bu bilgiler düşünülerek, önerilen bulanık zincir modelin ikinci halkasında ANFIS (Sugeno) yazılımı kullanılmıştır. Ek olarak, aynı veriler kullanılarak tezde ikinci bir bulanık zincir modeline de yer verilmiştir. Bulanık zincir modelinin eğitilip çalıştırılması için fazladan üç farklı girdiye daha ihtiyaç duyulmaktadır. Bu durum her ne kadar hassas sonuçlar verse de, modelin başka havzalarda kullanımını zorlaştırmaktadır. Bunun için daha az veriyle çalışmaya imkan tanıyan ve tek aşamalı bulanık modeller de önerilerek tezde sunulmuştur. Ortalama mutlak hata sonuçlarına göre bulanık zincir modeli en iyi uç (pik) debi tahminlerini, bulanık modeller yaklaşık tahminleri ve SCS-Snyder de çoğunlukla ölçümden uzak tahminleri üretmişlerdir. Bu aşamadan sonra hidrograflar çizdirilerek görsel kıyaslamalar da yapılmıştır. Hidrograflar çizdirilirken SCS tarafından önerilmiş boyutsuz birim hidrograf koordinatlarından faydalanılmıştır. Bu tez çalışmasında BZM temellerinin kullanılabilirliği farklı bir uygulama ile ayrıca gösterilmiştir. Arap yarımadasının en büyük ülkesi Suudi Arabistan'da bulunan bazı meteorolojik ölçüm noktaları üçerli öbekler halinde dikkate alınarak Buharlaşma+Terleme (BT) tahmini yapılacaktır. BT zeminin toprak ve bitki ile değişik oranlarda örtülmesi durumunda suyun sıvı halden gaz haline geçişine denmektedir. İki olayı birden içeren BT birçok araştırmacı tarafından bir takım denklemler önerilerek hesaplanmıştır. Ancak, birçok girdiyi içeren Penman-Monteith (PM) yöntemi hem kurak hem de nemli bölgeler için en hassas yöntem olduğu ortaya koyulmuştur. PM hassas sonuç üretmesi sebebiyle birçok araştırmacının BT hesaplaması için kullandığı vazgeçilmez bir denklemdir. Günümüzde PM denklemi yoğun bir şekilde kullanılırken yapay zekâ yöntemleri de kullanarak BT tahmini konusunda yol alınmaktadır. Farklı yapay zekâ yöntemleri bulanık mantık, yapay sinir ağı, genetik algoritma ve bunların türevleri kullanılmak suretiyle farklı girdi türleri ile BT modelleri kurulmuş ve tahminler üretilmiştir. Gerçekleştirilen tüm çalışmalar ilgili ölçüm noktasının kendi verisi dikkate alınarak o nokta için BT tahmini ve hesabı yapılmıştır. Bu çalışmada ilk defa iki noktanın verilerinden bu iki noktaya yakın olan üçüncü bir ölçüm noktası için BT tahmini yapılacaktır. Bu maksat için tezin uç debi tahmininde önerilen BZM'ne benzer bir zincirleme akış diyagramı geliştirilmiştir. Buna ek, iki noktaya ait PM ile hesaplanan BT'ler ile üçüncü noktann BT'sini tahmin etmek için bulanık model geliştirilecektir. BT hesabı için PM denklemi kullanılırken önerilen tahmin modelleri için de Sugeno bulanık mantık ve BZM ilkelerinden faydalanılacaktır. Sonuçta, BT tahmini için biri bulanık model biri de BZM toplam iki model üretilmiştir ve birbiri ile kıyaslanmıştır.
Büyük Havzalarda Akış Katsayısının Hesaplanması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 09.01.2013) Pektaş, Ali Osman ; Cığızoğlu, Hikmet Kerem ; 448587 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Akış katsayısı; yağış yoğunluğu, yağış alanı, sızma oranı, zemin cinsi, şehirleşme, havza parametreleri,..,vb. gibi birbirleri ile iç içe geçmiş ve iç bağımlı birçok faktöre bağlıdır. Bir havzanın akış katsayısını tespit etmede veri bazlı hesaplamalar ve abak (tablo) kullanımı olarak iki yaklaşım tarzı vardır. Başka bir coğrafya verilerinden üretilmiş hazır abakların kullanılmasında çeşitli mahsurlar vardır. Çalışmada akış katsayısının değişim dinamiklerine ve yerel kullanıma uygun bir abak geliştirilmiştir. Bunun için lojistik regresyon yöntemi kullanılmıştır. Akış katsayısı, akış yüksekliği ve alansal yağışın oranı alınarak hesaplanmaktadır. Çalışmada alansal yağışın hesaplanmasında, Thiessen Metodu, bu metotta iyileştirmeler yapılarak yeni türetilmiş Revize Thiessen Metodu ve alansal azaltma faktörleri kullanılmıştır. Akış yüksekliğinin hesaplanmasında ise yağış alanı hesaplamaları yapılmış, etkin drenaj alanı adıyla sabit havza alanı yerine kullanılmıştır Çalışmada kullanılan akış katsayısı hesaplama yöntemleri akış katsayıları üzerinden kıyaslanmış ve Revize Thiessen Metodu en başarılı yöntem olarak bulunmuştur. Alansal yağış hesaplanmadan önce, noktasal yağış verileri zaman içinde ötelenerek gecikme zamanlarının etkisi hesaplamalara dâhil edilmiştir. Bunun için çok değişkenli regresyon ve yapay sinir ağları modellerinde hassaslık analizleri yapılmıştır. Akış katsayısı hesaplamaları belli zaman aralıklarında (yıllık, aylık) yapılmasıyla zaman odaklı akış katsayıları bulunmuş olur. Akış katsayılarının mevsimlik değişimleri zaman serisi modelleri ile araştırılmıştır. Akış katsayılarının yıl içinde önemli dalgalanmalar yaptığı tespit edilmiştir. Hesaplamaların hidrograf analizi ile yağış akış olayları incelenerek yapılması sonucunda olay odaklı akış katsayıları hesaplanmaktadır. Çalışmada, bu metot günlük verilere uyarlanmıştır. Zaman odaklı ve olay odaklı akış katsayısı hesaplama yaklaşımları kıyaslanmış olay odaklı yöntemlerin daha doğru ve havza yağış akış ilişkisine daha uygun sonuçlar verdiği saptanmıştır.
Debi Süreklililik Çizgisinin Matematik Modelleri

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997) Cığızoğlu, Hikmet Kerem ; Bayazıt, Mehmetçik ; 66401 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Bu çalışma akarsulardaki akımların süreklilik çizgileri ile ilgilidir. Debi süreklilik çizgisi su kaynakları mühendisliğinin birçok dalında uygulama alanı bulmasına karşın bu konu üzerinde yapılmış çalışmalar konunun önemine oranla oldukça düşük sayıdadır. Debi süreklilik çizgisinin matematik modelleri ile ilgili bir çalışmaya ise literatürde rastlanmamıştır. Bu çalışmada öncelikle debi süreklilik çizgisinin su kaynakları mühendisliğindeki kullanımı ile ilgili ayrıntılı bilgili verilmiştir. Debi süreklilik çizgisini etkileyen bileşenler belirlenmiş ve bu bileşenlerin debi süreklilik çizgisi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada debi süreklilik çizgileri, stasyoner (yıllık) ve periyodik (aylık ve günlük) akımların debi süreklilik çizgileri olarak ayrı ayrı incelenmiştir. Stasyoner akımlarda otokorelasyon katsayısının, periyodik akımlarda ise farklı sayıda harmonik kullanılması durumlarında 9 faz açısının debi süreklilik çizgisi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Debi süreklilik çizgisinin akım modelleri ile ilgisi incelenmiş ve bir akım modeli verildiğinde süreklilik çizgisini elde etmek için algoritmalar geliştirilmiştir. Daha sonra süreklilik çizgisinin analitik yoldan elde edilmesi ile ilgili yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler, olasılıkların ortalaması ile debi süreklilik çizgisinin elde edilmesi ve Z=XY değişkeninin dağılımını kullanılması ile debi süreklilik çizgisinin elde edilmesidir. Türkiye'deki bazı nehir akım ölçüm istasyonları için, gerek akım modelleri kullanılarak simülasyon yolu ile gerekse analitik metodlarla elde edilen debi süreklilik çizgileri, tarihi debi süreklilik çizgileri ile karşılaştırılmıştır. Sonuçta elinde tarihi nehir akımları ile ilgili bazı temel parametre değerleri bulunan su kaynakları mühendislerinin debi süreklilik çizgisi değerlerini rahatlıkla elde edebilmeleri için bazı grafik ve tablolar verilmiştir. Yapılan çalışmanın, akım gözlemleri yetersiz olan veya bulunmayan kesitlerde süreklilik çizgilerinin elde edilmesi gibi bir çok su kaynakları mühendisliği alanında faydalı olacağı umulmaktadır.
Developing of a groundwater flow model for the area between Terkos lake and Canal Istanbul using GIS, remote sensing and numeric groundwater modelling

( 2020) Khansaa Abdulelah Ahmed, Ahmed ; Altunkaynak, Abdüsselam ; 637742 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Bilim Dalı

Artificial canals are man-made waterways constructed for many purposes such as navigation, water diversion, irrigation and water power generation. Republic of Turkey has planned to construct a 43150 meters (m) long, 145-150 m wide and 25 m deep massive navigational canal to connect the Black Sea to Marmara Sea in the European part of Istanbul. The canal is planned to be completedon the centenary of Turkey Republic, 2023. Canal Istanbul is a part of a series of mega projects including the new Istanbul airport and many additional bridges and large-scale infrastructure renewal. Expected cost of these projects are estimated to be $10 billion. This project is claimed to be a unique multi purposes projectwhich is beneficial for transportation, urbanization, energy supplying and constituting recreational areas. The project will serve marine navigation in order to reduce the pressure of the traffic in the Bosporu, 42,553 vessels in a year, the canal is designed to have capacity for 160 vessels a day, a total of 58,000 vessels a year. One other aim of materializing this canal is to reduce the accidents in Bosphorous strait with the newly built canal, maritime accidents in Bosphorus strait are expected to be decreased. Experts highlighted that the construction of the newly proposed canal may have adverse effects on the nearby fresh water resources in terms of enhancing seepage and saltwater intrusion. The excavation will increase the seepage amount towards the canal and may leadto the destruction of an important fresh water source for Istanbul city (TERKOS Lake) and the aquifer that connects the canal to the lake, which is at a distance of 1-1000-1200 m away from the Canal. This study quantifies the long term seepage interaction, seepage losses and the expected saltwater intrusion between Terkos Lake and Canal Istanbul. The study focused on the numerical modelling of groundwater flow in the aquifer system that links Canal istanbul with Terkos lake, which is considered as one of the most essentional fresh water resources of the city. Remote sensing data and GIS geodatabase are integrated in a groundwater flow modeling (MODFLOW) environment using GMS Groundwater Modeling System 10.3.6 graphical user interface to develop a long term groundwater flow model in order to simulate seepage flow in the aquifer system near Terkos Lake. The simulation is implemented for the present situation, during excavation and after a long time of Canal Istanbul operation to assess the possible saltwater intrusion in the aquifer system. A geodatabase is built using ARC GIS 10.2 for the purposes of preparing data for the developing model. Conceptual model, elevation data, boundary conditions, surface water bodies and other thematic maps were delineated by the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Digital Elevetion Model (DEM) and satellite Images. Aquifer properties are assigned based on the analysis of boreholes' data. Model is calibrated via an average hydraulic head observation for 27 pre-drilled boreholes in the study area, trail and error process is performed using automated parameter estimation (PEST) in GMS to calibrate the model until the root mean square error reaches 0.97 in order to obtain the hydraulic conductivity and recharge rate values of the aquifer system. In order to stand on the groundwater aquifer system in the area before Canal construction and calculate the current seepage amount from the lake, water budget approach is implemented. In order to estimate the ground-water exchange for the present time (before canal excavation), water budget approach computes net groundwater flow (groundwater inflow minus outflow) as the residual of the monthly water budget equation. Water budget approach is computed monthly for the study period, January 2000 through September 2015. Simplified analytical solution for seepage quantity is also developed for both during excavation and the canal is fully operational.Analytical solutions showed that the seepage amount totally depends on the piezometric head between the lake and canal. Groundwater seepage flowrate also quantified numerically, using Finite Differences Analysis (FDA) method by MODFLOW. Steady state conceptual model is developed for two scenarios; Empty canal and full operational canal. Results of this study show that the numerical model values are more accurate than those of the analytical model in terms of the quantity of seepage flow.It is not surprising since analytical solutions involve serious assumption and therefore, results either overestimated or underestimated values in quantifying groundwater seepage flow. During the canal full operation, saltwater intrusion in the aquifer system is going to take a place due to inevitable intrusion of the saltwater way in a freshwater aquifer system. In order to assess the aquifer condition, analytical solutions of Ghyben-Herzberg and Glover analysis are appliedand concluded that the saltwater intrusion will cause a series problem in the aquifer system when the water level in the lake reduced to the mean sea level. Numerically; SEAWAT model is conducted in this study in order to monitor the dynamics of the intrusion of saline water into groundwater aquifer. Long term spatial variation of groundwater salinity concentration evaluated is in terms of seawater level rise and canal effect. 2D grid model is developed for the most critical section that connects the Canal to the Lake, 3D conceptual numerical model is further developed based on Finite Difference Analysis, the model quantified the affected area by seawater under multi-scenarios of water head differences of the lake and sea-level rise. Results show that the saltwater intrusion will indeed take place in the aquifer system and it is highly sensitive to the sea-level rise and lake water level because there are no pumping wells in the construction area, decrease the lake level 1.0 m. The analytical solution in Ghyben-Herzberg indicates that the saltwater intrusion extend from canal side towards the lake does not match with that obtained via Glover analysis and numerical SEAWAT sloution. The length of intrusion in the aquifer is largely depends on the freshwater levels in the aquifer and the water level in the lake in addition to the sea level rise. If water levels increase in the freshwater part of the aquifer or source, the saltwater wedge can move towerds sea; however, if freshwater levels decrease, the saltwater wedge may move inland and cause a potential threat to aquifer. Movement of the saltwater wedge is not instantaneous; months, years, or even decades may be required before the saltwater wedge reaches equilibrium with the surrounding water levels.From the different scenarios, it is found that the Terkos Lake levels decreaseand for instance when the Terkos Lake level is approximately 0.5 ma significant displacement of the salt water interface would occur with a maximum extent of 1000 m. This means that the saltwater will almost reach Terkos lake. Hence, operation of Terkos lake should not allow the lake level to descend such low levels. The results of this study suggests constructing a subsurface physical barrier (subsurface dam) near the canal to control the seepage flow rate from the lake towards the canal and prevent saltwater intrusion. Even though the construction installment and operation of the subsurface physical barriers may be costly the effectiveness it provides in preventing the intrusion may protect the one of the most important fresh in the city of Istanbıl water resources. Construction of the canal Istanbul near Terkos Lake could encourage the seepage from the lake towards the canal because of the head difference that will be created during excavation and after implementation. Regardless of the seepage amount from the lake to Terkos, diffusion of saltwater through the area may cause a seawater intrusion problems. Contamination of the aquifer and possibility of loosing the lake is the finding of this study. The saltwater wedge location obtained from the numerical solution is presented for the steady state conditions with different lake levels. According to the model results, it is found that the Terkos Lake water levels decrease, a significant movement of the saltwater wedge would occur with a maximum extent of 1000 m, for example,when the level is approximately 0.5 m which means that the saltwater will almost reach Terkos Lake bottom. Hence, operation of Terkos reservoir does not allow this condition especially in the dry seasons when the recharge rate minimum values. Solutions have to be considered in this project before starting excavation, since the Lake is considered an essential water source of domestic use for a large densly populated area in Istanbul. Fully and partially penetrating subsurface physical barriers is modeled in the aquifer using the Horizontal Flow Barrier (HFB) Package in GMS and results revealed an effective improvement in term of controling the intrusion length in the aquifer system is achieved even when the lake level was minimum. The study concluded that even the canal has a minor effect on the aquifer system in terms of seepage from Terkos Lake, while canal has a significant influence with respect tosaltwater intrusion to aquifer and. Inappropriate management of the Terkos reservoir may lead to its destruction as a source for freshwater much earlier than other aquifers which have no access to the sea.
Developing a new total sediment transport formula

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Okcu, Davut ; Uyumaz, Ali ; 10121069 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering
Doğal Akışlı Hidroelektrik Potansiyelin Belirlenmesinde Bölgesel Analiz Yaklaşımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Yanık, Bahattin ; İlhan, Avcı, ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Bu çalışmada, bölgesel ölçekte hidroelektrik potansiyelin belirlenmesinde akım ölçüm değeri olmayan veya eksik olan yerlerde proje debisinin belirlenmesi için hiyerarşik ve hiyerarşik olmayan küme analiz (cluster analysis) yöntemleri kullanılarak bölgesel debi süreklilik eğrilerinin elde edilebileceği ortaya konmuştur. Küme analiziyle oluşturulan homojen bölgelere ait sınırların, veri olarak kullanılan özgül debi değerlerinin standart hale getirilip getirilmemesine, özgül debi süreklilik eğrisinin kullanılan aralığına ve küme analiz yöntemine bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Doğal akışlı hidroelektrik santraller için debi süreklilik eğrisinin aşılma olasılığı %30-%100 olan aralığının kullanılmasının uygun olması sebebiyle bu aralıktaki veriler standart hale getirilerek küme analiziyle bölgesel debi süreklilik eğrileri elde edilmiştir.
Düzenli Ve Düzensiz Dalgaların Etkisiyle Şev Üzerindeki İri Danelerin Harekete Başlaması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1996) Ünal, N. Erdem ; Bayazıt, Mehmetçik ; 55576 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Dalgalar açık denizde kazandıkları enerjiyi kıyı bölgesine taşırlar. Kıyı bölgesine ulaşan dalga enerjisi dalga kırılmasıyla türbülans ve ısıya dönüşür. Kırılma olayı dalgaların kıyı bölgesinde taban etkisini hissetmesiyle başlar. Kınlan dalgaların oluşturduğu türbülanslı ortamla birlikte kıyı boyunca ve kıyıya dik yönde oluşan kütle taşınımı sırasında önemli miktarda katı madde hareketi meydana gelir. Kıyı bölgesinde oluşan katı madde hareketi, dengeli kıyı yapılarının tasarımında önemli bir faktördür. Kıyı boyunca ve kıyıya dik yönde katı madde hareketi ile ilgili çalışmalar tabiatta genel olarak karşılaşılan malzemenin kum olması nedeniyle ince daneli malzemeler için yapılmıştır. Açık denizden taşınan dalga enerjisiyle bağlantılı olarak kumlu ince malzemeden oluşan kıyılarda, katı madde hareketinin miktan, taban şekilleri ve kıyı profilleri üzerine bir çok araştırmacı çalışma yapmıştır. Çakıl malzemeden oluşan kıyı bölgelerine az rastlanması nedeniyle bu tip kıyılar için çalışmalar sınırlı olmuştur. İri malzemeli kıyılar için yapılan deneysel çalışmalar arasında Van Hijum ve Pilarzcyk (1982) tarafından yapılan çalışma önemlidir. Araştırmacılar çakıl malzemeli kıyılarda düzenli ve düzensiz dalga etkisi altında oluşan denge profili ve katı madde taşınım miktarını, tanımlanan parametrelere göre belirlemişlerdir. Bu tez çalışmasında düzenli ve düzensiz dalga etkisi altında eğimli bir şev üzerinde bulunan çakıl danelerinin harekete başladığı derinlik incelenmiştir. Deneysel çalışmada, iri daneli malzemenin hareketinde plunging tipi kırılan dalgaların önemli bir etkisi olması nedeniyle şev eğimleri bu kırılma tipi oluşacak şekilde düzenlenmiştir. Düzenli dalga deneylerinde üç ve düzensiz dalga deneylerinde dört farklı çapta doğal çakıl malzeme ile çalışılmıştır. iki boyutlu olarak yapılan çalışmada olaya etkiyen parametrelere göre tanımlanan boyutsuz büyüklükler arasındaki ilişkiler deney sonuçlanna göre belirlenmiştir. Düzensiz dalgalarla yapılan çalışmalar için düzensiz dalga üreten bir sistem ve bu sistemi konrol eden bilgisayar programlan geliştirilmiştir. Çalışmada elde edilen sonuçlar, düzenli ya da düzensiz dalga etkisi altında, verilen eğimde bir şev üzerinde iri danelerin harekete başlayacağı derinliğin dane çapına, dalganın yüksekliği ve periyoduna ve şev eğimine bağlı olarak hesaplanmasına imkan vermektedir.
Düzensiz dalga etkisi altındaki kıyılarda kısmi kaplama yapısı ile kıyı çizgisinin korunması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001) Günaydın, Kemal ; Kabdaşlı, M. Sedat ; 104249 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Dünya deniz ticaretindeki gelişmelerin sonucu olarak kıyı ve kıyı yapılarının önemi de artmıştır. Klasik kıyı koruma yapılan boyutlandınlmalarında kullanılan kriterler nedeni ile büyük boyutlu yapılardır. Dünyada çevre bilincinin gelişmesi ile kıyı alanlarının korunması, yapılacak olan kıyı koruma yapılarının estetik ve çevre ile uyumlu olması gündeme gelmiştir. Ayrıca kıyı koruma yapılarının düşük maliyetli olması arzu edilen bir diğer unsurdur. Bu çalışmada kıyı çizgisinin korunması için, düşük maliyetli, çevre ile uyumlu, bölgenin doğal güzelliğini bozmayacak, estetik bir kıyı koruma yapısı olan kısmi kaplama yapısı uygulanarak kıyı çizgisinin korunması araştırılmıştır. Söz konusu kısmi kaplama yapısının düzensiz dalga etkisi altındaki davranışı irdelenmiştir. Çalışmadaki gerekli olan deneylerin tamamı İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Hidrolik Laboratuarında yapılmıştır. Düzenli dalga deneyleri boyu 22.5 m, eni 1 m ve yüksekliği 0.5 m olan dalga kanalında, düzensiz dalga deneyleri ise boyu 24 m, eni 1 m ve yüksekliği 1 m olan dalga kanalında yapılmıştır. Düzenli ve düzensiz dalga deneylerinde başlangıçta dalga kanalına 1/5 eğimde, dane çapı 0.35 mm ve birim hacim ağırlığı 2.63 gr/cm3 olan doğal plaj malzemesi serilmiştir. Bu şeve kaplamasız durum için farklı özellikteki dalgalar gönderilmiş ve dalga kayıtları alınmıştır. Dalgalar profil dengeye ulaşıncaya (35-40 dakika) kadar gönderilmiştir. Dengeye ulaşan profil belirlenmiş ve bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Daha sonra aynı plaj malzemesi üzerine dalganın birinci ve ikinci kırılma noktalan arasına değişik kaplama malzemeleri serilmiş ve farklı özellikteki dalgalar gönderilmiştir. Yine dalga kayıtlan alınmış ve kısmi kaplama tabakasında oluşan statik hasar stabilitesi bozulan kaplama malzemelerinin sayılması ile belirlenmiştir. Dalgaların gönderilmesi tamamlandıktan sonra oluşan profil belirlenip bilgisayar ortamına aktanlmıştır. Bu şekilde farklı dalga özelliklerinde, kaplamasız ve kaplamalı durumdaki dinamik profil değişimleri, kaplamalı durumda kaplamada oluşan statik hasar oranlan belirlenmiştir. Çalışma neticesinde belirlenen sonuçlar aşağıda kısaca özetlenmiştir. Sabit dalga periyodunda dalga yüksekliğindeki artış kaplamalı ve kaplamasız durumlarda dinamik profil değişimini arttırmaktadır. Sabit dalga yüksekliğinde, dalga periyodundaki artış kaplamalı ve kaplamasız durumdaki dinamik profil değişimini arttırmaktadır. Kısmi kaplama yapısının statik stabilitesi incelendiğinde sabit kaplama özelliği ve sabit dalga periyodu için dalga yüksekliğindeki artışın statik hasarı arttırdığı görülmüştür. xvu...__».. m|{mLU Sabit kaplama özelliği ve sabit dalga yüksekliklerinde dalga periyodundaki artışın statik hasan arttırdığı görülmüştür. Sabit dalga özellikleri ve sabit birim hacim ağırlığında kaplama malzemesi dane çapındaki artış statik hasan azaltmıştır. Sabit dalga özellikleri ve dane çapında kaplama malzemesi birim hacim ağırlığındaki artış statik stabiliteyi arttırmıştır. Düzensiz dalga etkisi altında yapılan deneylerde elde edilen veriler kullanılarak konuya etki eden parametreler ile boyutsuz dinamik erozyon alam arasında aşağıdaki bağıntı kurulmuştur. sd = 1 ' ' HS-Ç ^ 1.5 10-6 İn ^Gsp.Dp; > -4.1396 (1) J Düzensiz dalga etkisi altında kısmi kaplama yapısının statik hasarı incelendiğinde, konu ile ilgili parametreler ile statik hasar arasında aşağıdaki bağıntı kurulmuştur. ss = 0.01254 -İn VGsk'Dk j \ + 0.00074 (2) J Kısmi kaplama yapısının statik verimi (1 /statik hasar) ile ilgili parametreler arasında aşağıdaki bağıntı kurulmuştur. ( ssv - 0.01254 -İn Gsp ' Hs Gsk,Dk ^.Ç +0.00074 (3) Söz konusu boyutsuz statik hasar ve statik verim parametrelerinin Hudson (1959)'ın Kp stabilite katsayısı ile ilişkisi aşağıdaki bağıntılar ile ifade edilmiştir. KD= 75.243 -sj-2155 (KD -Statik Hasar) (4) KD =75.243- s JVL2155 (KD -Statik Verim) (5) Üzerinde çalışılan kısmi kaplama yapısı ile kıyı erozyonunda sağladığı verim için ilgili parametreler ile boyutsuz erozyonu engellenmiş bölge alam arasında aşağıdaki bağmtı kurulmuştur. Sdv = ( f D2-s -İn p sv Hs,Gsk'Gsp Dk-t-^ 1 6.78-10 -6 (6) Kullamlacak kaplama malzemesinin blok ağırlıklan, kısmi kaplamalı durum için yapılmış deneylerden belirlenmiş olan Kd stabilite katsayısı kullanılarak aşağıdaki bağıntı ile hesaplanabilir. XV111 w = H K D Ys V. iw ^ (7) - 1 cot a Bu çalışmada üzerinde durulan kısmi kaplama yapısı kullanılarak iyi bir projelendirme ile %65-70 oranında kıyı erozyonun engellenebileceği görülmüştür.
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.
Hareketli tabanlı açık kanallarda kısmi sürüntü maddesi hareketi üzerine bir inceleme

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1982) Kapdaşlı, M.Sedat ; Erkek, Cevat ; 2190 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineering

Akarsularda katı madde taşınması, akarsudan alman suyun çeşitli amaçlarla kullanılması sırasında değişik ve çözümlen mesi çok güç problemler ortaya çıkartabilmektedir. Ancak ta şınan katı maddenin miktarı, cinsi, taşınma şekli gibi veri lerin belirlenmesiyle akarsuyun üzerine plânlanan bir su ya pısı doğru ve amaca uygun bir şekilde boyutlandırılabilir. Taşınan katı madde ile ilgili bilgilerin eksikliği veya doğ ru olmaması gibi nedenlerle sanat yapısı olarak doğru plân lanan su yapılarının atıl hale gelmesi mümkündür. Pratikte bu tip yapılara sık sık rastlanmaktadır. Akarsularda katı madde taşımsı olayı çok sayıda parametrenin etkisi altında meydana gelmekte olup bu parametrelere bağlı olarak çok kar maşık bir yapıya sahiptir. Bu nedenle akarsularda katı madde hareketi ile ilgili pek çok araştırma yapılmış olmasına kar şılık, konu tam olarak aydınl atı lamamı ş ve her koşulda uygu lanabilen genel geçerli bağıntılar elde edilememiştir. Bu konuda şimdiye kadar yapılan çalışmalar gözden geçi rilirse akarsu tabanında bulunan karışımın içindeki danele- rin mevcut akım şartlarında bir kısmının hareket edip bir kısmının etmediği "kısmî sürüntü maddesi hareketi" olayının çok az incelendiği ve yeterince aydınlatılmadığı görülür. Kısmî hareket halinde karışımdaki bütün danelerin hareket halinde olduğu genel hareket durumunda geçerli olan eşitlik leri kullanmak mümkün değildir. Bu çalışmada kısmî sürüntü maddesi hareketi genel olarak ele alınarak olay fiziksel ve teorik yönleriyle belirlenmeye çalışılmıştır. Birinci bölümde akarsularda katı madde hareketi ile il-. gi-li çalışmaların genel bir değerlendirilmesi yapılmış ve kısmî sürüntü maddesi hareketini yakından ilgilendiren ça lışmalar ele alınmıştır. II îkinc i bölümde "kısmî s ürün t ü maddesi hareketi"ile il gili teorik düşünceler açıklanmaya çalışılmıştır. Bu düşün celer yardımıyla kısmî harekette taşınan malzeme granülomet- risinin bulunması, dane sınıflarının taşınma yüzdelerinin belirlenmesi gibi kısmî s ürüntü maddesi hareketi değişik yön leri açıklanmaya çalışılmış ve kısmî harekette katı madde debisini bulmak için o G = Y. et. B.a.d (1-n) s s o o ifadesi teklif edilmiştir. 1 - m a-f^Pi]] Üçüncü bölümde teorik düşünceler sonucunda ortaya çıkan çeşitli parametre ve katsayıların olaya etki eden parametre lerle değişimini deneysel yolla bulmak amacıyla kurulan de ney düzeni ile yapılan deneylerin özellikleri açıklanmaya çalışılmıştır. Dördüncü bölümde deneylerden elde edilen verilerin de ğerlendirilmesi yapılmış ve teorik olarak ortaya konan düşün celerin geçerliliği ile ancak deneysel yolla bulunabilen pa rametre ve katsayıların olaya etki eden parametrelerle deği şimleri belirlenmiştir. Parametre ve katsayılar için verilen çeşitli eğrilerin analitik ifadeleri elde edilerek pratik amaçlar için kullanılabilir hale getirilmişlerdir. Beşinci bölümde tez çalışmasından elde edilen sonuçlar toplu halde verilmiştir.
İklim Değişikliğinde Düşük Akımların İstatistik Analizi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 09.01.2013) Aytekin, Ayşen Başkaya ; Bayazıt, Mehmetçik ; 446103 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources Engineerin

Su kaynakları hızlı nüfüs artışı ile kirlenmenin yanında küresel ısınmanın da etkisi altındadır. İklim değişikliği sosyal ve ekonomik hayata etkileri nedeniyle üzerinde çok çalışılan konulardan birisi olmuştur. İklim, hidrolojik çevrimi kontrol eden başlıca etkendir. Küresel iklim değişikliğinin hidrolojik değişkenler üzerindeki en önemli etkisi bu değişkenlerde stasyonerlik özelliğinin bozulmasıdır. Ölçülmüş düşük akım kayıtları nonstasyoner ise bu durumda nonstasyonerlik istatistiki karakteristiklerinin modellenmesi, tahmin edilmesi ve su yapısının ömür periyodu boyunca öngörülmesi gerekir. Düşük akımlar için yapılan klasik frekans analizi yaklaşımında, stasyonerlik ve gözlemlerin bağımsızlığı kabulü ile gözlenmiş serilere en uygun olasılık dağılımı bulunur. Bu varsayımların gerçekleşmediği durumlarda, frekans analizinin kullanışlılığı sorgulanmalıdır. Bu sebeple düşük akım serilerinde nonstasyonerliği hesaba katmak amacıyla yeni teknikler geliştirilmeli ve stasyonerlik ve bağımsızlık kabulü sadece ilk yaklaşım olarak kullanılmalıdır. Değişen iklim parametrelerinden dolayı su miktarlarının zamanla gidişinin nasıl olacağını ve nonstasyoner durumda düşük akım serilerinin istatistiksel karakteristiklerinin zamanla değişimini dikkate almak, yapılacak yatırımlarda projenin ömrü ve ekonomisi açısından belirleyici olmaktadır. Bu çalışmada nonstasyoner düşük akımların frekans analizi için geliştirilen yöntemler sunulmuştur. Trendin zaman serisinden ayrılması, nonstasyoner düşük akım serilerinde parametrelerin ve kuantillerin zaman içinde değişimlerinin tahmini 2 parametreli lognormal (LN2), Weibull (W2), power dağılımları için verilmiştir. Ayrıca nonstasyoner düşük akım serilerinde dönüş periyodu kavramı ve belli bir dönem boyunca riskin belirlenmesi tartışılmıştır.

Gözat

Başlık ile FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri