LEE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 19
-
ÖgeEge ve Batı Akdeniz Bölgesi'nde düşük akımların analizi ve mevsimselliğinin belirlenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023)Akarsuların rejimleri üzerinde klimatolojik, hidrojeolojik, morfolojik, morfometrik ve insan unsuruna bağlı etkenler vardır. Bu etkenler sonucunda akarsuda çeşitli bilimsel tanımları olan düşük akımlar meydana gelebilir. Düşük akımlar; hidroelektrik tesislerini, atıkların arıtılmasını, şehirlere su sağlanmasını, sulama sistemlerini, akarsu ulaşımını ve su kaynakları sistemlerinin işletilmesini etkiler. Düşük akım dönemlerinde akarsudaki debi, hız, derinliğin azalması ve bu dönemde suyun ne şekilde kullanılacağına karar verilmesinin güçleşmesi düşük akımlar hakkında bilgi edinilmesini oldukça önemli kılar. Bu çalışmada Gediz, Küçük Menderes, Büyük Menderes ve Batı Akdeniz Havzalarında düşük akımlar incelenerek düşük akımların mevsimselliği araştırılmıştır. Öncelikle Gediz Havzası'na ait 8, Küçük Menderes Havzası'na ait 1, Büyük Menderes Havzası'na ait 7 ve Batı Akdeniz Havzası'na ait 5 istasyon olmak üzere toplamda 21 adet istasyona ait veriler DSİ'nin internet sayfasından elde edilmiştir. Veriler 1981-2011 yılları arasındaki günlük debi verileridir. Bu veriler su yılı dikkate alınarak işlenmiştir. Karışıklığı önlemek adına 1 Ekim'de başlayan su yılında yılın değiştiği kabul edilmiştir. Örneğin 1981 yılının verileri 1 Ekim 1980'den başlamaktadır.1982 yılının verileri 1 Ekim 1981'den devam etmektedir. Eksik olan birkaç yılın verisi regresyon analizi ile tamamlanmıştır. Çalışılan 21 istasyon için 1981'den 2011 yılına kadar olan günlük debi değerleri ile akım grafikleri oluşturulmuş ve bazı yıllarda akımlardaki düşüşün diğer istasyonlarla paralellik gösterdiği görülmüştür. Çalışılan her istasyon için, düşük akım karakteristiklerini iyi ifade eden ve genellikle düşey eksende debi yatay eksende aşılma yüzdesi olacak şekilde debi-süreklilik çizgileri çizildi. Ayrıca istasyonların debi-süreklilik çizgilerinin karşılaştırılabilmesi için istasyon akım debilerinin alana bölünmesi ile elde edilen birim debi kullanılarak her havza için bir grafik üzerinde debi-süreklilik çizgileri çizilmiştir. Düşük akımların daha iyi tanımlanması için yapılan bu çalışmada, düşük akımları karakterize edebilmemizi sağlayan indeksler içinde, debi süreklilik çizgisinden de okunabilen zamanın %95'inde akarsuda aşılan debi olan Q_95 ve bu değerin havza alanına bölünmesi ile elde edilen q_95 debi değerleri seçilmiştir. Bu çalışmada kış debi serisi 1 Ekim-29 Şubat aralığını kapsarken, yaz debi serisi 1 Mart-30 Eylül aralığını kapsamaktadır. Her istasyon için yaz veya kış düşük akım baskınlığını gösteren mevsimsellik oranı (SR) sayısı bulunmuş ve istasyonların büyük bir kısmının yaz düşük akım etkisinde bulunduğu görülmüştür Q_95 debi değerine eşit veya altında olduğu gözlemlerle hesaplanılan θ ve r parametrelerine dayanan mevsimsellik indeksi (SI) ile her istasyon için her yılın ortalama düşük akım günü (ODAG) ve mevsimselliğin derecesini anlamak adına her yılın ortalama r parametresi hesaplanmıştır. Her istasyonun 31 yıllık ortalama düşük akım günleri ve istasyonların ortalama r parametrelerinin de ortalaması hesaplanarak havzalara ait birim çember üzerinde gösterilmiştir. Çalışılan 4 havzadan her biri için, 1981-2011 yılları boyunca Q_95'den küçük debiye sahip günlerin sayısı en fazla olan 4 istasyon seçilmiştir. Bu istasyonlarda çalışılan her yıl için Q_95'den küçük günlerin hangi ayda olduğu sayılmış ve bu günlerin aylık yüzdelikleri bulunarak mevsimsellik histogramları (SH'ları) çizilmiştir. Böylelikle düşük akım olarak varsaydığımız, Q_95'den küçük debiye sahip günlerin herhangi bir yılda hangi aylarda yoğunlaştığı görülebilmektedir. Çalışılan 21 istasyonda 1981-2011 yılları boyunca Q_95'den küçük günler her ay için sayılarak toplanmış ve istasyonların 31 yıllık düşük akım günleri tablosu oluşturulmuştur. Aylara göre sayılmış bu günlerin aylara göre yüzdelikleri bulunarak düşük akım günlerinin dağılımı pasta grafiği şeklinde gösterilmiştir. Bu grafikler incelendiğinde çoğu istasyonda düşük akım günlerinin Ağustos ve Eylül aylarında daha büyük yüzdeliklere sahip olduğu görülse de Ekim, Kasım ve Aralık aylarında da görülen büyük yüzdelikler, önemli bir kış düşük akım bilgisine ulaşıldığının göstergesidir. Bütün istasyonlarda çalışılan her yıl için bulunan q_95 değerlerine, her yılın yaz serisinin q_95'i ile kış serisinin q_95'i ve bütün istasyonların yıllık q_95'lerine bölgesel olacak şekilde trend analizi yapılarak Mann Kendall testiyle trend olup olmadığı araştırılmıştır. Trend bulunanlarda azalan trend bulunmuş ve iç bağımlılığın etkisinin giderilmesi sonucu var olan trendler kaybolmuştur. Mann Kendall testinde iç bağımlılığın etkisinin önemi anlaşılmıştır. Bu çalışma ile Ege Bölgesi'ndeki 4 havzada düşük akımlar, düşük akımların mevsimselliği incelenmiş ve önemli bir düşük akım indeksi olan q_95 değerlerinde trend araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre Akdeniz ikliminin görüldüğü bölgede bilinen yaz kuraklığını yanı sıra kış kuraklığının görülme oranının yüksekliği oldukça dikkat çekicidir. Ülke genelindeki havzalarda, son yılların da verileri elde edinilerek düşük akımların araştırılması ve özellikle kış kuraklığının incelenmesi faydalı olacaktır.
-
ÖgeThe influence of hydro-meteorological factors on the bosphorus flow(Graduate School, 2025-01-28)Straits are essential elements of coastal ecosystems, which not only host diverse kinds of species, but also serve the urban landscape offering recreational hotspots for the inhabitants. The hydraulics of straits are delicate and often complex, controlled by many meteorological and oceanographical factors such as tides, winds, waves, river runoffs and precipitation. Understanding the influence of each factor on the hydrodynamics of straits are vital for managing and protecting them, and also successfully adapting to the climate change scenarios. In this study, the flow dynamics in a strait, the Bosphorus, is studied under the influence of various hydro-meteorological flow drivers. Hydrodynamics of the Bosphorus is mainly characterized by the water level difference and density difference between the Black Sea and the Marmara Sea. Although the hydrodynamics of the Bosphorus has been studied by different researchers in the literature, the specific influence of each individual hydro-meteorological factors, especially wind blowing over the fetch of the Bosphorus, has not been investigated parametrically in detail. With this motivation, the present study focuses on the influence of hydro-meteorological flow drivers on the Bosphorus separately. The flow drivers, in general, are: (1) the water level difference between the North and South ends of Bosphorus (2) the density (specific gravity) difference between the North and South ends of Bosphorus (3) river runoffs into the Black Sea, (4) precipitation at Black Sea basin (5) the wind (velocity and direction) that blows over the fetch of the Bosphorus, (6) the wind that blows over the fetch of the Black Sea, (7) the wind that blows over the fetch of the Marmara Sea, (8) the atmospheric pressure differential over the Bosphorus, (9) tidal variations in the Marmara and Black Sea. In the first part of the study, the hydro-meteorological data time series, and the relationship/correlation between different variables are studied. The correlation and physical dependence between these variables are determined. In the second part of the study, a numerical model of the Bosphorus set in TELEMAC 3D is utilized to parametrically study the influence of the major ones of these hydro-meteorological drivers. Results on the timeseries analysis showed that there is a meaningful correlation between the water level difference (between the North and South ends of Bosphorus) and the wind characteristics, as expected. The parametric study indicated that most influential variable on the upper- and lower-layer hydrodynamics of the Bosphorus is the water level difference between the North and South ends of Bosphorus, which inherently includes all of the above-mentioned factors, except the density difference and the wind that blows over the fetch of the Bosphorus. The influence of wind that blows over the fetch of the Bosphorus is limited, and wind-generated water level difference in general is mostly inherited from the correlation between the wind and the water level difference (between the North and South ends of Bosphorus) variables.
-
ÖgeHigh flow, low flow and drought characteristics of Küçük Menderes river basin(Graduate School, 2022)Water plays an important role in all living life. The importance of water in many areas such as the ecosystem, agriculture, livestock or industrial production has not changed from the past to the present, despite technological advances. Unfortunately, climate change, which is a natural occurrence in the world, and its consequences have accelerated due to anthropogenic activities, which has led to stress on water resources. Today, climate change and the resulting water deficit pose a great risk to societies, especially to those living in arid and semi-arid regions. In addition, due to the rapid growth of the world's population, the available water for human consumption is decreasing both in terms of resources and quality. According to the United Nations World Bank High Level Panel on Water (HLPW) final report, it is predicted that half of the world's population will be affected by the stress caused by water scarcity as of 2050, and 700 million people will be displaced by 2030 due to water scarcity. In light of all these considerations, climate change, drought, changes in river regimes and the consequences of drought on the ecosystem have been investigated under various disciplines. The increasing risks of water scarcity have also led to the development of new research methods and an increasing number of research papers. This study aims to examine critical dry periods and determine the high- and low-flow characteristics of the Küçük Menderes River Basin in western Turkey by using a variety of tools such as the Standardized Precipitation Index (SPI), flow duration curves, percentiles obtained from the flow duration curves, and the D-day low flows. In addition, the study uses frequency analysis to derive frequency curves for the percentiles and the D-day low flows. In the study, precipitation and streamflow data obtained from 13 meteorological stations and 5 gauging stations, respectively, were analyzed. Also, the Mann-Kendall trend test was applied on the SPI, percentiles, and D-day low flow time series to check the existence of a trend. Drought analysis was carried out using the SPI time series obtained from 13 meteorological stations in the river basin and its surroundings. SPI was calculated for k = 1, 3, 6, 9, 12, and 24-month time scales, and the calculated SPIk time series were visualized in graphs. To make the graphs easier to interpret, the thresholds at the levels of the moderate, severe, and extreme drought were plotted on the graphs. In addition, the longest dry periods were determined for each station and time scale. It was found that the determined dry periods were compatible between stations. Since the SPI values at the 12- and 24-month time scales represent hydrological drought, the informations obtained by SPI12 and SPI24 were also used to interpret the results of the streamflow analysis. The Mann-Kendall trend test was used on each time scale of SPI series to determine their trends. However, due to the differences in the record periods of the meteorological stations, both positive and negative trends were seen as a result of the Mann-Kendall trend test in the river basin. It is thought that the reason for this situation is the noncommon recording period of the gauges. The indices calculated using the streamflow or the precipitation data with common record periods demonstrate the same direction of a trend. This helped us to interpret the flow indices despite the limited length of the data. For the flow analysis, annual flow duration curves (FDC) were obtained from the daily streamflow data of 5 gauging stations. FDCs are practical tool to visualize the characteristics of rivers such as the relationship between the magnitude and frequency of streamflow discharges, the high- and low-flow values, or to understand morphometric characteristics of the region. Q1, Q5, Q10, Q50 Q90, Q95, and Q99 percentiles corresponding to the 1%, 5%, 10%, 50%, 90%, 95% and 99% exceedance percentages of time, respectively, were determined from FDCs, and the time series for each percentiles were obtained. The best-fit probabilty distribution functions among the Generalized Extreme Value (GEV), Log-Pearson Type III (LP3), 2-and 3-parameter Gamma (G2, G3), 2-and 3-parameter log-normal (LN2, LN3), 2-parameter Weibull (W2), and Gumbel (G) were choosen by using the Anderson-Darling test for the frequency analysis to calculate 2, 5, 10, 25, 50, and 100-year return period of each percentile. Some low-flow percentiles series such as Q90, Q95, and Q99 contain zero values. Frequency analysis was carried out for these series according to the total probability theorem by discarding zero values but taking their presence into account. It was seen that the LP3 was the most common probability distribution function that best-fit the data. After the calculation of the return periods, the percentiles-frequency curves were derived. By the consideration of the percentiles-frequency curves, the risks that may occur due to high- or low-flow can be predicted in the river basin and measures to be taken can be decided. Low-flow analysis has a substantial importance in water resources management, especially in a region where agricultural activities are important and water reserves are limited. Due to the complexity of drought effects on low flows, this study examined low flow analysis using the D-day low flow method in addition to the low-flow percentiles. Low-flow time series were derived for D = 1, 7, 14, 30, 90, and 273-day minimum discharges, and frequency analysis was performed for the minimum of the D-day average discharges. Since the low-flow time series contain many zero flows, the total probabilty theorem was applied for the frequency analysis. Using the Anderson-Darling method, LP3 was found the most common best-fit distribution function to the D-day low flow disharges. The Mann-Kendall trend test was applied to the percentiles and minimum of the D-day low flow discharges to examine whether the data tend to increase or decrease over time. According to the results obtained, in 2 stations, downward trends were observed in both the percentiles and the minimum of the D-day average discharges. In addition, a positive trend was observed in one station at high-flow percentiles. Since the record periods of this station and some meteorological stations are similar, the positive trends of the high-flow indices, and SPI12 and SPI24 were evaluated together, and it is thought that the reason for the positive trend was related to the length of the record period. It was concluded that the Küçük Menderes River Basin is moving towards a drier climatological character for which precautionary measures should be taken.
-
ÖgePython programlama dili kullanılarak günlük maksimum yağış verilerinin trend ve risk analizleri(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023)İklim değişikliği giderek daha ciddi bir sorun haline gelmekte ve hidrolojik olaylar üzerinde etkisi giderek artmaktadır. Bu nedenle, meteorolojik ve hidrolojik verilerin doğru bir şekilde analiz edilmesi, hidrolojik afetlerin yönetimi ve önlenmesi için büyük öneme sahiptir. Meteorolojik bir veri olan yağış ölçümleri, çevre koşullarının ve iklim değişikliğinin izlenmesi ve analiz edilmesi için önemli bir veri kaynağıdır. Aynı zamanda bu veriler, su yönetimi, çevre planlaması ve tarım gibi birçok sektör için hayati önem taşımaktadır. Özellikle trend ve risk analiz yöntemleri, yağış verilerinin incelenmesinde ve analiz edilmesinde önemli araçlardır. Trend analiz yöntemleri yağış verilerindeki eğilim varlığının tespit edilmesinde ve yönünün belirlenmesinde yardımcı olmaktadır. Ayrıca risk analiz yöntemleri de gelecekteki muhtemel yağış yüksekliklerinin belli tekerrür aralığına göre öngörülmesinde yardımcı olan araçlardır. Her iki analiz türünden elde edilen çıktılara göre de alınacak önlemler belirlenebilmektedir. Bu çalışmada, Türkiye'de muhtelif noktalardan elde edilen günlük maksimum yağış verilerinin trend ve risk analizleri hem klasik hem de modern yöntemler kullanılarak yapılmıştır. Analizler sırasında, 10- 20- 50- 100- 200- 500 yıllık dönüş periyotlarına göre yağış değerleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar neticesinde, trend analiz sonuçlarının sayısal olarak nasıl değiştiği gösterilmiştir. Böylece ilgili tekerrür aralıklarına göre muhtemel en büyük (maksimum) yağış miktarları trend dikkate alınarak öngörülmüştür. Trend analiz yöntemleri olarak klasik Mann-Kendall, modern Şen yaklaşımı (Yenilikçi Trend Analizi, YTA) ve YTA'nın türevleri kullanılmıştır. Risk analizi için kullanılan iki parametreli olasılık dağılım fonksiyonu ise alternatif Burr XII fonksiyonudur. Analizlerin tümü ve görselleştirmeler Python programlama dili kullanılarak elde edilmiştir. Verilerin analizi için Python programlama dilinin etkili bir araç olabileceği de böylece vurgulanmıştır. Çalışma kapsamında, Python programlama dili kullanılarak arayüz oluşturulmuştur. Hem trend hem de risk analizlerinin yapılması açısından değerlendirildiğinde bu denli kapsamlı bir çalışma Python programlama dili kullanılarak ilk defa yapılmıştır. Bu çalışma, yağış verileri üzerinde trend ve risk analizleri yapmak isteyenler için bir örnek teşkil edebilecektir ve bu alanda yapılacak araştırmalara kolaylık sağlayabilecektir. Çalışmada kullanılan veriler Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) tarafından elde edilmiştir. Türkiye'nin muhtelif noktalarındaki istasyonlardan elde edilen veriler 1961-2020 yılları arasındaki günlük maksimum yağış değerlerini içermektedir. YTA ve türevleri uygulanarak gerçekleştirilen trend analizi ile alternatif Burr XII dağılımı uygulanarak gerçekleştirilen risk analizi değerlendirmelerinde çoğunlukla artan trend eğiliminin hakim olduğu sonucuna ulaşılabilmektedir. Mevcut verilere göre Türkiye'de son altmış yılda günlük maksimum yağışların arttığı ve kuraklık tehlikesinin olmadığı söylenebilmektedir. İklim değişikliğinin etkilerinin Türkiye'nin farklı bölgelerinde hissedilmeye başlandığı sonucuna ulaşılabilmektedir.
-
ÖgeDolusavak plaka boşlukları boyunca akım ve türbülans karakteristiği(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-19)Bu çalışma, akım özelliklerini, özellikle de boşluklu düz tabana yakın türbülans özelliklerini kapsamaktadır. Dolu savaklar ve düşüm havuzları gibi su yapıları, doğaları gereği yüksek akım koşulları altında çalışırlar. Bu yapılar, taşkına bağlı olarak yüksek deşarjları mansaba güvenli bir şekilde göndermek için tasarlanmıştır. Geçmişte bu tür yapılarda bazı yapısal arızalar gözlemlenmiştir. Dickinson Barajı'nda 1954'te, Big Sandy Barajı'nda 1983'te, Keban Barajı'nda 1974'te, Malpaso Barajı'nda 1973'te (Meksika), Bhakra Barajı'nda 1967'de (Hindistan), Bratsk, Boutcharninsk, Pavlovsk, Krasnoiarsk and Sayano - Sushenskoe Barajlarında 1975'te (Sovyet Birliği), Tarbela Barajı'nda 1979'da (Pakistan) ve son olarak Oroville Barajı'nda 2017'de meydana gelen dolu savak şutu arızaları, şut beton plakalarının hidrolik kaldırmasından kaynaklanmıştır. Örneğin, Malpaso Barajı'ndaki düşü havuzunu (100x50x26 m) korumak için koyulan beton tabakaların (12x12x2 m) 3000 m3/s'lik deşarj sonunda tamamının gittiği (10.000 m3'lük beton) ve tabanın oturduğu ana kayanın da 6 m oyulduğu görülmüştür. Hidrolik jacking, yukarı kaldırma kuvvetleri tabakanın ağırlığını, ankrajların kapasitesini ve plakanın üstündeki su basıncını aştığında meydana gelir. Bu dolu savakların inşası sırasında, düşüm havuzlarının beton tabanı belirli boyutlardaki plaklarla değiştirilmiş ve plakların yukarı kaldırma kuvvetlerine karşı stabilitesi kendi ağırlıkları ve gerektiğinde ankrajlarla sağlanmıştır. Gözlemler, bu tür yapıların arızalarının plakaların birleşme kısımlarından (plakalar arasındaki boşluk) başladığını göstermektedir. Göçük mekanizmasının daha iyi anlaşılması ve fiziksel temelli bir modelin geliştirilmesi, dolu savakların, sediment baypas tünellerinin ve tabaka göçüğüne eğilimli diğer hidrolik yapıların güvenli tasarımı ve sürdürülebilir kullanımı için kilit öneme sahiptir. Düşüm havuzları ve dalma havuzlarında kaya bloklarının veya beton plakaların yukarı kalkması üzerine yapılan çok sayıda çalışmaya rağmen, dolu savak şutlarında yükselme üzerine çok az çalışma yapılmıştır. Türbülanslı akım ile plakalar ve bağlantılar etrafındaki dinamik basınç dalgalanmalarının yüksek sel rejimi akımlarda plakanın yukarı kalkmasına neden olacak şekilde nasıl etkileşime girdiği konusunda hala bilgi eksikliği bulunmaktadır. Sunulan çalışma, sistematik bir laboratuvar araştırması yürüterek bu araştırma boşluklarını doldurmayı amaçlamaktadır. Bu nedenle, laboratuvarda tabana yakın devir daim kanalında ayrıntılı hız ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Sunulan makalenin ana araştırması, ana akım (kanaldaki akım) ve levhalar arasındaki boşluktaki akımın etkileşimidir. Deneyler, 12x0.5x0.5 m boyutlarındaki laboratuvar kanalında, 10 mm pleksiglas tabanın gerçek tabanla değiştirildiği ve farklı boşlukların bırakıldığı, aynı seviyede tutulan memba ve mansap levhaları arasındaki boşluğun simüle edildiği bir ortamda gerçekleştirilmiştir. Savak kapağı, akımı kritik üstü akım koşullarının yanı sıra kritik altı akım rejimleri boyunca zorlamak için yukarı yönde değiştirilmiştir. Deşarj ölçümleri dik açılı v-çentikli savak kullanılarak yapılmış, su derinliği nokta ölçerlerle belirlenmiştir. Hız ölçümleri 2D parçacık görüntülü hız ölçümü (Particle Image Velocimetry – PIV) kullanılarak oluşturulmuş, türbülans yoğunlukları ve türbülans kayma gerilmesi değerleri bu hız ölçümleri kullanılarak belirlenmiştir. Kritik altı ve kritik üstü akım koşulları için çeşitli Froude sayısı ölçümleri incelenmiştir. Deneysel sonuçlar, plakalar arasındaki boşluk üzerindeki akımın kararlı olmadığını ve plakalar arasındaki boşluk genişlediğinde, boşluktaki akım-ana akım etkileşiminin önemli hale geldiğini göstermiştir. Boşlukta vorteks oluşmuş ve plakalar arasında emilmiş ve mansap plakalarının memba kenarı üzerinde belirsiz akış koşulları oluşmuştur.