LEE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 18
-
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.
-
ÖgeInvestigation of Küçüksu wastewater collection using smart and sustainable applications(Graduate School, 2022)Infrastructure is one of the biggest problems of today. Irregular investments, inaccurate population estimates, and unplanned infrastructure are one of the leading problems, especially in developing countries. Although ISKI has focused on infrastructure investments in Istanbul in recent years, all infrastructure constructions are carried out by international standards. Istanbul is an ancient city. There are areas where sewer lines are insufficient, compound, and defected. Istanbul has been exposed to a wave of immigration since the 1960s, and all population projections for the city have been mostly inadequate. This situation has spread to the city's infrastructure, and there are problems with wastewater lines in various regions. In this context, a hydraulic investigation was carried out for the 2021 population of the wastewater collector line, which serves 5527.8 hectares of land going to the Küçüksu pre-treatment plant. As a result of the investigation, it was determined that the line was insufficient, and a new wastewater collector line was designed, which is planned to serve until 2071. For the design, four population estimation methods were examined, and hydraulic design was made by Province Bank method since it performed best in the historical period. A new hydraulic design has been made using Urbano software. The designed collector line was also added to the designed online map using ArcGIS and classified according to fullness rates. The designed online map can be used as a template for decision makers for their city development plans since pipe size and capacity calculations are based on estimated populations at certain years. Moreover, the online system can be opened for public and real estate sector for their planning, assessment and feedback. In addition, the design for the year 2071 was designed to adapt to the requirements of the modern world. In this context, BIM and GIS integration was made for the line, and all the line details were revealed. A base has been created for future studies. Wastewater design was also examined within the scope of the sustainable goals of the United Nations, and intersecting targets were determined within the 17 targets. In many aspects, the hydraulically designed collector line in our study directly coincides with the SDG 3 Good Health and Well – Being, SDG 6 Clean Water and Sanitation, SDG 9 Industry, Innovation and Infrastructure, SDG 11 Sustainable Cities and Communities. This study for the Küçüksu wastewater collector line basin can be strengthened with SCADA systems in the future to provide instant data display. At the same time, this study can be applied to other basins in the future so that more participatory, smart, and sustainable lines can be designed.