Akarsularda Akım Özelliklerinin Entropi Yöntemi İle İncelenmesi

Abstract

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.

Knowing velocity distributions throughout the cross section is of the utmost importance for drawing the geometrical shapes of channels, determining flow and discharge properties in the open channel flows. For the purpose of determining the flow characteristics in open channels Chiu (1989,1991) developed an entropy method least needed to velocity data in order to define velocity distribution. He showed that the constant ratio between the mean and maximum velocities in one section of an open channel and defined this relation as entropy parameter (M). In recent years, entropy method and its adaptation to experimental data have been continously investigated in the literature. In this study, the applicability of entropy method is investigated in order to correctly and easily determine flow characteristics in open channels. With this object, two different basins (Kızılırmak and Zamantı) with similar geographical features are chosen as a field of study in the province of Kayseri (Turkey). Then, total 22 measurements are performed in 4 different areas by dividing river cross-sections into various segments. Finally, velocity values are measured with the ADV Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) device. The existence of linear relation between the mean and maximum velocities is confirmed by using the entropy parameter M = 1,31, which is obtained from 4 different measurement stations. The discharges at all flow conditions are calculated by using general entropy parameter M = 1,31 and the highest velocity, umax. The mean value of absolute differences is found to be 5,4%. The maximum velocity and the change in velocity are investigated subject to the depth . Using this new approach, entropy velocity equation is applied for each station at all velocities. Given the simplicity of the application of this method, it can be said that entropy method can be used as a cheap and easy technique for estimating the distribution of the velocity and the flow discharge.