11. SONUÇLAR
11.2 Model Doğrulaması İçin Akarsuyun 7 km Uzunluğu Boyunca
saatte başlandıysa bir saat sonra şehirden gelen akarsuyun karakteristiğinin farklı olması olağandır. Her bir atık deşarjının (kanalizasyon, fabrikalar, mezbahaneler v.b.) nehre yüklendiği zaman farklı olabilir.
11.2 Model Doğrulaması İçin Akarsuyun 7 km Uzunluğu Boyunca Yapılan
Çizelge 11.3 Akarsuyun 7 km lik bölümü için yapılan çalışmalardan elde edilen deneysel veriler (devam)
0.029 0.0.80 0.080 0.060 0.065
0.040 0.130 0.096 0.084 0.079
0.039 0.115 0.0.68 0.091 0.090 Nitrit azotu
(mg/L)
0.07 0.1 0.0.87 0.075 0.085
1.4 2.3 2.3 2.6 2.2
1.8 2.3 2.4 2.6 2.4
1.6 2.0 2.5 2.3 2.3
Nitrat azotu (mg/L)
1.6 2.2 2.4 2.5 2.2
0.040 0.055 0.047 0.034 0.030
0.047 0.053 0.055 0.021 0.022
0.048 0.048 0.048 0.020 0.015
Organik azot (mg/L)
0.045 0.052 0.050 0.026 0.024
0.06 0.06 0.085 0.07 0.058 0.08 0.08 0.080 0.064 0.056
0.07 0.07 0.07 0.07 0.054
Organik Fosfor (mg/L)
0.07 0.07 0.065 0.08 0.052
1.6 2.0 1.9 1.6 1.65
1.7 2.2 1.7 1.9 1.85
1.667 1.8 1.8 1.75 1.60
Çözünmüş fosfor (mg/L)
1.7 2.0 1.8 1.75 1.70 7.6 7.4 7.75 7.8 7.9 7.6 7.45 7.60 7.9 7.8
7.62 7.35 7.60 8.0 7.7
Çözünmüş oksijen (mg/L)
7.58 7.4 7.65 7.9 7.8
0.05 0.05 0.05 0.02 0.02
0.04 0.04 0.01 0.01 0.01
0.06 0.06 0.03 0.01 0.01
Klorür (mg/L)
0.05 0.05 0.03 0.0 0.0
Çizelge 11.4 Akarsuyun 7 km lik bölümü için deneysel veriler
Kirlilik değişkeni
Karışım öncesi
Karışmadan sonra 225.
m
Karışmadan sonra 3. km
Karışmadan sonra 5. km
Karışmadan sonra 7. km
Sıcaklık (oC) 23 23.5 24.9 24.3 24.6
Debi (m3/s) 8.6 8.89 8.89 8.89 8.89
Amonyum azotu
(mg/L) 0.83 1.2 1.15 0.97 1.11
Nitrit azotu
(mg/L) 0.036 0.11 0.087 0.075 0.075
Nitrat azotu
(mg/L) 1.600 2.2 2.400 2.5 2.2
Organik azot
(mg/L) 0.045 0.052 0.05 0.022 0.02
Organik fosfor
(mg/L) 0.07 0.07 0.082 0.068 0.052
Çözünmüş fosfor
(mg/L) 1.667 2.0 1.800 1.75 1.7
BOİ5 (mg/L) 13.000 14.0 13.000 13.0 12.0
Çözünmüş
oksijen (mg/L) 7.6 7.4 7.65 7.9 7.8
Koliform
(No/100 ml) 4000 3500 4000 3500 3000
Klorür (mg/L) 0.05 0.05 0.03 0.01 0.01
Nehre atık yüklemesi yapan bir maya fabrikasının kirlilik boyutuna etkisi incelendiğinden söz konusu fabrikanın deşarj değerleri Çizelge 11.5’te verilmiştir.
Çizelge 11.5 Nehre deşarj yapan maya fabrikası soğutma suyu ve atıksuyunun karakteristikleri
Kirlilik değişkeni Soğutma
suyu Atıksu
Debi (m3/s) 0.28 0.011
Sıcaklık (oC) 23.4 24.5
Amonyum azotu (mg/L) 24.6 96.4
Nitrit azotu (mg/L) 4.6 0.18
Nitrat azotu (mg/L) 54 2.2
Organik azot (mg/L) 1.340 2.75
Organik fosfor (mg/L) 0.53 0.11
Çözünmüş fosfor (mg/L) 12.8 2.5
BOİ5 (mg/L) 95 23
Çözünmüş oksijen (mg/L) 7.2 6.8
Koliform (No/100 ml) 2000 1000
Klorür (mg/L) 0.60 0.03
Çalışmanın bu bölümünde ölçümler için güven aralığının belirlenmesi ve model doğrulaması yapılmıştır. Güven aralığı tayini sonuçları ve model doğrulaması sonuçları grafiksel olarak sunulmuştur. Şekil 11.13’te amonyum azotu için gerçekleştirilen deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları görülmektedir.
Şekil 11.13 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca amonyum azotu derişim değişimi ve t–
testi sonuçları
Nitrit azotu için bulunan deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları Şekil 11.14’te verilmiştir.
Şekil 11.14 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca nitrit azotu derişim değişimi ve t–testi sonuçları
Şekil 11.15’te nitrat azotu için gerçekleştirilen deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları görülmektedir.
Şekil 11.15 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca nitrat azotu derişim değişimi ve t–testi sonuçları
Organik azot için bulunan deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları Şekil 11.16’da verilmiştir.
Şekil 11.16 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca organik azot derişim değişimi ve t–
testi sonuçları
Şekil 11.17’de organik fosfor için gerçekleştirilen deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları görülmektedir.
Şekil 11.17 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca organik fosfor derişim değişimi ve t–
testi sonuçları
Şekil 11.18’de çözünmüş fosfor için gerçekleştirilen deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları görülmektedir.
Şekil 11.18 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca çözünmüş fosfor derişim değişimi ve t–testi sonuçları
Çözünmüş oksijen için bulunan deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları Şekil 11.19’da verilmiştir.
Şekil 11.19 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca çözünmüş oksijen derişim değişimi ve t–testi sonuçları
Şekil 11.20’de çözünmüş klorür için gerçekleştirilen deneysel, benzetim ve t–testi sonuçları görülmektedir.
Şekil 11.20 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca klorür derişim değişimi ve t–testi sonuçları
Analizleme imkanlarının kısıtlı olması nedeniyle BOİ5, koliform, ve yosun için t–testi gerçekleştirilememiştir. Dolayısıyla bu kirlilik değişkenleri için sadece benzetim/deneysel kıyaslaması yapılmıştır. BOİ5 için bulunan deneysel ve benzetim sonuçları Şekil 11.21’de verilmiştir.
Şekil 11.21 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca BOİ5 derişim değişimi
Koliform için bulunan deneysel–benzetim sonucu Şekil 11.22’de ve yosun için literatür–benzetim sonuçları Şekil 11.23’te verilmiştir.
Şekil 11.22 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca koliform derişim değişimi
Şekil 11.23 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca yosun derişim değişimi
Ayrıca, akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca alınan dinamik veriler yardımıyla bu tezde geliştirilen yazılım (AKAB) dan elde edilen sonuçlar ile dünyaca kabul görmüş QUAL2E paket programı sonuçları Deneysel/AKAB/QUAL2E kıyaslamalısı yapılmıştır.
Mutlak Ortalama Sapma (MOS) Eşitlik 11.1’de verilen formüle göre hesaplanmıştır.
( )
100 1 *
∑
1=
= N −
i d
h d
y y y
MOS N (11.1)
Burada;
N: ölçüm sayısı Yd: deneysel veriler Yh: hesaplanan değerler
MOS=S((|deneysel veriler–hesaplanan veriler|)x100/deneysel veriler)/ölçüm sayısı).
(Thorlaksen et al. 2003)
7 km akarsu uzunluğu boyunca amonyum azotu derişim değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak Şekil 11.24’te verilmiştir.
Şekil 11.24 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca amonyum azotu derişim değişimi
Grafik incelendiğinde deşarj noktasından itibaren amonyum azotunun arttığı ve sonrasında çok fazla bir değişim olmadığı anlaşılmaktadır. Karışma noktasından itibaren atığın amonyum içeriğine bağlı olarak bu artış beklenmektedir. Literatüre bakıldığında, akarsuyun ilerleyen bölümlerinde amonyum azotunun giderek azalması beklenmektedir (Bkz. Şekil 2.1)
Nitrit azotu derişim değişimi akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca AKAB/QUAL2E/Deneysel kıyaslamalı olarak Şekil 11.25’te verilmiştir.
Şekil 11.25 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca nitrit azotu derişim değişimi
Amonyum için olduğu gibi deşarj noktasından itibaren nitrit azotu artmış ve yine sonrasında çok fazla bir değişim olmamıştır. Akarsuyun ilerleyen bölümlerinde model kinetiğine bağlı olarak nitrit azotu nitrat azotuna dönüşerek azalacaktır.
Şekil 11.26’da nitrat azotu derişim değişiminin akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca AKAB/QUAL2E/Deneysel kıyaslamalı olarak görülmektedir.
Şekil 11.26 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca nitrat azotu derişim değişimi
Nitrat azotu artarak devam ettikten sonra berrak su bölgesi diye tanımlanan kısımda azalmaya başlayacaktır. Ancak bu değişimler yine kinetiğe bağımlı olarak gerçekleşecektir (Bkz. Şekil 2.1).
Şekil 11.27’de organik azot derişim değişiminin akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca AKAB/QUAL2E/Deneysel kıyaslamalı olarak görülmektedir.
Şekil 11.27 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca organik azot derişim değişimi
Burada ise karışma noktasından itibaren artan organik azot akarsu uzunluğu boyunca azalmaya devam etmiştir. Bu seyir, beklenen bir durumdur. Öyle ki organik azot, bir
çökelerek kaybolacaktır. Bu oluşum ve kaybolma terimlerinin kinetik katsayılarının büyüklüğü değişimin boyutunu ortaya koymaktadır. (Bkz. Eşitlik 7.5)
7 km akarsu uzunluğu boyunca organik fosfor derişim değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak Şekil 11.28’de verilmiştir.
Şekil 11.28. Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca organik fosfor derişim değişimi
Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca çözünmüş fosfor derişim değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak Şekil 11.29’da görülmektedir.
Şekil 11.29 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca çözünmüş fosfor derişim değişimi
7 km akarsu uzunluğu boyunca BOİ5 derişim değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak Şekil 11.30’da verilmiştir.
Şekil 11.30 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca BOİ5 derişim değişimi
Şekil 11.31’de 7 km akarsu uzunluğu boyunca çözünmüş oksijen değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak verilmiştir.
Şekil 11.31 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca çözünmüş oksijen derişim değişimi
7 km akarsu uzunluğu boyunca koliform değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak Şekil 11.32’de verilmiştir.
Şekil 11.32 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca koliform derişim değişimi
Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca klorür derişim değişimi AKAB/QUAL2E/Deneysel karşılaştırmalı olarak Şekil 11.33’te verilmiştir.
Şekil 11.33 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca klorür derişim değişimi
Şekil 11.34’te Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca yosun derişim değişimi AKAB/QUAL2E/Literatür karşılaştırmalı olarak görülmektedir.
Şekil 11.34 Akarsuyun 7 km uzunluğu boyunca yosun derişim değişimi
Grafiklere genel olarak bakıldığında, atığın karakteristiği (kirlilik değişkenleri derişimi, sıcaklık, debi v.s.) ve akarsu modelinin kinetiği bu değişimlerin boyutunu ve trendini belirlemektedir.
Model gerçeklemesinin göstergesi olarak akarsuyun 7 km lik bölümü için AKAB/QUAL2E–Deneysel mutlak ortalama sapma (MOS) değerleri Çizelge 11.6’da
verilmiştir. Çizelgeden de anlaşılacağı üzere bu tez kapsamında geliştirilen AKAB yazılımından alınan sonuçlar, dünyaca kabul görmüş akarsu paket programı olan QUAL2E ye nazaran daha iyi gözükmektedir.
Çizelge 11.6 Akarsuyun 7 km lik bölümü için AKAB/QUAL2E–deneysel mutlak ortalama sapma (MOS) değerleri
Kirlilik Değişkenleri MOS (%) AKAB MOS (%) QUAL2E
Amonyum Azotu 5.61 19.38
Nitrit Azotu 13.50 76.40
Nitrat Azotu 4.54 24.32
Organik Azot 27.24 11.80
Organik Fosfor 9.00 3.46
Çözünmüş Fosfor 3.74 6.92
BOİ5 2.37 3.14
Çözünmüş Oksijen 0.83 0.85
Koliform 6.63 4.73
Klorür 21.47 23.19