YÜZEYSEL AKIŞ
Yüzeysel Akış
Yağmur, kar ve dolu olarak toprak yüzeyine
düşen yağışın infiltrasyon ve buharlaşma ile
kaybolan miktarından geriye kalan ve arazinin
eğimine uyarak akan kısmına yüzeysel akış adı
verilmektedir.
Yüzeysel Akış
Yüzey Akış = Yağış–(İnfiltrasyon+Buharlaşma)
Yüzeysel Akışın Önemi
Yüzey akış suları, arazide çukurlara, göllere, derelere, ırmaklara, denizlere ve okyanuslara ulaşmaktadır.
Yüzey akışın etkisiyle en önemli doğal
kaynaklarımızdan biri olan topraklarımızın en verimli üst tabakaları da aşınmakta, taşınmakta ve eğimin düzleştiği bölgelerde ise birikmektedir.
Aşınan toprakla birlikte oldukça büyük
miktarlarda bitki besin maddeleri ve organik madde de taşınarak kaybolmaktadır.
Erozyonun önemli bir konusu olan yüzey
akışların, doğru olarak ölçülmesi ya da ampirik formüller yardımıyla tahmin edilmesi ülke
ekonomisi ve geleceği için çok önemlidir.
Yüzeysel Akışın Oluşumunu Etkileyen Faktörler
1 • Yağışlar
2 • Yağış havzasının büyüklüğü 3 • Yağış havzasının şekli
4 • Yağış havzasının topoğrafyası 5 • Yağış havzasının jeolojisi
6 • Yağış havzasının infiltrasyon durumu 7 • Yağış havzasının bitki örtüsü
8 • Yağış havzasının yüzeyde su tutma durumu
9 • Yağış havzasının yağış anındaki durumu
Y ağ ış lar
Yağışların çeşidi, miktarı, süresi,şiddeti ve mevsimlere göre dağılımı çok önemlidir Örneğin miktarı fazla, kısa süreli, yüksek
yoğunlukta sağanak yağışlar oldukça fazla miktarlarda yüzeysel akışa neden olurlar.
Bir bölgede kurak sezonda yağışın önemli bir bölümü buharlaşacağından yüzey akış
azalacaktır. Kış mevsiminde don etkisiyle arazi
yüzeyinde yüzey akış artmaktadır.
Y ağ ış ha vz asının bü yü klüğü
Büyük yağış havzalarında
küçüklere göre daha fazla yüzey akış
oluşur.
Yağış havzasının şekli
Yüzey akış üzerinde yağış havzasının şekli etkilidir. Havzalar geniş ve çok uzun olabildiği gibi dar ve çok kısa olmaktadır, dolaysıyla yüzey akış sularının havzanın üst bölümünden aşağı bölümüne ulaşma süreleri
değişeceğinden yüzey akış miktarı da
değişmektedir.
Yüzeysel Akışın Oluşumunu Etkileyen
Faktörler
Y ağ ış ha vz asının topo ğra fyas ı
Yağış havzasının dağlık ya da düz olması yüzeyakışın hızı, miktarı ve infiltrasyonu bakımından önemlidir.
Örneğin dağlık bölgelerde
eğimin etkisiyle yüzey akış
artarken; düz bölgelerde yüzey akış hemen
hemen hiç
olmamaktadır.
Y ağ ış ha vz asının jeolojis i
Arazi jeolojikbakımdan sert ve geçirimsiz katmanlardan oluşuyorsa, infiltrasyonun azalması
nedeniyle yüzey akış fazla
olacaktır.
Yağış havzasının infiltrasyonu
Yüksek
infiltrasyon kapasitesinde
olan topraklarda yüzey akış azalır.
Yüzeysel Akışın Oluşumunu Etkileyen
Faktörler
Yağış havzasının bitki örtüsü
Havzada toprak yüzeyinde bitki örtüsü yoksa
yağmur damlaları kinetik enerjisini toprak yüzeyine doğrudan ileterek yüzey akışa sebep olur. Eğer toprak yüzeyinde yoğun orman ya da çayır- mera varsa, yüzey akış azalır.
Yağış havzasının yüzeyde su tutma durumu
Havzada çukur yerler, göller ve bataklıklar gibi alanlar varsa, bu durumda yüzey akışın önemli bir kısmı buralarda tutunarak zararsız hale gelir.
Yağış havzasının yağış anındaki durumu
Yüzey akış üzerinde havzanın yağış
anındaki durumu da önemlidir. Eğer bazı kısımlar o anda
nadas ya da anız olarak bırakılmışsa bu durumda oldukça fazla yüzey akış
oluşacaktır. Çünkü nadas ve anız tarla bitkisi örtüsünden yoksun olduğu için yüzey akışın
tutulması üzerinde etkili olmaz.
Yüzeysel Akışın Oluşumunu
Etkileyen Faktörler
Yüzeyaltı ve Yeraltı Akışı
Yüzeysel akış yerçekimi etkisi ile arazinin
eğimine uyarak havzanın yüksek noktalarından alçak
noktalarına doğru hareket eder. Diğer taraftan zemine sızan suyun bir kısmı zeminin
üst tabakalarında (doymamış bölgede) ilerleyerek geçirimsiz bir
tabakaya rastlayınca yüzeye çıkabilir. Buna
yüzeyaltı akışı denir.
Zemine sızan suyun bir kısmı ise daha
derinlere inerek yeraltı suyuna karışır ve sonunda yeraltı akışı şeklinde bir akarsuyu
besleyebilir.
Yüzeyaltı ve Yeraltı Akışı
Yüzeysel Akış Hesaplama Yöntemleri
Rasyonel Yöntem
Cook Yöntemi
Hidrograf Yöntemi Grafik
Yöntem Diğer
Yöntemler
1. Rasyonel Yöntem
En basit ve en çok kullanılan yöntemdir. Alanı A olan bir havzaya düşen i şiddetinde yağışın meydana getireceği maksimum Q debisi (m
3/s) aşağıdaki formülle hesaplanır:
Q = C i A
A : Havza alanı (m2)
i : Havzanın geçiş süresi kadar devam eden bir yağışın şiddeti (m/s)
C : Akış katsayısı
Akış katsayısı zeminin geçirimliliğine, havzanın eğimine ve bitki örtüsüne bağlı olarak 0.05-0.95 arasında değişir.
Akış Katsayısı (C)
Havzanın Özelliği C
Düz Eğimli
Ormanlık Bölgeler 0.05 0.20
Otla kaplı bölgeler (kumlu zemin) 0.05 0.20 Otla kaplı bölgeler (az geçirimli zemin) 0.13 0.35 Yerleşme bölgeleri (ayrık nizam) 0.30 0.60 Yerleşme bölgeleri (bitişik nizam) 0.60 0.75 İş ve endüstri bölgeleri (seyrek) 0.50 0.70 İş ve endüstri bölgeleri (seyrek) 0.70 0.95
Yollar 0.70 0.95
Bir havzada farklı akış katsayısına sahip
bölgeler bir arada bulunuyorsa havzanın C akış katsayısı, bölgelerin alanlarının yüzdesi olarak alınmak üzere, ağırlıklı bir ortalama ile
hesaplanır.
Rasyonel metod havzada geçirimsiz bölgelerin yüzdesi fazlaysa doğru sonuç verir. Başlıca
kullanma yeri şehirlerde kanalizasyon tesisleri için yağmur debisi hesabıdır.
Rasyonal metodu büyük havzalarda (5 km2’den büyük) havzalarda kullanmak doğru olmaz.
Çünkü formülde havzanın toplam alanı göz
önüne alındığı için yağışın en az havzanın geçiş süresi kadar devam etmesi gerekir.
Rasyonel Yöntem
Rasyonel Yöntem
Yağış süresinin havzanın geçiş süresinden az olması halinde rasyonel yöntemi biraz
değiştirerek kullanmak mümkündür.Bu durumda, debinin maksimum geçtiği anda havzanın ancak bir kısmına düşen yağış, çıkış noktasına varabilmiş olacaktır. Bu durumda rasyonel formül aşağıdaki gibi olur:
Q = ϕ C i A
n : Eş zaman eğrilerinin sayısı τ : Geçiş süresi
tp : Yağışın süresi
m : Çıkış noktasına en yakın olan bölge sayısı
tp = m τ / n ϕ = tp / τ
2. Cook Yöntemi
• Yağış havzası 2400 dekara
kadar olan alanlarda kullanılır.
Ayrıca bu yöntem ülkemizde de kolaylıkla kullanılabilir.
Cook
• Bu yönteme göre havzanın uzunluğu ile genişliği eşit kabul edildiğinden, havza şekil faktörü dikkate alınır.
Yöntemi
Cook Yöntemi
Cook
• Yüzey akışı etkileyen temel faktörlerden bazılarının değerlendirilmesini gerektirir:
*bitki örtüsü
*toprak tipi ve geçirgenlik (drenaj) durumu
*arazi eğimi
Yöntemi
• Bu üç faktörün her biri için, yüzey akış tahmini yapılacak havza koşulları «Cook Yöntemi Havza Karakteristik Değerleri»
tablosunda listelenen koşullar ile karşılaştırılır.
Havzayı en iyi temsil eden tanımlamalar «Cook Yöntemi Havza Karakteristik Değerleri» tablosunda bulunur ve karşılık gelen numara kayıt edilir.
Ara değerler (interpolasyon) kullanılabilir. Örneğin, eğer havzanın yarısı çok iyi bir çayır örtüsü altında (Tablo
değeri = 10) ve diğer yarısı bu kadar iyi bir örtü altında değil ise, bitkisel örtü değeri olarak 12 veya 13
kullanılabilir.
Tablodaki 3 sütundan elde edilen sayıların aritmetik toplamı “havza karekteristiği” (Catchment
Characteristic) olarak adlandırılır (CC).
Cook Yöntemi
Cook Yöntemi Havza Karakteristik Değerleri
Bitki Örtüsü Toprak tipi ve geçirgenliği
Eğim Çok iyi çayır 10 Derin, iyi geçirimli
topraklar
10 Düz veya hafif
5 Çalılık veya orta
halde çayır
15 Derin, orta geçirimli topraklar
20 Orta 10
Tarım alanları 20 Yeterli derecede derin ve geçirimli topraklar
25 Dalgalı 15 Çıplak veya erozyona
uğramış alanlar
25 Geçirimsiz yüzlek topraklar
30 Tepelik veya dik
20 Killi topraklar veya
kayalık yüzeyler
40 Dağlık 25 Geçirimsiz yüzeyler ve
yüzey göllenmesi olan topraklar
50
Bu üç listeden en uygun faktörü seçilir ve toplanır. Örnek: Orta eğimli, geçirimsiz
yüzlek topraklar üzerindeki çok iyi bir çayır örtüsünün CC değeri = 10 + 30 + 10 = 50
Daha sonra havza alanı (A) ölçülür. Havza alanı (A) ve havza karakteristiği (CC) kullanılarak Cook Yöntemi İle Yüzey Akış Hesaplanması tablosundan maksimum yüzey akış okunur.
Bu değer, on yılda bir gelmesi beklenilen yüzey akış
değerini verir ve Değişik Tekerrür Peryotları İçin Yağış Olasılık Çevirme Faktörleri tablosunda verilen çevirme faktörleri, diğer tekerrür zamanlarında gelmesi olası en yüksek yüzey akış değerlerini elde etmek için
kullanılabilir.
Cook Yöntemi
Değişik Tekerrür Peryotları İçin Yağış Olasılık Çevirme Faktörleri
Tekerrür peryodu Çevirme Faktörü
2 yıl 0.75
5 yıl 0.85
10 yıl 1.00
25 yıl 1.25
50 yıl 1.50
Havzanın şekli de ek bir faktör olarak göz önünde bulundurulabilir. Cook Yöntemi İle Yüzey Akış
Hesaplanması tablosundaki değerler, aşağı-yukarı kare veya daire şekilli havzalardan oluşacak yüzey akışları vermektedir. Eğer havza bunların dışında bir şekle sahip ise, aşağıdaki çevirme faktörleri uygulanabilir:
Cook Yöntemi
Kare veya daire şekilli
havza
Uzun ve dar havza
Geniş ve kısa havza
1.0 0.8 1.25
CC A
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1
10 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.4 1.7 2.0 2.4 2.8 3.2 3.7
15 0.5 0.8 1.1 1.4 1.7 2.0 2.4 2.9 3.4 4.0 4.6 5.2
20 0.6 1.0 1.4 1.8 2.2 2.7 3.2 3.8 4.4 5.1 5.8 6.5
30 0.8 1.3 1.8 2.3 2.9 3.6 4.4 5.3 6.3 7.3 8.4 9.5
40 1.1 1.5 2.1 2.8 3.5 4.5 5.5 6.6 7.8 9.1 10.5 12.3
50 1.2 1.8 2.5 3.5 4.6 5.8 7.1 8.5 10.0 11.6 13.3 15.1
75 1.6 2.4 3.6 4.9 6.3 8.0 9.9 11.9 14.0 16.4 18.9 21.7
100 1.8 3.2 4.7 6.4 8.3 10.4 12.7 15.4 18.2 21.2 24.5 28.0
150 2.1 4.1 6.3 8.8 11.6 14.7 18.2 21.8 25.6 29.9 35.0 40.6
200 2.8 5.5 8.4 11.7 15.3 19.1 23.3 28.0 33.1 38.5 45.0 52.5
250 3.5 6.5 9.7 13.2 17.2 21.7 27.0 32.9 39.6 46.9 55.0 63.7
300 4.2 7.0 10.5 14.7 19.6 25.2 31.5 38.5 46.2 54.6 63.7 73.5
350 4.9 8.4 12.6 17.2 23.2 30.2 37.8 46.3 53.8 62.5 71.5 81.0
400 5.6 10.0 14.4 19.4 25.6 33.6 42.2 51.0 60.0 69.3 79.5 90.0
450 6.3 10.5 15.5 21.5 28.5 36.5 45.5 55.5 65.5 76.0 86.5 97.5
500 7.0 11.0 17.0 23.5 31.0 40.5 51.0 62.0 73.0 84.0 95.0 106.5
Cook yöntemi ile yüzey akış hesaplanması (CC, A (ha), yüzey akış (m3 s -1))
3. Hidrograf Yöntemi
Hidrograf yöntemi, yüzey akış hesaplamalarında
kullanılan en güvenilir yöntemdir. Bu yöntemin amacı, çok yıllık akım ölçümleri bulunmayan havzalarda
oluşacak maksimum yüzey akışları gerçeğe yakın en doğru şekilde hesaplamaktır.
Hidrografın en önemli elemanları pik debi, pik debiye ulaşma zamanı, yüzey akışın tüm zamanı, toplam
yüzey akış ve havza alanıdır. Genel olarak herhangi bir havzadan elde edilen hidrografın şekli havzanın şekline bağlı olarak paraboliktir, ancak hesaplamalarda
kolaylık olması açısından üçgen olarak düşünülmektedir.
Hidrograf Yöntemi
• Hidrograf yöntemi, su
toplama havzası 8 km2’den büyük ve 2-100 yıl yinelemeli ve maksimum 6 saat süreli
yağış şiddetleri bulunan kuru derelerde ya da sürekli akar derelerde barajlara uygun kapasite vermek amacıyla maksimum yüzey akışları hesaplamak için kullanılır.
Hidrograf
Yöntemi
Hidrograf Yöntemi
Q
max= (Axa)/(4.8xT
p) V = (Q
maxxT
b)/2
Qmak : Maksimum yüzey akış (m3/sn) A : Havza alanı (km2)
a : Yağışın akışa geçen miktarı (mm) tp : Pike erişme zamanı (saat)
V : Toplam yüzey akış (m3) tb : Toplam zaman (saat)
t
b= 8/3 t
pBirim Hidrograf
Belirli bir yağış süresinde havzada
oluşan yüzey akış hidrografının ordinatı,
havzada yüzey akışa geçen suyun mm
kalınlığına
bölündüğünde elde edilen hidrograf o
havzanın birim
hidrografıdır. Buna göre, belirli süreli bir yağışla 1
mm yüzey akışın oluşturduğu hidrografa
birim hidrograf denir.
Sentetik birim hidrograf ise havza
alanı 1 km2, yağış süresi 6 saat olarak alınmış ve belirli Tc zamanına göre hesap
edilmiş hidrograftır.
Sentetik Birim Hiyetograf Tablosu’nda, Tc
değerleri için hidrograf tabanı (Tb) ve
hidrograf tabanının başlama ve bitme saatleri verilmiştir.
Konsantrasyon zamanı (Tc)
(saat)
Mak. akış şiddeti (qp)(m3/sn)
Birim hidrografın maksimuma erişme
zamanı (Tp)(saat)
Hidrograf Tabanı
Tp’nin uzunluğu
(saat) Başlangıç
(Tb)(saat)
Bitiş (T) (saat)
Uzunluk (saat)
0.25 0.220 2.50 1.59 4.03 2.44 0.91
0.50 0.176 2.68 1.50 4.66 3.16 1.18
1.00 0.129 3.05 1.44 5.75 4.31 1.61
1.50 0.103 3.42 1.40 6.80 5.40 2.02
2.00 0.085 3.78 1.36 7.85 6.47 2.42
2.50 0.072 4.15 1.26 8.98 7.72 2.89
3.00 0.064 4.50 1.25 9.94 8.69 3.25
3.50 0.058 4.87 1.28 10.87 9.59 3.59
4.00 0.057 5.24 1.38 11.68 10.30 3.86
5.00 0.047 5.98 1.55 13.38 11.83 4.43
6.00 0.043 6.70 1.89 14.72 12.83 4.81
7.00 0.034 7.50 1.38 17.73 16.35 6.12
8.00 0.031 8.40 1.58 19.62 17.94 6.72
9.00 0.028 8.50 2.06 21.92 19.86 7.44
10.00 0.025 10.50 2.17 24.41 22.24 9.33
12.00 0.021 12.60 2.68 27.48 26.48 9.92
14.00 0.018 14.75 3.18 34.07 30.83 11.57
16.00 0.016 16.80 3.70 38.55 34.75 13.01
18.00 0.014 18.90 4.03 43.74 39.71 14.87
20.00 0.013 21.00 4.98 43.75 42.77 16.02
22.00 0.011 23.05 4.12 54.67 50.55 18.93
24.00 0.010 25.15 4.34 59.90 55.56 20.81
Sentetik Birim Hidrograf Tablosu
Sentetik Birim Hidrograf
• Sentetik Birim Hidrograf Tablosu hazırlanırken alan ve yağış süresi sabit tutulmuştur. Hidrografın piki 1 km2lik alandan 1 mm kalınlıkta yüzey akışın
oluşturduğu değerdir. Belirli
yinelemeli bir yağıştan gelecek pik ise sentetik birim hidrograf
pikinin havza alanı (km2) ve yüzey akışa geçen su miktarı (mm) ile çarpımından elde edilir.
Sentetik
Birim
Hidrograf
Hidrograf Yöntemi Adımları
1)
• Su toplama havzasının alanı (km
2), 1/25000 ölçekli topografik haritalardan planimetre ile saptanır.
2)
• Projede kullanılacak yineleme yılı için yağış miktarı 6 ile çarpılarak 6 saat süreli yağış miktarı mm olarak bulunur.
3)
• Yağış havzasına ait hidrolojik toprak grupları
çizelgesinde, A, B, C ve D gruplarına göre Hidrolojik Toprak-Örtü Eğri Numarasına Göre Yağış-Akış
Grafiği’nden yağışın akışa geçen kısmı saptanır.
Hidrolojik Toprak Grupları
Toprak Sınıfı
Toprak Özellikleri
A Derin, çok kumlu, az miktarda silt ve kil içeren geçirgenlikleri fazla olan topraklar (Düşük yüzey akış potansiyeli)
B A’dan daha az derin ve daha az kumlu olup oldukça silt ve kil içerir. Geçirgenlikleri ortadır (Normal akış potansiyeli)
C Yüzeysel, güvenli miktarda kil ve kolloid içeren ve geçirgenlikleri ortalamanın altında olan topraklar (Yüksek yüzey akış potansiyeli)
D Derin, şişme oranı oldukça yüksek, fazlaca killi, alt tabakaları geçirimsiz, geçirgenlikleri çok az olan topraklardır (En yüksek yüzey akış potansiyeli)
Hidrolojik Toprak-Örtü Eğri Numarasına Göre Yağış-Akış Grafiği
Yağış, P (mm)
Direkt Yüzey Akış, Q (mm)
Hidrograf Yöntemi Adımları
4)
Suyun toplanma zamanı (saat) havza üzerine düşen herhangi bir yağışın havzanın en uzak noktasından boşaltım noktasına gelinceye kadar geçen zamandır.
Aşağıdaki formülle hesaplanır:
Tc : Suyun toplanma zamanı (dak) L : Ana kanal uzunluğu (m)
S : Ana kanalın eğimi (%); S = (H/L)
T
c= 0.01947x(L/√S)
0.77• Yağış havzası 8 km2’ye kadar olan havzalarda uygulanır.
• Oldukça homojen havzalarda kullanılır.
• Yüzey akış konsantrasyon zamanı maksimum 10 saat (600 dk) olabilir.
• Toprak ve arazi kullanımları değişiklik gösteriyor ise, havza alt havzalara bölünür,
• Bu yöntem yüzey akış miktarlarının 38 mm’den ve yüzey akış eğri numarasının 60’dan küçük olduğu koşullar için kullanılmamalıdır.
4. Grafik Yöntem
Grafik Yöntemin Adımları
1) • Drenaj alanı belirlenir.
2)
• Toprak gruplarında tanımlandığı gibi, yüzey akış oluşturma potansiyellerine göre havza
toprakları sınıflandırılır (Tip A, B, C, veya D).
3)
• Önceki toprak nem koşulları (AMC) belirlenir.
Önceki Toprak Nem Koşulu
Tanımlama Gelişme
Mevsimi 5 Gün Önceki Yağış
Durağan Mevsim 5 Gün Önceki Yağış Kuru AMC
I
Havza topraklarının optimum nem içeriğine sahip olduğu
durumdur: topraklar kuru ama solma noktasındaki kadar kuru değillerdir ve bu nem kapsamında tatmin edici
sürüm ve toprak işleme yapılabilir.
< 35 mm < 12 mm
Ortalama AMC II
Yıllık taşkınların ortalama durumunu ifade eder.
35-53 mm 12-28 mm Islak AMC
III
Şiddetli yağışların oluştuğu veya düşük hava sıcaklıklarında hafif yağışların oluştuğu durumları tanımlar.
>53 mm >28 mm
Önceki Toprak Nem Koşulları için Yağış Grupları
Grafik Yöntemin Adımları
4)
• Toprak yüzeyinin hidrolojik durumu «Toprak Yüzeyinin Hidrolojik Durumunun
Sınıflandırılması» tablosuna göre «zayıf, orta veya iyi» olarak sınıflandırılır.
5)
• AMC II toprak sınıflaması için RCN II
belirlenir. Belirli bir toprak sınıflaması ve AMC II için, yüzey akış eğri numarası tanımlanır.
Uygunsa, AMC I veya AMC III için RCN II düzeltilir. Gerektiğinde, RCN’ler için alt
homojen havzaların ağırlıklı ortalaması alınır.
Grafik Yöntemin Adımları
RCN (I) =
4.2 ∗RCN (II) 10−0.058∗RCN (II)RCN (I) =
23 ∗RCN (II) 10+0.13∗RCN (II)Kuru
Islak
6)
• Havzanın yüzey akış konsantrasyon zamanı (saat) hesaplanır.
7) • Muhtemel en yüksek su tutulması (S) hesaplanır.
S=254(
100RCN
− 1)
Arazi kullanma ve örtü durumu İşlem ve önlemler Hidrolojik Durum Hidrolojik Toprak Grupları
A B C D
Nadas Sürülmüş 77 86 91 94
Sıra ya da çapa bitkileri (pancar) Sıra Sıra Kontur Kontur Teras Teras
Zayıf İyi Zayıf İyi Zayıf İyi
72 67 70 65 66 62
81 78 79 75 74 71
88 85 84 82 80 78
91 89 88 86 82 81
Ufak daneli (buğday) Sıra
Sıra Kontur Kontur Teras Teras
Zayıf İyi Zayıf İyi Zayıf İyi
65 63 63 61 61 59
76 75 74 73 72 70
84 83 82 81 79 78
88 87 85 84 82 81 Sık ekilmiş buğdaygil ya da çayır rotasyonu
(Mibzerle ya da elle ekim)
Sıra Sıra Kontur Kontur Teras Teras
Zayıf İyi Zayıf İyi Zayıf İyi
66 58 64 55 63 51
77 72 72 69 73 67
85 81 83 78 80 76
89 85 85 83 83 80
Çayır-mera
Kontur Kontur Kontur
Zayıf Orta İyi Zayıf Orta İyi
68 49 39 47 25 6
79 69 61 67 59 35
86 79 74 81 75 70
89 84 80 88 83 79
Mera (devamlı) İyi 30 58 71 78
Orman çiftlik Zayıf
Orta İyi
45 36 25
66 60 55
77 73 70
83 79 77
Çiftlik yerleşim alanı 74
74
84 84
80 90
82 92
Yollar (sert zeminli) Altları otla 39 53 67 71
Meyvelik Kaplı kapsız 41 55 69 73
Toprak Yüzeyinin Hidrolojik Durumunun Sınıflandırılması
Grafik Yöntemin Adımları
9)
• Havzanın bulunduğu coğrafik konumdan
yararlanarak yağış dağılım tipi belirlenir (Tip I, II, III).
10)
• Havzaya düşecek toplam yağış (P) belirlenir.• Yüzey akış öncesi yüzey depolaması (Ia) belirlenir.
8)
I
a= 0.2 S
11)
Grafik Yöntemin Adımları
R=
(P−0.2 S)2
(P+0.8 S)
Akümüle olmuş doğrudan yüzey akışı (R) hesaplanır.
Bu değer, havza alanı ile çarpıldığında, yüzey akış olarak görünen yağışın toplam hacmini gösterir.
12)
En yüksek birim debi (qu) hesaplanır. Eşitliğin
çözülebilmesi için konsantrasyon zamanı (Tc) ve Ia/P orantısına ihtiyaç vardır.
q
u= (10
C0-3.36609)(T
cC1+C2 log Tc)
Yağış Tipi Ia/P C0 C1 C2
I 0.10 2.5532 -0.6151 -0.1640
0.30 2.4653 -0.6226 -0.1166
0.35 2.4190 -0.6159 -0.0882
0.40 2.3641 -0.5986 -0.0562
0.45 2.2924 -0.5701 -0.0228
0.50 2.2028 -0.5160 -0.0126
II 0.10 2.4732 -0.5185 -0.1708
0.30 2.3963 -0.5120 -0.1325
0.35 2.3548 -0.4974 -0.1199
0.40 2.3073 -0.4654 -0.1109
0.45 2.2488 -0.4131 -0.1159
0.50 2.1777 -0.3680 -0.0953
En Yüksek Birim Debi Eşitliğinde Kullanılan Katsayılar
13)
Grafik Yöntemin Adımları
Havza içerisindeki göllenmeler için «Göllenme
Düzeltme Faktörü Tablosu» kullanılarak düzeltme faktörü (F) belirlenir.
Gölcük veya Bataklık Alan
%’si
Faktör (F)
0 1.00
0.2 0.97
1 0.87
3 0.75
5 0.72
Göllenme Düzeltme Faktörü Tablosu
14)
Grafik Yöntemin Adımları
En yüksek debi (Q) hesaplanır.
Q = q
uA R F
Q : En yüksek debi (m3/s)
qu : En yüksek birim debi (m3/s/km2/mm) A : Drenaj (havza) alanı (km2)
R : Yüzey akış hacmi (mm) (Adım 11) F : Göllenme faktörü (Adım 13)
5. Diğer Yöntemler
Ampirik ya da teorik özellikte olan formüller ve
yöntemler ile havzaya ait en yüksek yüzey akış miktarları hesaplanmaktadır.
Ancak hesaplama sonucu saptanan yüzey akış miktarı ile ölçülen yüzey akış miktarları arasında, havzanın karakteristiklerine bağlı olarak farklılıklar olabilir.
Bu nedenle hesaplamalarda çok dikkatli olunmalıdır.
Eğer yüzey akış fazla hesaplanırsa yapılan tesis inşaatı yüksek maliyete neden olurken; düşük yüzey akışa göre yapılan tesis, fazla gelen yüzey akışın etkisiyle yıkılarak alt havzada can ve mal kaybına neden olabilir.
Kresnik Formülü
Q
mak= (axA)x[32/(0.5+A
0.5)]
Qmak : Yüzey akış (m3/sn)
a : Yağış havzasının özelliğine ve iklim şartlarına bağlı bir katsayıdır. Bu değer, akarsu boyu uzadıkça ve havza ova şeklini aldıkça küçülür. 1-4 arasında değer alır. Ovalık yerlerde 1; dağlık ve havza boyu enine oranla uzun yerlerde 1.5; dağlık ve eni geniş yerlerde 2’dir.
A : Yağış havzasının alanı (km2)
Bu formül Orta Avrupa koşullarına göre geliştirilmiştir.
Ülkemizde de birçok su yapısının planlanmasında kullanılmıştır.
Hofbauer Formülü
Q
mak= 60xβxA
0.5Qmak : Yüzey akış (m3/sn)
β : Yağış havzasının karakterine bağlı bir katsayı A : Yağış havzasının alanı (km2)
Bu formül Avrupa koşulları için geliştirilmiştir.
Yağış
havzasının şekli
Havzanın büyüklüğü
10 km2 den büyük 10 km2 den küçük Ova
Tepelik arazi Dağlık arazi
0.25-0.35 0.35-0.50 0.50-0.70
0.35-0.50 0.50-0.60 0.70-0.80
β katsayısı
Giandotti Formülü
Q
mak= (0.8xʎxAxhxH
0.5)/[4x(A)
0.5+1.5xL]
Qmak : m3/sn
ʎ : Havzaya bağlı katsayı
A : Yağış havzasının alanı (km2) h : 24 saatlik yağış (mm)
H : Ortalama havza yüksekliği (m) L : Yağış havzasının uzunluğu (km)
Bu formül İtalya koşulları için geliştirilmiştir.
Havza alanı (km2) ʎ 500<
500-1000 1000-8000 8000-20000 20000-70000
166 133 100 84 66
ʎ katsayısı
Possenti Formülü
Q = 700x(h/l)x(A+b/3)
Q : Akış (m3/sn)
h : 24 saatlik yağış (mm) l : Dere uzunluğu (km)
A : Yukarı havza alanı (km2)
b : Yağış havzasının düz kısımları alanı (km2)
Hoffman Formülü
Q
mak= 3xA/(1+A)
0.29 Q : Yüzey akış (m3/sn) A : Havza alanı (km2)Lauterberg Formülü
Q
mak= C
1xAx[114/(115+A
0.5)+0.007]
Q : Yüzey akış (m3/sn)
C1 : Havza ile ilgili katsayı A : Havza alanı (km2)
Klunziger Formülü
Q
mak= 6xtxhx(3xT/t-T
3/t
3)
Q : Yüzey akış (m3/sn)
t : Yüzey akışın havza çıkış ağızına kadar olan zaman (sn) T : Yağış süresi (sn)
h : 24 saatlik yağış (mm)
Kaynaklar
1. Usul, N., 2017. Mühendislik Hidrolojisi, ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık ve İletişim A.Ş., ISBN: 978-9944-344-57-9, Ankara.
2. Bayazıt, M., 1995. Hidroloji, İstanbul Teknik Üniversitesi, ISBN:
975-561-059-6, İstanbul.
3. Ward, A.D., Trimble, S.W., 2003. Environmental Hydrology, Second Edition, Taylor & Francis Group, ISBN: 978-1-4200- 5661-7, Boca Raton.
4. http://avesis.ege.edu.tr/resume/downloadfile/gokcen.yonter?key=
809daa05-6d05-4d5b-b951-1e6aebde1294, Yönter, G. Havzalarda Yüzey Akış Hesaplama Yöntemleri.
5. Subramanya, K., 2013. Engineering Hydrology, 4th Ed., McGraw Hill Inc., ISBN: 978-93-329-0105-6, New Delhi.
6. Hingray, B., Picouet, C., Musy, A., 2015. Hydrology- A Science for Engineers, CRC Press, ISBN: 13-978-1-4665-9059-5, Boca Raton.