Akarsu Akımı. Dünyada yıl boyunca düzenli akıma sahip olan çok az sayıda akarsu vardır.

HAZNELER

Akarsu Akımı

Dünyada yıl boyunca düzenli akıma sahip olan çok az sayıda akarsu vardır.

Akımlar genellikle yaz aylarında çok düşük, bahar aylarında da çok yüksektir.

Ancak su ihtiyacı farklı bir şekilde değişim göstermektedir. Yaz aylarında, akım en düşük seviyelerdeyken, ihtiyaç en yüksek değerdedir.

Bu nedenle, akımların düzenlenmesi önemlidir.

Bu da genellikle akarsular üzerine hazneler inşa edilmesiyle sağlanmaktadır.

Hazneler

• Hazneler genellikle taşkın kontrolü ve su temini için yapılan depolama yapılarıdır.

Su temini hazneleri, içme, sanayi, sulama ve hidroelektrik enerji gibi farklı ihtiyaçlar için su depolarlar. Ayrıca kısa veya uzun süreli su eksikliği dönemleri için yapılırlar.

• Kısa süreliler, aylık en fazla bir yıllık problemli dönemi atlatmak için inşa edilirken, uzun süreliler yıllar boyu sürebilecek kuraklık devrelerinde de

kullanılabilecek şekilde tasarlanır ve inşa edilirler.

Haznelerin Fiziksel Özellikleri

• Ana amacı su depolamak olduğu için bir haznenin kapasitesi çok önemlidir.

• Bunun için önce ilgili bölgenin, uygun eş yükselti eğrileri aralığında ayrıntılı bir topoğrafik haritası çıkarılır.

• Baraj ekseni işlendikten sonra her eş yükselti

eğrisinin içinde kalan alan planimetre ile ölçülür ve yükseklik-alan eğrisi elde edilir.

• Bu alanlar ve eş yükselti eğrileri arasındaki

yükseklik farkı kullanılarak, yüksekliklere karşılık gelen hacimler bulunur.

Yükseklik-Alan Eğrisi

Yükseklik-Alan Eğrisi Yükseklik-Depolama Eğrisi

a₁ a₂ a₃ Alan (m²) S₁ S₂ S₃ Depolama (10⁶ m³)

h₃ h₂ h₁ h₀

h₃

h₂ h₁ h₀

Yükseklik (m) Yükseklik (m)

𝐕_𝟏 = 𝐚_𝟏(𝐡_𝟏 − 𝐡_𝟎) 𝟐

𝐕_𝟐 = 𝐚_𝟏 + 𝐚_𝟐

𝟐 (𝐡_𝟐 − 𝐡_𝟏) 𝐕_𝟑 = 𝐚_𝟐 + 𝐚_𝟑

𝟐 (𝐡_𝟑 − 𝐡_𝟐)

S₁=V₁ S₂=V₁+V₂ S₃=V₁+V₂+V₃

Hazne Bölümleri

No rmal Göl Sev iyesi

Haznenin normal işletimi sırasında suyun

yükseleceği en yüksek seviyeye normal göl seviyesi

denir. Maksim um Göl Seviyesi

Tasarım

debisi geçtiği sırada su

seviyesi en yüksek

durumuna ulaşır. Bu seviyeye

maksimum göl seviyesi

denir. Mini mum Göl Seviyesi

Hazneden su alınabilecek en düşük

kota

minimum göl seviyesi

denir.

Hazne Bölümleri

Ölü Hacim

Akarsu

tabanı ile en düşük dip savak tabanı arasında

kalan ve

hiçbir zaman yerçekimi ile boşaltılamayan hacimdir.

Can lı Hacim

Normal su seviyesi

altındaki

hacimden ölü hacim

çıkarılınca kalan

hacimdir. Bu hacim,

faydalı hacimle

kullanılmayan hacimin

toplamıdır.

T aşkın Kont rol Hacm i _Barajda

taşkın kontrol amacı varsa, bu amaçla tutulan su hacmine

taşkın kontrol

hacmi denir.

Hazne Bölümleri

Fayda lı (Ak tif ) Hacim

Taşkın kontrolü

dışında kalan ve biriktirme amacı ile

kullanılabilen hacime denir.

Minimum işletme

seviyesi ile

taşkın kontrol hacmi

arasındaki hacimdir.

Fayd al ı Olmay an (Ak tif Olmay an ) Hacim

Faydalı

hacmin alt kısmında oluşan ve k ullanılma- yan hacime denir.

Y amaç Hacmi

Haznelerin yamaçların- daki toprak genellikle geçirimlidir.

Bir hazne dolunca su

yamaçlardaki toprağın içine sızar.

Yamaçlarda biriken su miktarına

yamaç hacmi

denir.

Hazne Bölümleri

Bir hazne için verim, belli bir sürede sağlanan su miktarı

olarak

tanımlanabilir. Süre haznenin yapım

amacına göre değişir. Dağıtım hazneleri için saat, gün veya hafta iken;

büyük hazneler için birkaç yıl olabilir.

Verim, girdi akım ile hazne

kapasitesinin bir fonksiyonudur ve

yıldan yıla

değişebilir. Hazne kapasitesi ve verimi, haznenin

tasarımında da, inşaasından sonra

işletilmesi için de gereklidir.

Hazne Verimi

Hazne Verimi

Bir kritik süre için devamlı olarak sağlanan su miktarına emin (güvenilir) verim adı

verilir ve hazne bu süre için garanti edilir.

Kritik süre, bir akarsu verilerinde gözlenen en düşük değerlerin devam süresidir.

Gözlem süresine bağlı olarak verim değişir ve hiçbir zaman kesin olarak bulunamaz.

Dolayısıyla verimi bir ihtimal değeriyle birlikte vermek daha doğru olmaktadır.

Ayrıca en büyük verimin hesaplanmasında, buharlaşma ve sızma gibi kayıpların da

gözönüne alınması unutulmamalıdır.

Çünkü gelecekte, o ana kadar gözlenmiş

değerlerden daha küçük olanların görülmesi mümkündür.

Hazne Verimi

İkin cil V er im

verimin

üzerinde su bulunur. Bu fazla miktara ikincil verim adı verilir. Eğer

ihtiyaç varsa bu su da taşkın

süresince

herhangi bir garanti

verilmeden kullanılabilir.

Or ta lama V er im

boyunca güvenilir ve ikincil

verimlerin ortalamasıdır.

Bütün yapılarda olduğu gibi,

hazneler için de risk vardır ve haznenin

amacına göre farklı riskler olabilir.

Hedef V er im

ihtiyacı için yapılmışsa, hedef verimi sağlayamama riski küçük olmalıdır, ama sulama suyu ihtiyacı için

daha büyük bir risk kabul

edilebilir. Hedef verim bir hazne için tahmin

edilen

ihtiyaçlara göre belirlenir.

Hazne Hacminin Belirlenmesi

Akarsu akım ölçümlerinin yetersiz olduğu durumlarda sentetik veriler oluşturulur.

Hazne hacmi belirleme yöntemleri, çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir.

Bunlar ön proje, ya da kesin proje teknikleri, kritik dönem yöntemleri ve veri üretme teknikleri gibi farklı esaslara dayanır.

Hazne Hacminin Belirleme Yöntemleri

• İşletme çalışması

• Diğer

Yöntemler

• Ardışık tepeler yöntemi

• Toplam (eklenik) eğri

yöntemi

1 2

3 4

Toplam (Eklenik) Eğri Yöntemi

• Toplam (eklenik) eğri ya da Ripple diyagramı olarak bilinen bu yöntem, hazne hacmi belirlenmesinde en çok kullanılan yöntemdir.

• Kısaca arz (S) ve talep (D) verilerinden hazne hacmi (V) belirlenmektedir.

• Yöntemin uygulanmasında iki kabul yapılmaktadır.

• Birincisi girdi değerlerinin yıllık olarak kendilerini tekrar ettikleri, ikincisi de ihtiyacın sabit olduğu varsayımıdır.

Akarsu akım ölçümlerinden, yeterli değillerse sentetik oluşturulan akım verilerinden kritik dönem belirlenir.

Her ay gelen akım değerleri toplanır ve bu

toplanmış değerler düşey eksende (ΣS) ve zaman

yatay eksende gösterilerek debi toplam eğrisi çizilir.

Benzer şekilde ihtiyaç (talep) değerleri de toplanıp ΣD, aynı grafik üzerinde gösterilir.

1

2

3

Toplam (Eklenik) Eğri Yöntemi Adımları

ΣS eğrisinin tepe noktalarına, ΣD eğrisine paralel olan teğetler çizilir. Bu teğetlerin değme noktalarına karşılık gelen zamanlarda gelen debi, ihtiyaç debisine eşittir.

Teğetler ile teğetlerden sonra gelen debi toplam çizgisi arasındaki farklar eksik hacimleri gösterir.

Bu eksik hacimlerden büyük olanı hazne hacmi olarak belirlenir.

4

5

6

Toplam (Eklenik) Eğri Yöntemi Adımları

Ardışık Tepeler Yöntemi

• Veri birkaç yıl gibi kısa süreli olduğunda ve yıllık değerlerin tekrar ettiği kabulü yapıldığında toplam (eklenik) eğri yöntemini kullanmak kolaydır.

• Ancak gerçek veya türetilen veri uzun süreli veya ihtiyaç sabit değilse, ardışık tepeler yöntemi daha uygun olmaktadır.

• Bu yöntem toplam (eklenik) eğri yönteminin uyarlanması ile elde edilmiştir ve bilgisayar çözümlemelerinde de daha kolaydır.

• Bu yöntemde önce akım ve ihtiyaç değerleri,

buharlaşma ve sızma kayıpları da dikkate alınarak bulunur.

Akım (S) ve ihtiyaç (D) değerleri arasındaki farklar bulunup toplamları alınır.

Σ(S-D) değerleri zamana karşı çizilir.

Çizilen grafikte ilk ve devam eden tepeler bulunur.

Her set için gereken depolama miktarı ilk tepe ile, devam eden tepeye kadar olan süredeki en düşük (çukur) nokta arasındaki fark kadardır.

Bu işlem bütün setler için yapılır ve bulunan depolama değerlerinin en büyüğü gerekli hazne hacmini verir.

1

2 3

Ardışık Tepeler Yöntemi Adımları

4

5

İşletme Çalışması

• Biriktirme haznelerinde belirlenen hacmin uygun olup olmadığı işletme çalışması ile kontrol edilir. Bu işletme çalışması, genellikle işletme planına dayanan bazı

kurallarla yürütülür.

• Eğer kritik dönemde hazne buharlaşma ve sızma kayıpları çıktıktan sonra bütün su taleplerini

karşılıyorsa ve dönem sonunda haznede birikmiş fazla su kalmıyorsa belirlenmiş olan hazne hacmi uygundur.

• Böylece işletme çalışması, istenen hazne hacmini belirlemede de kullanılır.

Diğer Yöntemler

• Deterministik modeller, gerek hazne çalışmalarında, gerekse diğer su kaynakları planlamalarında, akarsu akımları gibi ortalama girdilere dayanmaktadır.

• Bu verileri sağlamak mümkün değilse, bu sınırlamaları aşmak için stokastik yöntemler

uygulanır. Bu yöntemlerde hidrolojideki belirsizlikler dikkate alınır.

• Olasılık teorisi, bu stokastik modellerin esasını oluşturur. Genellikle bu modeller deterministik modellerden daha karmaşıktır.

Haznelerin Temizlenmesi

Ağaçların ve çalıların hazne yerinden uzaklaştırılması pahalı bir iştir. Bu tür bitkilerin su içerisinde bırakılması aşağıdaki sakıncalara yol açmaktadır:

1) Baraj haznesinde ağaç ve çalılar, su yüzeyinde yığıntılar meydana getirebilir.

2) Bu organik maddelerin çürümesi, suda istenmeyen tat ve koku oluşturabilir.

3) Ağaç ve kütükler, kürek çekme, güzel görüntü gibi haznenin dinlenme amaçlı kullanımlarını kısıtlar.

Bunun için hazneye su doldurulmadan önce, haznedeki ağaç ve çalıların temizlenmesi gerekir.

Haznelerden Sızmalar ve Kaçaklar

Çoğu haznenin

yamaçları geçirgendir.

Ancak geçirimlilik az ise bu sızma dikkate

alınmaz. Eğer haznenin yamaçları kireçtaşı ve volkanik

kayaçlar gibi çok geçirimli ise önemli sızmalar ortaya çıkar.

Büyük sızmalar sadece su kaybı açısından tehlikeli değil, suyun geçtiği

kayaçlardaki

özelliklerin değişmesi açısından da

sakıncalıdır.

Sızmaları azaltmak için yapay plastik maddeler kullanmak,

enjeksiyon yapmak gibi çeşitli yollar

kullanılabilir.

Hazne Yeri Seçimi

1

• İyi bir baraj eksen yeri seçilmelidir. Dar vadi ve sağlam temeller maliyeti düşürür.

2 • Uygun ve yeterli bir baraj hacmi sağlanmalıdır.

3

• Bölgenin deprem durumu ve fay hatlarına mesafesi incelenmelidir.

4

• Buharlaşma kaybı az olması için, derinliği fazla olan göl yeri tercih edilmelidir.

Hazne Yeri Seçimi

5 • Yamaç hacmi işletmeye etki edebilir.

6

• Kamulaştırma bedeli az olmalıdır. Bu nedenle sular altında kalan arazi, ev, fabrika tesisleri bedelleri dikkate alınmalıdır.

7

• Yoğun katı madde taşıyan kollar, göle akmayacak şekilde yer seçilmelidir.

8 • Su kalitesi açısından uygun baraj yeri seçilmelidir.

Hazne Yeri Seçimi

9

• Hazne yamaçları toprak kaymalarına karşı dayanıklı olmalıdır.

10

• Haznenin menba ve mansap çevre etkileri göz önüne alınmalıdır.

11

• Projenin ekonomik ve mali yapılabilirliği yanında

çevre ve sosyal kabul edilebilirliği de araştırılmalıdır.

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. Avcı, İ., Şen, Z., 2012. Hidroloji Uygulamaları, Birsen Yayınevi, ISBN: 978-975-511-268-5, İstanbul.

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.