HİDROJEOLOJİ
3.Hafta
Hidrolojik Çevrim Bileşenleri
Akış ve süzülme
Doç.Dr.N.Nur ÖZYURT
[email protected]
Hidrolojik Çevrim Bileşenleri
•
•
•
•
Buharlaşma-terleme
Yağış
Yüzeysel akış
Yeraltına süzülme ve yeraltısuyu akışı
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
1
Yeryüzüne düşen yağışın bir bölümü yüzeyde bir kısmıda süzülerek zemin
içinde akışa geçer.
- Yüzeysel akış havzaya düşen yağışın buharlaşma ve sızma sonrasında
akışa geçen bölümü
-Yüzeyaltı akış (İç yada ara akış) süzülen su zeminin üst bölümünde akışa
geçer genellikle kısa sürede yüzeye çıkar
-Yeraltı akışı süzülen su zeminin derinlerine doğru ilerler ve akışa geçer
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Yüzeysel Akış
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
2
Türkiye’deki Yüzey Suyu Havzaları
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Yüzeysel Akışı Etkileyen Faktörler
Meteorolojik Faktörler
Fiziksel Faktörler
•Yağışın türü, şiddeti, süresi,
miktarı
•Bitki örtüsü ve bitkilerin yağışı tutma
kabiliyeti
•Yağışın havzadaki alansal
dağılımı
•Arazi kullanımı
•Havzadaki önceki yağışlar ve
dolayısıyla zemin nemi
•Evapotranspirasyonu etkileyen
diğer etkilerin tümü
•Zemin türü ve yüzeyin su depolama
kapasitesi
•Drenaj alanı ve şekli
•Drenaj ağı yoğunluğu
•Yükseklik
•Topografya_eğim
•Yüzeysel akışı sonlandıran açık
depolama alanlarının (göller,
rezervuarlar vb.) varlığı
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
3
Akış Katsayısı
Bir drenaj alanına düşen yağışın akışa geçen kısmı akış katsayısı (α) ile
tanımlanır.
Akış katsayısı, belirli bir süre için drenaj alanındaki akışın yağışa oranıdır.
Havzanın ve yağışın özelliklerine göre 0.05 ile 0.95 arasında değişen
değerler alır.
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Akım Rejimine Göre Akarsular
Sürekli (Perennial) Akarsu: yıl boyunca sürekli akış gözlenir
Süreksiz (Ephemeral) Akarsu: sadece yağış olayının ardından akış gözlenir
Kesikli (Intermittent) Akarsu: yılın yağışlı dönemleri boyunca akış
gözlenirken, kurak dönemde yatakta su akışı gerçekleşmez.
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
4
Akım Nedir?
Akım (=Debi)
Akarsu ya da kanalın herhangi bir kesitinden
birim zaman içinde geçen su hacmidir.
Simgesi: Q Boyut: L3/T Birim: m3/s
Q=A.V
V:Akım hızı m/s
1000 litre = 1m3
A:Kesit alanı m2
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Akım ölçümü
• Doğrudan ölçüm
Muline, Yüzen cisim, İzleyici, Utrasonik
yöntemler, Elektromanyetik yöntemler
• Hidrolik yapılar ile ölçüm
Savaklar, orifis, kanallar
• Akımın tahmin edilmesi
Yağış-akış ilişkileri, hidrograf analizleri
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
5
Akım hızı ölçümü
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Akım hızının değişimi
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
6
Seviye ölçümü-Akım Hesaplaması
x
x
Anahtar eğri
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Savaklar
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
7
Enstrüman ile ölçüm şansın yoksa
Q=A.V Q=A*L/t
V:Akım hızı m/s
A:Kesit alanı m2
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Manning Eşitliği
2
1
1
Q = • A • R 3 •S2
n
Q: debi (m3/s),
N: Manning pürüzlülük katsaysı(boyutsuz),
A akıma dik akarsu en kesit alanın (m2),
R hidrolik yarıçap (m)
S su yüzeyi eğimini (boyutsuz) göstermektedir.
R=
A
P
P akıma dik akarsu yatak taban
uzunluğunu (= Islak Çevre, m)
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
8
Örnek: Beton ile kaplı diktörgen şekilli taban genişliği 1m olan
bir kanalın taban kotu 150m de 0.5 m azalmaktadır. 0.5m su
yüksekliği için kanal debisini hesaplayınız? (beton için manning
katsayısını 0.012 alınız)
2
1
1
Q = • A • R 3 •S2
n
R=
0.5 m
1m
A
P
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Islak çevre=0.5+0.5+1= 2 m
Kesit alanı=1x0.5= 0.5 m2
Hidrolik yarıçap=0.5/2= 0.25 m
Eğim=0.5/150= 0.0033
V=(0.25)2/3x(0.0033)1/2/0.012=1.9 m/s
Q=1.9x0.5=0.95 m3/s
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
9
Türkiye’de akım gözlem ağı
http://rasatlar.dsi.gov.tr/
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Akım gözlemleri
Günlük akım gözlemi
Aylık toplam akım hesaplaması
Yıllık ortalama akım hesaplaması
Ekstrem akımların gözlenmesi
Anahtar eğri kontrolü
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
10
Drenaj alanı içinde akımın değişimi
A
QA=50 m3/s
AA=20000km2
B
QB=? m3/s
AB=8000 km2
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Havza akışının hesaplanması
Qo= α.Po.A
Qo:Havza yıllık akışı (m3/yıl)
α : akış katsayısı
Po:Havza için uzun yıllar
ortalama yağış yüksekliği (m)
A: Havza alanı
Örnek:Havza alanı 182 km2 olan bir akarsu havzasında 10 yıllık
ortalama yağış 560 mm ve akış katsayısı (α) 0.36 olduğuna göre
havzanın ortalama yıllık akışını hesaplayınız?
Qo= α.Po.A
Qo= 0.36x560x10-3x182x106
Qo=36.69 106 m3/yıl
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
11
Hidrograf
Q
Hiyetograf
Hidrograf
t
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Hidrograf Bileşenleri
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
12
Akarsu Yeraltısuyu İlişkisi
Alıcı Akarsu
Verici Akarsu
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Süzülme (İnfiltrasyon)
Yeryüzüne ulaşan yağış sonlu ve değişken kapasiteli geçirimli zemine
süzülür.
Süzülme kapasitesi zeminin özelliklerinin yanısıra yağışlı ve kurak iklim
koşullarına da bağlıdır.
Süzülme belirli bir sürede süzülen suyun derinliği cinsinden (mm) ifade
edilir.
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
13
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
Süzülmenin ölçülmesi_İnfiltrometre
İnfiltrometre, zemine yerleştirilen halka yada silindirlerdir.
Silindir yada halkada su seviyesinin azalması zemine süzülme
olarak gözlenir.
Dr.N.Nur Özyurt 2014-2015 Güz
Dönemi
14
Download

3.Hafta Ders Notu