Geri Dön

Investigating hydraulic geometry of unregulated rivers in western Turkey for sustainable river management

Sürdürülebilir akarsu yönetimi için regüle edilmemiş batı Türkiye akarsularının hidrolik geometrisinin incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 381863
  2. Yazar: GÖKÇE DUMAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ERDEM GÖRGÜN, DOÇ. DR. ORAL YAĞCI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Environmental Engineering, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 129

Özet

Sağlıklı bir akarsuda ekolojik denge kendiliğinden kurulmakta, dış ortamdan herhangi bir etki olmadığı sürece doğal olaylar vasıtası ile varlığını sürdürmektedir. Ancak dünya nüfusunun kontrolsüz büyümesi ve buna paralel olarak şehirleşmenin de etkisiyle kaynak arayışlarının artışı sonucu, insan müdahalesi ile daraltılan, kanal içerisine alınan sular, akarsu akımları üzerinde neredeyse geri dönüşü olmayan sonuçlara sebep olmaktadır. İnsan müdahalesi sonucu akış kesitinin konut ve diğer kullanım amaçları için bozulması veya üstünün kapanması da daha fazla taşkına yol açmaktadır. Şehirleşme arttıkça, insan çıkarları doğrultusunda yapılan beton, asfalt gibi su geçirmeyen zeminlerin artması, şehir içindeki en önemli hidrolojik sorunlardan birisidir ve bilinçsiz yaptırımlar sonucu yağmur sularının yeraltına sızması azalarak bitme aşamasına gelmiştir. Geçirimsiz tabakalar arttıkça, yeraltına yağmur sularının süzülme oranının azalmasıyla yeraltı su seviyesi de düşmektedir. Yeraltı su seviyesinin düşmesiyle birlikte akarsuların rejimleri de değişmektedir. Yüzeyde biriken yağmur suları aniden akışa geçerek kendi ekolojik döngüsüne katılamayan taşkınları doğurmaktadır. Esas olan, yapılaşma hesabının doğru ve doğaya saygılı ölçütlerle hesap edilmesi ve hatta mümkün olduğu kadar betonlaşma ve asfaltlaşmanın önüne geçilmesidir. Mühendisler tarafından önerilen de şehirleşme çalışmalarında doğanın doğru ölçülmesi ve doğru değerlendirilmesinin yapılmasıdır. İklimin olumlu yönlerini olumsuz koşullara karşı kullanabilmek amacıyla, yapılaşma planları gün ışığından maksimum yararlanan ve iyi bir yalıtım ile daha az enerji tüketen konutlar üretme amacına göre hazırlanmalıdır. Yağışın yeraltı su kaynaklarını beslemesine imkan sağlayacak şekilde mevcut yeşil alanların genişletilmesi ve korunması esas alınmalıdır. Tüm bunlarla birlikte akarsu yataklarında yapılaşma yasaklarına uyulmalı, felaketler oluşmadan önlemler alınmalı, gerekli görülen restorasyon çalışmaları ise doğanın ekolojik yenileme döngüsünü taklit edecek en yakın şekilde yapılmalıdır. Taşkınların en büyük nedenlerinden biri de şehir içindeki ve çevresindeki derelerin yanlış ıslahı, ıslah edilmemesi ya da ıslah adı altında kanal içerisine alınması ve kesitinin doğal akışı bozacak şekilde daraltılmasıdır. Esas amacı su taşıyıcılık olan dereler, çarpık, bilinçsiz kentleşme sonucu kanalizasyon atıkları ve çöplerle dolmakta, ve zaten şehirleşme sonucu akımı azalan akarsu, bunların sonucunda iyice kendini taşıyamaz hale gelmektedir. Şehir gelişmeleri planları hazırlanırken doğal ortam ilişkilerini iyi araştırarak ortaya koymak ve sürdürülebilir planlar yapmak gerekmektedir. Doğal dengenin bozulmamasına önem gösterilmeli ve mümkün olduğunca beton alanların tekrar doğal haline çevrilmeye çalışılmasına yardımcı olunmalıdır. Sürdürülebilir akarsu restorasyon çalışmaları için nehir en kesiti seçimi, belirli bir debideki taşkın şiddetini belirlemede, sediment karakteristikleri ve taşınım mekanizmalarının belirlenmesinde, nehir ekosisteminin tam anlamıyla kavranmasında ve balık ekosistemini etkileyebilecek hızların ölçütlendirilmesinde etkin rol oynadığından son derece önemli bir konudur. Şekillendirici debiler de tipik bir en kesitin oluşumunda ana tetikleyici faktör olduğu için, bu çalışma regüle edilmemiş Batı Türkiye nehir havzaları akarsularının belirli en kesitlerinin, debiyle değişen hidrolik geometri parametrelerinin anlaşılmasını kolaylaştırmak ve yapılacak ıslah çalışmalarına doğayı, nehir ekosistemi döngüsünü önemseyen akademik bir bakış açısıyla yaklaşılmasını, doğa dostu en kesit şekli tasarımları yapılmasını teşvik etmek amacıyla yürütülmüştür. Çalışma için Türkiye'nin batı bölgesine bir bakış açışı sağlama açısından Büyük Menderes, Küçük Menderes, Kuzey Ege, Susurluk, Meriç-Ergene, Gediz havzaları ve metot validasyonu amacıyla da Batı Akdeniz Havzası seçilmiştir. Bu havzaların seçilme sebebi ağırlıklı olarak, Batı Türkiye bölgesini yansıtan benzer meteorolojik karakteristiklere, karşılaştırılabilir benzer yağış karakteristiklerine, ve doğu bölgelerine kıyasla düşük gradientli akarsulara sahip olmalarından ileri gelmektedir. Metot çalışmasına geçmeden önce insanın, akarsu kollarını nasıl şekillendirdiği ve tahmin edilemez sonuçlara yol açtığı daha genişletilmiş şekilde açıklanmış ve sonrasında kentleşmeyle birlikte hidroelektrik projeleri gibi doğal olmayan yapıların ve insan faktörünün akarsular ve taşkın yatağı bitkileri üzerindeki ekosistem etkilerinden kısaca bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde doğal akarsuların jeomorfik karakterizasyonu ve önemli sınıflandırma parametreleri hakkında bilgi verilmiş ve akabinde kesit şekillerini ampirik ifadelerle anlamamızı sağlayan hidrolik geometri prensibine geçilmiştir. Çevresel akış çeşitleri ve doğa dostu, başarılı akarsu ıslah çalışmaları ve“yeniden doğallaştırma”kavramından bahsedildikten sonra metodolojik kısım anlatılmıştır. Bu çalışmada kullanılan 14 regüle edilmemiş akarsu kolunun 23 regüle edilmemiş akım gözlem istasyonuna ait enkesit ölçümleri ve anahtar eğrisi ve debi süreklilik çizgisi hesapları için gerekli olan günlük ortalama debi verileri Devlet Su İşleri tarafından basılan akım yıllıklarından sağlanmış olup, regüle edilmemiş altı havza akarsularının tam dolu genişlik, derinlik, hız ve eğimlerinin kesit biçimlerici debiyle ilişkisini gösteren ampirik formülleri hidrolik geometri prensibine göre oluşturulmuştur. Google Earth üzerinden regüle edilmemiş akarsu kolları, kol boyunca akımı kontrol eden bent ve barajların elenmesiyle seçildikten sonra bu kollardaki akım gözlem istasyonları belirlenmiştir. Daha sonrasında bu akım gözlem istasyonlarına denk gelen kesitlerin şekilleri bilgisayar ortamında görselleştirilmiş ve tam dolu kesit geometrisi çıkarıldıktan sonra bu geometriye denk gelen tam dolu debiler, yine DSİ'den sağlanan debi ve derinlik ölçümü verilerine dayanarak hesaplanan anahtar eğrilerinden okunmuştur. Ardından enkesit biçimlendirici debiyi seçmek amacıyla“maksimum yıllık ortalama debi”tabanlı ve“debi süreklilik çizgisi”tabanlı iki istatistiksel metot izlenmiştir. Bu iki metodun debilerinin kesit geometrisiyle de ilişkilerine bakıldıktan sonra en iyi korelasyonu sağlayanın, debi süreklilik çizgisinden elde edilen“binde iki”lik debi olduğu görülmüştür ki bu da anlamlı bir taşkın dönüş aralığı olan 1,5 seneye tekabül etmektedir. Daha sonra, şekillendirici en iyi korelasyonu sağlayan debi ve ölçülen kesit geometrisi yardımıyla elde edilen ampirik hidrolik geometri katsayıları ve üslerinin, genişliği ve derinliği bilinmeyen bir başka regüle edilmemiş akarsu havzası kolundaki geçerliliğini kontrol etme amacıyla, kesit şekli bilinmeyen Batı Akdeniz havzasının regüle edilmemiş istasyonlarının enkesit verileri tahmin edilmeye çalışılmış ve tutarlı sonuçlar açığa çıkmıştır. Bu çalışma sonucunda maksimum yıllık ortalama debilerin ve günlük ortalama debilerin, regüle edilmemiş akarsuların kesitlerini biçimlerici özelliğini en iyi karakterize eden debiyi bulmada önemli rol oynadığı görülmüş ve validasyon sonuçları da çalışmada elde edilen ampirik hidrolik geometri katsayı ve üslerinin batı bölgelerindeki regüle edilmemiş diğer akarsu enkesit şekillerini belirlemede kullanılabileceğini göstermiştir. Akarsu havzası yönetiminde peyzaj yapılandırmaları ve taşkın kontrolü çalışmaları kadar akarsu restorasyonu da büyük önem taşımaktadır ve ana yatağın kapasitesi ile akışlar arasındaki ilişkisinin iyice anlaşılabilmesi için regüle edilmemiş kollarındaki enkesitlerin, debiyle olan davranışlarının incelenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmanın en önemli özelliği, Türkiye'de henüz üzerinde durulmayan, restorasyon konusunda doğayı taklit etme amacımızda en önemli özelliğe sahip olan regüle edilmemiş akarsu havzası kollarına odaklanması ve buradaki akım gözlem istasyonlarına ait enkesit ve şekillerindirici debi verilerini ortaya çıkarmasıdır.

Özet (Çeviri)

Playing a major role in the geographic cycle, rivers are both the routes over which the erosion products are carried to the sea and the mechanism for effecting the transportation. Through decades, it is observed that, a complete cycle of healthy river life consists of successive stages of youth, adolescence, maturity and old age. At the stage of maturity, a river is very well able to attain the condition of grade that connotes the existence of equilibrium in the river system. Stream characteristics tend to adjust themselves to the discharge and sediment load. Therefore, if necessary, a healthy river restoration ought to aim to mimic the most natural condition as much as it could. For a sustainable river restoration, selection of river cross-section is vital since it has a great influence on determining the magnitude of flood for a given section; defining sediment characteristics and transport process mechanism; thoroughly understanding the riverine ecosystem and determining the velocity, which can affect fish community. The present work describes in quantitative terms the manner in which hydraulic geometry parameters change with discharge at a given unregulated/natural river cross-section and how environmental friendly river restorations and impact assessments can be figured out according to the river geometry. It has seen that some measured hydraulic characteristics of stream channels (width, depth, velocity, slope) vary with discharge as simple power functions at a given river cross section. The discharge related hydraulic geometry functions derived for a given cross section among various cross sections along the river differ only in numerical values of coefficients and exponents. An empiric quantitative relation among average measurements of width, depth, velocity and slope is derived from data on natural, unregulated rivers. Afterwards, characteristics of channel shape in the unregulated river cross sections are examined. At a given cross section with a gauging station, the bankfull width and depth and therefore, the velocity change with the amount of water flowing in the cross section. The changes in these geometric parameters seem to have certain characteristics which are applicable to many natural river cross sections. The data used in this study collected at regular river measurement stations for purposes of determining river discharge by State Hydraulic Works. This study uses hydraulic data surveyed in 14 unregulated reaches within six different river basins (Büyük Menderes, Küçük Menderes, Kuzey Ege, Susurluk, Meriç-Ergene, Gediz) in the Western Turkey. These river basins have similar meteorological characteristics in common, representing the western mediterranean region. Combining Google Earth features with the gauging station data which was provided by State Hydraulic Works, first of all, unregulated reaches and weakly regulated reaches were determined by excluding dams and weirs along the reach for the six different river basins. Secondly, among the determined total unregulated reaches on those river basins, usable reaches were selected according to the applicable gauging station data corresponding to them. After deciding the reaches and stations, SHW data were gathered together to calculate the cross sectional area for each of the river basin reach. For that cross section data, rating curves and flow duration curves were computed then. Coming to the formative discharge, two statistical analysis were done to decide the best correlated discharge with the channel geometry. Subsequently, empirical equations, coefficients and exponents were generated according to the relationship between discharge values and cross-sectional geometry. The generated empirical hydraulic geometry and flow expressions were tested within the unregulated Batı Akdeniz river basin for the validation purpose of the empirical results. Rivers tend to adjust and reconstruct themselves with their self healing capacity and if necessary, a healthy river restoration must mimic the most natural condition as much as possible. Overdesigning or enlarging the channel cross section (typically widening) can create a conflict in the large woody debris balance and may give rise to the thrash accumulation and eventually a slow death of a functioning river. For a sustainable river restoration, selection of river cross-section is vital since it has a great influence on determining the magnitude of flood for a given discharge; defining sediment characteristics and transport process mechanism and thoroughly understanding the riverine ecosystem. And with the help of flow patterns through history, a link can be established between the main river channel capacity and it's flow interaction so that a natural flow regime and it's relationship with cross-sections can be understood. Since formative discharges are main triggers of a typical cross-section of a river, this study is conducted to give a better understanding of hydraulic geometry parameters changing with discharge at a given unregulated river cross-sections located in Western Turkey and the results might be a transitional stage to the urban runoff planning and future works can be done to imitate unregulated river cross-sections where modified land use require different development strategies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    183745

    HAD (hesaplamalı akışkanlar dinamiği) bilgisayar modellemesi kullanılarak anoksik tank hidroliğinin incelenmesi

    Investigation of anoxic tank hydraulics by using CFD(compitaional fluid dynamics) model

    KEVSER DEMİRÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Çevre MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. FUAT BUDAK

  2. Tez No

    828641

    The influence of instream formations on hydraulic characteristics in natural lowland rivers

    Doğal ova nehirlerinde akım ortamındaki oluşumların hidrolik özellikler üzerindeki etkisi

    NAGHMEH HEIDARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ORAL YAĞCI

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT AKSEL

  3. Tez No

    410672

    Investigating added value of improved DEM, river geometry and model parameter definitions on flood inundation mapping

    Geliştirilmiş SYM, akarsu geometrisi ve model parametre tanımlamalarının taşkın alanı belirlenmesi üzerine katkılarının incelenmesi

    MOHAMED NAJAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ GÜL

  4. Tez No

    608353

    Experimental study and numerical simulation of cavitation potential on güllübağ spillway model

    Güllübağ dolusavak modeli kavitasyon potansiyelinin deneysel ve nümerik olarak modellenmesi

    EZGİ AŞIROK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK

  5. Tez No

    596796

    Döküm en AC 43300 alüminyum alaşımının kısa ömürlü yorulma davranışı modelinin incelenmesi ve modelin parça tasarımında kullanılması

    Investigating low cycle fatigue properties of casting en AC 43300 aluminum alloy and using on a bracket design

    AYKUT TURNA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADNAN DİKİCİOĞLU

Geri Dön