Mathematical modelling of flow duration curves to be used for energy computations in high-head free-flow diversion type hydroelectric schemes, with special emphasis on karst effluents
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 50123
- Danışmanlar: PROF.DR. ÜNAL ÖZİŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
"Karst etkilerinin özel önemi olduğu biriktirmesiz yüksek düşülü çevirme santrallannda enerji hesabı için akım sürek eğrilerinin matematik modellenmesi. İzmir, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hidroloji ve Su Kaynaklan Doktora Tezi, N.:10 (Yön.: Prof. Dr. Ünal ÖZİŞ). ÖZET Bu çalışmada, karst pınarlarının kurak dönemdeki boşalımım tanımlamada yaygın uygulama alam bulmuş olan, alçalan basit üstel bir bağıntının, boyutsuz akım sürek eğrilerinin de büyük bir kısmım tanımlayabileceği öngörülmüştür. Bu tür bir eğriyi pratik açıdan da çok kullanışlı olan bir doğru biçimine sokacak en basit model logaritmik dönüşümdür. Dolayısıyla, ordinat ekseninde akım sürek eğrisinin boyutsuz akışlarının logaritmik dönüşümlü değerlerinin, apsis ekseninde zaman değerlerinin yer aldığı, yanlogaritmik nitelikteki bir eksen düzeninde, sürenin büyük bir kısmında doğrusal bir biçimin bu kesimdeki akım sürek eğrisini tanımlayabileceği düşünülmüştür. Bu matematik modelle boyutsuz akım sürek eğrilerinin orta ve düşük akım bölgeleri, değişimin fazla olduğu başlangıç ve bazı durumlarda ani azalma gösteren kuyruk kesimleri haricinde, yeter duyarlıkla tanımlanabilmektedir. Böylelikle, serbest yüzeyli akışlı biriktirmesiz çevirme santrallarmm herhangi bir çevirme kapasitesi için belli bir zaman diliminde yararlanılabilecek ortalama akış, dolayısıyla da enerji üretimi çok kolay biçimde hesaplanabilecektir. Bu yaklaşımla, suyun çevrileceği bağlama yerlerinde, yeterli uzunlukta akış gözlemleri bulunduğunda yararlanılacak akış ve üretilecek enerji hesaplan kolaylıkla yapılabildiği gibi, gözlem süresi yetersiz veya hiç olmayan çevirme kesimlerine de benzer koşullara sahip istasyonların verilerini yeterli duyarlıkta aktarabilmek mümkün olacaktır. Yöntem esas olarak, önemli karst pmar katkılarının bulunduğu, yağışlan mutedil fakat mevsimlik değişiminin büyük olduğu Suçatı (811), Beşkonak (902), Karahacıh (1714), Kızdgeçit (1717), Yazıköy (2124) ve Hisarcık (2145) akım gözlem istasyonlarının günlük ortalama akış gözlemlerine uygulanmıştır. Aynca, gerek karst pınarlardan beslenmeyen, yağışlan mutedil fakat mevsimlik değişimi büyük Kayırlı (701) akım gözlem istasyonunda, gerekse karst pınarlardan beslenmeyen, yağışlan çok yüksek fakat mevsimlik değişimi az olan Şimşirli (2218) akım gözlem istasyonunda uygulanabilirliği de araştırılmıştır.Logaritmik dönüşümlü boyutsuz akış sürek eğrilerinin, 1963-1989 ortak dönemindeki birer yıllık zaman dilimlerinin her biri için üstel model, logaritmik dönüşümle doğrusallaştınlabilen, yılın tamamı (sürenin %100'ü), en sulak %10'u hariç kalan %90'ı, en sulak %20'si hariç kalan %80'i, en sulak %30'u hariç kalan %70'i, en sulak %40'ı hariç kalan %60'ı için uygulanmış olup, özellikle bir yıllık zaman diliminin %90'ı, %80'i ve %70'i için, iyi bir uygunluk göstermiştir. Üstel modelin parametrelerinden başlangıç değerinin tabii logaritması olan, logaritmik dönüşümde doğrusal biçimin ekseni keme sabiti ile yıllık akışlılık katsayılarının logaritmaları arasında kuvvetli sayılabilecek doğrusal bir bağımlılığın olduğu belirlenmiştir. Üstel modelin geometrik azalma katsayısı ile yıllık akışlılık katsayıları arasmda doğrudan anlamlı bir ilişki bulunamamıştır. Geometrik azalma katsayısı ile logaritmik dönüşüm uygulanmış boyutsuz akış dizilerinin yıllık standart sapmaları arasında kuvvetli doğrusal ilişki belirlenmiştir. Ancak, standart sapmalar ile yıllık akışlılık katsayıları arasmda da doğrudan anlamlı ilişki kurulamadığından, bu yaklaşım sonuç vermemiştir. Buna karşılık, üstel modelin başlangıç değeri tabii logaritmasından yıllık akışlılık katsayısı tabii logaritmasının çıkarılmasıyla oluşturulan farklar dizisi ile geometrik azalma katsayısı arasmda göreli olarak daha iyi bir doğrusal bağımlılığın olduğu belirlenmiştir. Yüksek düşülü, biriktirmesiz çevirme santrallannda boyutlandırmamn, özellikle proje ekonomisi açısından, genellikle bir yıllık zaman diliminin %10 ila %30'una karşıgelen bir sürede akarsuda aşılan debiye göre yapıldığı da dikkate alınarak, üstel modelin sınanması, bir yıllık zamanın en sulak %20'si hariç kalan %80'i dikkate alınarak belirlenen çevirme kapasitesine göre ve üç değişik durum için yapılmıştır. Bir yıllık zaman diliminin en sulak %20'si hariç kalan %80'i için yapılan bu uygunluk sınamalarında, çevirme kapasitelerine göre yıllık ortalama faydalı akım değerleri olarak, gözlemlerden belirlenen ile modelden elde edilen değerler arasındaki farkların en kurak ve en sulak yıllar için ortalama %10 mertebesinin altında kaldığı; sadece en kurak yılların birinde bunun %25 mertebesine ulaştığı görülmüştür. Üstel modelin uyumlu sayılabilmesinin, uzun süreli ortalama akım değerinin değişimine de oldukça duyarlı olduğu belirlenmiştir. vı
Özet (Çeviri)
Mathematical modelling of flow duration curves to be used for energy computations in high-head free-flow diversion type hydroelectric schemes, with special emphasis on karst effluents. Izmir, Dokuz Eylül University, Institute of Science and Engineering, Thesis for Ph. D. on Hydrology and Water Resources, N.:10 (Adv.: Prof. Dr. Ünal ÖZÎŞ). ABSTRACT In this study, a simple decreasing exponential function, widely used to represent the discharges of karst springs in dry periods, is proposed to model also the dimensionless flow duration curves, with the exception of the very wet one or two months of the year. A logarithmic transformation appears to be the most simple procedure to transform this function into a practical straight line form. Consequently, a semi-logarithmic plotting of the dimensionless flow duration curve, with the logarithms of the hydraulicity coefficients in the ordinate and the time in the abscissa, would enable that the simple exponential model fits the largest part of the flow duration curves as a straight line. This mathematical model would represent with sufficient accuracy the central and low flow parts of the flow duration curves, except the wettest initial parts with high variation and, in some cases, extreme tail parts with sharp declines due to sudden depletions or diversions. Hence, the divertable average flow and consequently the amount of energy to be generated can easily be calculated for any time duration and maximum diversion capacity. Through this approach, not only the amount of turbinable flow rates and the energy production can easily be calculated when records of sufficient length is available at the diversion point, but also the transposition of records from other locations, either to extend existing ones or to represent a location without any records, can be carried out with better accuracy. Basically, the method has been applied at Suçatı (811), at Beşkonak (902), at Karahacih (1714), at Kızılgeçit (1717), at Yazıköy (2124) and at Hisarcık (2145) streamgaging stations with significant karst spring effluents, fed from moderate annual precipitation with high seasonal variation. In addition, the applicability of the method was investigated at two streamgaging stations on non-karst basins, one of them is Kayırlı (701) fed from moderate annual precipitation with high seasonal variation and the other is Şimşirli (2218) fed from high annual precipitation with moderate seasonal variation. uiThe exponential model of logarithmically transformed dimensionless flow duration curves for each year of the period 1963-1989, as a straight line after logarithmic transformation, has been applied for the entire year (100 % of the duration), for the remaining 90 % of the year excluding the wettest 10 %, for the remaining 80 % excluding the wettest 20 %, for the remaining 70 % excluding the wettest 30 %, for the remaining 60 % excluding the wettest 40 %; the fit of such a model proved to be especially suitable for 90 %, 80 % and 70 % durations. A significant linear relationship exists between the intercept of the linearized exponential model after logarithmic transformation, and the natural logarithms of annual hydraulicity coefficients. There is no significant direct relationship, linear or logarithmic, between the geometrical decrease coefficients of the exponential model and the annual hydraulicity coefficients. A direct significant relationship exist between the geometrical decrease coefficients and the standard deviations of logarithmically transformed annual series; however no significant relationship was found between the standard deviations and the annual hydraulicity coefficients, so that this approach did not yield a satisfactory result. On the other hand, a linear relationship exists between the geometrical decrease coefficients and the differences of logarithmically transformed initial values minus logarithmically transformed annual hydraulicity coefficients. The design of the maximal diversion capacity of unregulated high-head hydroelectric diversion schemes is selected, especially under consideration of project economics, as a flow rate exceeded for a certain duration during a year, usually 10 to 30 % of the year. Accordingly, the model has been tested to fit 80 % of the flow duration curve, excluding the wettest 20 % of the duration; and for three conditional cases. The difference between the observations and the results estimated from the models, fitted to 80 % of the annual durations excluding the wettest 20 %, is usually less than 10 % for the driest and wettest years, with the exception of one case, where it reaches 25 % for the driest year of the 1963-1989 period under consideration. The exponential model appears to be quite sensitive to the estimation of the long-term average flow for stations with insufficient records or for locations without any observations. IV
Benzer Tezler
- Hidrofoillerde derinlik ve kat-kat etkisinin incelenmesi
An Investigation of depth and cascade effect on hydrofoils
AYDIN ŞALCI
- Kompakt buhar sıkıştırmalı bir soğutma sisteminin deneysel ve matematik modelleme çalışması
Experimental and mathematical modelling studies of a compact vapor compression refrigeration system
MUHSİN CAN AKKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Değişken kesitli baraj-rezervuar etkileşim problemlerinin varyasyonel hibrid eleman metodu ile çözümü
Başlık çevirisi yok
HAKAN UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAÇ ERGÜVEN
- Kömürün kendi kendine ısınmasının ve tutuşmasının modellenmesi, simülasyonu ve deneysel incelenmesi
Mathematical modelling, simulation and experimental investigation of self – heating and self – ignition of coal
BURHAN YÖRÜK
Doktora
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ARISOY
- Elektrik üretim sistemlerinin optimal planlamasında yeni bir modelleme ve çözüm
Başlık çevirisi yok
SEMRA ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
1989
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NESRİN TARKAN