Investigation of effective drainage methods in sports field under various rainfall conditions
Spor alanlarında etkili drenaj yöntemlerinin farklı yağış koşullarında araştırılması
- Tez No: 691045
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRULLAH AĞAÇCIOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Hidrolik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
Büyük kitlelerin ilgisini çeken, sosyal ve ekonomik anlamda uluslararası öneme sahip spor etkinliklerinin düzenlendiği çim sahaların her türlü yağış şiddetine karşı hızlı ve etkin bir biçimde drenajını sağlayacak tekniklerin araştırılması, ayrıca hangi yağış şiddeti ve süresinin etkinliğe engel olabileceğinin araştırılması bu tezin çıkış noktasıdır. Bu projenin başlıca hedefinden birincisi, spor yapmaya uygun bir çim tabaka ile drenaj boruları arasındaki tabakanın optimum kalınlığının ve buradaki kum-çakıl katmanlarının dane boyutlarının gradasyonunun belirlenmesi, ikincisi ise bu drenaj tabakasının hangi şiddet ve süreli yağışı etkin ve hızlı bir şekilde çim tabakadan alıp drenaj borularına ulaştırabileceğinin araştırılmasıdır. Bu konu, hem hidrolojik, hem de drenaj tabakasındaki katman sayısı ve dane boyutlarının sıralaması (gradasyonu) ve aynı zamanda çim tabakanın spor yapmaya en elverişli koşullarda korunması göz önünde bulundurularak araştırılmıştır. Tez çalışması hem deneysel hem de modelleme çalışması içermektedir. Çalışma kapsamında, spor sahalarının zeminlerini modellendiği ve kritik yağışları zaman-şiddet olarak ayarlayabileceğimiz yağmurlama sistemine ve drenaj tankına sahip bir deney düzeneği geliştirilmiş ve kalibre edilmiştir. Çalışma kapsamında, farklı süre ve tekerrürlere sahip tasarım hiyetografları oluşturulmuştur. Farklı doygunluğa sahip ya da doygun olmayan akımların hidrolojik açıdan değerlendirilmesi amacıyla farklı drenaj teknikleri (Basit Boru Drenajı (PD), Üç Katmanlı ya da Askıda Su Seviye Drenajı (SWT), Kum Oluklu Drenaj (SG) and Kum Yarmalı Drenaj (SD) üzerinde toplam 100 adet deney yapılmıştır. Bu drenaj deneyleri için çıkış hidrografları elde edilmiş, hidrograflara ait drenaj başladığı süre, maksimum debi, maksimum debi çıkış süresi ve sızma oranları gibi parametreler saptanmıştır. Hiyetograf türünün hidrografın şekli üzerinde etkisi PD ve SWT teknikleri üzerinde daha belirgin olduğu bulunmuştur. Deneyler sırasında herhangi bir deneyde göllenme oluşmasına izin verilmeden deneyler gerçekleştirilmiş, 90 mmh-1 ve daha düşük yağış şiddetlerinin SD dışındaki diğer teknikerlerde drenaj davranışının benzer olduğu bulunmuştur. Hidrolojik açıdan daha elverişli olduğu tespit edilen SWT drenaj tekniği için farklı drenaj tabaklarında su muhtevası ve metrik potansiyel ölçümleri yapılmıştır. Su-Zemin Karakteristik eğrileri farklı katmanlar için kalibrasyon deneyleri sırasında tespit edilmiş bu değerleri doygun olmayan ya da farklı doygunluğa sahip zeminlerde Richard denklemini sonlu farklar yardımıyla çözen HYDRUS yazılımı ile modelleme çalışması gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları ile HYDRUS simülasyon sonuçları hem çıkış hidrografları hem de su muhtevaları Nash-Sutcliffe verimi (NSE), Kling and Gupta verimi (KGE) ve determinasyon katsayısı kullanılarak (R2) mukayese edilmiştir. Sonuçlar birbirleriyle uyumlu olup NSE, KGE and R2 değerleri sırasıyla 0,859–0,958, 0,594–0,972 and 0,868–0,975 arasında bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
The starting point of this study is to investigate different techniques and drainage mechanisms of sports fields which takes the attention of big crowds all over the world due to big sports organizations. These type of international sports organizations has social and economic impacts on countries hosting these events. Therefore, drainage of sports fields under various rainfall conditions is a very crucial engineering issue to be investigated. The first goal of the two main purposes of the thesis is to investigate the optimum thickness and particle size gradation of the drainage layer which is consisted of rootzone-sand- and gravel, the second goal is to determine the behaviors of different constant rainfall intensities and durations under which a sporting event can be performed comfortably without any ponding on the surface of the turf and without deteriorating turf quality required for sports events. This study has both experimental and modeling portions. An experimental setup (rainfall simulator and drainage tanks) was developed and calibrated to model the field conditions of sports fields under critical rainfall duration and intensity. Experimental rainfall hyetographs for different durations and return periods were also designed. 100 experiments were conducted to investigate hydrological descriptions of unsaturated flow (variable saturated flow) by using multiple packed sports field drainage layers (Pipe Drain (PD), Suspended Water Table (SWT), Sand Groove (SG), and Slit Drain (SD). The hydrograph parameters which are a time to start to drain, maximum outflow, time to reach maximum outflow, and infiltration rate were also evaluated for PD, SWT, SG, and SD. The hyetographs had more distinctive effects on the shape of the drainage outflow hydrographs for PD and SWT. The rainfall intensities were not separately caused to surface ponding for each drainage method in this study. For 90 mmh-1 and lower rainfall intensities, three drainage methods demonstrated similar drainage behaviors except for SD. The subsequent greater rainfall intensities were induced different maximum drain outflows for each drainage technique. The SWT was thought that it is the most drainable and applicable drainage technique in terms of hydrological perspectives. Therefore, for SWT, time-dependent water contents were also monitored using soil moisture sensors at different depths in the drainage layers. Soil water retention curve (SWRC) of each drainage layer obtained from calibration tests and empirical parameters were optimized with HYDRUS-3D model which solves 3-D Richards's equation using finite element method through saturated unsaturated media by using water contents and suction pressure results. Observed drain outflow hydrographs were compared with simulated drain outflow hydrographs by using statistical indices of Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) index, Kling and Gupta Efficiency (KGE) index, and determination coefficient (R2). Experimental results and HYDRUS-3D simulations showed good compatibility with the values of NSE, KGE and R2 varied between 0.859-0.958, 0.594-0.972, and 0.868-0.975, respectively.
Benzer Tezler
- Çan (Çanakkale) Açık Ocak Linyit İşletmesi'ndeki şev duraysızlıklarının araştırılması ve çözüm önerileri
Investigation of slope instabilities at Çan (Çanakkale) and recommendations for remedial measures
ALİ KAYABAŞI
Doktora
Türkçe
2009
Jeoloji MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. CANDAN GÖLCEOĞLU
- Sulama sistemleri ve GAP'da şartlara göre en uygun sulama sisteminin araştırılması
Irrigation systems and the investigation of the best irrigation system in sap ( GAP ) according to the regional conditions
ZEYNEL FUAT TOPRAK
- Tünel tasarımına etki eden faktörlerin incelenmesi
Investigation of the factors affecting the design of tunnel structures
ONUR EFE HEPBOSTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT ÖZTÜRK
- Korige boruların tasarımı
Design of the corrugated pipes
ADEM GÜNEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİYA ABDULALIYEV
DOÇ. DR. ŞENOL ATAOĞLU
- Geogrid-donatılı kum zemine oturan temellerin taşıma kapasitesi
Bearing copacity of footings on geogrid-reinforced sand
TEMEL YETİMOĞLU