The benefit of unsteady flow modeling with 1D finite element to determine the flood hazard maps in urban water courses
Kentsel su kaynaklarında taşkın tehlikesi haritalarının belirlenmesinde 1 boyutlu sonlu elemanlarla kararsız akış modellemesinin faydası
- Tez No: 857135
- Danışmanlar: PROF. DR. ERİK PASCHE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Technische Universität Hamburg-Harburg
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 66
Özet
Bu çalışma, kalibre edilmiş ve doğrulanmış tek boyutlu kararsız bir taşkın modeli kullanarak Kollau havzasındaki 100 yıllık bir taşkın olayının olası etkilerini analiz etmeyi ve çalışma alanı için taşkın tehlike haritaları üretmeyi amaçlamıştır. Modelin ve su baskını haritalarının hazırlanmasında Kalypso adı verilen CBS tabanlı modelleme aracından yararlanılmıştır. Program, hem bitki örtüsünü kaplayan kesitlerden hem de ana kanal ile taşkın yatakları arasındaki momentum değişiminden kaynaklanan akış direncini dikkate alarak doğal nehirler için tek boyutlu Saint-Venant Denklemlerini çözmek için yeni bir prosedür kullanır. İlk olarak, nehir profillerinin hidrodinamik davranışını karakterize etmek için Başarılı bir şekilde, önceki tek boyutlu hidrodinamik su profili modelleme çalışmasından elde edilen veriler kullanılarak her profil için üç polinom fonksiyonu üretildi. İkinci olarak, üretilen ve optimize edilen polinomlar, 1 boyutlu sonlu elemanlar ağında tek boyutlu kararlı durum hesaplamalarını gerçekleştirmek için kullanıldı. Sonuçlar kararsız hesaplamaların yeniden başlangıç değerleri olarak kullanıldı. Üçüncü olarak, sonuçların Şubat 2002'deki sel olayı kayıtlarıyla karşılaştırılması yoluyla modelin kalibrasyonu ve doğrulanması gerçekleştirildi. Daha sonra kısmen kalibre edilmiş model, nehir yatağında köprü varlığı açısından birbirinden ayrılan 100 yıllık iki taşkın senaryosu için tekrar çalıştırılmıştır. Son olarak, nihai sonuçlar Kollau havzasının su baskını haritalarını hazırlamak için kullanıldı. Hazırlanan durağan olmayan model çeşitli nedenlerden dolayı yeterince kalibre edilemediğinden ve doğrulanamadığından, model sonuçlarında bazı tutarsızlıklar bulunmaktadır. Örneğin iki senaryonun su kademeleri karşılaştırıldığında, nehrin mansap kısımlarında köprülü senaryoda su kademelerinin köprüsüz senaryodaki değerlere göre daha düşük olduğu görülmektedir ki bu da beklenen durumla çelişmektedir. Ayrıca, boyuna profil grafikleri, model sırasında az sayıda enterpolasyon profili kullanımının bir sonucu olabilecek olağandışı hızlı deşarj ve hız değişikliklerine sahiptir. Su baskını haritalarında nehrin dört farklı kesiminde su baskını yaşanıyor. Su altında kalan alanların tamamı kısmen kentsel alan içerisinde yer almakta olup, orta düzeyde su altında kalma derinlikleri nedeniyle bir ölçüde tehlike oluşturabilmektedir. Bu çalışma sonucunda Kollau Nehri'nin belirli bir bölümü için 1 boyutlu durağan olmayan bir model üretilmiştir. Model, hesaplamalar için yalnızca az sayıda enterpolasyon profili ve gevşeme faktörü kullanabilir ve 100 yıllık taşkın olayının yalnızca çok kaba bir analizini yapabilir. Bu nedenle daha iyi taşkın analizi için daha fazla geliştirme yapılması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
This study aimed to analyze possible effects of a 100-year flood event in Kollau catchmentarea with the use of a calibrated and verified one-dimensional unsteady flood model and toproduce flood hazard maps for the study area. For the preparation of the model and inundationmaps, a GIS-based modelling tool, called Kalypso, was utilized. The program uses a newprocedure of solving the one-dimensional Saint-Venant-Equations for natural rivers byconsidering flow resistance resulting from both vegetation covering cross-sections andmomentum exchange between main channel and floodplains.Firstly, in order to characterize hydrodynamic behaviour of the river profiles successfully, foreach profile three polynomial functions were produced by using the available data fromprevious one-dimensional hydrodynamic water profile modelling study. Secondly, theproduced and optimized polynomials were used to perform one-dimensional steady statecalculations on 1D finite element network. The results were used as restarting values ofunsteady calculations. Thirdly, the calibration and verification of the model was performed bycomparing results with records of February 2002 flood event. Afterwards, the partiallycalibrated model was again executed for two 100-year flood event scenarios whichdifferentiate from each other on the existence of bridge on river course. Finally, the ultimateresults were used to prepare flood inundation maps of Kollau catchment area.Since the prepared unsteady model could not be calibrated and verified sufficiently due toseveral reasons, the model results have some inconsistencies. For instance, the comparison ofwater stages of two scenarios shows that at downstream parts of the river, water stagesbecome lower in the scenario with bridges with respect to values in the scenario withoutbridges, which is conflicting with the expected situation. Moreover, the graphs of longitudinalprofiles possess unusual rapid discharge and velocity changes that might be a result of smallnumber of interpolation profiles usage during model. At the inundation maps, flooding occursat four different parts of the river section. All flooded areas are partially within urban areasand they might generate hazards in some extend due to their moderate inundation depths.As a result of this study, a 1D unsteady model has been produced for a definite section ofKollau River. The model can utilize only low number of interpolation profiles and relaxationfactor for calculations and can make just a very rough analysis of 100-year flood event. Thus,it requires further development for better flood analysis.
Benzer Tezler
- Atatürk baraj bendinin yıkılmasıyla oluşacak taşkın ve etkilerinin CBS yardımıyla incelenmesi
Investigation of the flows and effects as a result of Atatür dam break with the help of GIS
TUĞBA ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİMMET KARAMAN
- Magnus etkisi ile çalışan dairesel kesitli silindirik bir yalpa sönümleyici sistemin performansının tam ölçekli bir motoryat üzerinde hesaplamalı olarak incelenmesi
Investigation of the performance of a circular cross-section roll stabilizer system working with a Magnus effect on a full-scale motoryacht
DENİZ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN AKYILDIZ
- Su dağıtım şebekelerinde en uygun basınç yönetimi metodunun belirlenmesi
Determination of the optimal pressure management method in water distribution networks
MEHMET MELİH KOŞUCU
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CÜNEYD DEMİREL
- Kanat-uçkanat etkileşiminin sayısal analizi
Numerical analysis of wing-winglet configuration
NURHAK ERBAŞ
- Numerical modeling the flood wave as a result of Urkmez dam
Ürkmez barajı yıkılması sonucu oluşan taşkın dalgasının sayısal modellenmesi
GÜL SÜMEYRA ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKMEN TAYFUR