Akarsu Düzenlemesi. Akarsu Düzenlemesi. Akarsu Düzenlemesi Akarsu Düzenlemesi. Bir akarsudan Yararlanmak Korunmak Korumak

Transkript

1 Bir akarsudan Yararlanmak Korunmak Korumak amacı ile yapılan çalışmaların tümü akarsu yatağı düzenlemesi veya akarsu düzenlemesi olarak tanımlanır. Akarsu düzenlemesi ile Taşkın zararlarının önlenmesi yada azaltılması Suyun enerjisinden yararlanılması, Yeni tarım ve yerleşim alanları kazanılması, Sulama ve kurutma şartlarının düzeltilmesi, Ulaşım amaçlı kullanılması, Diğer su yapılarının güvenliğinin sağlanması, Yer altı su seviyesinin düzenlenmesi, Akarsuyun kendi kendisini temizlemesinin sağlanması, Buz yığılmalarını önlenmesi, Akarsuyun doğa ile uyumunun sağlanması, vb.. amaçlanır. 1

2 Akarsu Taşımacılığı dule12swf.swf Düzenleme Çalışmaları Büyük Debiye göre; Taşkın yatağı enkesitinin belirlenmesi, Baraj ve geciktirme havuzları, taşkın kanalları, taşkın yatağı oluşturma, taşkın seddeler, vb.. Ortalama debiye göre; Ortalama debinin yataktan çıkmayacağı kararlı bir enkesit oluşturmak Küçük debiye göre; En küçük debilerde akarsu yatağında yeterli bir su derinliğinin sağlanması, Ulaşım için kullanılan akarsularda gemi geçişleri sağlanması, Katı madde yığılmasının önlenmesi. 2

3 Planlama Drenaj havzasının özellikleri de dikkate alınarak, kaynaktan deltaya kadar yan dereler de dahil olmak üzere tüm akarsu güzergahını kapsayacak şekilde yapılır: Coğrafik yer ve havzanın büyüklüğü, Meteorolojik durum, Jeolojik durum, Toprak ve bitki örtüsü durumu, tarım ve orman alanlarından yararlanma, Su kaynaklarının durumu, Havzanın durumu, ekolojik durum ve erozyon, Ulaşım yapılan akarsularda gemi işletme esasları, Genel ekonomik durum Bölge düzenlemesi ve doğa koruması, Balıkçılık, Dinlenme ve su sporları Bir akarsuda düzenleme çalışmaları, vahşi dere ıslahı hariç, daima aşağıdan yukarıya (mansaptan membaya) doğru yapılır.yani akıma ters yönde yapılır. Ön Çalışmalar Jeodezik Çalışmalar : 1/25000 ölçekli genel plan, 1/1000-/5000 ölçekli akarsu planı ve boykesiti 24, 50 veya 100 metre arayla çıkarılmış 1/100 veya 1/200 ölçekli enkesitler Hidrolojik Çalışmalar : su seviyeleri, hızlar, su yüzü eğimleri, sürüntü ve askı maddesi miktarları Ekonomik Çalışmalar: maliyet analizi için, istimlak bedelleri, arazi sınıfları, malzeme ocaklarının yerleri ve uzaklıkları, mevcut ulaşım yollarının durumu ve yeni yapılacak servis yolları, işçilik ve işgücünün temini vb. Düzenleme Güzergahının Seçimi Düzenlemeden sonraki güzergah; Eğime akarsu yatağının alçaltılmasının istenip istenmediğine sürüntü maddesi hareketinin az veya çok olmasına bağlı olarak seçilir. Ayrıca akarsu ulaşımı, şehir geçişleri, enerji üretimi gibi hususlar da dikkate alınır. Düzenleme Güzergahının Seçimi Akarsu, vadinin an düşük kotlu noktalarını takip eder. Bu doğal özellik düzenleme çalışmalarında dikkate alınmalıdır. Yeni güzergah, mevcut akarsu yatağına olabildiğince uymalıdır. Sürüntü maddesi debisi küçük ve büyük debilerde sağlanmalıdır. Uzun ve düz yatak kesimlerinden kaçınılmalıdır. Güzergah seçiminde kabul edilebilir en büyük eğrilik yarıçapının belirlenmesi önemlidir. Kıvrımlarda bulunan teğetler arası en küçük açı 50⁰ olmalıdır. a a a > 50⁰ a 3

4 Düzenleme Güzergahının Seçimi Arka arkaya gelen birbirine ters kıvrımlarda, aralarındaki düz kısım akarsu genişliğinin en az 1 veya 2 katı olmalıdır. Düzenleme Eğiminin Seçimi B 2B K> 0.02 : kollara ayrılmış akarsu kesimleri K< : mendereslenme eğilimi Örnek Düzenleme yapılacak bir akarsu kesiminde kesiti dolduran debi 320 m³/s olduğuna göre kararlı bir akarsu yatağı elde etmek için seçilebilecek taban eğimi sınırlarını belirleyiniz. K = K> 0.02 : (kum yığınları ile parçalara ayrılır) K< : (mendereslenme eğilimi görülür) 4

5 Düzenleme Enkesitleri Belirli bir akarsu kesiminin düzenlenmesinde düzenleme enkesiti adı verilir: kullanılan enine kesitlere Gelen su, sürüntü maddesi ve buzlar çevreye zarar vermeden taşınmalı, Küçük akımlarda mümkün olduğunca büyük, büyük akımlarda ize mümkün olduğunca küçük su derinlikleri oluşmalı, Müsaade edilen sürükleme gerilmesi aşılmayacak şekilde enkesit boyutları ve şekli belirlenmeli Tarım ve diğer amaçlara uygun yer altı su seviyesi sağlanmalı Kıvrımlarda dış kıyıda erozyon,iç kıyıda yığılmalar önlenmeli Su ulaşımı yapılan akarsularda küçük debilerde gerekli su derinliği sağlanmalı, Kademeli enkesit seçilmesi durumunda taşkın yatağından yararlanma imkanları düşünülmeli, Ekonomik olmalıdır. Yarmada Enkesit: YSS OSS ASS Kademeli Enkesit: Seddeli ve Kademeli Enkesit: YSS Taşkın seddesi YSS Taşkın seddesi OSS OSS ASS ASS 5

6 Yapı malzemeleri ve elemanları Malzemeler yakın yerlerden temin edilmeli, kolay taşınmalı ve ucuz olmalı, deformasyonlara karşı fazla hassas olmayanlar tercih edilmelidir. Kullanılan başlıca malzemeler: taş, beton, asfalt, ahşap, köklü ve köksüz bitkiler, çim, naylon ve metal, vb.. Yapı Elemanları Anroşman: Akarsu yatağını suyun etkilerinden korumak için kayaların ve beton küplerin doğrudan su içine atılması ile oluşturulan koruyucu örtüdür. Yapı Elemanları Yapı Elemanları Kaplama: Akarsu tabanı ve/veya kıyı yüzeylerini su etkisinden korumak için uygun bir malzeme ile örtülmesidir. Akım şartlarını düzenlemek, sızmayı azaltmak da amaçlanır. Kaplama: Geçirimli ve geçirimsiz olmak üzere iki türü vardır. Kaplama için, taş, beton, asfalt, çim kullanılabilir. 6

7 Yapı Elemanları Dal Demeti: Çalı söğüt ve ağaç dallarının 2~4 m arası uzunlukta, 0.10 ~ 0.20 m arasında değişen dairesel kesitli demetler şeklinde bir araya getirilmesi ve çelik tel ile bağlanması ile oluşturulur. Dal Demeti: Dal kesimi Dal demetlerinin oluşturulması Dal demetlerinin ıslatılması Çitlerin Oluşturulması Çukurların kazılması Dal demetlerinin yerleştirilmesi Dal Demeti: Dal Demeti: 7

8 Dal Demeti: Batırma Demeti: m çapında 4-6 m. Uzunluğundadır. Demetin içi çakıl ve moloz taş ile doldurulur. Batırma Salları: Ağaç ve dal demetlerinin bir sal şeklinde teşkil edilmesi ile oluşturulur. Çitler Dal Paketleri Tel Sandıklar ve Taş Sandıklar 8

9 Yapı Elemanı Düzenleme Yapıları Kritik Kayma Gerilmesi τk (kg/m²) Çim (akım kısa süre etkili) 2-3 Çim (akım uzun süre etkili) Dal Demetleri arasında iri kum Dal Demetleri arasında çakıl Dal Demetleri akım yönüne paralel Koruma Yapıları Taban Koruma Yapıları Kıyı Koruma Yapıları Daraltma Yapıları Sabit Daraltma Yapıları Mahmuzlar Paralel Yapılar Hareketli Daraltma Yapıları Diğer Düzenleme Yapıları Dal Demetleri ile kıyı koruması 7 Taş Kaplama (30 cm kalınlıkta) 16 Dal Paketleri (taş kaplamalı) 17 Đri Taşlarla Anroşman 24 Taş duvar (ahşap kazık üzerine) 60 Beton duvar (taş kaplamalı) 60 Taş sandıklar 150 Yargınlar Taban Eşikleri Akarsu Kavşakları Akarsuyun Kollara Ayrılması Yataktaki kayaların temizlenmesi Yatak Taraması 9

10 Koruma Yapıları Koruma Yapıları Taban Kaplaması: Shields diyagramından kritik kayma gerilmesinin iki katına dayanacak şekilde taban kaplaması malzeme çapı seçilir. Kıyı (Şev) Koruması: Su altındaki kaplamalarda eğim = 1/3 1/4 Su seviyesi üstündeki kaplamalarda eğim = 1/1.5 1/2.5 Çim kaplı şevlerde eğim = 1/6 1/10 K = 0.2 K = K = 1.4 (az türbülanslı) (Orta türbülanslı) (Çok türbülanslı) α = şev açısı θ = içsel sürtünme açısı Örnek Yatak malzemesi 45 mm dane çaplı ve 30º içsel sürtünme katsayılı kohezyonsuz malzeme olan bir nehirde şev eğimi ½ dir. Türbülanslı akıma sahip nehirde ortalama hız 1.30 m/s olduğuna göre şevlerde ve tabanda herhangi bir korumaya (tahkimata) ihtiyaç olup olmadığını belirleyiniz. g s = 2.65 t/m³, g = 9.81 m/s², K= 0.7 D = 45 mm = m Şevlerde: Şevlerde korumaya ihtiyaç var cm çaplı taşlarla tahkim edilebilir. Tabanda Tabanda herhangi bir korumaya gerek yok 10

11 Daraltma Yapıları: Daraltma Yapıları: Düzenlemeden önce ve sonraki kesitler için: Mahmuzlar Akarsu yatağını daraltmak için akışa dik doğrultuda inşa edilen su yapılarıdır. Enkesite göre enine doğrultuda olduğundan Enine Yapılar da denir. AE AY PE PY = düzenlemeden önceki kesit alanı = düzenlemeden sonraki kesit alanı = eski kesite ait ıslak çevre = yeni kesite ait ıslak çevre Mahmuzlar Daraltma Yapıları : Mahmuzlar Mahmuzun tepe yüksekliği, genellikle ortalama su seviyesindedir. Yüksek su seviyelerinde üzerinden su aştığından, tepesinin ve şevlerinin anroşman ile korunması gerekir. a Mevcut kıyı çizgisi Paralel yapı d a L b dolgu Mahmuz a-a kesiti 11

12 Daraltma Yapıları : Mahmuzlar Daraltma Yapıları : Paralel Yapılar: Akarsuyun eksenine paralel olarak kıyı çizgisinden başlayarak yeni düzenleme çizgisini belirleyen sedde tarzında yapılardır. b : mahmuz boyu h : su yüksekliği Örnek Kıyısında 50 m boyunda mahmuzlar gereken bir akarsuda su derinliği 4,50 m ve yatağın Chézy pürüzlülük katsayısı c=40 olduğuna göre mahmuzların ara mesafeleri ne olmalıdır.? 50 m α 0.6, c 40 L=238 m 12

13 Diğer Düzenleme Yapıları : Yargınlar L Yargınlar akarsu yatağının eğimini artırmak, yatak su seviyesini düşürmek, iç su ulaşımını sağlamak, akarsu kıvrımlarını düzeltmek yargın gibi gayelerle yapılır. Yargınlar ortalama hızların ve sürükleme gerilmesinin artmasına neden olur. Yargın boyu (l) Sürüntü madde miktarının ve akımların aynı kalması durumunda, yargının sonundan membaya doğru ilerleyen bir taban derinleşmesi görülür. Yargın bölgesinde veya daha yukarılarda aşırı oyulmalara karşı taban eşikleri planlanır J1 Oyulma J2 veya yatak tabanı kaba malzeme ile doldurulur. Yığılma J1 Yargınlar Örnek Bir akarsuyun 8 km uzunluğundaki kıvrımlı kesimi 5.60 km uzunluğundaki bir yargınla düzenlenecektir. Akarsu yatağında taban eğimi ve taşkın debisi 840 m³/s için su derinliği 3.40 m dir. Yargın yamuk enkesitli olup şev eğimi ½ dir. Akarsuda ve yargında Chézy pürüzlülük katsayısı 40 dır.yargın enkesitini boyutlandırınız. 13

14 L=8 km l=5,6 km h2 Kontrol Taban Düşüsü B = (2 1.19) = m 2 1,19 B 180,86 m 2 1,19 Akarsularda dik eğim, büyük hızlara, taban oyulmalarına ve şev kaymalarına neden olur. b = (2 1.19) = m 1,19 1, ,19 b 2 1,19 2,38 m Taban düşüsü ile yataktaki su seviyesi kısa bir mesafede alçaltılarak, akarsuyun enerji fazlalığı yok edilir. Su yüksekliğinin aynı olması için: yargın başlangıcında taban kotu, akarsu taban kotundan; = 1.02 m yukarıda olmalıdır. J1 J2 14

15 Taban Düşüsü Taban düşüsü, temel, savak duvarı, düşüm yatağı ve kanat duvarıdan oluşur. ho 8 ho hkr hd hu hu ho < 0.8 l Örnek Taban düşüsünün taşkın esnasında etkili olabilmesi için; (Blainnes) Bir dağ deresinin büyük yatak oyulmaları meydana gelen 1 km uzunluğundaki kesiminde 8,0 m genişliğinde bir taban düşüsü yapılarak taban eğimi 0,0018 den 0,001 e düşürülecektir. Derenin maksimum taşkın debisi 16 m³/s ve bu debide yataktaki su derinliği 1,4 m olduğuna göre taban düşüsünün yüksekliğini bularak bunun taşkın esnasında etkili olup olmadığını kontrol ediniz. (Dikdörtgen kesitli kanallar için) 15

16 10000 m Taban düşüsünün taşkın esnasında etkili olabilmesi için Blainnes e göre: hkr J1=0,0018 hd hu J1=0, ho J2=0,001 l 0,80 m > 0,61 olduğundan taban düşüsü taşkın anında etkilidir. (Dikdörtgen kesitli kanallar için) Taban Eşikleri Taban Eşikleri Taban eşikleri yatak tabanını aşırı su etkilerinden korumak, oyulmaları ve taban alçalmalarını önleyerek tabanı istenilen bir seviyede tutmak, meydana gelen oyulma ve taban alçalmalarını gidererek su seviyesini eski durumuna yükseltmek, akarsuyun eğimini düşürmek amacıyla yapılır. Ho z vo²/2g ho e v²/2g h Hmin Eşiklerin tepe kotu su altında bulunur. Malzeme olarak, anroşman, beton, ahşap, taş veya dal demetleri kullanılır. 16

17 Örnek Ho z ho vo²/2g v²/2g h Hmin e Taşkın esnasında büyük oyulmalar görülen 800 m uzunluğundaki bir akarsu kesiminde taban eşikleri öngörülerek eğimi den ye düşürülmesi planlanmıştır. Akarsu kesiti yaklaşık olarak dikdörtgen olup Q=1250 m³/s debide su genişliği 260 m ve su derinliği ise 3.20 m dir. Eşik üzerinde kritik su derinliğinin 1.5 katı büyüklüğünde bir su derinliği istendiğinde göre eşik yüksekliğini bulunuz. Örnek Bir akarsuyun mansap bölgesinde düzgün ve kararlı bir yatak elde etmek için 782 m³/s büyüklüğündeki debi esas alınarak düzenleme yapılacaktır. Akarsuyun düzenlemeden sonra taban eğimi , yamuk şeklindeki enkesitin şev eğimleri ½ olup yatak malzemesinin % 50 sini geçiren çap 32 mm dir. Malzemenin özgül ağırlığı 2.65 t/m³ tür. Tabanın Manning pürüzlülük katsayısı tür. Kritik kayma gerilmesini esas alarak yatak boyutlarını belirleyiniz. Katı madde hareketi olmaması için Manning: 17

18 m h b m h h 1/m (mh)2 +h2 b 18