HİDROLOJİ Doç.Dr.Emrah DOĞAN

Transkript

1 HİDROLOJİ Doç.Dr.Emrah DOĞAN 1-1

2 YARDIMCI DERS KİTAPLARI VE KAYNAKLAR Kitap Adı Yazarı Yayınevi ve Yılı 1 Hidroloji Mehmetçik Bayazıt İTÜ Matbaası, Hidroloji Uygulamaları Mehmetçik Bayazıt Zekai Şen İTÜ 1995 Matbaası, 3 Hidroloji ve Meskun Bölge Drenajı 4 Applied Hydrology 5 Hydrology for Engineering 6 Hydrology: Water Quantity and Quality Control Yılmaz Muslu İTÜ Matbaası, 1995 Ven Te Chow David R. Maidment Larry W. Mays Ray K.Linsley Max A. Kohler Joseph L. Paulhus M. Wanielista R. Kertsen R. Eaglin McGwaw-Hill, 2000 McGwaw-Hill, 1988 J. Wiley & Sons,

3 HİDROLOJİ 1. Giriş 2. Yağış 3. Buharlaşma 4. Sızma 5. Yeraltı Suyu 6. Akım Ölçümleri ve Verilerin Analizi 7. Yüzeysel Akış 8. Hidrograf Analizi 9. Olasılık Teorisi ve İstatistiğin Hidrolojide Uygulamaları 1-3

4 1. GİRİŞ Hidrolojinin Tanımı Hidromekanik: Suyun hareketini, Hidrolik: Bu bilimin teknikteki uygulaması, Hidroloji: Suyun yerküresindeki dağılımını ve özelliklerini inceler. Hidroloji, yerküresindeki, (yani yeryünde, yeraltında ve atmosferde) suyun çevrimini, dağılımını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini, çevreyle ve canlılarla karşılıklı ilişkilerini inceleyen temel ve uygulamalı bir bilimdir. Hidroloji Matematik Fizik Kimya Diğer Bilimler 1-4

5 Hidrolojinin İnş. Müh. Yeri ve Önemi 1. Suyun kullanılması amacıyla yapılan çalışmalar: su getirme sulama hidroelektrik akarsularda ulaşım 2. Su miktarının kontrolu amacıyla yapılan çalışmalar: taşkınların önlenmesi kurutma tesisileri kanalizasyon tesisileri 3. Su kalitesinin kontrolu amacıyla yapılan çalışmalar: suyun kirlenmesinin önlenmesi 1-5

6 1. Ölçmeler Hidrolojinin Metotları DSİ ve EİE nin yürüttüğü hidrolojik çalışmalar: Meteorolojik ölçüm ve analizler (yağış, sıcaklık, buharlaşma, nem, rüzgar, v.b.), Hidrometrik ölçüm ve analizler (su seviyesi, debi, kalite, sediment, sıcaklık, buzlanma), Kar su eşdeğeri ölçüm ve analizler, Bölgesel hidrolojik analizler, Erozyon ve sediment etütleri, Sediment laboratuar çalışmları, Akarsuların hidroelektrik enerji potansiyelinin belirlenmesi, Doğal akım etütleri, Mühendislik hidrolojisi çalışmları, 2. Verilerin işlenmesi 3. Matematik modeller kurulması 4. Olasılık hesabı ve istatistik metotların kullanılması 1-6

7 Hidrolojik Çevrim Su doğada çeşitli yerlerde ve çeşitli hallerde bulunmakta ve yer küresinin çeşitli kısımları arasında durmadan dönüp durmaktadır. Suyun doğada dönüp durduğu yolların tümüne birden hidrolojik çevrim denir. Hidrolojik çevrimi gözden geçirmeye herhangi bir noktasından başlayabiliriz. Atmosferden başlayacak olursak,atmosferde buhar halinde bulunan su yoğunlaşarak yağış şeklinde yeryüzüne düşer. Karalar üzerine düşen suyun büyük bir kısmı zeminden ve su yüzeylerinden buharlaşma ve bitkilerden terleme yoluyla denizlere erişmeden atmosfere geri döner, bir kısmı bitkiler tarafından alıkonur, bir kısmı zeminden süzülerek yeraltına geçer. Geriye kalan su ise yerçekimi etkisiyle hareket ederek akarsulara ve onlar yoluyla denizlere ulaşır. Yeraltına sızan su ise yer altı akışı yoluyla sonunda yeryüzüne çıkarak yüzeysel akışa katılır. 1-7

8 Denizlere ulaşan su da buharlaşarak atmosfere geri döner. Görüldüğü gibi su katı, sıvı ve gaz hallerinde doğanın çeşitli kısımları arasında ve çeşitli yollar izleyerek dönüp durmaktadır. Bu çevrim için gerekli enerji güneşten ve yerçekiminden sağlanır. Yerküresinin iklim sistemi ile yakından ilişkili olan hidrolojik çevrim günlük ve yıllık periyotları olan bir süreçtir. Yeryüzündeki Suyun Dağılımı Hacim (10,000,000x km 3 ) Yüzde Okyanuslar Buzullar Yeraltı Suyu Göller Zemin Nemi Atmosfer Akarsular Biosphere

9 1-9

10 Hidrolojik Çevrim 1-10

11 1-11

12 1-12

13 1-13

14 1-14

15 1-15

16 1-16

17 1-17

18 1-18

19 1-19

20 Problem 1.1. Demirköprü baraj gölünde 1971 yılı Haziran ayı başında milyon m 3 su bulunmaktadır. Bu ay boyunca Gediz nehrinin baraj gölüne getirdiği ortalama debi 15.8 m 3 /s dir. Haziran ayında gölden 8.5 milyon m 3 su buharlaşmıştır. Göl yüzeyine bu ayda yağış düşmemiştir. Enerji üretimi için bu ay baraj gölünden 50.5 milyon m 3 su çekilmiştir. Haziran ayı sonunda gölde milyon m 3 su bulunduğu bilindiğine göre baraj gölünden bir ay boyunca ne kadar sızma olmuştur? Cevap: X-Y=ΔS Göldeki hacim değişimi: ΔS= =-19.1x10 6 m 3 Göle giren su hacmi: X=30x86400x15.8=41x10 6 m 3 Gölden çıkan su hacmi: Y=8.5x x F Göldeki su dengesi yazılırsa: ΔS= ( )x10 6 F = -19.1x10 6 F =1.1x10 6 m

21 Problem 1.2. Yerküresinde karaların alanı 148.9x10 6 km 2, denizlerin alanı 361.1x10 6 km 2 dir. Karalar üzerinde yıllık ortalama yağış yüksekliği 746 mm, buharlaşma yüksekliği 480 mm dir. Denizler üzerinde yıllık ortalama yağış 1066 mm dir. Buna göre akarsuların her yıl denizlere taşıdıkları ortalama su hacmini ve denizlerdeki yıllık buharlaşma yüksekliğini bulunuz. Cevap: Karalar için: X=0.746x148.9x10 12 = 111.1x10 12 m 3 Y=0.480x148.9x R = 71.4x R m 3 Akarsuların denize taşıdığı yıllık ort. su hacmi: R = 111.1x x10 12 = 39.7x10 3 km 3 Denizler için: X=1.066x361.1x x10 12 = 427.7x10 12 m 3 Denizlerde yıllık buharlaşma hacmi: Y=X=427.7x10 12 m 3 Denizlerde yıllık buharlaşma yüksekliği: 427.7x10 12 /361.1x10 12 =1.176 m=1176mm 1-21

22 Problem 1.3. Yüzölçümü 500 km 2 olan bir göle giren akarsuların yıllık ortalaması 12 m 3 /sn, gölden çıkan akarsuların yıllık ortalama debisi 14 m 3 /sn dir. O yıl boyunca göldeki su seviyesinin 25 cm yükseldiği gözlenmiştir. Göldeki suyun yeraltına sızması ihmal edilebilecek kadar azdır. Göldeki yıllık buharlaşma yüksekliği 100 cm olduğuna göre, göle yağan yıllık yağış yüksekliğini hesaplayınız. Cevap: km 2 m 3 /s 10 6 m 3 cm Alan (A) 500 Buharlaşma (Giren Akımlar) Q g (Çıkan Akımlar) Q ç ΔS P ΔS= (Qg+P)-(Qç+E) P= ΔS+(Qç+E)-Qg 1-22

23 Problem 1.4. Yüzey alanı 50 km 2 olan bir rezervuardan günde ortalama m 3 su alınmaktadır. Rezervuarı besleyen akarsu kollarının havza alanı 320 km 2 dir. Yıllık buharlaşma yüksekliği 150 cm ve havzadan rezervuara yıllık akım yüksekliği 40 cm olduğuna göre bir yılda rezervuarın hacminde m 3 'lük artış olduğuna göre yıllık yağış yüksekliği ne kadar olur. Rezervuarın tabanından sızma kaybı 0.37 m 3 /sn dir. Cevap: km 2 cm m 3 /s 10 6 m 3 göl alanı 50 havza alanı 320 buharlaşma kullanılan su 51.1 akım yüksekliği rezervuar hacminde artış 30 sızma kaybı yağış

24 Problem 1.5. Yüzey alanı 80 km 2 olan bir hazneden günde ortalama m 3 su alınmaktadır. Yıllık buharlaşma yüksekliği 150 cm ve hazneye giren yıllık akımların ortalaması 5 m 3 /sn dir. Bir yılda rezervuarın hacminde m 3 'lük artış olduğuna göre yıllık yağış yüksekliği ve hacmi ne kadar olur. Haznenin tabanından sızma kaybı 0.5 m 3 /sn dir. Cevap: göl alanı buharlaşma kullanılan su giriş debisi sızma kaybı Rezervuar hacmindeki artış km 2 cm m 3 /s 10 6 m Yağış