Su Yapıları II Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Yozgat Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 1 Hava payı, maksimum işletme seviyesi ile barajın en üst kotu arasındaki düşey mesafedir. Hava payı : En büyük taşkın barajdan geçerken dolu savak üzerinde oluşan su yükü, Su yüzündeki rüzgar kabartı yüksekliği, Rüzgarın ortaya çıkardığı dalganın baraj gövdesinde kırılması sonucu ortaya çıkan tırmanma yüksekliği Emniyet payı dır Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 2
Tırmanma payı Dalga yüksekliği Rüzgar kabartı yüksekliği Taşkın Kontrol Hacmi Dolu savak kreti Min. Hava payı Hava payı Aktif Hacmi Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 3 Taşkınlar sırasında dolu savak üzerinde ortaya çıkan en büyük su yükü, taşkın öteleme hesapları sonunda belirlenir. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 4
Rüzgar kabartı yüksekliği, rüzgarın ve haznenin durumuna bağlı olarak; 2 H k V F Cos K D H k : Rüzgar kabartı yüksekliği V : Su yüzündeki en büyük rüzgar hızı F : Feç uzunluğu, (baraja doğru esen rüzgarın baraj gölünde aldığı maksimum düz mesafe) D : Feç doğrultusunda ortalama göl derinliği : Feç doğrultusu ile rüzgar yönü arasındaki açı K : 63200 alınabilen bir katsayı Rüzgar etkisi ile haznenin kabarması için rüzgarın esiş süresi de önemlidir. Örneğin, 3 km feç uzunluğu için 1 saat, 20 km feç uzunluğu için 3 saat süreli rüzgar olmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 5 Yeni bir haznenin su yüzünden 10 m yukarıda ölçülen rüzgar hızı, göl oluşmadan önceki ölçümlerden daha büyüktür. Su yüzündeki rüzgar hızını bulmak için: X su yüzündeki rüzgar hızının karadakine oranıdır. Etkili Feç (km) 1.0 2.0 4.0 8.0 12.0 Rüzgar Hızı Oranı x 1.1 1.16 1.23 1.29 1.31 Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 6
Dalga yüksekliği hesabı için Stevenson Formülü: H 0.34 F (0.76 0.26 4 F) H : Dalga yüksekliği F : Feç uzunluğu (Feç uzunluğu 20 km den fazla ise parantez içindeki terimler ihmal edilir) Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 7 Baraj gölünde oluşan dalga yüksekliği, rüzgar hızı ile de bağıntılı olduğundan Stevenson-Molitor Formülü: H 0.032 FV (0.76 0.26 4 F) V : Feç doğrultusundaki rüzgar hızıdır. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 8
Derin sularda dalga yüksekliği, dalga uzunluğu ve dalga periyodu sırası ile: H 1.06 0.47 0.005 V F L 1.56 T 2 T 0.44 0.28 0.32 V F bağıntılarından hesaplanabilir. Bu denklemlerde H k, H, H t, L ve D (m) cinsinden, T (s), V (km/sa), F (km) cinsindendir. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 9 Dalgalar özellikle eğimli bir yüzeye çarpınca normal su seviyesinden bir miktar daha fazla yükselirler. Bu yükselme miktarına dalga tırmanma yüksekliği (H t ) denir. Tırmanma yüksekliği; Dalga yüksekliği, Şev eğimi, Şev malzemesi gibi etkenlere bağlıdır. Pratikte dalga yüksekliği ve tırmanma payı birlikte değerlendirilir. Düşey yüzlü barajlarda sadece dalga yüksekliği alınır tırmanma yüksekliği ihmal edilir. Taş dolgu küçük barajlarda ve seddelerde tırmanma yüksekliği dalga yüksekliğinin 1.5 katı alınır. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 10
Emniyet payı iklime bağlı olarak 0.5-1.0 arasında alınır. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 11 Küçük baraj ve seddeler için aşağıdaki tablo kullanılabilir. Bu tabloda rüzgar hızı için, normal hava payında 160 km/sa, min. hava payında 80 km/sa alınmıştır. Feç Uzunluğu (km) Normal (m) Min. (m) 1.6 dan az 1.2 0.9 1.6 1.5 1.2 4.0 1.8 1.5 9.0 2.4 1.8 16.0 3.0 2.1 Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 12
Örnek: Göl yüzeyinde rüzgar hızı 103.2 km/sa, feç uzunluğu 8 km, ortalama göl derinliği 15 m olan bir barajda rüzgar kabartı yüksekliğini ve dalga yüksekliğini bulunuz. Baraj memba yüzeyi düşey olduğuna göre minimum hava payını hesaplayınız. Nap yüksekliği 0.60miçin normal hava payını bulunuz. K=63200 Not: verilmemişse 0 alınır: Cos ( ) =1 Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 13 2 2 V F (103.2) 8 H k Cos 1 0. 09 m (rüzgar kabartı yüksekliği) K D 63200 15 H 0.032 FV (0.76 0.26 4 F) 4 H 0.032 8 103.2 (0.76 0.26 8) 1. 24 m (dalga yüksekliği) Minimum hava payı = 0.09 +1.24 + 0.50 = 1.83 m Normal hava payı = 1.83 + 0.60 = 2.43 m Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 14
Tırmanma payı (Emniyet Payı) = 0.50 m Dalga yüksekliği=1.24 m Rüzgar kabartı yüks. = 0.09 m Taşkın Kontrol Hacmi = 0.60 m Min. Hava payı=1.83 m Dolu savak kreti Hava payı = 2.43 m Aktif Hacim Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 15 Baraj Yüksekliği Ölü hacim ve aktif hacim toplanarak, bulunan toplam hacme karşılık gelen kot Hacim-Alan Eğrisinden bulunur. Bu aynı zamanda maksimum işletme kotudur ve savak kret kotunu gösterir. Savak kret kotuna hesaplanan hava payı ilave edilerek baraj üst kotu (kret kotu) bulunur. Baraj kret kotu ile akarsu taban kotu arasındaki mesafeye baraj yüksekliği denir. Yrd. Doç. Dr. Burhan ÜNAL Bozok Üniversitesi n aat Mühendisli i Bölümü 16