SU MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ YRD. DOÇ. DR. FATİH TOSUNOĞLU
DERS HAKKINDA GENEL BİLGİLER Görüşme Saatleri:---------- Tavsiye edilen kitaplar: 1-Kavramsal su mühendisliği, Prof.Dr. A.Melih Yanmaz, Prof. Dr. Nurunnisa Usul, 2006 2-İklim değişikliği, tatlı su kaynakları ve Türkiye, Prof. Dr. Zekai Şen, 2009 3-Su bilimi ve Yöntemleri, Prof. Dr. Zekai Şen, 2003 Web sayfası: http://www.erzurum.edu.tr/personeldetay/142/3012/fatih-tosunoglu Ortalama: Ödevler %15 Vize %35 Final %50
KONU BAŞLIKLARI 1. Temel Bilgiler (Su kullanımı, su kontrolü, su mühendisliği v.b) 2. İklim Faktörleri, Buharlaşma ve Yağış 3. Akarsu akımı ve Havza kavramı 4. Taşkın 5. Kuraklık 6. Barajlar ve Hidro-Elektrik Enerji Tesisleri 7. Kentsel Su Temini ve Kanalizasyon 8.Uluslar arası su politikaları ve büyük barajlar
1.SU KAVRAMI
2.SU KULLANIMI
3. SU KONTROLÜ
4. SU KALİTESİ
5. SU MÜHENDİSLİĞİNDE KARŞILAŞILAN PROBLEMLER
*NE KADAR SUYA IHTIYAÇ VARDIR?
*MEVCUT SU NE KADARDIR?
*SU MÜHENDISLIĞI PROJELERIN EKONOMİSİ
6. HİDROLJİK DEVİR(ÇEVRİM)
7. SU MÜHENDİSLİĞİ TARİHÇESİ
8. GÜNÜMÜZDE SU MÜHENDİSLİĞİ
*ArcGIS PROGRAMI HAKKINDA
BÖLÜM 2: İKLİM FAKTÖRLERİ, BUHARLAŞMA VE YAĞIŞ
BUHARLAŞMA Suyun sıvı halden gaz haline geçerek atmosfere dönmesi buharlaşma olarak adlandırılır. Buharlaşma miktarı; Buharlaşma miktarı, su yüzeyindeki buhar basıncı (e w ) ile suyun üzerindeki atmosfer tabakasının buhar basıncı (e a ) arasındaki fark ile orantılıdır (Dalton yasası). Buharlaşmayı etkileyen faktörler; *su yüzeyindeki buhar basıncı (e w ), suyun üzerindeki atmosfer tabakasının buhar basıncı (e a ) *Havanın hareketi *Enerji; güneşten gelen enerji ile karalarda ve sularda depolanmış, rüzgarla çevreden taşınmış ısı enerjisi..1 gr suyun buharlaşabilmesi için gerekli ısı 539-597 kalori arasındadır.
*Suda erimiş tuzlar buharlaşmayı azaltır *Su derinliği; derin sularda buharlaşma sığ sulara göre yazın daha az, kışın daha çok olur. *Havanın basıncı arttıkça buharlaşma artar. SU YÜZEYİNDEN BUHARLAŞMA Su Dengesi Yöntemi E P X Y F S E = buharlaşma miktarı P = yağış miktarı X ve Y = kütleye giren ve çıkan akış miktarları F = yeraltına sızan su miktarı S = hacimsel değişme
Enerji Dengesi Yöntemi H e H i H o H c H H e = buharlaşmada kullanılan enerji H i = kütleye giren ısı (güneş ısısı + giren akımlarıngetirdiği ısı H o = kütleden çıkan akımların ısısı + yansıyan ısı H c = su yüzeyinden atmosfere kondüksiyonla kaybolan ısı H = su kütlesinin sıcaklığındaki değişim için gerekli ısı
BUHARLAŞMANIN ÖLÇÜLMESİ 1200 mm 250 mm A Tipi Buharlaşma Tavası
Buharlaşmanın Ölçülmesi Serbest su yüzeyinden buharlaşmayı belirlemenin en iyi yolu buharlaşma tavası (evaporimetre) denen metal kaplar kullanılmaktadır En çok kullanılan tip: A sınıfı tavanın alanı 1 m2, derinliği 25 cm dir. Tava 20 cm derinlikte su ile doldurulup su yüzeyindeki alçalma bir Limnimetre ile ölçülerek buharlaşma miktarı belirlenir. Yağışlı günlerde yağış yüksekliği de ayrıca ölçülerek hesaba katılmalıdır. Tava yerden 15 cm yükseğe yerleştirilmeli, tavadaki su yüzeyinin tavanın üst kenarından uzaklığı 5-8 cm arasında kalacak şekilde her gün su eklenmelidir. En az 5000 km2 ye bir tava yerleştirilmesi tavsiye edilmektedir. Ancak tavadaki buharlaşma miktarı ile büyük bir su kütlesindeki (Bir hazne, bir göl, bir baraj vb.) buharlaşma miktarı birbiri ile aynı olmaz. Tavadaki su hava sıcaklığındaki değişmelerden daha çabuk etkilenmesidir.
Tavanın ısı yansıması, tava civarından ısı alışverişi ve çevrenin az nemli olması da buharlaşmayı etkiler. Tedbirler: Tavayı üst kısmına kadar toprağa gömmek, yada su üzerinde yüzdürmek Bu gibi tavaların buharlaşma miktarı büyük göllerdekine daha yakın olsa da elde edilen sonuçlar kararlı olmamaktadır. A sınıfı buharlaşma tavasının kullanılması ve göldeki buharlaşma miktarına geçmek için tavadaki okumanın Tava Katsayısı ile çarpılır. A sınıfı tavada yıllık buharlaşma için katsayı 0,7 kabul edilebilir. Bu katsayının değişim sınırları 0,6-0,8 arasındadır. Katsayının 0,7 kabul edilmesi durumunda hata payının %15 in altında olduğu düşünülür. Yazıcı ölçekler de (Evaporograf) kullanılmaktadır.
Buharlaşma Miktarının Azaltılması Baraj göllerinden buharlaşan su miktarı önemli rakamlara ulaşıp büyük su ve para kaybına neden olur. Tedbirler: a. Baraj gölü yüzeyinin küçük tutulması: Baraj yeri seçilirken, mümkün olduğunca, sığ ve geniş alanlı baraj yerine, derin ve küçük alanlı barajlar tercih edilmelidir. Çeşitli baraj alternatifleri için, (yüzey alanı/depolama hacmi) oranları belirlenip en küçük orana sahip alternatif seçilmelidir. b. Rüzgâr hızının azaltılması: Rüzgâr hızı arttıkça buharlaşma miktarı da artacağından, rüzgâr hızını azaltarak buharlaşma miktarı küçültülebilir. Bu maksatla, göl yamaçlarında çam ağaçları yetiştirir. c. Kimyasal yöntemler: Rezervuar yüzeyleri, buharlaşmayı azaltan ince bir yağ tabakasıyla kaplanarak buharlaşma azaltılır.
YAĞIŞ
KAR ÖLÇÜMLERİ
ÖLÇÜM HATALARI Hataların nedenleri: Rüzgar Engeller (bina, ağaç, vb.) Okuma hataları
YAĞIŞ VERİLERİNİN HOMOJEN HALE GETİRİLMESİ Yağış ölçeğinin yer, konum ve ölçme yönteminde meydana gelen değişiklikten dolayı eski kayıtlarla sonraki kayıtları homojen hale getirmek gerekir. Bunun için Çift Toplam Yağış Eğrisi Kullanılır. Grafikte görülen eğim değişikliği o istasyonun yağış ve akım rejiminde bir değişiklik olduğunu anlatır. Meteorolojik ve hidrolojik bir değişiklik bütün istasyonları birden etkileyeceği için bir eğim değişikliğine sebep olmaz
Y X 2 X 1 S 2 Y 2 S 1 Y 1 X
KAYITLARIN HOMOJEN HALE GETİRİLMESİ (CASE 1) Y S 2 S 2 y S 2 1 Y1 S1 Y' 1 S 1 Y 1 X
KAYITLARIN HOMOJEN HALE GETİRİLMESİ (CASE 2) Y Y 2 S2 S 1 y S 1 2 Y2 S2 S 1 X
ÖRNEK: TOPLAM KÜMÜLATİF Yıl A B C D A+B+C A+B+C D 1979 55 66 58 71 179 179 71 1980 53 66 63 83 182 361 154 1981 68 78 71 96 217 578 250 1982 63 73 73 78 209 787 328 1983 48 55 58 60 161 948 388 1984 60 63 66 71 189 1137 459 1985 43 48 50 55 141 1278 514 1986 53 55 58 66 166 1444 580
700 600 1986 Kümülatif D (cm) 500 400 300 200 1980 1981 1982 1983 1984 1985 100 1979 0 0 500 1000 1500 Kümülatif (A+B+C) (cm)
0.881 x 71 = 62 TOPLAM KÜMÜLATİF Yıl A B C D A+B+C A+B+C D d i 1979 55 66 58 71 179 179 71 62 1980 53 66 63 83 182 361 154 73 1981 68 78 71 96 217 578 250 84 1982 63 73 73 78 209 787 328 78 1983 48 55 58 60 161 948 388 60 1984 60 63 66 71 189 1137 459 71 1985 43 48 50 55 141 1278 514 55 1986 53 55 58 66 166 1444 580 66 250 0 580 250 S1 0.4325 S2 0. 3811 578 0 1444 578 d 0,3811 0,4325 1 D1 0. 881 D 1