SAYI : 77

-

1 1 11 1

DSI TEKNIK BUL TENI Sahibi

DEVLET SU iLERi GENEL MDRLG

Sorumlu Mdr Dr. Ergn DEMlRZ

Yayn Kurulu

Ergn DEMlRZ M. Semavi AKAY

Turan KIZILKAYA

Vehbi BILGI

Ali AYDIN

lbrahim H.KURAN

Hasan SGT

Basld yer

Devlet Su Ileri Basm Evi

SAYI 77

YIL 1992

ayda bir yaynlanr.

iiNDEKiLER

1. Sulama Kanallar Inasnda Grlen Aksaklklar ve Bu Aksaklklar Sonucu Ortaya kan Hasarlar ............................ ....... .... ... ........ ... .... .... . 3 (Yazan : Ali UGURLU)

2. Drainmod Bilgisayar Programnn Arid Blgelerde Kullanlmas ........... 25 (Yazan: Dr. Mehmet Naili ZER)

3. Dikdrtgen ve Trapez Kesitli Ak Kanallarda Su Derinliklerinin Bilgisayarla Hesab ..... .... ..................... ................ .. .. ... ..... ......... ......... .. 29 (Yazan : zay AKTAN)

4. Hzl Akmlarnn Yeralt Dolusavak Ut Kanal ve Tnellerde Havalandrc Projefendirilmesi ..................... .... ... .... ................... ...... .. . .43 (Yazan : Dursun YILDIZ)

5. Maru Barajnn Inaas Srasnda Kil Kontaklar Problemleri ... .. ........... .49 (Yazan : Aclan AKAGNDZ)

6. Damla Sulamada Dam layclar ve Boru Hatlarnn TkanmalaraKar Korunmas Su Aknn Devam Stratejeleri .. ....... ..... .......... ............ .... . 57 (Yazan : Mahmut ETIN)

7. Gl Sedimentlerinin trfikasyona Etkisi ...... .... .... ..... ..... ... ... .... .. ...... ... 61 (Yazan : Do. Dr. Blent TOPKARA)

8. Tnel Maliyetleri ve Enerji Tnellerinde Ekonomik ap Seimi lle ligili Bir alma ...................... .. .............. ..... ...................................... ......... 69 (Yazan : efik COFCOF)

9. Barajlarn Yklmas ve Tehlike Analizlerinin nemi ........................... .. 79 (eviren : Cemalettin SEZER)

SULAMA KANALLARI NASINDA GRLEN AKSAKLlKLAR VE BU AKSAKLlKLAR

SONUCU ORTAYA lKAN HASARLAR

Ali UGURLU (*)

ZET

Sulama inaatlar ile yaklak 2 milyon ha alan sulayan DSI, bu projelerinin byk o-gunlugunda trapez kesilli sulama kanallarn projelendinnitir. Trkiye ok byk bir lke

olmas dolaysyla ok degiik iklim lcualdarna ve ok degiik iklim kuaklarna ve ok degiik kkenli zeminlere sahiptir. Bu nedenle, ina srecinde esas alnan ve btn durum-lar iirt, ayn teknigi, ayn kriterleri ve kontrol sistemini zorunlu klan "DSI Sulama Inaatlar Teknik artname si" tartlmas gereken bir olgudur. almann amac; daha nce pek faz-la tartlmam bu konumm tartlmaya almasdr. Bu almada DSl'ntn ina etttrdigi sulama kanallar beton kaplamas zerinde grlen beton hasarlar. ortaya k nedenleri ve retimde grlen aksaklklar tartlmtr. Degiik blgelerde yaplan incelemelerde ha-sarlarn bazen ina srecinde bazen de bu sre sonrasnda ortaya ktg grlmtr. Bu-rada dikkat edilmesi gereken hasar tiplerinin ortaya k nedenleri - yaplan yanllklar hemen hemen her yerde ayndr. Bu nedenle ortaya kan hasar tipleri de kategorize edile-bUecek kadar benzerdir.

1. GR

Gnmzde beton yaplardaki bozulma ekonomik ve teknik ynden ciddi sorunlar yarat-

maktadr. Bu sorunlar yapnn bozulup ilevini yitirmesinden balayp, kerek yklnas sreci ile insan hayatn ve lke ekonomilcrini tehdit et-mektedir. lkemizde betonunun dayankll ve bu konuda kan problemlerle ilgili istatiksel bir alma olmasa da bu konuda bilinen rnekler azmsanmayacak kadar oktur.

(*) DSI TAKK Dai. Bk . Beton-Malzeme b. Md.l Kimya Mh.

Belonun teknik zelliklerinin gelimesi ile birlikte kullanm alanlar da gelimi ve bu gelimeler sonucu beLonda dayanm zellii kadar da-yankllk, permeabilite, elasi.e, enerji tokluu gibi nitelikler de aranlr olmutur. BeLonun kul-

lanld ortamlar, karlat fiziksel ve kimya-sal etkiler gznne alndnda, bctonun daya-

nkllk zelllii sonucu orwya kan bctonun servis mr kavram olduka nem kazanmtr. Betonun evresinin etkisinde ilk eklini, nitelik-leri ve hizmet grme yeteneini uzun sre kay-betmeden devam ettirebilme yetenei olarak ta-

3

DSI TEK.NlK BLTENI 992 SA YI 77

nmlanan servis. mr; betonunun teknik ve eko-nomik tasanm sonucu ortaya km bir kavram-

dr.

Bu amacn gereklemesi; belonun (ya da yapnn) retim ncesi, retim sonrasndaki kali-te- kontrol ve denetimleri ilc byk lde olasdr. Beton retilmeden nce maruz kalaca etk i-ler ve belonun o yapdaki ilevi gznne

alnarak istenilen amaca ynelik uygun malze-meler seilmcli ve zeminden ileri gelebilecek olas etkiler yaplacak olan zemin iyiletirilmesi almalaryla ctkisizlctirilnclidir. Seilen bu beton bileen l eri ile retilen betonun kohczif bir

ekilde ayrmadan maksimum kompasitcdc uy-gun aralarla skarak yerieebilmesi temin edil-melidir. Beton dkldkten sonra ise yeterli bir dayanm kazanana kadar uygun kr yntemleri ilc kr edilerek korunmaldr. Yukarda aklanan ekilde kalite-kontrolu yaplmayan beton maruz kalaca fiziksel ve kimyasal etkiler karsnda tahrip olmaya kar daima nsaittir.

Bctonun tahribalna yol aan fiziksel ve kimyasal etkenierin betona etkisi , betonun ya retim srelerinde ortaya kan aksaklklar

ihtinallcr sonucu balangta, ya da d fiziksel etkenler ilc sonradan meydana gelmektedir. S u-lama kanallarnda yaplan incelemeler sonucu aada zetlemeye al lan bir dizi aksaklklar grlmtr. B aksaklklarn devam halinele kanal kaplama betonu ve ebekelerinde sistema-tik hale gelmi olan hasarlar ortaya kmaktadr. Bu aksaklklar "DSl Sulama naatlar Teknik artnancsinc" ve ilgili standartlarna uyulduunda ve iyi bir kalitc-komrol denetimi sa landnda ortadan kalkabilecek niteliktedir.

Sulama kanallarnda grlen aksaklklarn temelinele zemin ve beton ileri ilc ilgili uygula-

mlar yatmasna ramen hasarlar genellikle be-ton yap zerinde somutlamakt.adr. Bu grn zaman zaman yanlsamalara yol asa da baz tip

hasarlarn kkeni aratniLrken ya da bu konuda baz zmler retilirken zeminden ileri gelen ct-kiler de gznne alnarak ortak zmler reli l-melidir.

4

2. GRLEN AKSAKLKLAR

2.1. Kanal Kazs, Dolgu ve Sktrmas le lgili Gzlemler

Kanal kaz, dolgu ve slutrnas ile ilgili uyulmas zorunlu hususlar "DS! Sulama naatlar Teknik artnamesinda" aka belirtilmesine ramen pratikte kaz ileminden balayp dolgu ve sktrma sreleriyle devam eden bir dizi ak-

saklklar gzlenmi olup aada zetlenmitir.

a - Kazlar zaman zaman daha derin kotlar-da ve boyutlarda kazlp, sonrabn zerine kazdan kan malzeme sktrlmatlan serilcrek, be-tonun altnda gevek bir zemin tabakas olu~turulnaktadr; Foto - 2.1, 2.2

b - Toprak ve ksklk zeminlerde kaznn kaplama altna gelen son 1 O cm ykseklikteki

ksm, beton dklmeden nce tokmak veya k-k silindirlerle sktrtlmas gerekirken bu ilem ya krekle alclusl ya da hi yaplnmnaktadLr, Foto-2.3

c - Kanal kaplamas altndaki kazda; bal-k, ien kil gibi zeminler hulunnas halinde, bu zeminierin en az 30 cm veya en ok 1 ,O n kazlarak seilmi dolgu malzemesiyle doldurulup,

sktrlnas gerekirken bu ilem hemen hemen hi yaplmamaktadr.

d - Kaz yerlerinde, kaz esnasnda, kaz ta-mamlandktan ya da kanal dolgusu tamamlan-dktan sonra yzey, taban ve sel sularnn tahliye-si iin gerekli nlemler genellikle alnnanakta, sonuta kanal tabannda biriken bu sular, zemi-nin stabilitesinin boznaktaclr.

c - ktmlan dolgularda kullanlacak zc-minlcrin kohczyonlu veya kohczyonsuz olma du-rumuna gre farkl sk trma teknikleri kullarlmamakta her iki zeminde ayn ekipnan ve teknikle sk trlnaya allmaktadr.

DSI TEK'

DSI TEKNlK BLTEN 1992 SA YI 77

h - Zeminin skl, kohezyonlu zeminlerde %95, kohezyonsuz zeminlerde ise % 80 olmas gerekirken tespit edilen skma degerieri bunun ok altndadr.

k - Beton dklmeden nce zeminin, taze belonun suyunu emmcmesi iin gerekli miktarda

siatlmas gerekirken bu ilem de zaman zaman yaplmamaktadr. Ya da bu siatma ilemi srasnda tesviyenin bozulmasna neden olunacak ekilde yzey slatlmaktadr, Foto-2.4

Foto- 2.3 evin, beton altna gelen son 10 cm'lik iyi sktrlmam ve yzeyi ptrl ksm

6

Foto- 2.4 Beton dkmnden nce betonun dklece~i zeminin yzeyi betonun suyunu emmemesi iin slatlmam. ev betonunda plastik rtre

atlaklar.

2.2. netonun retimi, Tanmas, Yerletirilmesi ve Baklmas le lgili Gzlemler

2.2.1 netonun retimi

a - Beton retiminde kullanlacak agrega, ogu nitelikleriyle TS 706 standartma uymadlt halde beton retiminde kullanlmaktadr, Foto-2.5, 2.6

b - Agrega, imento ve suyun beton reti-minde kullanlnasnn uygun olup olmad~n anlayabilmek iin retimden en az bir ay nce

yaplmas gerekli tanmlama testleri ya yaplmamakla ya da ancak ebekede bir sorun kttkdan sonra yaplmakl.aetonun inemo erbelinin szmasna ve iyi ycrlcnenesine ne-den olunmaktadr. Foto-2.8

c - ev yzeyleri iyi sktrlmadg iin beton, bu yzeylere dklrkcn sktrlmam toprak ile karnakta ve sonuta aderans kusrla

rna yol aabilecek bir malzeme yaratlmaktadr, Foto- 2.9

f - Kaplama betonu dkliirken yenlt su seviyesi, beLonun en alt noktasndan en az 60 cm aagda olmas gerekirken bu kurala uyulmamak-ta ve yeralt su seviyesinin ykselmesi s0nucu ta-ze beton tahrip elnaktadr, Foto- 2.10, 2.11.

g - Ano boylar tatbikat projelerinde 3 m'dcn daha byk hazrlanmakta ve gcrilnc ileti-mi yoluyla belonda aLiaklar meydana gelmesine sebep olunmaktadr.

7

DSI TEK'\!K RLTE:\1 I 992 SA YI 77

8

Foto- 2.5, 2.6 Kanal kaplama betonu retiminde kullanlan, maksimum tane ap 31,5 mm'5 mm'den byk ve iyi ykanmam agregalar

DSl TEKN!Kll CLTENI 1992 SAYI 77

Foto- 2.7 lleton dkmnde kullanlan bir oluk ve sifon k

Foto- 2.8 Yanl yaplan bir s ktrma teknigi

9

DSI TEKNK 13LTENI 1992 SA YI 77

Foto- 2.9 Toprak ile karm beton

h - Bctonun, homojen ve yogun bir ekilde yerletirilmesini saglamak amacyla kanal kapla-ma betonunun (0-8 cm slanp arasnda) vibratr ile sktrlnas gerekirken, ogu zaman vibratr kullanma yerine hctrun slamp ykseltilerek, beton vibratrsz skurlmaya allmaktadr (!), Foto-2,12.

k - Kaplama kalnl 20 cm'ye kadar olan betonlarda yzey \'bratrleri kullanmak gerekir-ken bunun yerine daldrma tipli vibratr kullanlarak zemin tabakas stabilazasyonun bozulmasna yol almaktadr.

2.2.3. Hetonun Hakm

a - Bc.tonu dkldkten sonra en az 7 gn sreyle don , yamur, rzgar, sarsnt ve geritnelerden korunmas gerekirken bu sre ierisinde herhangi bir ilem yaplmamaktadr, Foto-2.13.

b - Beton dkmnden itibaren, herhangi zel bir kr maddesi ilc yzeyi kaplanmamsa, beton ierisindeki suyun buharlamamas ve i-mento tanelerinin hid.rotasyonu iin nemli tutul-

mal ya da bir baka deyile kr edilmelidir. Bu sre normal Portland imentolarnda 7 gn ve

Trasl imentolanl: ise 14 gn olmasna ramen

lO

bu ilem ya yaplnamakla ya da daha ksa bir sre yaplmakta ve beton zayflatlmaktadr. Fo-to-2.13.

3. KANAL KAPLAMA llETONLARlN-DA GRLEN HASAR TPLER, NEDEN-

LER VE NERlLER

ncelenen ak kanall sulama ebekelerinde neredeyse sistematik hale gelmi bulunan be-ton hasarlarn aadaki ekilde kategorize ede-biliriz;

- Beton atlaklar (Plastik rtre, zemnn yaratt kesme gerilmesi sonucu meydana ge-len atlaklar ve bnyesel rtre atlaklar)

- Beton kmeleri,

- Don Hasarlar,

- Kimyasal Etkiler Sonucu Meydana Gelen Paralanmal ar.

Bu hasarlarn nlenebilmesi iin grlen bulgularn dogru olarak tanmlanabilmesi gerek-lidir. Bu nedenle hasariara kar nlemler alma-dan nce hasar tipinin doru olarak tanmlanmas

arttr.

DSITEKNlKllLTENl 1992 SAYI TT

Foto- 2.10, 2.11 Yeralt su seviyesi yksek oldu~u halde yaplan beton dkm sonras tahrip olmu beton

ll

DSlTEKNlK BLTEM 1992 SA YI 77

12

Foto- 2.12, 2.13 Vibratrsz, elle sktrlan bir ano ve dkmden sonra korunmad~ iin atlam betonlar

3.1. Beton atlaklar

Beton atlaklar, kanal kaplama betonlarnda en ok grlen bir hasar tipidir. atlaklarda

snOandnna yapabilmek olduka izafidir, yani bir atlak ok eitli nedenlerin toplan olarak ortaya kabilir. Bu nedenle farkl bilim adamla-

r, degiik ekillerde snOandrmalar yapmlardr.

Genelieyecek olursak;

- retim srasndaki hata ve dikkatsizlikie-rin sonucu oluan atlaklar,

- Rtre atlaklar,

- Isianma -kuruma atlaklar,

- Donat paslanmas sonucu oluan atlak-lar,

- Kimyasal reaksiyonlar, don etkisi sonucu oluan atlaklar,

Kanal kaplama betonlarnda grlen atlak-lar ana balkta toplayabiliriz;

3.1.1. Plastik Rtre (Erken Rtre) atlaklar

Plas!ik rtre atlaklar, beton henz tazey-ken ve priz sresince ortaya kar. Yzeyleri ok

geni ve yzey suyunun (terleme suyunun - blee-ding water) sratle buharla~u yap elemanlarnda plastik rtre olduka iddet! id ir. Alt tabakann geirimli olduu yol, hava meydanlar, sulama kanallan betonl,trnda sk sk grlr.

llenebilmc ynnden yeter bir kohezyona sahip olmayan betonlarda iri agrega taneleri dibe kmeye, imento tanelerinin Ookllcmesi so-nucu kusulan su ise yzeye kmaya balar. Bu olaya terleme (bkcding) ad verilir. Yzeyde bi-riken bu su sratle buharlat takdirde iddetli bir bzlme meydana gelir. Beton taze haldey-ken bu bzlmeyi karlayabilecek-ekne daya-

nrnma kar koyabilecek-mukavenete sahip ol-mad iin belonda atlaklar meydana gelir. Plastik rtre, yzeyden buharlaan su miktarnn terlcyen su miktarn atnda iyice belirg inl e ir.

DSITEKNIKULTEX! 1992 SAYI 77

Plastik rtre atlaklar, dkm izleyen g-nn ertesinde meydana gelen atlaklar ile kendi-ni iyice belli eder. Hzl buharlanaya neden olan rzgar ve kuru hava bu tip rtre iin ana et-kendir. Oluan atlaklar beton yzeyine geliigzel dalrlar. atlak boylar ise 20 ile 70 cm ara-

snda olup, atlak genilikleri 1-2 mm civarndadr, Foto-3.1, 3.2

Bu atlaklar grnte zamrsz bir izienim braksalar da beton yapy atlak hatlarndan za-

yOaarak zeminden gelen etkilere kar hassas bir hat meydana getirirler. Eger zemin iyi skt

rlmamsa bu atlaklar, zeminin ine basnc sonucu ortaya kan gerilmelerle genileyerek, zamanla kar tabakadan tamamen ayrlp, beton-da ilev kaybna yol aarlar.

Erken-plastik rtre atlaklarn nleyebil-mek in hereyden nce suyun beton ierisinde

tutulmasna ve yzeyin korunmasna gayret gs-terilmelidir. Suyun beton ierisinde tutulmas bc-tonun kohezyonu ve kampasitesi ilc ilgili bir olaydr; k saca gcncllersek;

- Kohczyonu yksek karmlar hazrlamak,

- imento dozajn ykseltmek, - Karma giren kurnun % 7'si lsnde

(100 no'lu elekten geen) ince filler malzeme kullanmak,

- Su imento oran dk karmlar hazrlamak,

- Maksimum tane apn kiiltnek (16 mm gibi),

Permeabiliteyi drecek nlemler almak,

- Hava katks veya priz hzlandrc beton katks kullanmak,

-Yzey dzeltmc ilemlerini geciktirmek,

- atlaklar nlcyebilecek nitelikte fiber kullanmak,

- Ve hepsinden nemlisi, beton dkmn-den sonra telis-bez benzeri materyalleri siatarak beton yzeyine sennck ve yzeyden buharlamay nlemeye almak ya da curing conpound gi-bi kr maddeleri ilc yine buh~rlamay nlemek.

13

DSITEKNlKBLTENl 1992 SAYI 77

Foto- 3.1, 3.2 Tipik plastik rtre atlaklar

14

DSITEKNlKBLTEl\1 1992 SAYI 77

Foto- 3.3, 3.4 Zeminden kaynaklanan ve belonda meydana gelen kesme gerilmesi sonucu meydana gelmi olan boyuna atlaklar

s

DSI TEKN1K BLTENI 1992 SA YI 77

3. 1.2. Zeminin Meydana Getirditti Kes-me Gerilmesi Sonucu Kanal Kaplama Beton-

larnda Meydana Gelen Boyuna atlaklar zellikle dolgudan geen kesitlerde, kanal

eksenine yatay ynde, bir derzden balayp dicrinde son bulan, ano yatay uzunluunda bir at-lak trdr.

Nedeni, yeterince skurlmam zemindir. Zeminin iyi sktolmamas sonucu, toprak ge-irgen bir zellik tau. Bunun sonucunda yamur ya da feyazan nedeniyle gelen sular zeminin gev-eklik oranna gre zemine nfuz eder. Eer ze-min iebilme zellii (montmorillunit vs.) tayan minerallerden meydana gelmise, kilin -suyun penetre ettii yere kadar - imesi sonucu

ev anosunun yzeye yakn ksmlarnda basn gerilmeleri (kanal boluuna doru) meydana ge-lir. ev anosunun altnda kalan ksm ise gerek kendi arlndan tr ve gerekse de kanal ta-

ban betonu ile yapm olduu ankstreden tr ters ynde bir gerilme (zemine doru) uygula-

nas ierisindedir. Meydana gelen bu ters ynde-ki kuvvetlerin bir eksen zerinde (kayma ya da kesme ekseni) toplanmas sonucu beton, momen-tin olutuu bu eksen boyunca atlar, Foto-3.3,3.4. Bu atlak dcrz aralna kadar kesintisiz bir ekilde devam eder. Bu tip atian olumas, betonun kesme kuvveti direncinin dklndan tr kolayca meydana gelebilir. Zaman getike bu atian derinlemesi sonucu bazen beton gncieri de meydana gelir.

Bu tip hasar beton zerinde somutlamasna ramen temelde, zemin uygulamalar ilc ilgili bir dizi eksiklik ve aksaklklardan ileri gelir.

Bu atlaklarn nlenebilmesi iin aadaki tedbirlerin alnmas gereklidir.

- Zeminin skl, kohezyonlu zeminlerde % 95, kohezyonsuz zeminlerde ise % 80 olmaldr.

-Zemin geirgenlii en aza indirilccek ekilde bir skma salannaldu,

- Dolgular sktmlrken teknik artnamcdeki sktrma kurallarna, sktrma tabakas

kaln hklarna uyulmaldr,

- Yksek ime zelliine sahip kil kkenli zeminierin en az 30 cm veya en ok 1 m kazlp

seilmi dolgu malzemesi ile daldurulmas gere-kir.

- Beton kalitesi ve snf iyiletirilmeli , en dk BS. 20 snf beton kullanlmaldr ,

16

- atlaklar, ya da derinlemesini nleyebil-me yeteneine sahip fiber kullanlmas,

- Kaplama kalnlnn zeminin mineral ya-psna gre arttrlmas,

- Donat kullanlmas .

3.1.3. Bnyesel Rtre atlaklar

zellikle derz buaklmam, uzun beton kesitlerde ya da bir baka deyile ok byk ana-larda betonun serbest rtre yapmas nlendiinde ortaya kan, ince ve uzunluu 2-10 cm arasnda olan geliigzel yaylm atlaklardu. Beton ze-rine sa kllar gibi deiik ynlerde dahrlar. Saylar birim alanda olduka oktur.

Bilindii gibi imentonun hidratasyonu so-nucu beton mutlak hacminde bir azalma olur. Hidratasyon sonucu meydana gelen rnn hac-mi balangtaki su+imento mutlak hacminden daha kktr. Ancak oluan hidrate jelin ok

boluklu olmas nedeniyle grnen hacmi byk-tr. Bu hacim deiiklii sonucu meydana gelen rtrc olumas nlenirse, belonda kk atlaklar meydana gelir.

Bu tr rtre atlaklar sonucu kanal kapla-nalarnda gzle grlr herhangibir hasar mey-dana gelmez. Fakat bu atlaklarn varl, dier hasar faktrleri ilc biraraya gelince bctonda hasar oluumu kolaylau.

Bu tr atlaklarn nlenebilmesi iin en fazla 2-3 n'de bir betonda derz aral braklma

l ve ano boylar byk seilmemelidir.

3.2. Beton kmeleri zellikle dolgudan geen kcsitlcrde, zemi-

nin yetersiz sktulmas sonucu ortaya kan ve belonun deiik ekillerde kmesi ve bunu taki-ben krlmas ya da bir anonun tamamen kanal ekseninden kaymas sonucu, kanaldan su akn engelleyen, su kaybna neden olan zeminin stabi-litesini bozan bir hasar tipidir, Foto-3.5, 3.6

lyi sktrlmam zeminierin eitli neden-lerle - su szmas, betonun aul, feyazan gibi-

skmas ya da yer deilinnesi sonucu betonun (anonun) kaymas ya da alt bo olan ksmnn k

rlmas eklinde grlrler, Foto-3.7.

Kt bir yapn teknii ve kontrol eksikli-inden kaynaklanrlar.

Zeminin iyi sktrlnus sonucu ortadan kalkabilecek bir hasar tipidir.

DSlTEKNlKBLTENl 1992 SAYI 77

Foto- 3.5, 3.6 Zemin iyi sktrlmad~ iin meydana gelmi olan zemin ve beton kmeleri

17

;

DSI TEKN!K BLTEN 1992 SA YI 77

Foto- 3.7 Zeminin oturmas sonucu betonda meydana gelmi oturma atlag

3.3. Don Hasarlar

Sulama kanallarnda ska grlen don hasarlar, ya scakln dk olduu zamanlarda dklen taze betonun donmas ya da boluklugeirgen betonun boluklarndaki suyun donmas sonucu meydana gelen; betonun paralanmasna yol aarak, iletmeyi engelleyen bir hasar tr-dr.

Bu hasar tipi, ou zaman teknik artnamenin eksikliinden ve yanl yapm tekniklerinden ortaya kar. yle ki, DS Sulama !naatlar Teknik artnamesi, Trkiye'nin btn iklim bl-geleri iin ayn snf betonu tanmlamaktadr. Ya-ni eksik olan, kanal kaplama betonlarnn deiik iklim blgelerine gre deiik ekilde dizayn edilmemesidir. Bugn Erzurum iinde, Antalya iinde ayn kalitede beton kullanlmas ngrl-mektedir. Betonun, deiik iklim koullarnda

deiik etkilere maruz kald dnlecek olur-sa btn iklim kuaklar iin ayn snf beton kul-lanmann yanll ortaya kacaktr.

Sulama kanallar betonlarnda grlen don hasarlar souk havada dklen betonun donmas hari; u ekilele ortaya kar;

Beton, boluklar ve kapiler kanalcklar araclyla suya kar geirgendir. eitli yollar-la kanal kaplama betonlanyla temasa geen su, betona nfuz ederek beton boluklan ve kapilcr

kanallarnn suyla doygun hale gelmesine neden

18

olur. Ortam scaklnn O 0 C'nin altna dmesi ile boluklardaki bu su donarak hacmini bytr. Bu genleme sonucu ortaya kan gerilmelcr,

boluk eperlerine her ynde etkileyerek belonda gerilmelere neden olur. Donma-zlme proses-leri sonucu meydana gelen bu gerilmeler, b~~onu zayflatarak paralanmasna neden olurlar. Once klcal atlaklar, pullanma ve kabannalar halinde grlen bu hasarlar donma-zlme devrelerinin

artmas sonucunda derinleerek betondan para kopmalarna yol aacak kadar ilerler, Foto-3.8, 3.9.

Don hasarlarnn nlenebilmesi iin aadaki nlemlerin alnmas gereklidir.

- Su/imento oran dk, kompasitesi yk-sek betonlar retilmelidir,

- Beton geirgenliinin en aza indirilmesi iin beton karm oranlar balangta bu amaca gre ayarlanmal, permeabilitesi dk karmlar dizayn edilmelidir,

- Beton dkldkten sonra ok iyi bir ekilde, boluksuz sktrlmal ve kr edilmelidir,

- Agrega seiminde kesif, boluksuz ve do-na mukavim agrega seilmelidir,

- Betonu dona kar koruyan hava srklc-yici tipinde beton katklar kullanlmaldr,

- Scakln +5 C'nin alma dt hava-larda beton clklmemelidir.

DSI TEK.'\IKD t.' LTEl\1 1992 SAYI 71

Foto - 3.8, 3.9 Don hasar sonucu betonda meydana gelmi olan dklmeler-paralanmalar

19

DSI TEKNIK BLTENI 992 SA YI 77

3.4. Kimyasal Etkiler Sonucu Meydana Gelen Paralanmalar

Betoncia kimyasal hasar etkenlerinin kate-gorize edilmesi doru olmamakla birlikte, eitli kaynaklarda bu konuda yaplm snflandrmalara rastlanabilir. Bu etkenler, balangta tek bana ortaya km olsa bile zaman ierisinde, hasa-rn gelimesi sonucu, betonu tahrip eden dier etkenlerle birlikte gzlenir. Bunlar birbirlerini et-kileyerek etki iddetinin artmasna neden olurlar. Bu hususlar gznne alp bir snflandrma ya-pacak olursak;

- Sertlemi imento hamuru bileenlerinin hidrolizini ve zlp uzaklatnlmasn ieren

tepkineler,

- Zararl (agressif) svlar ile sertlemi i-mento hamuru bileerleri arasndaki yer degiticme tepkimeleri,

- ien rn oluumu (S04 tuzlar, alkali -agrega reaksiyonu, donat paslanmas, vs.) ieren tepkimeler.

Yukarda zetleneo bu ana tepkimeden herhangibirisinin meydana gelmesi sonucu beLo-nun mukavemeti azalr. Beton yapdaki bu geli

neler somut olarak kabarna, atlama, pullanp dklme ve giderek emniyet gerilmesinin stne

klnca yapnn yklnas eklinde grlebilir.

Beton bileenleri, gerek kendi aralarnda ve gerekse maruz kaldklar evre koullar ile, zel-likle sulu ortamlarda, eitli etkileimiere girer-ler. Ortanda su olmad zaman bu kimyasal tep-kimelerin birou meydana gelmez. Bu tr tepkimeler daha ok bctonun kapler boluklar iinde meydana gelen rnlerin biriknesi ve kristalizasyonu sonucu ortaya karlar. Bu olaya betonun korozyonu da denilir. Betonun koroz-yonu, betonun fiziksel zellikleri ile de yakndan ilgilidir.

Sulama kanallarnda en sk grlen kimya-sal hasar tipi slfat korozyonudur. Doada sod-yum, potasyum, kalsiyum ve magnezyum bile-ikleri (tuzlar) halinde bulunan slfat; agrega, karm ve temas suyu ya da zemin ierisine bu-lunur. Bunlardan ilk ikisi balangta ya da ett

20

srecinde nlenebilir niteliktedir. ogu zaman yanl deerlendirilerek tahribata yol aan zemin ierisindeki slfat konsantrasyonudur. Betona slfat etkisi reaksiyon ortamnda ancak su bulun-dugu zaman olasdr. Bu nedenle zellikle su ya-

plarnda ve suya maruz betonlarda ortamda bu-lunan slfat konsantrasyonu dk olsa da bu olgu yapnn her aamasnda dikkate alnarak zel nlemler alnmas gereklidir.

Beton iin zararl olabilecek, zemin ve ze-min suyundaki slfat konsantrasyonu deerleri ve kullanlacak olan en dk su/imento oran Concrete Manual'de u ekilde verilir.

Slfat Zemin Kullanlabilecek Korozyonu Zeminde Suvunda EnD~k

Etki Slfat Slfat Su/imento Derecesi % p.p.m Oran

Zararsz o.oo- o ,ro 0-150 -Hafif 0,10-0,20 150-1000 0,50 iddetli 0,20-0,50 1000-2000 0,50 ok iddetli 0,050 2000 0,45

Birok deiik kaynakta buna benzer Jimit-ler verilmitir. Beton ile uraaniann en byk

yanlgs da ou zaman bu tablolar esas almak-tan kaynaklanr. Beton ile temas eden su ve ze-min iinde bulunan slfatn konsantrasyonu ou zaman en nemli faktr olarak alglanr. Bu du-rum bir yere kadar dorudur. Syle ki; beton ile temas eden su ve zemin ierisinele slfat bulun-

mas korozyon iin yeterlidir. Ancak slfatl su-yun sertlemi imento hamuru (ya da beton ) ilc olan temasna sadece kimyasal bir olay olarak

baklmamaldr. Slfat korozyon heterojen bir faz ierisinde meydana geldiinden tr bu re-aksiyonu birok faktr ele etki eder. Betonun ge-

irgenlii, slfatl suhrn beton ierisine diffz-yonu, kapilarite ve zellikle ktle transferi, reaksiyon hzna etkidiinden dolay slfat kon-santrasyonunu tespit etmek gleir. Slfatl su-larda srekli slanp kuruyan ve zaman ierisinde bu olayla devaml olarak kar karya bulunan bir beton-boluklar nce slfatl suyla dolar, sonra bu su ekildiinde ise boluk ierisindeki

slfatl suyun buharlamas sonucu boluklar da slfat konsantrasyonu ykselir-ok iddetli ko-rozyona urar.

DSI TEKNIK ULTEl\1 1992 SAYI 77

Foto- 3.10, 3.11 Slfat etkisi sonucunda tahrip olmu betonlar

21

DSlTEKNlK BLTENI 1992 SAYI 77

22

Foto- 3.12, 3.13 lletondaki tipik slfat belirtileri; yzeyde beyaz ketti ve daha sonralar betondaki da~lma

Bctona slfat etkisi iki ayr reaksiyon sonu-cunda meydana gelir;

- imento hidratasyonu srasnda ortaya kan serbest Ca (OH)2 (Snm kire) ilc slfat anyonlarnn birlemes i sonucunda - kalsiyum

slfatal meydana gelir; -2 C1 &::4 . 2H2 0 ... _ .. ... .. (3. 1) &:: +O (OH) 2 + H O -? --------Al

Al; Ca (O l:f) kristalleri zerinde iyon de-iimi yoluyla olursa % 124 bir hacim art meydana getirir.

- (3 .1 )'ele meydana gelen al imentonun en nemli bilecnleridcn biri olan tTikalsiyum alminat ilc reaksiyonu girerek tTikalsiyum alii-

minat meydana getirir. Beyaz renkte ve ine kristalli olan bu uza Candlot Tuzu (etringit) ve-ya imento hasili ad verilir. 4Ca). AI 20 3. 19H20 + 3CaS04. 2Hp + 16H p ~

Tikalsi y n Ali.ininat Al 3C:O.Alp 3. 3QS04.31 H20+

Odlot Tuzu O (OH) 2 .... .... ........ _.(3 .2)

Denklemden de grl ece i zere Candlot tuzu yapsnda 31 molckl su tutar. Bu nedenle bu tuzun meydana geli i s ras nda ok byk bir hacim art (% 227) meydana gelir. Bu hacim art srasnda bctoda meydana gelen isel ge-rilmelcr, belonu zayflatarak atlamasna ve daha sonra da tamamen paralanmasna neden olur.

Ortanda magnezyum slfat bulunmas durumun-da slfat etkisi daha idde tli gzlenir, Foto-3 . 10, 3.11

Slfat korozyonuna uram beton, ak gri renktc ve elle paralanabilecek ekilde dayankszclr. Slfat et.kisi beton yzeyinde nce beya-zms bir keilinin meydana gelmesi ilc fark edilebilir, Foto-3.12, 3. 13.

Etkinin ba'} langcnda tahribatlar yapnn derz ular , sivri ke ve kenarlarnda grlr. Reaksiyonun tekrarlannas ile kabarna , para-lanma ve allama ek ! inde grlen hasarlar her tarafa yaylr.

Slfat k sadarnn nlenebilmesi iin alnmas gerekli tedbirleri u ekilde sralayabiliriz;

-Zeminde, zemin suyunda ve temas suyun-daki slfat konsantrasyonu zararl etkinlik dere-cesinin alnda olsa bile sulama kanallar ina edilmeden nce slfat korozyonuna kar gerekli tedbirler (TS 3440'a gre) alnmaldr.

DSI TEK.l1o/IK BLTENI 1992 SAYI 77

- Etd aamasnda numune alnrken sade-cc kanal gzcrgahlarnda deil en az 1 kn'lik bir evreden ve yer yzeyinden itibaren en az 60-80 cm derinlie kadar olan ksmlardan da numune

alnmaldr.

- Eer zeminde slfat varsa mmknse ka-nal gzergah deitirilmelidir,

- Agrega seimi yaplrken slfat etkisini artracak pirit, markasit gibi mineralleri ieren agregalar kullanlmamaldr,

- C3A (Trikalsiyum alminat) yzdesi d-k imento kullanlmaldr,

- Bir metrekp betonda 300 kg/m3 gibi bir imento dozajnn al una inilncnclidir,

- Su/imento oran mmkn olduunca k-k Lutulmaldr,

- Kaplama kalnl arttrlmaldr,

-Beton iyi bir ekilde ycrletirilmeli ve ok iyi sktrlmaldr,

-Geirgenli i dk kar mlar dizayn edil-melidir,

- Slfat etkisi zeminden kaynaklanyorsa zemin ilc bcLon arasna jconambran tr gei-rimsiz rtler konulmaldr. Eer elki temas su-yundan ileri geliyorsa beLon yzeyi, yalLm salayan malzemeler ile kaplanmaldr.

4. SONU lkemizde her yl eitli cclenlcrlc tahrip

olan kanal kaplama betonla rnn ge tirdii Leknik ve ekonomik sonular deerlendirildiinde yaplan ilerin tart lmaya almas zorunluu ortaya kar.

Kaliteli ya da bir baka dcyi~lc evresinin etkisinde ilk eklini , niteliklerini ve lizmeL gr-mc yeLcneini uzun sre kayheLmeden bir beton

rcLcbilnck iin bcLOn bil eenlerinin kalitesinin yansra kullanlan makina-tehiznn (beton sant-rali , vibratr, kumanda, lme ve s ktrma do-nann , vs.), Lcknik personelin ve organizasyo-nun da iyi olmas ve uzmanlk gerektirdii

ortadadr. Bu nedenle kaliteli bir retim ncesi , yukarda saydmz uns urlarn biraraya toplan-mas kaliLc baz iin bir nkouldur. Beton reLi-minde grlen aksaklklar ve betoda tahribaLiar ortaya kmadan nce kaliLcsizli.['t i nleme al

malar , reLimdc yaplacak OLokontrol ve bunla-rn sonucunda yaplacak kalite kontrol al nala r sonucu iyi bir bcLon elde edilecektir.

23

DRAINMOD BiLGSAYAR PROGRAMININ ARJ) BLGELERDE KULLANILMASI

*Dr. Mehmet Naili ZER

ZET DRAINMOD eitli yzey ve yzeyalt drenaj uygulamalannda yag. sulama ve evapot-

ranspirasyonun toprak ve bitkUere etkilerini belirlemede kullanlan bir bUgisayar programdr (Skaggs. 1980). Model humid blgelerde sg taban suyu olan alanlarda kullanlmak iin gelitirilmitir.

Bu almada modelin arid blgelerde kullanlabilmesi olanaklan aratrlm ve modele eski ve iyi sonu vermeyen Thomthwaite metodu yerine arid blgelerde daha saglkl sonu-lar veren Hargreaves metodu monte edilmitir.

DRAINMOD progrcm klimatoloji.. toprak karekteristikleri ve bitkilerle Ue ilgili verUerin kullanlmasyla drenaj sistemlerinin tasanmnda kullanlabilir. Bu almada modelde ge-rekli degiiklikler yapldktan sonra. eitli dren aralklar kullanldgnda; olas taban suyu dalgalanmas, SEW-30. infiltre ve drene olan su miktar gibi degerler hesaplanmtr.

1. GR Tarmsal retimi artrmak iin sulama sis-

temlerinin salkl bir ekilde tasarm , inaat ve uygun bir ekilde iletilmesi gereklidir. Gelimekte olan lkelerin ounda ise; eksik ve hatal veri toplama ve yorumlama, deneyim noksanlg, toprak-bitki-sulama-insan ilikilerine yeterli ne-min verilmemesi gibi nedenlerle sulama projele-rinden beklenen veya amalanan fayda salana

mamaktadr. Ayn olaylar gelimi lkelerde de grlmektedir. Atlan nedenlerle pratik (deney-sel) ve teorik bilgiler ile bitki-toprak-su verileri-nin toplanlarak kullanlacag, dogadaki olaylam benzer ekilde interaksiyonu inceleyen bilgisayar

() Etd ve Plan Dairesi Bakanl

benzeim modelleri hazrlanmaktadr. Bu mo-deller sulama ve drenaj sistemlerinin daha nce tarla denemeleri yaplmam ana toprak tiplerin-de tesis edildiginde iletme altnda nasl bir fayda saglayabilecegi ve hangi sorunlarla karlalabileceginin tahmin edilmesinde 20 yldan fazla bir sredir kullanlmaktadr. Eger bu modellerden birinin sirnilasyon sonularnn arid blgelerde uygulanabilccegi saptanrsa tasann ve ileme mhendislerinin bu blgelerde kullanabilecei nemli bir ara bulunmu olacaktr. Uzun sreli similasyonlara dayandrlan sulama ve drenaj ta-

sarmlar ksmen de olsa tarla deneyimleri eksik-liini giderebilccektir.

DRAINMOD iyi bilinen modellerden biri olup, humid blgelerde iklim, toprak ve bitki ve-rilerinin kullanlmasyla sulama ve drenaj sistem-

25

DSI TEK'\'lK BLTEN1 1992 SAYI 77

lerinin verimliliini uzun bir zaman periyoduna dayal olarak belirlemek iin gelitirilmitir (Skaggs, 1980).

Model zerinde North Carolina niversitesi Profesrlerinden Skuggs tarafndan 1973 ylndan beri allmak:dr. Blge ve havza hidrolo-jisiyle ilgili dier modellerden farkl olarak, DRAINMOD topraktaki su hareketinin tarla l-snde detayl :nalizinin yaplabilmesi iin

gelitirilmitir. Model temel olarak bariyer kUL-mannn dren seviyesi altnda olduu topraklar-da, iki paralel dren arasnda orta noktadaki su dengesine dayanr.

Humid blgderde su taban suyuna sahip topraklarda su kaynaklaryla ilgili projelerin ana-lizlerinde modelin kullanlnas ABD Soil Con-servation Servis tarafndan benimsenmitir (Chang ve ark, 1983).

Modelin kullanlabilmesi iin iklim doncle-ri, toprak ve bitki nitelikleri ile proje tasarm pa-rametrelerine gerek vardr. Modelin kullanlma

syla yzeysel ak , taban suyu derinlii, boaltm mikta:, toprak nem ierii, evapotrans-pirasyon, topran ile.cbildii dnem, uygulan-

mas amalanan proje ve sulama programyla bitki su stresi olup olmayaca gibi bilgiler elde edilir.

Bu almada, Hargreaves ynteminin Thorthwaite yntemi yerine konulmasyla, DRA-INMOD'un arid blgelere sahip gelimekte olan lkelerde kullanlabilmesini salamak ve Mode-lin yeni halini Logan UTAH koullarnda drenaj tasarmnda kullanarak test edilmesi amalanmtr .

DRENAJ VE EV APOTRANSPIRASYON

Suyla doygun topraklarda suyun ve bitki besin maddelerin alm snrlanr, aerobik bakte-rilerin geliimi, nitrojen ve slfrlerin kullanl forma dnmeleri engellenir (Luthin, 1978). Bureau of Reclamation'a (1974) gre drenajn gereklilii anlalmtr ancak genellilde sulama projelerinin ekonomisinde drenajn nemi oldu-undan daha az olarak hesaplanmaktadr. Van Schifgaarclc (1974) fazla suyun gn iinde kk blgesinden uzaklatrlmas gerektiini ve kritik tabar suyu derinliinin yzeyden 30 cm ol-

du~unu belirterek, tabtn suyunun kritik derinliini SEW-30 deerleri eklinde hesaplanmtr. Deneyimlere gre taban suyu ilenen toprak kat-

mannn allnda olduu zaman taban suyunun ksa bir sre yksek olmas kalc bir zarar meyda-na getirmemektC'.clir.

26

Salih ve endil (1984) ekstrem derecede arid blgelerde eitli evapotranspiransyon he-saplama yntemlerini alfalfa evapotranspirasyo-nu ile karlatrdklarnda yntem ilk sraya almlardr. Bu yntemler srasyla Jensen-Haise, Clas A pan ve Hargreaves'in scaklk ve radyasyon yntemidir. ayr lizimetre verileri ilc

di~er eitli eitliklcrin karlatrlmasnda Hargrcaves ve Samani (1988) o~unlukla hava

scaklna gereksinim duyan Hargrcaves Ynte-mi serin mevsimlerdeki lizimetre verileriyle di-

er yntemlere gre daha fazla uygunluk gstcr-di~i sonucuna ulamlardr. Hargreavcs eitlii;

ETP= 0.023 *Ra* (T +17.8) * TDo.s

Eitlikte Ra ekstratcrrestrial radyasyon olup su buharlamas ile ayn birimdedir, T iste-nilen periodda Cclsius olarak ortalama scaklkLr ve TD ise scaklk farkdr.

Dier birok hesaplama yntemi yerel ka-librasyon gerektirir. Olas bir ok yanllk ve so-runlarn gznne alnarak sadece llm ik-lim verilerine gereksinim gsteren yntemlerin seimi rasyonel ve manukl olacaktr. Aratrma

sonularna gre kt bir ekilde elde edilmi ve-rilerle fiziksel temelc day~l yntemlerle yanl sonulara ulalmaktadr. Omein tck parametre-ye dayanan Hargrcaves gibi eitlikler, bir ok pa-rametreye dayanan Penman ilc karlatrldnda bu durum gzlenmektedir. FA0-24 Blaney-Cridlc ve Hargreaves eitlikleri scakla dayal hesaplumalarda en iyi sonular veren yntemler olarak bulunmulardr. Fakat FA0-24 Blaney-eridie ynteminin solar radyasyon, rzgar hz ve oransal nem verilerini gerektirmesine karn Hargrcaves Ynteminin sadece gnlk maksi-mum ve minumum scaklklarm lm gerek-tirdii unutulmamaldr(Jensen ve ark., 1988).

KURUMSAL TEMELLER VE GELM DRAINMOD Nort Carolina niversitesi

Profosrlcrinden Dr. SKAGGS tarafndan gelitiriimi olup doal veya yapay olarak yksek ta-ban suyuna sahip topraklarda gelitirilecek veya tasarmlanacak sulama projelerinin deerlendirilmcsini salar. Toprak nitelikleri, iklim ve ya verileri programn girelilerini oluturur. Toprak-larda su hareket ve depolannasnn bcnzeim yntemiyle hesaplanmasn salayan bir bilgisa-yar programdr. Sulanan arazilerde tarla baznda tck bir nite eklinde suyun topraktaki hareketi-nin detayl olarak analizini yapacak ekilde (Chang ve ark., 1983). Programn temeli dren se-viyesinin altnda bariyere sahip topraklarda iki

dren arasndaki orta noktadaki su balansdr. Benzeimler yaparken bilgisayarn ok uzun sre almasndan kanmak iin gerekli yerlerde su hareketini karakterize etmek iin teorik yntem-ler yerine yaklak sonular veren yntemler kul-

lanlmtr (Skaggs., 1980).

Modelde infiltrasyon hesab iin Grecn-Ampt eitligi, taban suyunun drenlere aknn

hesaplanmas iin Bouwer ve Van Schilgaarde tarafndan kullanlan ekilde Hooghoudt eitli~ini, edeger bariyer derinlij:ti hesabnda Moody ta-rafndan nerilen eitlikler, kapilar akm hesabnda modifiye edilmi Darcy-Buckingham eitli~i, su eksiklii stresi hesabnda Hiler ve Clark eitlij:ti, taban suyu etkisi hesabnda Sicben'in SEW-30 yntemi, evspotransprasyon hesabnda ise Thorntwaite yntemi kullanlmtr.

ALlMADA Y APlLAN DEGKLKLER VE LEMLER Modelin arid blgelerdeki sulama alanla-rnda uygulanabilmesini saj:tlamak amacyla mo-delin orijinal eklinde kullanlan Thomthwaite yntemi yerine Hargreaves yntemi monte edil-mitir. Thorthwaite ynteminde kullanlan aylk PET faktrleri yerine de FAO bitki katsaylar (Dorenbos ve Pruiu, 977) kullanlmtr.

almada rnek olarak kullanlacak alannn enlemi, saatlik ya~lar, gnlk maksimum ve minumum scaklklar ieren iklim verileri Utah State niversitesi Klimatoloji Servisinden alnmt'r. Toprakla ilgili matriks potansiyel, top-rak su ieri~i ve hidrolik iletkenli gibi veriler

Haks (1985) ve Cache County Soil Survey Pe-port (SCS, 974)'tan alnmtr.

Simulasyonda kullanlan veriler hesaplan-m ve direk kullanlan veriler olarak iki gruba-ayrlabilir. Dren aralklar, yzey dopolama, dren derinli~i, bariyer derinlii, toprak kabnanlarnn derinlikleri, solma noktas ile ekim ve hasat 13-rihleri dorudan kullanlan veriler olup, hesapla-malar yaplarak kullanlan veriler ise; drene olma oran, hidrolik iletkenlik, havalanma oran kapi-lar akm, Green-Anpt infiltrasyon katsaylar, edeer bariyer derinlii, bitki Kc degerieri ve bitki kk derinlii deerleridir.

alnann yrtlmesinde rnek bitki ola-rak yrede yetien bitkilerden biri olan silajlk

nsr seilmi, ekim tarihi de Cahche Couty top-rak etd raporuna uygun olarak 5 mays olarak belirlenmitir.

DSl TEKNK BL TENl 1992 SA YI 77

elde edilen verilerle programn orijinal ve modi-fiye edilmi ekillerinin ikiside Thomthwaite ve Hargreaves yntemleri arasndaki farklarn g-rlmesi iin altnlmtr. Ayrca program yeni

ekliyle eitli dren aralklar iin ahtrlm ve sonular alnmtr. almada kullanlan veriler TABLO 1 'de verilmitir.

TABLO 1: Kullanlan Veriler

Parametreler

Simulasyon yl Enlem Dren derinlii (cm) Dren aralklar (m) Bariyere derinlik (cm)

Edeer dcrinlik (cm) Hidrolik iletkenlik (cm/s) Toprak katman says Dren ap (cm)

lnfiltra~yon (A ve B)

Deerler

1980 41.45 180

50,60,70,80,90 300

109,111,112,113,114 7.0,0.1

2 10.4

1.72,1.20 2.81,1.20

Toprak yilzcyi depolamas (cm) Tarla kapasitesi(%)

1.5 30

Solma noktas (%) Bitki Ekim gilnil (yln n. gilnil) Hasat gilnil (yln n. giln) Sulama h. (cm/s) Sulama aral (giln) Sulama silresi (saat) Sulama aylar

9 Silajlk Msr

125 243 1.2 10

08-14 5,6,7,8

SONU VE NERLER Yllk evapotransprasyon Thomthwaite ve

Hargrcaves yntemleriyle ayr ayr hesaplandgnda Hargreaves yntemiyle elde edilendegerin 20cm fazla oldugu grlmtr. Jensen ve arka-

dalarnn 988 ylnda yaynlandg aratrmada da arid blgelerde Thomthwaite yntemiyle ya-

plan hesaplamalarn lizimetre deerlerinin %63' kadar oldugu belirlenmi olup Hargreaves ynteminin gerege daha yakn oldugu anlal

maktadr.

Yllk taban suyu dalgalanmas incelendi-ginde taban suyu dnn yaz aylarnda daha

hzl oldugu belirlenmi, nedeninin ise yaz ayla-rndaki yksek evapotra-;prasyon gereksiniminin bir ksmnn alt toprak kalmanlarndaki nem ve taban suyundan karlanmas olaslg olduu d-nlmtr. Bu duruma aklk kazandrlmas iin temmuz ay evapotransprasyonu sfr olacak ekilde prograrn bir defa daha altrlm ve ta-ban suyu alalnn ok yavalad belirlenmitir. Ayrca zellikle yaz aylarnda taban suyu d-zeyinin drenlerin altna indii grlmtr.

Yukardaki iki olay bitkilerin uban suyunu ve alt toprak katmanlarndaki nemini kapilarite ve kk-ler yoluyla kullandm gstermektedir.

27

DS! TEIG'IlK BLTEN 1992 SA YI 77

Uygun dren aralnn saptanmas iin SEW-30 ve ortalama taban suyu degerieri ince-

lenmitir. 50,60,70,80 ve 90 m dren aralklar iin vegetasyon dnemi SEW-30 deerleri sra

syla 27, 30, 35, 71 ve 109 ortalama taban suyu derinlii ise 130,124,115,105 ve 97 cm olarak

bulunmutur. Bu durumda Skaggs (1980) tarafndan belirtildii gibi SEW -30 deeri asndan

lOO' altmda olduunrtan denenen dren aralklarnn 90 n'den az olanlar, taban suyu asndan ise 50 ve 60 m aralklar uygun olmaktadr. Eko-nomi dikkate alndnda ise en uygun dren aral

g 60 n olmaktadr. Yrede yaplan dier alnalar da benzer sonular elde edilmitir.

Yaplan almada sonu olarak; 1. DRAINMOD sulama ve drenaj tasarmlarnda elde edilecek sonularn nceden analizi-ne olanak veren ve tasarmda kullanlacak para-metrelerin etki ve nemi hakknda fikir veren, sulama ve drenaj olaylarnn iyi kavrarmasna olanak saglayan bir program olduu,

2. Arid blgelerdeki almalar iin yaplan dzenlemenin daha salkl sonu alnmasn

salad, 3. Dren aralklar hesaplanmasnda klasik

dren aralg formllerinde olduu gibi etkili pan.metrelerin sadece toprak permeabilitesi, dren de-

rinlii ve taban suyu derinlii olmad, bitki kk derinlii ve topran dier hidrolik zelliklerinin de nemli olduu grlmtr.

YARARLANILAN KAYNAKLAR

.Chang, A.C., Skaggs, R.W., Hermsmeier, L.F., and Johnston R.W., 1983. "Evaluation of a water nanagemcnt model for irrigated agricultu-re."

Transactions of tch ASAE. 26(2).

Doorenbos, J., and Pruitt, W.O., 1977. "Guidelines for prcdicting crop water require-ments." FAO irrigation and Drainage Paper No : 24,FAO,

Rom e.

Hanks, RJ., 1985. "SOWATET soil-water plant-atmosphcre model." U tah

State University, Logan, Utah, 84322.

Hargrcaves, G.H. , and Samani, Z.A., 1985. "Refercnce crop evapotranspiration from tempc-rature" Transactions of the ASAE. 1 (2).

Jensen, M.E., Alien, R.G.,Cuenca , R.H., Pruiu, W.O., Blatchlcy, R.K., Erpenbcck, J.M., Johns, E.L., Stone, J.F., Burnan , R.D., Hill, R.W., Nixon, P.R., and Wrigh, J.L., 1988. "Eva-

28

potraspiration and irrigation requi rcnents." The Conmitee on Irrigation Water Requirements of the Irrigation and Drainage Division of the AS-CE. New York. NY. 10017

pp(7) : 88-120

Luthin, J., 1978. "Drainage Engineering." Robert E. Krieger Publishig Company, N.Y.

Salih, A.M.A., and Sendil, U., 1984. "Eva-potranspiration under extrenely arid clinates. " J. oflrrig. and Drain. Div. ASCE. 110(3).

Skaggs, R.W., 1980. "DRAINMOD refe-rence report." Methods for design and evaluation of drainage-watcr management sy stcns for soils w ith

High water tables. USDA, SCS. Forth Worth, Tcxas.

Soil Conservation Service, 1974. Soil sur-vey of Cache Vallcy Arca, Uuh." Govcrment Printing Office, Washington D.C.

The United States Breau of Reclanation, 1984. "Drainage Manuel." United States Gover-nent Printing Office, Den ver, Colorado.

Yan Schilfgaarde, J.D., 1974. "Nonsteady flow to drains." Drainage for Agricultre. Ameri-can Society of Agronomy Ine., Madison, Wisconsin.

DKDRTGEN VE TRAPEZ KESTL AIK KANALLARDA SU DERNLKLERNN

BiLGSA Y ARLA HESABI

Yazan zay AKTAN (*)

ZET Bu blmde, Kwuluumuzda ok geni apta uygulamas olan; diktrtger ve lrapez ke-

sit/i ak kanallarm nifoml ve nifom olmcyan akmlardaki hesab iin ayr ayr bilgisayar program verilmitir. nifom olmayan akmlar iin hazrlanan program taban geniligi de-

giken kanallarda da uygulanabilmektedir. (rakortmanlarda)

Her ilc i programda da M anning foml kullanlmtr.

1- GR

Bu ksmda her iki programn ortak zellik-leri hakknda zet bilgi verilecektir.

Programlar basit ve pratik olup, kk tip kiisel bilgisayarlarda da uygulanabilmektedir. (2. program 2010 steptir)

Her iki programda da yaplan tatonmanlar-da (sabit 1 2) serisinin elemanlar yeterli sayda

kullanlarak siiratli ve salkl bir yaklam yaplmas salanm tr. Programlarda kullanlan bu seri ayrca, istenen hassasiyetle hesap yaplmas

n salad gibi; denge noktas nn aUanmas ihti-malinide ortadan kaldrmaktadr.

Her iki programda diktrtgen ve trapez ke-sitli kanallarda ve uygulamada pek rastlanmayan ikizkenar gen kesitti kanallarda kullanlabil

nektedir.

(*) ln . Mh. DS114. ube Mdrl/ST.

2 - NFORM AKIMLI KANALLARlN B LG SA Y ARLA HESABI

2.1. Aklamalar : Bu ksmda,sabit kesit ve sabit hzl ak

kanallarda su derinliinin hesab iin bilgisayar program verilmitir.

Programda hesaba, su derinlii 2.00 m sei-lerek balanmakta, atonnann her admnda ise (0,51 1 2" ) serisinin elemanlar yeterli sayda kullanlarak, sratli ve salkl bir yaklam ya-plmas salanmaktadr.

Programda, kanaldaki sn derinlii ve hz (H;V) tesbit edildikten sonra, kritik yksekliin istenip istennedii sorulmakLadr "He 'STENlYORMU ? ";"EV.= l ; HA.=0; 0='!" O'ya 0= 1 deeri verildiinde, normal program ak devam ederek, kritik akm ykseklii yi ne ayn hassasi-yetle hasaplanmakt.adr. "He" deeri belirlenelik-ten sonra yeni bir kanaln liesab iin programn giri blmne dnlmektedir.

O'ya 0= 0 deeri verilmesi halinde ise baka bir kanaln hesab iin yine programn giri blmne dnlmektcdir.

29

DSI TEKNIK BLTENI 1992 SA YI 77

30

2.2 Semboller

Giri Blmndeki Semboller

Q =Debi (m3 1 s) H= Kanaldaki su derinli~i (m) B = Kanal Taban genili~i (B=O; motO gen) J =Kanaln eimi (Daima+ iaretli) N= Przllk katsays (Manning) M = Kanal evinin Cotg. V= Kanaldaki hz (m/s) P =Hesap hassasiyet katsays(% o cinsinden p= 1 iin Vn/Vn-1

3- NFORM AKIMLI OLMAYAN KANALLARDA SU DERNLGNN HESABI

(SU YZ HESABI)

3.1 AIKLAMALAR 3.1.1 PROGRAMIN TEKL : Bu programda, diktrtgen ve trapez kanal-

larda, sabit tabanl, daralan tabanl, genileyen tabanl, sel rejiminde hzlanan, yavalayan, nehir rejiminde hzlanan ve yavalayan akmlar olmak zere 24 deiik durumda uygulama yapmak mmkn olmaktadr. Trapez kanaln zel bir du-rumu olan ikizkenar gen kesitli kanallarda dik-kate alndnda bu say 28'e ulamaktadr.

Bu programda da (0,20/2n ) serisinin ele-manlar daha nceki blmlerde belirtildii ekilde kullanlmaktadr. Akm rejiminin tesbiti iin Hc'deeri hesaplanmakta, akmn hzlananan veya yavalyan olduunun belirlenmesi iin, /S/ l)'in l'den kk veya byk olmasna baklmak

tadr.

3.1.2 PROGRAMIN KULLANIMI:

Programa girdiler verildikten bir mddet sonra (trapez kanalda gecikmeli olarak) bilgisa-yar ekrannda, akmn cinsi, hzn art yn, he-sabn hangi islikamete doru yaplmas gerektii ve rejimin cinsine gre eimi n ( +) veya ( ) iaretli olaca belirtilmektedir.

Sel rejiminde bilgisayar ekrannda, "SEL. HIZ. HES . MEM ~ MAN. YAP. J =- .............. AL" veya "SEL. YA. HES. MEM ~MAN. YAP. J = -......... .. .. AL" Komutu N ehir Rejiminde ise : "NE. HIZ. HES. MAN~ MEM. Y AA J = + ..... .. ..... .. AL" veya "NE. YA. HES MAN~ MEN. YAP. J = + ......... .... AL" Komutu gelmektedir.

Akmn rejimi ve hzlanmann yn belir-lendikten sonra, bilhassa j'nin iaretinin gzden geirilmesi iin , ekranda "GlR VE J'lN lSA. KONT. ET" komutu belirmektedir. Bundan son-ra, "DOG= 0 ; YAN= -1; O=? " sorusuna 0=- cevab verilmesi durumunda, programn girdi b-lmne dnlerek, girdilerin dzeltilmesine im-kan verilmektedir. 0=0 cevab verilmesi duru-munda ise, program normal akna devam etmektedir.

Bir kesilin hesab tamamlanp veriler belir-lendikten sonra takip eden kesite gemeden n-ce, kanal artlarndaki muhtemel deiikliklerin

yaplabilmesi ve son kesitteki akm artlarnn gzden geirilebilmesi iin ekranda "KAN. KA-

DSI TEKNlK BLTEN! 992 SA YI 77

RAK DEGllYORMU? " sorusu belirnektedir. Sorusunun cevab, hayr ise 0=0; evet ise 0=-1

eklinde olmas gerekmektedir. Soruya evet ce-vab (0=-1) verilmesi durumunda, programn ba-na dnlerek; admlar arasnda deimesi muh-temel girdiler blmnden hesaba balanmaktadr.

Hesap esnasnda sabit kesilli kanallarda ke-sitler arasnda nifqrm hza ulalm ise, ekran-da "KES. ARASI. Uni. V. OLUTU" ikaz be-lirmcktedir. Daha sonra "YAK. H im =" ; "YAK. V !im =" deerleri verilerek programa son veril-mektedir. Programda verilen Hlim ve Vli de-erleri genellikle gerek deerlere ok yM"aak

olmaktadr.

Deiken tabanl kanallarda hzlanmann ynnn dein:.esi .. durumunda ekranda "HIZ-Lft:.N~~IN ,,Y)NY, DEl~l " i~a~ belirmek-te H= ; V= ; E= deerler verldkten sonra; deien akm artlarna gre yeni ak katsayla

rnn atanabilmesi iin programn deebilir gir-diler blmne dnlmektedir.

Kesitler arasnda srama artlarnn olumas durumunda, ekranda "SIRAMA OLDU"

ikaz bilirmektedir. Daha sonra scramann yeri h.esap edilerek "Lc=";"Hc=";"E="; 1'Y=" deerler belirlenerek programa son verlmektcdir. Prog-ramda sabit tabanl kanallarda sramann yeri tam

DSI TEKNIK BLTENI 1992 SA YI 77

Program ak srasnda dng durumu ol-mamaktadr. Ancak, degiken tabant kanallarn hesabnda tatannan iin seilen "H" degerine ve-rilen avansn yetersiz kalmas veya program ak

srasnda dardan yaplacak girdi degiiklikleri nedeniyle meydana gelebilecek muhtem~l d.:glerin belirtilmesi iin ekranda "PR. DNGU-YE GD. VERLERI KONT. ET" ikaz belirtil-mekte ve programa son verilmektedir.

Program giriinde, kanal taban yatayda ol-sa, j'nin deeri "0" alnmamaldr.

3.2 Semboller

J'n.in degeri rejim ~insine bagl iarcte dilekat edlerek hesab etklerniyecek mertebede kk alnmaldr.

Yine program giriinde, balangta verilen su derinlig tam fic legerine eit selmemelidir.

Bu~un y~ri!le se~ rejim~nde, Hc'in. ~~ az altnda nehr rcJmnde se Hc'n ok az istunde olmas gerekmektedir.

Program admlar arasnda verilen enerji seviyeler gerek enerji seviyeleri degildir. Ger-ek enerji sevyeler sel rejiminde ilk admda ve-rilen, nehir rejiminde ise son admda verilen

enerJ seviyelendir.

PROGRAMIN ADlMLARI ARASINDA DEGTRLEMEYEN GRDLER: Q= Debi (m3/s) B= Kanal taban geniligi (1. Kesitteki) N= Przllk katsays (Manning) M= Kanal evinin cotg. H= Kesitlerdeki su derinligi (m) Y =kanal taban kotu (n)

PROGRAMIN ADlMLARI ARASINDA DEGTRLEBLEN GRDLER: X= Kesitler arasndaki mesafe (m) J =Kanal taban egimi (Sel Re. -; N ehir Re. +) D = Kanal tabanndaki, birim boydaki degime miktar

((B- B) 1 X; Genileyen+; Daralan-) P ="Hesap hassasiyet katsays (m) (P = 0,001 ise enerji hesabndaki hata 1 mm nin altndadr.) PROGRAM NDEK HAZI NEML SEMBOLLER : E= 1. Kesitteki enerji seviyesi (m) (Nehir rejiminde Enerji S. =E+ (S+A) X/2) G = 2. Kesitteki enerji seviyesi (m) (Nehir rejiminde Enerji S. = G + (S+A) X/2) V = . Kesitteki hz (m/s) U= 2. Kesitteki hz (m/s) C = Kesitteki kritik akm yksekligi (m) (Program balangcnda 1. kesitin, tatannan srasnda 2.

kesitin kritik yksekligi ) S " 1. Kesitin srtnme em sali (s = ~ ')

32

A " 2. Kesitin srtnme emsali ( A" ;:~') K ; A (26) : Akm cinsi ve hzlanma yn belirleme katsaylar F; O; I; Z: A (27) Yardmc katsaylar

(SEL REJlMl)

DSlTEKNKBLTENI 1992 SAYin

3.3 UNIFORM AKIMLI OLMAYAN KANALLARDA SU DERNLGNN HESABI N BLGSAY AR PROGRAMI

PROGRAM DL : BASIC HAFIZA SA YI SI : 28 STEP SAYISI : 2010

10 PRINT " SU YZ HESABI" 20CLEAR 30 INPUT "B, Q, N, M G1R1N1Z =";B, Q, N, M 40 INPUT" H,Y GlRlNlZ ="; H,Y 50 INPUT" X, J D, P GlRlNlZ =";X, J, D, P 60 R =(H* (B+M*H) 1 (B + 2*H*(l + M "2) ".5)) "(2/3) 70 V= Q /(H* (B+ H* M)) : S= (V*N/R) "2 80IF M= O THEN 170 90GOTO 130

1000=0+1 llOZ=T 120 T = T +. 4/2 "(0-1) 130 C= (Q"2* (B+2* T*M) 19.810001 * (B+ T*M) "3)) "(113) 140 IF ABS (C-T)< P THEN 180

so IF (C-T)< O THEN T = 2: GO TO 100 160 GOTO 110

70 c= ( (Q/B) "2/9.810001)" (113) 180 U= Q 1 (C* (B+ M*C))

90 IF F = -5 TilliN F = O = O : GOTO 4 20 200 IF F O THEN O =0 : GO TO 580 210 IF C< H THEN 270 220 IF ABS (J) < S TREN 250 230 PRINT" SEL HIZ. HE. MEN-> MAN. YAP. J =-AL " 240 K=-1 :A26 = 1: GO TO 320 : REM (KK MAK. A 26 = A (26) DIR.) 250 PRINT "SEL YA. HE.MEM. ->MAN. YAP. J= -AL" 260 K = + : A 26 = -1 : GO TO 320 270 IF ABS (J) > S TREN 300 280 PRINT "NE. HIZ. HE. MAN -> MEM. YAP. 1 = + AL" 290 K = : A26 = : GO TO 320 300 PRINT " NE. YA. HE. MAN- > MEM. YAP. J =+AL " 3 10 K = -1 : A26 = -1 320 PRINT "GIR. VE J. NIN IS. KONT. ET" 330 INPUT" DOG =O; YAN =-1; 0=",0 340 IF O= -1 THEN 50 350 o= o 360 V= Q /(H* (B+ M* H)) 370 S = (V*N/R)"2 380 E= Y +H+ V "2 1 19.62 390 Y = Y + J *X : L= L +X: B= B+ D* X 400 IF D = O THEN 460

33

DSI TEKNIK BLTENI 1 99:! SA YI 77

34

410 F = -5 : T = O : GO TO 80 420 IF A 26 = 1 THEN H= C : GO TO 460 430 H= H* (B-D* X*. 5* ~l+K*D 1 ABS (D)))* ( 1- .3* (1 + K*D /ABS (D))* D/ABS (D)) 440 H= H/ (B-D*X * .5 * (1-K*D/ABS (D))* (1+ .3 (1-K*D /ABS (D))* D6 ABS (D)) 450 IF (H/C) AK> 1 THEN H=C 460 0=0+1 470T=H:EP= l/10A15 480 H = H + .2 * K /2 A(0-1) 490 IF ABS (H-T)> EP THEN 510 SOO PRINT" PR. DONGUYE GID. VERLER KONT. ET" : GO TO 30 510 IF K* A26 *(H-C)< O THEN H=T: GO TO 460 515 IF H< O THEN H= T: GO TO 460 520 U = Q/ (H* (B + M* H) ) 530 A = (U*N) A2 /(H* (B+M*H) /(B+ 2*H* (1+MA2) A.S)) "(4/3) 540 G = Y+H+U A2 / 19.62- K *A26* (A+S) * X/2 550 IF ABS (E-G) < P THEN 750 560 IF K* A26* (H-C)>= P / 100 THEN 730 570 O= 1: I= X 580 A = (N*Q) A2* (B+2*C* (1+MA2) /\.5) /\(4/3) 1 (B+M*C) *c) /\(10/3) 590 IF F O THEN 610 600 B= B-D*X: Y= Y-1 *X: L =L-X: R =O : F =B 610 X= (E-C-UA2 /19.62 -Y) / (J-A26*K* (S+A) !2) 620 IF D= O THEN B= B+ D *X: Y= Y+J*X: L=L+X: GO TO 700 630 IF ABS (R-X) X THEN W=R: GO TO 690 660 GOT0680 670 IF R

SU YZ HESABI AKI OiVAGRAMI

HJZL.~NM~NI~ YONU DEGITI H,ViE , Y

AKIM PARAMETRELERi VE He .NiN HESABI

(TATONMAN) KATSAYlLARlN TESPiTi

YANLl

K .A;( H-C)> "'im'"

SON

F:0

DSI TEKNlK B LTENl 1992 SA YI 77

z

35

DSI TEKNIK BLTEN! 1992 SA YI 77

3.4 SONU: Blm 3.3' te verilen "Su Yz Program"

sadece taban genilii deiebilen, ev eimi sa-bit trapez ve dikdrtgen ak kanallarda kullanlabilmektedir. Programn ev eimi deiken, sabit veya deiken tabanl rakortmanlarda kulla-

nlabilmesi iin, prograna "385 INPUT "M=" , M" satnnn ilave edilmesi gerekmektedir. Bu sayede, . kesitin parametreleri hesaplandktan sonra 2. kesitin hesabna gemeden nce 2. kesi-tin ev eimini hesaba dahil etmek mmkn ol-

maktadr. Ancak; bu tr uygulamada her kesitin ktlar alndktan sonra, program akn mu-hakkak deiebilir girdiler blmne ynlen-dirmek gerekmektedir. (KAN. KAR. DEGtTlRYORMU? ... 0=? O= - 2) Bylece, her sefer

36

ak ve rejim katsaylarnn doru olarak ileme girmesi salanm olmaktadr. ev eimi deiken rakortmanlarda, rakortman iinde srama meydana gelmesi halinde; program, sramann yerini hatal olarak verecektir. Bu durumda, hata

snrnn kltlebilmesi iin kesit ara mesafele-rinin kk seilmesi uygun olacaktr.

Programn, dikdrtgen ve trapez kanallar-da; sabit tabanl, daralan tabanl, genileyen ta-

banl, sel rejiminde hzlanan-yavalyan, nehir rejiminde hzlanan-yavalyan akm olmak zere (2x3x2x2 =) 24 deiik durumda uygulanabildi-ini gstermek iin ok sayda kontrollu uygula-ma yaplmtr. Ekte verilen 5 rnekte sadece 6 deiik durum iin uygulama bulunmaktadr.

RNEKl:DOGANCIBARAJIDOLU-SAVA K DEARJ KANALI SU YZ HESA-BI

Doanc Haraj Pr . Dosyasndan

Kanal kesit Lipi: Dikdrtgen Max. S.S. = 333.80 m (Gl S.S.) E661 = 314.73 + 16.452 1 19.62 + 4.13

Cosx + 1.38 = 333.80 m (h[= 1.38 m)

KANAL su TARA~ Km TABAN YGK GE~. HlZ

DS! TEKNIK B l.TE~l 1992 SA YI 77

Bilgisayarla Hesaplanan " Su Y iiz Hesab" Girdiler:

B= 29.00 m Q = 1970 m3/s N = 0.016 M= O H = 4.13 m Y= 314.73 m

Admlar Arasnda De iebilen G irdiler :

X = 10.001 J = -0.35 D = -0. 18 P = 0.001 " SEL. HIZ. HE. MEM. ~ MAN. YAP. J = -.. AL" "G1R. VE J' NN. tS. KONT. ET" "DOG = O; YAN= -1 ; 0=?" 0=0

Km (T. kot) (d n) KOTU d n

( n) (m) b

(m) \'

(m/s) ARA

GIRDILER y H V E

(m) (m) ( n/s) (m) 0+02o46 314.73 4.n 0+03046 311.23 3.93 0+04o46 307.73 3.85 0+05o46 304.23 :us5 0+06o46 300.73 3.925

29.00 27.20 25.40 23.60 21.80

16.45 18.43 20.15 21.65 23.02

0=0 0=0 0=0 0=0 0=0

0+000 314.73 4.13 16.448 332.649 0+010 311.23 3.929 18.443 332.649 0+020 307.73 3.850 20.144 332.477

0+030 304.23 3.853 21.666 332.263

0+040 300.73 3.922 23.043 332.008

0+07o46 297.23 4.055

0+08o46 293.73 3.85

20.00 24.29 20.00 25.58

0=2 X=X P=Pj=J; D=0

} 0=0 0=0

0+050 297.23 0+060 293.73

4.053 24.304 331.715 3.847 25.603 331.388

0+09o46 290.23 3.68 20.00 26.77 0+10o46 286.73 3.53 20.00 27.90 0+11046 283.23 3.405 20.00 28.93 0+12o46 279.73 3.29 20.00 29.94 0+13o46 276.23 3.19 20.00 30.88 0+14o46 272.73 3.1os 20.00 31.72 0+15046 269.23 3.025 20.00 32.56

0=0 0=0

0=0 0=0 0=0

0+070 0+080 0+090 0+100 0+110 0+120 0+130

290.23 286.73 283.23 279.73 276.23 272.73 269.23

3.674 3.526 3.397 3.284 3.183 3.093 3.012

26.809 330.989 27.937 330.337 28.996 330.034 29.996 329.479 30.943 328.872 31 .842 328.213 32.699 327.501

E = Y + V2 /2g + H Cosx + hf (Rez. su kOLu) E = 314.73 + 413 Cos 19.291 + 1.38 + 16.452 1 19.62 = 333.80 n

37

DSITEK.'IIK BC;rr:~ l 992 SAYI 77

38

RNEK 2: ALBEYKY DERES ISLAH KANALI SU YZ HESA BI Girdiler :

Q = 150 n 3/s J = 0.00075 N= 0.028 B = 40.00 - 30.00 n (0+000 - 0+ 18868) H = 1. 78 m Y = -1.78 n M = 0 D= -0.053 (Rakortmanda) X = Muhtelif NOT: Alibeyky Dcresi nansab Halite son bulmaktadr (su kotu 0+000 n) di r. "NE. HIZ. HES . MAN. --7 MEM. YAP, J =+ .... AL" "GlR. VE J' 1N lSA. KONT. ET."; "DOG = 0; YAN= -1 ; O= ?"; "O = 0"

Kn 0 + 000 0 + 040 0+08868 0 + 1386R 0+lf1868 0+28868 0 + 58868

b 40.00 37.88 35.300 32.650 30.00 30.00 30.00

d 1.78 .807 1 .84 1 1.882 1 .928 2.286 2.472

V 2. . 07 2.192 2.308 2.442 2.593 2. 18 7 2.023

S(l o -3) 1.807 1 .933 2. 2 2.327 2.580 1.504 1.175

E 0.301 0.301 0.400 0 .510 0.633 1.04 1 1.343

/\RA G I RDI 40.00 48.68 50 (2 ad) 200 (7 adet.) X 1\ R /\

G IRDI -0 .053 RAKOR TMAN o D

0 + 78868

30.00

2.600

] .923

1.000

1.599

Km 0 + 9 8 8 68 1 + 18868 1+38868 1 + 58868

b 30.00 30.00 30.00

.. K ES. ARAS I NJ. V . OLUTu d 2.694 2 .767 2.827 Y /\K. l r . im = 2 .875 n

Y AK. V Li m = 1.769 n/s V 1.856 1.807 1.769

s = 0 .00077 > J > 0.000735 (1+38868) (1+5881';8) S( 0-3) 0 .898 0.825 0.772

E 1 .832 2 .046 2.248*

/\RI\ G IRDI 200 X /\RA

G IRDI .D

o

NOT: 1) 2.248* Gerek enerji kotu (Km: 1+38868 kesitinde) 2) %0()1 altnda hata ilc gerek (HLi n = 2.8537 m. H Li m = 1.752 n/s) di r. 3) Akn h z l anan olmasna ra~men rakortmanda ak ynne gre h z l a r yava~ l a maktadr.

Ancak, rakortmanda da gerekte hz lanan akm tcckk l etmektedir. (Her kesilc S>J)

DSI TEKNIK D LTENl 1992 SA YI 77

RNEK 3 : KAGITHANE DERES ISLAH KANALI SU YZ HESAlli

Ka~thane deresi sla~ kana! dikdrtgen kesilli olup, mansaptaki taban genili~ 49:09 m den balayp 32.00 m ye dmektedr . Halte balyan slah kanalnn su kolu 0.00 kabul edlmtr.

GRDLER: Q = 250 m3/s N= 0.028 B= 49.00-32.00 m (0+000 + 0+112.50)

H= 1.78 m Y = -1.78 m M= O J = 0.0013 D= -0.151 I P = 0.001

"NE. HlZ. HE. MAN~ MEM. YAP. J = + ... .. ... AL" "GlR. VE J' NN lS. KONT. ET" "DOG = 0; YAN= -1; O=?"; "O= 0"

X= 10.00 m

Km 0+000 0+010 0+020 0+030 0+040 0+050

B 49.00 47.489 45 .978 44.467 42.956 41.445

H 1.78 1.769 1.757 1.739 1.721 1.698

c 1.384 1.414 1.444 .477 1.511 1.548

V 2.86 2 .97 3.09 3.23 3.38 3.55

X= 20.00 m

Km 0 +000 0+020 0 + 040 0 + 060 0+066291

B 49.00 45.978 42.956 39.934

H 1.78 1.757 1.724 1.668 "SlRAMA OLDU" Le= 66.291 m He= 1.612 m

c 1.384 1.444 1.511 1.586

V 2 .866 3 .095 3.376 3.753

X= 80.00 m

Km 0+000 0 + 080 0+160

B 49.00 36.912

H ].78 1.688 ''SirRAMA OLDU" c = 80.347 m

He= 1.674 m c 1.384 1.6722

V 2 .836 4 .013

0+060 0+06492 3

39.934

1 .662 "SlRAMA OLDU" Le= 64.923 m He= 1 .607 m

1.587 H = 1.607 m

3.767

Kathane Dcresi s lah kanalnn mansap rakortmannda srama meydana gelmitir. Sramann yerinin salkl olarak tesbiti iin (X) ara mesafesinin kk seilmesi gerektii rneklerden an la lmak

tadr.

Kathane dcresinin bu ksmnda almalar kat' i proje aamasnda olup, gerekli ayarlamalar yaplarak, sramann meydana gelmesi nlenecekli r.

39

DSI TEKNIK BLTENI 992 SA YI 77

RNEK 4 : EV EGM DEGEN RAK ORTMANLARDA SU YZ HESABI (SEL REJM)

BU UYGULAMA N PROGRAMA (385 INPUT "M= " , M) SATIRI LA VE EDLMTR.

o o ci ll

f

MEMBA 0008 0.006

;:;; .....

0001.

.D r N _.;

ll

-

"' ~

0.002 0000 E - -+--- ~ --- --.--- r j =0.001 r

2.L.92- 2.50

KESiT t-S

ekilde plan ve kesiti verilen rakortmana,. memba ynnden giren akmn, rakortnan iindeki de-rinlikleri ve rakortman kayplar bulunacaktr.

AIKLAMA : Bu hesabn yaplabilmesi iin programa 385 "INPUT M= " , M satnnn ilave edil-mesi gereklidir. Ayrca, bir kesitin ktlan alndktan sonra takip eden kesili dogru olarak hesaplanmas iin program ak degiebilir girdiler blmne ynlendirilebilmelidir. (o= -2)

ev e~mi sabit, girdileri degimeyen trapcz raLortmantar iin bu uygulamaya ve 385 no' lu satra ih-tiya yoktur.

40

lKTlLAR KES. NO : DSI TEKNIK BLTEN! 1992 SAYI 77

ARA GRDLER GRDLER KES. NO : (1) (2) (3)

B= 5.00 m Q = 12 m3/s M=? M=? M=? N=0.016m M1 =0 M2 = 0.375 M3 = 0.751 M4 = 1.126 H= 0.40 y = 0.008 X=2 J = -0.001 0=? 0 =? 0= ?

o= -2 0= -2 o= -2 D= -0.25 p = 0.001 X=X ; J=J X=X ;J= J X=X ;J=J

D=D ; P=P D=D ; P= P D=D ; P=P "SEL. YA. HES. MEM ~ ..... ...... ... ........ ........... MAN. .... ....... ........... .. .. .. ... .. J = .. . dir" ........... ... .. ...... .. .... .. ... " Girdi ve J' in kont. et" 0=? 0=? 0= ?

0=0 0=0 0=0 0=? O=Q

lKTlLAR KES. NO : ( l) 2) (3)

Bm 5.00 4.50 4.00

H m 0.40 0.4420 0.4871

V m/s 6.00 5.8177 5.6434

Em 2.2429 2.2429 2.1731

Ym 0.008 0.006 0.004

s 0.03811 0.03811 0.0316

A ---------

0.0316 0.0270

2 v, GlRl E El= dl + 2g +YI= 0.40 + 1.8349 + 0.008 = 2.2429

v lKl E ES= d5 + - 5 + Y5 = 0.5837 + 1.4344 + 0.000 = 2.0182

2g

El- E2 = 0.2247 m (RAKORTMAN SRTNME KAYBI)

(4) (S) M= ? M5 = 1.5

0= ? o= -2

X=X ;J=J D=D; P=P

...... .....

.. .. .......

.... .......

0=? 0=0

(4) (S)

3.50 3.00

0.5345 0.5837

5.4730 5.3051

2.1143 2.0632

0.002 0.000

0.0270 0.0237

0.0237 0.02133

41

DSITEKN1KBLTEN11992 SAYI77

RNEK 5 : EV EGM DEGKEN RAKORTMANLARDA SU YZ HESABI (NEHR REJM)

rnek 4' te yerilen rakortmann mansabndaki kanaldaki akm artlarnn oluabilmesi iin, rakortmandaki su derinliklerinin Ye rakortman kaybnn hesab.

ARA GRDLER GRDLER KESiT NO : (5) (4) (3) (2) (1) B =3.00 m Q =12m3/s M=? M=? M=? M=? N=0.016m M5 =l.S M4 = 1.126 M3 =0.751 M2 = 0,375 M1 =0 H= 1.38 y = 0.00 m X= 200 m J = + 0.001 0=? 0=? 0=? 0=? D= 0.25 p = 0.001 0= -2 o= -2 o= -2 o= -2 X=X ;J=J X=X ;1=1 X=X ;J=J X=X ;J=J

D=D; P=P D=D; P=P D=D; P=P "NE. YA. HE. MAN --1 D=D;P=P ........... ........... . ....... ...

MEM. ........... ........... ..... .. .... . .......... J = +" ........... ........... ........... .. ......... '' GiR VE J' N S KONT" ... ........ 0=? 0=? 0=?

0=? 0=0 0=0 0=0 0=? 0=0 0=0

IKTILAR KES. NO : (5) (4) (3) (2) (1)

Bm 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00

H m 1.3800 1.3791 1.3781 1.3770 1.3769

V m/s 1.7151 1.7220 1.7295 1.7967 1.7431

Em ---------

1.5317 1.5340 1.5362 1.5383

Yn 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008

Sx1Q-4 8.9674 8.9674 8.6025 8.4141 8.5233

Ax1o-4 --------- 8.6025 8.4141 8.5239 9.1143

ES- El= 1.5397- 1.5299 = 0.0098 m (RAKORTMAN SRTNME KAYIBI)

42

HlZLI AKIMLARIN YERALDlGI DLUSA V AK UT KANALI VE

TNELLERDE HA V ALANDIRI CI PROJELENDRLMES

1. GR

Yakn gemite inaa edilen Brezilya' daki Foz do Areia ve Emborco'ao Ekvatordaki Ama-tuza, ili' deki Colbun Baraj Dolusavaklarnda ve Pakistandaki Tarbela Barajnn 3 no' lu Der-visyon Tnelindeki havalandnclarda hava hz lmleri yaplmtr. Bu dolusavaklarda ve L-neldeki akm karakteristikleri Tablo I-V de veril-

(*) DSl T AKK. Dairesi Bakanl~ Bu makale Water Power anaDam Construcion Dergisi-nin July I 989 saysndan tercme edilmitir.

Yazan :N. L. DE S PlNTO evirenler : DURSUN YILDIZ (*)

mi olup, akm artlar ile akmn havalanmas karlatrlarak analiz edilmitir. Yaplan proto-

tp lmlerinden elde edilen sonularn analizle-ri akma hava karm mekanizmasndaki baz temel parametrelerin roln ortaya koymutur. Bu analizlerden elde edilen sonular havalandr

clarn projclendirilmesinde pratik bir ara olarak kullanlabilir.

43

DSI TEKl lK Bt'LTEM 1992 SA YI 77

Tablo 1 - Faz Do Areia Dolusava Q q h V Fr rlh Dlh Q., q., ll {jc

--

Havaland nc No. 1470 20.82 0.81 25 .71 9.12 0.247 0.19 666 9.43 0.45 0.41 1000 14.16 0.59 24.01 9.98 0.339 0.26 554 7.85 0.55 0.52 850 12.04 0.52 23 . 15 10.25 0.385 0.3 515 7.29 0.61 0.57 690 9.77 0.46 21.25 10 0.435 0.34 453 6.42 0.66 0.61 5j5 7.58 0.38 19.94 10.33 0.526 0.41 395 5.59 0.74 0.69

2090 29.6 1.08 27.41 8.42 0.185 0.14 732 10.37 0.35 0.32 3300 46.74 1.64 28.5 7.11 0.1 22 0.092 730 10.34 0.22 0.22 7400 104.8 3.29 31.9 5.6 0.06 0.047 568 8.04 0.077 0.12 5300 75.1 2.41 31.2 6.4 0.08 0.064 654 9.26 0.12 0.17 538 7.62 0.39 19.54 9.99 0.513 0.16 195 2.76 0.36 0.38

1024 14.5 0.59 24.58 10.22 0.339 0. 11 312 4.42 0.3 0.31 1804" 25.55 0.94 27 . 8 8.95 0.23 0.064 412 5.84 0.23 o. 2060" 29.8 1.06 27 .53 8.54 o . 89 0.057 437 61.9 o. o . 9 1032" 14.62 0.6 24.36 10.04 0.333 0.1 39 4.52 0.3 0.29 2078 29.43 1.06 27.77 8 . 6 o . 89 0.057 432 6 . o. o.9

Havalandrc No. 470 20.82 0.76 27.4 0.03 o . 97 0.2 786 . 3 0.53 0.44 ooo 4 . 6 0.57 24.85 o.5 0.263 0.26 613 8.68 0.6 0.54 850 12.04 0.52 23 . 5 10.25 0.288 0.28 549 7.78 0.65 0.55 690 9.77 0.45 21.73 0.34 0.333 0.33 485 6.87 0.7 0.6 535 7.58 0.39 19.43 9.93 0.385 0.38 399 5.65 0.75 0.65

2090 29.6 29.6 9.45 0.15 o.5 86 2.2 0.4 0.36 3300 46.74 1.48 31.58 8.29 o. Ol o. 94 3.33 0.29 0.26 7400 04.8 2.86 36.6 6.9 0.05 0.052 868 12.3 0. 12 0. 15 5300 75 . 2 . 35.8 7.9 0,07 0. 07 94 2.9 o . 7 0.2

538 7.62 0.39 9.54 9.99 0.385 o . 5 228 3.23 0.42 0.37 024" 4.5 0.58 25.01 10.48 0.259 o. 352 4.99 0.34 0.3

804" 25 .55 0.88 29.04 9.88 o.7 0.066 463 6.56 0.26 0.23 2060 29 . 8 0.98 29.77 9.6 o . 53 0.059 496 7.03 0.24 0.2

032 14.62 0.58 25.2 10.57 0.259 o. 348 4.93 0.34 0.3 2078 29.43 0.99 29.73 9.54 o. 52 0.059 492 6.97 0.24 o.

Havalandrc No. 3 1470 20.82 0.73 28.52 o. 66 o . 37 o . 9 775 0.98 0.53 0.45 1000 14. 6 0.56 25.29 10.79 o . 79 0.25 587 8.31 0.59 0.54 850 2.04 0.5 23.6 0.55 ct. 96 0.28 546 7.73 0.64 0.56 690 9.77 0.45 21.72 0. 34 0.222 0 . 3 476 6.74 0.69 0.59 535 7.58 0.39 9.43 9.93 0.256 0.36 386 5.47 0.72 0.63

2090 29.6 0.93 31.83 10.54 o. os 0.16 846 1.98 0.4 0.4 3300 46.74 1.33 35 . 4 9.73 0.075 0.11 932 3 . 2 0.28 0.3

538 7.62 0.39 9 . 54 9.99 0.256 0.36 395 5.59 0.73 0.63 024 4 . 5 0.57 25 .45 0. 76 0.175 0.25 604 8.56 0.59 0.53 804 25 .55 0.83 30.79 0.79 0.12 o.7 791 11.2 0.44 0.43 2060 29 . 8 0.9 32.06 0.7 3 o. o . 6 832 1.78 0.4 0.4

032 4 . 62 0.58 25.2 :0.57 o.72 0.24 602 8.53 0.58 0.52 2078 29.43 0.92 31.99 0.65 o.09 o . 6 832 11.78 0.4 0.4

A.symmetic cu, wuh riah tand .sidc aeraon owtr clostd. Anaon data madc availabk by the owner "Companh Paranaense de Encraia- COPEL". The esu werc carrcd out by COPEL and CEHPAR ~taH. \'~luc ur~ atiu.lcU Uy iuuul; S.

TABLO I.

TabloU-Emborcaao Dolusovoij Q q h V Fr rl h Dlh Q, q, fj 13,

Havalondrc No . 452 7.74 0.44 17.6 8.5 0.68 0.45 306 5.23 0.68 0.64 504 8.62 0.46 18.7 8.8 0.65 0 .43 343 5.86 0.68 0 .64 556 9.5 0.48 19.8 9.1 0.63 0 .41 375 6.41 0.67 0.64

64 o.5 0.51 20.6 9.2 0.59 0.39 399 6.82 0.65 0.62 672 1.5 0.54 21.3 9.3 0.55 0.37 424 7.24 0.63 0.61

1212 20.7 0.83 24.9 8.7 0.36 0.24 583 9.96 0.48 0.45 2824 48.3 1.66 29.1 7.2 0.18 0. 12 721 12.3 0.26 0.26

Havoondrc No. 2 452 7.73 0.44 7 .6 8.5 0.45 0 .47 299 5. 11 0.66 0.66 504 8.62 0.46 18.7 8.8 0.43 0.45 327 5.59 0.65 0.65 556 9.5 0.47 20.2 9.4 0.43 0.44 357 6.1 0.64 0.68 64 10.5 0.5 2 9.5 0.4 0 . 4 389 6.65 0.63 0.66 672 11.5 0.53 21.7 9.5 0.38 0.39 422 7.21 0.63 0.64 212 20.7 0.78 26.5 9.6 0.26 0.26 615 o. 5 0.5 0.51

2824 48 .3 1.48 32.6 8.6 0. 14 0. 14 823 4 . 1 0.29 0.33 A~aton ns ~out by he owner "Comraanhia EMT*tic:l ek Mina! Gt-ai- GEMIG". 1912

TABLO II.

44

DSITEKJ\'lK ll LTENl I 992 SA YI 77

Tablo lll - Amaluza Dolusava Q q h V Fr rlh Dlh Q. q. (3 f3. 1.327 18.4 0.67 27.5 10.7 0.09 0.34 748 10.4 0.56 0.64

920 12.8 0.48 26.7 12.3 0.125 0.47 680 9.44 0.74 0.85 854 11.9 0.45 26.4 12.6 o. 133 0.5 671 9.35 0.79 0.9 879 12.2 0 .46 26.5 12.5 0.13 0.49 671 9.32 0.76 0.88 587 8. 15 0.32 25.1 14.2 0.187 0.71 551 7.65 0.94 1.19 333 4.62 0.21 21.9 15 .3 0 .286 1.07 416 5.78 1.25 1.6 168 2.33 0.12 19.4 17 .9 0.5 1.89 320 4.44 1.9 2.47 88 .22 0,07 17 .4 21 0.85 3.23 275 3.82 3.12 3.77

Acration tcsts canied out by the owMr "Institute Ecuatoriano de Electrificacion- INECEL" , July 1984.

TABLO III.

Tablo IV- Colbun Dolusava Q q h V Fr ll h Dlh Q. q. (3 (3.

Aerator No. 1

290 4.9 -0.33 -15 -8.4 -0.76 -0.43 233 3.9 0.8 0.62 1360 22.8 0.98 23 .3 7.5 0.26 0.14 475 8 0.35 0 .3 3260 54.7 2.15 25 .3 5.5 0. 12 0.064353 5.9 O. lt o. 15

Aerator No. 2 290 5.4 -0.27 -20 -12.2 -1 .08 -0.59 252 4.7 0.87 0 .96

1360 25 .2 0 .83 30.2 10.6 0 .30 0.19 501 9.3 0.37 0.45 Attalion le

DSI TEKMK DLTENl 1992 SAY! 77

Ele alnan havalanducnn geomctrisi ekil-1' de ve semboller tablosunda belirtilen deikenler ilc, akm koullar ise Q, q, h, v, Fr (lc~ikcnleri ile, tanmlanmaktadr. Hava akm ise ya Qa (m3/s) olarak

havalandncdan girc.n toplam hava debisi eklinde ya da dolusavak utunun birim geniliinden geen su debisinin oluturduu qa (m3/s/m) birim hava debisi olarak tanmlanmtr.

46

~an9JI,a, Sulenkniti . profil ij '""''""" ......... .Lz._,... ....... -!-A

1---- B ----f

ekil- I.

SEMBOLLER

a = Dolusavak ut kanalnn yatayla yapt a 0 = Saptnemn ut kanal ilc yapt a

= Saptrc ve veya eik ykseklii

nn ono korokle riatikleri

B = Havalandnc kesitinde herbir havalandrcya karlk gelen ut kanal genilii A = Eikten kan jetin altndaki hava hacas k kesiti alan (m2) Q =Toplam debi (m3/s) q =Birim debi (m3/s/m) h = Havalandnc kesitindeki akm derinlii (n)

Ya Step metodu ya da U.S Corps of Enginecrs' in snr tabakas geliim metodu (Boundary Layer Development Method) ile hesaplanr. 2 veya 3 havalandrcl utlar iin akm derinlii

hesabnda di~er havalandnclarn etkileri gzard edilmitir.

V= Ortalan:: hz

Fr = Froudc says

v = ~ (m/s)

V Fr=--Vg.h

Bu analizde han bacas sistemi bir orifis veya ksa bir konduvi olarak gznne alnmak

tadr. Bu sistem hava bacas kontrol kesit alan ve hava akmndaki srekyi yk kayb ile tanm

lanmaktadr. Havalandncnn bulundu~u kesitin birim geniliine karlk gelen etkili hava bacas alan da

olarak tanmlanr.

Burada C hava debisi dearj katsaysdr.

t.P = Havalandnc kesitinde atmosfer ba-snc ile jet alt na r ; ltnda dey eik veya sapu-rc n yz boyunca llen ortalama basn arasndaki fark (N/m2) ga = havann yo~unluudur. (kg/m3)

Havalandnclarn performans hava debisi-nin su debisine oran olarak llr ve 13 ilc gs-terilir.

Kaynaka (1)' de de szedildii gibi genel ol~rak bir havalandmcnn performans (13) zel-likle hava giriinin etkisi dikkate alndnda aadaki deikenierin fonksiyonu olarak ifade edi-lebilir.

B = f (Fr, 1/h, D/h) (1)

Burada Froude says su akmnn, t/h eik ve veya saptnemn rltif yksekliinin, D/h ise hava bacas sisteminin etkisini karakterize et-mektedir. Boyutsuz parametreler olan Fr,, 1/h, D/ h su akmna baml olduu iin sonu olarak 13 da, debinin nemli rol oynad bir fonksiyonu

olmaktadr.

B= f (q) (2)

Bu durum ekil 2 de havalandrclarn her biri iin grlmektedir.

DSI TEK.,'IK BLTENI 1992 SAYI 77

Protot pteki hovolandrcknn performans Orller

ekil- 2.

Foz de Areia Barajndaki lmler q = 7 m3/s/m den q = 100 m3/S/m ye kadar akm art

larn ieren geni bir aralkta yaplmtr. Bunun yansra baz testierin ayn kesitteki br havalan-drma bacasnn kapatlarak yaplmas D/h para-metresinin bamsz deiimini etkileyen kesit

daralnas etki si (throttlng effect) alnas iin ok yararl olanaklar sunmutur. Bu nedenle bu baraJdan elde edilen lm deerleri ok daha detayl analizieric incelenmelidir.

Yukarda da gzlendii gibi havalandnclarn herbiri iin toplam su yk sabit tutulmutur. Bu durumda I no.lu fonksiyon gerek olarak test cdilcmemekte Froude un herbr deeri bir byk D/h, t/h deeri iftine karlk gelmekte-dir. Bu durumda aadaki fonksiyon kolayca ele geiri lebilir.

13 = f (Fr) (3) Bu fonksiyon da sonu olarak (sabit bir ha-valandrc kesitinde) B = f (q) ya karlk gel-mektedir.

Foz do Areia Barajndan elde edilen veriler 13 de.l!;erinin Froude saysna bal deiimi olarak

ekil 3' de e~riler halinde verilmitir. Bu ekil zerinde 1 nolu havalandrcya balantl iki ayr hava bacasnn simetrik ve asinetrik almas durumunda 13 deerinin Froude saysna bal de-

iimi A ve B egrileri ile tanmlanmtr. Jenzer eriler 2 ve 3 no' lu havalandnclar in de elde cailcbilir. Bu ekil zerinde Froudc saysnn be-lirli bir linit deerine ulat durumda f3 deerinde ortaya kan byk art dikkate deer bir husustur.

47

DS! TEKNIK BLTEJ\:1 1992 SA YI 77

09r----,----,----.-----.----r-----.---~

. Ha volandrc aimetrik lflmc

. Hava landrc e symmetrK:

aymmetric 2. HeNalandrc

~ aymmetric

A 3 . Havalandrc 02~--+.--~6--~8~~~1~0---1~2-----+.14~--~16

Seki!: 3-Foz do Areia Barajnn !nolu havalandrcsnda FrveD/hn fonksiyonu olarak elde edilen protatip verileri

ekil. 3.

Protatip verilerini analitik olarak tanmlayabilmek iin 3 havalandncnn geometrileri

~asndaki kk farklar gzard ederek aadak bany yazmak mmkndr.

B= a (Fr- k)b x (t/h)c x (D/h)d En kk kareler metodu ile dzenlenen t/h oran, sonuca etkisinin ok az olmas nedeni ile gzard edilmitir.

Bylece;

B= 0.47 (Fr- 4.5)0.59 x (D/h)0.60 (4)

denklemi 0.99 korelasyon katsays ile elde edil-mi~r.. Bu d~nklem .ekil 3' .te qeiik D/h .oran-lar n erler halnde verlmtr. Protatp l-m sonularnn herbiri belirtilen D/h

deerlerinde ak olarak bu analitik banty dorulamaktadr.

Ancak daha nce yaplan analizierin sonu-larn da deerlendirerek tm veriler iin ortak bir denklem elde edilmeye allmtr. Hava lan-

48

drclarn geometrisindeki farklla ve kark olmayan bir fonksiyon elde etmek in daha teo-rik br temel eksikline ramen aagdaki eitlik 0.97,62 korelasyon katsays ile elde edilmitir.

13 = 0.29 (Fr - )0.62 (D/h)0.59 (5) Bu almada t/h parametresinin ste! kat-says 0.05 den daha kk olarak elde edilmi ve bu degiken sonuca ok az etkimesi nedeni ile tekrar gzard edilmitir.

5 nolu denklem kullanlarak elde edilen l3e deerleri ile prototp lmleri sonucu elde edi-len B deerleri Tablolarda verilmitir.

Havalandnc geometresinde ve akm ko-ullarndaki farklla ramen birbirine artc derecede yakn olan sonular elde edilmitir. Bu durum 5 nolu denklemin havalandnc projelen-dirilmesinde n proje aamas iin genel bir yak-

lam amacyla kullanlabilecegin ortaya koy-mutur.

MARU BARAJININ NAASI SIRASINDA KL KONTAKLARI PROBLElVILER

Yazan : By D. Stemati~ . R. popcscu and E. Luca (*) evirenler: Adan AKAGUNDUZ (**)

1. GR

Maru baraj Romanya' da u sralar i'laasnn son aamasndadr. Kurak ve scak geen 1988 yaznda, kontak kili su muhtevas ile ilgili artnamedeki hususlar sa~lanamad. zm geti-rilebilecek tedbirler iin bir ka alternatif oldu-

~undan daha fazla kuru kil tabakasnn potansi-yel sonular iin bir saysal benzeim yapld. Bu analizin sonulanna bagl olarak barajn g-zetimi ve rezervuarn dolma ilemi iin zel ko-

ullarda dolgu inaaunn devamna karar verildi.

Dier ad Poiana Marului olan Maru baraj, kil ekirdekli kaya dolgu barajdr. Max. Yksek-

lii 130 m, kret uzunluu 408 m, toplam dolgu hacmi 5.3xJ06 m dir(ekil 1).

(*) ln . Mh. DSI Barajlar ve HES Dairesi Bakanl Bu makale Water Power and Dam Construelion Aprll 1991

Saysndan evrilmitir.

Moru Baraj Projesi (ol Plan , (b) fb. Tip eNiait (c) Boyuno protil ekil-I.

49

DSITEY.NlKBLTENI 1992 SAYI 77

Baraj, Bistra - Poiana Manlui Hidroelekt-rik projesinin esas yapsdr. Vadi propili trapez-dir. Sol sahil egimi 30 derecedir. Sag sahil daha dik olup egim ortalama 40 derece civarndadr.

Barajn hem ekirdek hemde kaya dolgu kabugu, sert kaya (laminal ist granit, granitik gyans ve feldispatik ist) zerine oturmaktadr. Barajn ka-ya dolgu malzemesi, takriben barajn 2,2 km

mansabnda bulunan ta ocagndan (Muntele Mic granit kompleksi) alnmaktadr. Baraj mansabnda ve yaklak 12 km uzaklkta bulunan kil ariyet

sahas 0.005 mm den kk ince malzeme mikta-r yksek (%20-40) kil, siltli kil, silt ve killi kum-dan olumaktadr ve bu malzemenin permeabilite

katsays, 10-5 -10-7 cm/s arasnda degimektedir. 10 m ye kadar kalnlga sahip kil tabakas, kum ve akl kompleksi zerinde bulunmaktadr. Kil malzemenin tabii su muhtevas (yaklak %22), optimum su muhtevasnda yakndr. Nehir yata boyunca (akl-kum) alnabilen iki saha vardr. Bunlarn ilki rezervuar sahasndadr ve filtre iin kullanlmaktadr. kincisi ise takriben barajn 4.5 km mansabndadr ve beton agregas iin kullanlmaktadr. Bu husustaki ana faaliyet-ler ekil (1) de grlebilir.

an az tipindeki dolusavak sa sahildedir ve en byk takn debisi (668 m3/s) dikkate alnarak projelendirilmitir.

Sa sihildeki dipsavak, eski derivasyon ka-nalnn ku1lanlmasn salar. Dearj edebilecegi en byk debi 124 m3/s dir. V ana odasodada is-tenen boaltm debisini (0.1-06 m3/s) elde etmek iin bir mikro hidroelektrik santral vardr.

Maru Hidroelektrik Santral (80 MW) sol yamata olup yeraltnda kurulmu ve mensaha

dorudur. Nihai projenin bir ksmn tekil eden enerji tneli sol yamatadr.

Baraj halen alma halindedir. 1989 yl inaat sezonu sonunda, yani Austos 1989 da or-talama dolgu seviyesi 587 m 'ye varmtr. Bu da temel seviyesinden 87 m yukars demektir. Pro-jenin program, ksmen iletmeye baladgnda rezervuar su seviyesi 550 m olarak tasarlanm

tr . % 1 frekanslk takn hacminin depolanmasn salamak iin, depolama balangcnda dolu seviyesi 575 m olarak ele alnmtr.

so

KONTAKT KL KOULU VE KARILAlLAN GLKLER

ekirdek kili ile temel kayasnn birleim yeri olduka yksek plastisiteye sahip kilden olu-

an bir zondur. Bu da herhangi bir atlama riski olmadan ekirdek oturmalarna uyum salanabilir. (Bilhassa keskin sa yama meyillerinde).

Teknik artnameye gre, artan plastisite kil skmasnn bir W nem miktarnda olumasn gerektirir. (W=Wopta + (% 2-3) Wopt= optimum

skma nem miktar(% 22). Bu artlar inaat d-neminin balarnda dikkatle tespit edilmitir. An-cak, 1988 yaz dneminde yerletirilen dolgu ile ilgili olarak baraj jeoteknik laboratuarnda yaplan deneyler ortaya kardki, bu dnemde (Hazi-

ran-Austos) baraj ekirdeine yerletirilen kon-taktkilinde sktrma, optimum su muhtevasnn % 2-5 eksiinde yapld. Bu durumdan barajn orta yerinde bulunan 14 m lik bir blm etkilen-di.

Bu duruma iki ey neden olmutur. Birinci-si, inaat srasnda su verme ile ilgili dikkatsizlik, ikincisi de o dnemin iklim artlar, yani kurak-

lk ve yksek scaklktr. Temel kaya evlerinde oluan drenaj nedeniyle ayn dnemde kil konta-nn nem miktarnda bir azalma meydana gel-

mi olabilir.

MUHTEMEL ETKLER VE NERLEN ZMLER

1988 yaz sezonunda yaplan dolgu 554 m ile 568 m arasmda yani, barajn nc yarsnda

uygulanmtr ki bu ksm baraj iin (max dolgu-nun yaplaca) en ok malzemenin ku1lanld ksmd. Kontak kilindeki rutubet eksikligi plasti-sitenin azalmasna ve dolaysyla krlma istida-dnn artmasna, dier yandan da kayma eilimini etkileyen kayma mukavemeti parametrelerinin (kohezyon ve srtnme as) deimesine yol am olabilirdi.

Kesme mukavemetindeki art, etkilenen blgeye ek bir yk bindirilmesine ve daha alt ta-bakalarn yknn azalmasna yol aabilirdi. Tkayan elemanlardaki dey gerilmenin lokal

azalmas, sra ile hidrolik knlma potansiyelinde bir artma meydana getirebilir.

Sonular gsterdiki; mmkn olduunca ksa zaman iinde baz areler gereklidir. Aadaki zmler dnlmtr. (ekil-2.)

to,unc. profi Plan~

n . .. ~...,~~ -. .

ekil- 2.

i. 1988 inaat mevsiminde yamalar civa-rnda yaplan dolgunun kaldrlmas ve artnamcye uygun olan kontak ile deitirilmesi . Bu -zm ok pahal ve i programnda byk

geeiknciere neden olabilirdi.

ii. Kontak blgesinde sv betonit enjeksi-yonu. Bu zm daha ucuz olabilirdi. Fakat cn-jeksiyonda kullanlan malzemenin mevkii hak-

knda bir belirsizlik grlebilirdi. Ayrca enjeksiyon srasnda hidrolik knlma olasl

vard.

iii. Etkilenen kontakt kiJi blgesindeki ya-malar zerinde oturan kayma topuu bentonit duvarlar. Bu zm bir ncekinden daha cnniyetlidir, fakat ok daha pahaldr.

iv. 1988 inaat sezonunda inaa edilen kon-tak kiline karlk gelen seviyeler annda suyun ykselme hznn azalutmas suretiyle rezervua-rn doldurulma programnn yeniden yaplmas. lik dolum esnasnda bu blgedeki su muhtevasndaki eksiklii dengelemek iin sznt suyu ekir-dek iine iiemek zorundayd.

Sorun yaratan kil kontaklarnn uygun ol-mayan etkilerinin tespit iin yaplan analizler bylece sunuldu . .Teoteknik parametrelerle bunla-

rn de iimini takelir iin deiik nem miktarlarn ihtiva eden kil kontakt numuneleri zerinde birok laboratuar deneyleri yaplmtr. Barajn

inaas srasnda etkilenne blgesindeki kil kon-

DSlTEKNlKBLTENl 1992 SAYIn

bOyuno :rofil Plan grunj

ta iin tadil edilmi ve edilmemi parametrele-riyle, gerilme hesaplar iin sonlu eleman meto-duna esas olan bir matematiksel model kullanl

mtr.

Bu analizin sonular da en iyi zm el-de etmek iin kullanlmtr.

MA TEMA TKSEL MODEL

Baraj gvdesi ilc kenar ayaklar veya dier bitiik elemanlar (memba saplama perdesi veya

biti galeriler gibi) arasndaki balant temas yer-lerindeki srtnme kuvvetleri taraffndan salanr. Dik evlerde veya meyilli yzeye sahip be-ton kaplamalarda srtnme tamamen hareketli kabul edilmitir. Bu itibarla, dolgu kaymalar meydana gelebilir. Bunlar da ilgili alanlarda geri-lim dalmn nemli de deitirilebilir. Bu davrann modelinin yaplmasndaki ana gaye,

yarlma (atlama) riskleri ve gerilim konsantras-yonu iin doru sonular elde etrnekti. Kohez-yonlu malzemelerle yamalar arasndaki temas iin yaplan sonlu eleman modellerneleri mterek elemanlara dayandrlnt. Sz konusu bu elemanlar iki merkezi dm aralarnn birleimini salar ki bunlarda temas yzeyinin iki tara-

fndan birbirine geme olan ayrm yerlerine yer-letirilmilerdir. Malzeme modeli, elasto-plastik bir modeldir. Potansiyel akma yzeyinin bilin-mesi sfr kalnlnda temas elenanlar kullan

mn mmkn klarak modellencyi kolaylatryordu. (ekil-3a).

s

OS! TEKNIK llLTEl\'1 1992 SA YI n

Eklem elemoru (ol Elemann konumu (b) Serbestlik derecesi

ekil-3.

Eklen clcnanr.n serbestlik derecesi ifte merkez (dm) noktalarnn izafi dcplasnan durumlar tarafndan salanm tr. Potansiyel kayma yzeyine teet (~U t) ve dik(~ V n) ynkrd~ eksenler izilir. (ekil : 3 (b))

Grlyor ki;

~u =~u Cos a + ~ v . Sin oc ~V = ~U Sina+~ V . Cos oc

(al !(rm)

(e)

't(kPI:) Wo

t(kPI:) ro

~,;t2

eki l--t.

(b)

(d)

6 7

(f)

Lcboroha lesi sonula ve n. u ;in temel ..,-iler. (o),(b),(c) ve (d) farkl nem muhleldor i teqetsel Qll'"ilmelcn kor~ lei,ietsef yer dei,jtirme egeileri (e) ve (f) hcrel

~U ve ~V genel koordinat sistemine gre izafi yer de~itirmc miktarlardr. oc as ise, tc-mas elemannn ekseni olan X yn ile (potansi-yel kayma yzeyi yn) genel koordinat sistenir.in OX ekseni arasndaki adr. Eklen elemannn rijitlik natrsi aa~daki gerilmc ba-

~ntsna dayanr. { s; } ~ [ 6' ~J ~ r=: } y=-~Ut t

t =ortak eleman kalnl~ (ortak eleman ta-rafndan ayrm yerinde temas blgesinde temsil edilen malzeme kalnl)

Cn ve Ct katsaylar, elcstisitc matrisi kat-saylardr ve u deerleri alrlar.

En (dolgunun deformasyon modl) O , In> O iin

G (kesme modl), 't

DSI TEKNK BLTEN 1992 SA YI 77

Nonnal geritmenin birok degeri iin, her bir nemlilik miktarnda adet test yaplmtr. Kuvvete maruz kayma yzeyinde egetsel geril-mcnin geliimi, tegetsel yer degitirmenin fonk-siyonu olarak elde edilmitir. (Bak: t ~ o grafi-gi, ekil 4a dan 4.d ye kadar)

Bu sonularn kullanlmas ile C = 'C (oj) ve 0 = 0 (oj), egrileri tekil edildi. (ekil 4e ve 4f)

Daha nce basite indirgenerek yaplm olan kabuller, bu durumdaki tasarm pratiginde de kabul edilmitir, ve ayrca almann iine ilave olarak bilinmeyen faktrlerin dahil edilme-di~i ve kalite karakteride hesaba katlmtr. By-lece,

Dzlem deformasyonu hipotezinde davra-n ekli iki boyutlu olmutur.

ekirdegin birim geniliginin bir eridi analiz edilmitir. Enkesit ekli dikkate alnarak malzemenin hacim agrlg analizde % 30 azal-

mtr.

Kilin davran, yeniden imal edilip lm yaplan otunna artlar ile belirlenen ortalama bir deformasyon modl ile birlikte, Lineer elestik

olumutur.

Sekiz adet inaat safhasnn benzeimi ya-pld. Bunlarn be tanesi,

25 Agustos 1988 tarihine kadar inaas ta-mamlanm inaat sezonundaki dneme karlk gelir. Sonlu eleman ag 76 adet dikdrtgen eklinde lineer izoparametrik eleman ile 113 dgm noktasn ihtiva etmitir. (ekil-S . )

Kil/yama temas yerinde, 18 dgm nokta ifti tesis edilmi ve 16 eklem eleman ile bag-

Iant temin edilmitir.

ekil-S. Sonlu element ag

54

ANALZ NE11CELER VE SONULARI Gerek durum ile (teknik artnamenin 1988

sezonunda da gzlendigi) teorik durum arasnda bir karaurma yapld. Oturma erileri (kontur-

lar) normal bir daglma (model) sahipti. Bara-jn nc yarsnda da en byk degerde idi. ekil 6a- ve 6b 568 m zerinde yaplan dolgunun sebeb oldu~u sag yamataki oturma artn gs-terir. Analzi yaplan bu iki durum arasndaki fark zellikle sag yamata grlebilir. Yerleme

fark 554 m olan diagramda bu alanlarm genilemi ekli grlebilir.

ekil-6. Oturma egrileri, a) teorik, b) gerek, c) 554 kotunda oturma fark

Temas yerindeki kayma ve teget gerilme-ler arasndaki kar_latnnadan aagdaki sonu-lar karlmtr. (:)ekil-7 .)

Sag yama civarndaki dk rutubet ie-ren kontak kilindeki gerek tegetsel yer degimeler normal degerden 5-6 defa dk olmutur.

ekil-7. Yama boyunca tegetsel gerilmeler ve kayma-lar. a) naat bitiminde toplam deger b) 1988 sezonundan sonra yaplan dolgu

Ayn blgelerdeki temas noktalarndan meydana gelen tegetsel gerilmeler sag yamata 2 misli, sol yamata ise 1-5 misli daha byktr.

Sonu olarak, etkilenen blgenin hemen al-tndaki etkili gerilmeler belirgin lde azalmtr. Analiz yaplan bu iki durum arasndaki fark-lar 568 m kotunun zerinde yaplan dolgularda meydana gelen te~etsel gerilmeler ve kaymalar dikkat ekicidir. Elde edilen neticlere dayanarak

aa~daki sonular rarlabilir.

Temas kilinin fiziko-mekanik karakteristik-leri, baraj gvdesinde oluacak yer de~itirmeleri ve gerilmeleri; direkt etkiler. Bilhassa sa~ yama-

DSITEKNlKBLTENl 1992 SAYI 77

cn oldu~u blgede; bu durum, teknik zellikleri tam olarak gzlemlerne gerekliliini ak bir ekilde gsterir.

1988 sezonunda konulan temas kilindeki nem miktar eksikli~i pek ok durumda, baraj emniyetini tehlikeye sokmadan hidrolik atlama riskine kadar emniyet katsaysnda bir ayarlama-ya yol aabilir.

545 ve 555 kotlar arasndaki sa yama sa-hasndaki gerilme azalmalar, hareketin ltme-sini gerekli klar.

KAYNAKLAR

1. LUCA, E. AND BARBULESCU, S., " Performan ce quality, processing