Embed Size (px)
DESCRIPTION
Prof. Dr. Ahmet ÖZTÜRK A.Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü Drenaj Sistemlerinin Tasarımı Dersi Notları
Citation preview
Prof. Dr. Ahmet ÖZTÜRK
TOPRAKALTI DRENAJ YÖNTEMLERİ
3. Ernst EşitliğiDrenaj sisteminde drenler toprak geçirgenliği farklı iki tabakanın kesit yüzeyinin üst tarafında bulunuyorsa bu durumda Hooghoudt eşitliği kullanılamaz. Bu durum için Ernst tarafından bir eşitlik geliştirilmiştir. Bu eşitlikte toprakta drenlere doğru akışın dren düzeyinin üstünde düşey, dren düzeyinin altında yatay ve drenler yakınında radyal olduğu kabul edilmektedir. Bu üç akış bileşenine ilişkin hidrolik yüklerin toplamı belirli dren aralığı için mevcut toplam yüke eşit olduğunda gerekli dren aralığı hesaplanmaktadır.
)uDa(
KLq+
)(KD8L+
KDq=h o
rh
2
v
v lnL = Dren aralığı (m) q = Drenaj katsayısı (m/d) h = Toplam hidrolik yük (m)
Dv= Düşey akışın oluştuğu toprak tabakasının kalınlığı (m)
Kv= Düşey akışın oluştuğu toprak tabakasının düşey toprak geçirgenliği (m/d)
(KD)h= Yatay su akışına maruz toprak tabakasında toprak geçirgenliği ve tabaka kalınlığı çarpımlarının toplamı (Aküferlerin iletkenlik katsayısı) (m2/d)
a = Dren çevresinde hidrolik koşullara bağlı olarak değişen geometrik faktörKr = Radyal akışın oluştuğu toprak tabakasının radyal toprak geçirgenliği (m/d)
Do = Drenler altında radyal akışın oluştuğu toprak kalınlığı (m)
Wq.L.+)DK+DK8(
Lq+KDq=h r
2211
2
1
1
4. Kırkham EşitliğiKirkham, Hooghoudt tarafından kullanılan varsayımlara göre drenler üzerinde oluşan akışı gözönüne almayan analitik bir çözüm geliştirmiştir.
F.Kq.L=h k 1)]-
LD2n)(n-
Lr2n(
nl+)
rL[(1=F o
ok
cothcoscosln
Fk değerleri L/D ve D/2ro a bağlı olarak Toksöz ve Kirkham tarafından belirlenmiştir.
Geçirimsiz tabaka sonsuzda Geçirimsiz tabaka belli bir derinlikte
5. Glover-Dumm EşitliğiKararsız akış koşulları için geliştirilmiş olan eşitliklerin içerdiği parametreler genellikle kararlı akış koşulları için geliştirilen eşitliklerdeki parametrelere benzemekle beraber iki önemli noktada farklılık göstermektedirler. Bunlardan birincisi, drenaj katsayısı yerine drene edilebilir gözenek hacminin (etkili gözeneklilik) gözönüne alınması, ikincisi ise, taban suyunun düzeyi ile zaman arasındaki ilişkidir. Glover-Dumm eşitliğinin çıkarılmasında, arazinin kontrollu ve belli aralıklarla sulandığı, geçirimsiz tabakanın uniform uzandığı, topraktaki su hızının tabansuyu eğimi ve derinliği ile doğru orantılı olduğu, taban suyunun drenler arasında yatay bir yüzey oluşturduğu varsayımları gözönüne alınmıştır.
]hh1.16[]
ftKD[=L 1/2-
t
o1/2ao ln
Lo = Dren aralığı (m)
K = Toprakların geçirgenliği (m/d)
t = Tabansuyu düzeyinin ho'dan ht'ye düşmesi için geçen süre (iki beslenme arasındaki fark)(gün)
f = Drene olabilir gözenek hacmi (%)
ho = Sulama ve yağışlardan hemen sonra drenler ortasında tabansuyuna olan mesafe(m)
ht = Beslenmeden önce drenler ortasından taban suyuna olan mesafe (m)
Da = Ortalama akış alanı kalınlığı (m)
Da = D + ho/2 eşitliği ile hesaplanır.
Dren Çaplarının BelirlenmesiFazla suyu istenilen sürede uzaklaştırabilecek kapasiteye sahip boru çaplarının belirlenmesinde hidrolik eğim, dren borusunun yüzey şekli (düz veya kıvrımlı çeperli) boru iç yüzeylerinin sürtünme katsayıları, drene edilecek alan ve siltasyon gibi faktörler gözönüne alınmaktadır.Dren borularının kapasite tayininde siltasyon için bir emniyet payının bırakılmasıdır. Bu nedenle boru içinde oluşabilecek siltasyon için tarla içi drenlerde (emici drenler) kuramsal kapasitenin % 60 ı, toplayıcı drenlerde % 75 i ve ana drenaj kanallarında ise % 100 ü esas alınmaktadır.
Örnek: Bir alanda emici drenler 1 ha alana hizmet edecek ve % 0.5 eğimle döşenecektir. Alanın drenaj katsayısı 10 mm/d dür.İstenenler:a) Kil künk kullanıldığında, b) Yüzeyi kıvrımlı plastik boru kullanıldığında uygun boru çaplarını hesaplayınız.
(50≈60 mm)=> 60 mm)
Bu abakta eğimden yararlanılarak çap, ya da çaptan yararlanılarak eğim bulunabilmektedir.
(60≈70 mm)=> 70 mm)
Bu abakta eğimden yararlanılarak çap, ya da çaptan yararlanılarak eğim bulunabilmektedir.
Boru çeşidi Toprak bünyesi Boru çapı
(mm)
Akış hızı
(m/s)
Eğim
(%)Kil künk İnce kum ve tın 50
900.230.33
0.450.45
Tınlı silt 5090
0.190.21
0.300.20
Kumlu tın 5090
0.160.21
0.150.20
Killi ve killi-tın 5090
0.160.19
0.200.15
PVC Plastik boru Silt 5080
0.170.20
0.250.25
İnce kum 5080
0.230.24
0.350.20
Dren Hatlarında Eğimin BelirlenmesiDren hatlarına verilecek eğim arazinin topoğrafik yapısına, boşaltım yeterliliğine, boru çeşidine, boru çapına ve borudaki suyun akış hızına göre değişiklik gösterebilir. Toprakaltı drenajında tüm dren hatlarında 15 cm boru çapı için minimum eğim % 0.1, 20 ve 25 cm boru çapında % 0.08 ve 25 cm den büyük boru çaplarında % 0.05 alınmaktadır. Ana ve toplayıcı dren borularında alınan maksimum eğim ise % 1-2 arasında değişmektedir.
Kapalı (Borulu) Drenaj Sistemlerinin Tipleri1. Paralel Sistem
Bu sistem şekli düzgün topoğrafyası düz ve düze yakın ve toprağı homojen yapıdaki arazilerde uygulanmaktadır. Sistemde birçok emici dren borusu toplayıcı borulara bir taraftan veya iki taraftan dik olarak bağlandığı için boşaltım noktalarının sayısı azaltılmaktadır.
2. Kaburgalı SistemToplayıcı dren borusunun dar bir doğal çöküntü hattını izlediği alanlarda bu sistem uygulanmaktadır. Emici borular toplayıcı dren borularının bir veya iki yanında dar açı ile bağlanırlar. Bu sistem ayrıca eğimi fazla olan alanlarda toplayıcının hakim eğim doğrultusunda yerleştirilmesi ile tarla içi drenlerin istenilen eğimde döşenmesine de olanak sağlamaktadır.
3. Çift Toplayıcı SistemBu sistem toplayıcı boru hattı güzergahının geniş ve genellikle doğal bir su yolu çöküntüsü ile ikiye bölündüğü alanlarda uygulanır. Bazı durumlarda bu çöküntü alanı, komşu arazilerden gelen sularla ıslak olabilir. Bu durumu önlemek için çöküntü alanının her iki tarafına birer toplayıcı boru hattıyerleştirerek önleyici sistem oluşturulur. Bu toplayıcılara aynı zamanda emici borularda bağlanmaktadır.
4. Doğal veya Tesadüfi SistemTopoğrafyanın dalgalı ve engebeli olduğu durumlarda ve ayrı ayrı dağılmış ıslak kesimlerin bulunduğu arazilerde uygulanır. Boru hatları bu ıslak alanları drene edecek biçimde doğal ve rastgele yerleştirilir. Toplayıcı drenler arazinin alçak konumlu noktalarını izler. Eğer ıslak alanlar büyükse buralarda tarla içi drenler (emiciler) ve toplayıcılar paralel veya kaburgalı biçimde döşenirler
5. Grup SistemiBu sistem, bundan önce açıklanan sistemlerin bir grup halindeki uygulamasıdır. Drene edilecek alanda farklı nem koşullarının bulunması her kesim için ayrı bir sistemin yerleştirilmesini gerektirebilir.
6. Boşaltma Kuyulu Boru SistemiGeçirgenliği düşük bir toprak katmanı altında geçirgenliği yüksek bir toprak katmanının yeraldığı ve artezyenik basınç nedeniyle drenaj sorununun görüldüğü alanlarda uygulanan bir sistemdir. Taban suyu artezyenik basıncın etkisiyle toprak yüzeyine doğru itilmektedir. Bu şekilde oluşan tabansuyunu normal drenaj sistemleri ile boşaltmak çok sık dren aralıklarını gerektireceğinden ekonomik olmayabilir. Bunun için artezyenik aküfere açılan boşaltıcı kuyuların toprakaltındaki borulu drenlere bağlanmasıyla artezyenik basınç düşürülerek taban suyu düzeyi indirilebilir.
7. Önleyici SistemBu sistem, yüksek arazilerden gelen sızıntı suların taban arazilere zarar vermesini önlemek amacıyla uygulanmaktadır. Boru hattının tesviye eğrilerine paralel ve ıslak alanın üst sınırı boyunca döşenmesiyle sızan sulama suları toplanmakta ve böylece alttaki arazilerin ıslaklığı önlenmiş olmaktadır.
Mol Drenajı
Toprak altına uzanan bir bıçağın ucunda armut şeklindeki bir parçacıkla toprak altına açılan tünelciklere mol drenleri denir.
Özellikle ağır bünyeli topraklarda oval veya daire kesitli açılan bu drenler toprak altına yerleştirilmiş borular gibi görev yaparlar. Toprak altında açılan bu tip drenlere köstebek drenleri de denir.
Mol Drenajı
