ÜÇGEN ŞEKLİNDEKİ TAŞKIN HİDROGRAFINDAN KAYNAKLANAN TABAN MALZEMESİ TAŞINMASININ DENEYSEL ARAŞTIRILMASI

In this study, experiments are carried out in the system designed and built in Hydraulics Laboratory of DEU, involving a rectangular flume of 18.6 m length in order to investigate the sediment transport in the cases of unsteady flow. The flume experiments are conducted using different triangular shaped input hydrographs without sediment feeding at upstream. The sediment median size D50 and the standard  deviation  gσ   are  4.8  mm  and  1.4  mm,  respectively.  The  sediment  is  collected  at  the downstream end of the flume and weighed. The measured bed load values are compared with those calculated from the empirical relations given in the relevant literature for steady flow cases, assuming that they are also applicable in unsteady cases. It is found that the measured bed load values are better compatible with those calculated from the expression given by Engelund and Fredsoe (1976).Bu çalışma kapsamında, DEÜ Hidrolik Laboratuvarında mevcut 18,6 m uzunluğundaki kanalda zamanla değişen akım rejiminde sürüntü maddesi hareketi incelenmiştir. Deneyler üçgen şeklindeki farklı  giriş  hidrografları  kullanılarak  ve  membadan  sürüntü  maddesi  beselemesi  olmadan gerçekleştirilmiştir. Kanal tabanına D50= 4,8 mm, standart sapması  gσ =1,4 mm olan üniform malzeme serilmiştir. Kanal mansabında bulunan sepetlerde toplanan malzeme tartılarak sürüntü maddesi yükü belirlenmiş ve bu değerler ‐literatürde verilen ampirik denklemlerin zamanla değişen akımlar için de uygulanabilir olduğu kabulüyle ‐ hesaplananlar ile karşılaştırılmıştır. Deneysel bulguların, konuyla ilgili literatürde yer alan denklemlerden Engelund ve Fredsoe (1976) tarafından verilen ampirik bağıntı ile daha çok uyumlu olduğu görülmüştür.

Calculation of the time-varying mean velocity by different methods and determination of the turbulence intensities

The raw velocity data for both stream-wise and transversal directions in unsteady flows, which are formed by generating input hydrograph, are obtained by using a flow tracker. The same hydrograph is generated 15 times and the mean values are found by calculating the average of all hydrographs. The time varying mean is obtained by using FFT, moving average, wavelet and EMD methods. The best time varying mean is selected according to prescribed criteria. Then, the 15 time series are processed and the stream-wise and transversal turbulence intensities are obtained. The mean of the product of fluctuations is also determined. © 2010 Academic Journals.TÜBİTAK (project number 106M274

Kararsız akımlarda taban malzemesi taşınmasının deneysel ve nümerik araştırılması

Bu çalışmada zamana bağlı akımlarda sürüntü maddesi taşınmasını araştırmak için DEÜ Hidrolik Laboratuarında kapsamlı bir deney sistemi tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Zamanla değişmeyen kararlı akım şartlarındaki deneyler hem hareketsiz hem de hareketli taban üzerinde gerçekleştirilmiştir. Zamana bağlı olarak değişen kararsız akım deneyleri, yükselme ve alçalma süreleri 15 saniye ile 120 saniye, taban akış debisi 12.0 lt/sn ile 30.3 lt/sn ve pik debisi 53.5 lt/sn ile 89.9 lt/sn arasında değişen çeşitli hidrograflar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Taban malzemesi kanalın mansabında bulunan sepetlerle toplanmıştır. Taban malzemesi hareketi görüntü işleme tekniği ile analiz edilmiştir. Taban malzemesinin harekete geçişi ile ilgili kritik nokta teorik yaklaşımlar ile incelenmiş ve zamanla değişmeyen kararlı akım şartlarındaki deneylerle elde edilenler ile karşılaştırılmıştır. Zamanla değişmeyen ve zamanla değişen akım şartlarındaki deneylerle elde edilen taban malzemesi yükü, literatürde verilen ampirik denklemler ile karşılaştırılmıştır. Mevcut ampirik bağıntılardan en uygun olanları belirlenmiştir. Görüntü işleme tekniği ile yapılan analizde, tüm hidrograf boyunca ortalama dane hızı incelenmiştir. Kamera kayıtlarına göre, taban malzemesi hareketi kesikli ve dalgalıdır. Zamansal gecikme analizinde, video kayıtlarından elde edilen boyutsuz taban malzemesi yükü ile boyutsuz kayma gerilmesi karşılaştırılmıştır. Bu parametreler arasında bir histerisiz görülmemiştir. Kanal sonundaki sepetlerle ölçülen taban malzemesi yükü malzemesinden elde edilen boyutsuz taban malzemesi yükü ile elde edilen boyutsuz kayma gerilmesi karşılaştırıldığında ise bu parametreler arasında bir histerisiz olduğu görülmüştür. Akımın sürekliliği ve taban malzemesinin sürekliliği için verilen bir boyutlu kısmi diferansiyel denklemler ile momentum diferansiyel denklemi sayısal olarak çözülmüştür. Deneysel ve sayısal sonuçlar arasında kabul edilebilir bir uyum gözlenmiştir. An elaborate experimental system is designed and built in Hydraulics Laboratory of DEÜ, in order to study bed load transport in unsteady flows. The steady flow experiments are done with fixed and mobile bed. The unsteady flow experiments are conducted with the hydrographs having rising and falling durations of 15 seconds to 120 seconds, from the steady state value of 12.0 l/s and 30.3 l/s to the peak value of 53.5 l/s and 89.9 l/s. The bed load is collected at the channel downstream end. The sediment motion is analyzed by image processing technique. The critical point for inception of sediment motion is investigated for steady flow case. The bed load values measured in both steady and unsteady flow conditions are compared with those calculated from the empirical relations given in the relevant literature. The most compatible empirical relations are identified. In image processing analysis, the average grain velocity is investigated throughout the hydrograph. From the camera records, it is revealed that the bed load motion is sporadic, which results in fluctuating character. When the dimensionless bed load obtained from the video recordings and the dimensionless shear stress are used a hysteresis between these parameters is not observed. If the dimensionless bed load obtained from baskets and the dimensionless shear stress is compared, a hysteresis is observed. The one dimensional partial differential equations for the continuity of water and for sediment and the differential momentum equation are numerically solved. An acceptable accordance between experimental findings and numerical results is observed

Determination of flexible vegetation resistance against the flow with rigid behavior

Bu çalışmada farklı dizilimlerde yerleştirilen çok saplı esnek bitkilerin akıma karşı dik durarak rijit davranış göstermesi durumunda oluşturacağı pürüzlülük katsayılarının elde edilmesi amaçlanmıştır. Dört farklı konfigürasyonda gerçekleştirilen 166 deneyde 7 farklı noktada akım derinliği ölçülmüş, debi elde edilmiş ve bitkilerden ötürü kaynaklanan yük kaybı hesaplanmıştır. Chézy katsayısı , DarcyWeisbach sürtünme katsayısı ve Manning katsayısı 'in, Reynolds sayısının 10000 değerinden küçük ve büyük olması durumunda tek bir fonksiyonla ifade edilemeyeceği görülmüş ve veriler iki gruba ayrılarak incelenmiştir. Pürüzlülük katsayısını verecek boyutsuz parametreler Froude sayısı , Reynolds sayısı , bağıl pürüzlülük h/h, yaklaşım akımı enerji çizgisi eğimi ve bitki yoğunluğu olarak belirlenmiştir. Pürüzlülük katsayılarının belirlenmesi için doğrusal olmayan regresyon modeli ile en uygun denklemler elde edilmiştir. Reynolds sayısının 10000'den küçük olması durumunda pürüzlülük katsayıları için; = {h/h}, = { , h hsayısının 10000'den büyük olması durumunda = {h h, }, = { , h hAyrıca beklendiği gibi düşük Reynolds sayılarında bitkilerin varlığının, diğer parametrelerden bağımsız olarak akıma karşı gösterilen direnci arttırdığı sonucuna varılmaktadır. Bu denklemlerdeki farklı katsayıların akım doğrultusundaki bitki yüzey alanı ve bitki yoğunluğu gibi faktörlerden etkilendiği düşünülmektedir.In this study, it is aimed to obtain roughness coefficients of flexible multi-stemmed vegetation standing upright against flow with rigid behavior. Flow depths and discharges are measured; head losses causing from vegetation are calculated at 7 different points in 166 experiments for four different configurations. It is seen that Chézy coefficient , Darcy-Weisbach friction coefficient and Manning coefficient cannot be expressed with a single function for all Reynolds number. Therefore, the data are analyzed for the two different cases of Reynolds number lower and greater than 10000. Dimensionless parameters for the roughness coefficients are determined as Froude number , Reynolds number , the relative roughness h/h, approach flow energy line slope , and vegetation density . The most suitable equations for estimating roughness coefficients are obtained by nonlinear regression models. It is evaluated that for the Reynolds number lower than 10000 the roughness coefficients are defined as = {h/h}, ={ , h h, } and ={ , }, and for the Reynolds number greater than 10000 they are given as ={h h, }, ={ , h h, } and ={ , , h hReynolds numbers, the presence of plants caused an increase in resistance against the flow independently of other parameters as expected. It is observed that the regression equation coefficients could be influenced by factors such as surface area plant in the flow direction and plant density

YERALTUSUYU KİRLİLİK TAŞINIM DENEYİ VE BOYUNA DİSPERSİVİTE DEĞERİNİN BELİRLENMESİ

Tatlı su kaymakları arasında yeraltısuyu en güvenilir ve en önemli kaynaktır. Ancak bu kaynaklar kirlilik tehdidiyle karşı karşıyadır. Bu çalışmada, Hidrolik laboratuarında mevcut olan Hidrolojik çevrim deney düzeneği kullanılarak homojen ortamda yeraltısuyu kirlilik taşınımı deneysel olarak incelenmiştir. Akiferin boyutları 2 m uzunluğunda, 1 m genişliğinde ve 0.10 m yüksekliğindedir. Piyezometre tüpleri ve gözlem kuyuları akiferde boyuna ve enine yönde yerleştirilmiştir. NaCl solüsyonu noktasal kirlilik kaynağı olacak şekilde bir kuyudan akifere verilmiştir. Suyun elektriksel iletkenlik değerleri gözlem kuyularından elektriksel iletkenlik probları kullanılarak ölçülmüştür. Ölçümler belirli aralıklarla gerçekleştirilmiştir. Ölçülen elektriksel iletkenlik değerleri deney başında çıkarılan kalibrasyon eğrisi yardımıyla NaCl konsantrasyonlarına dönüştürülmüştür. Sonuç olarak, gözenekli ortamın boyuna dispersivite değeri bir boyutlu adveksiyon-dispersiyon denklemi çözülerek elde edilmiştir

Rijit davranış gösteren esnek bitkilerin akıma karşı oluşturduğu direncin belirlenmesi

Bu çalışmada farklı dizilimlerde yerleştirilen çok saplı esnek bitkilerin akıma karşı dik durarak rijit davranış göstermesi durumunda oluşturacağı pürüzlülük katsayılarının elde edilmesi amaçlanmıştır. Dört farklı konfigürasyonda gerçekleştirilen 166 deneyde 7 farklı noktada akım derinliği ölçülmüş, debi elde edilmiş ve bitkilerden ötürü kaynaklanan yük kaybı hesaplanmıştır. Chézy katsayısı , Darcy-Weisbach sürtünme katsayısı ve Manning katsayısı ’in, Reynolds sayısının 10000 değerinden küçük ve büyük olması durumunda tek bir fonksiyonla ifade edilemeyeceği görülmüş ve veriler iki gruba ayrılarak incelenmiştir. Pürüzlülük katsayısını verecek boyutsuz parametreler Froude sayısı , Reynolds sayısı , bağıl pürüzlülük , yaklaşım akımı enerji çizgisi eğimi ve bitki yoğunluğu olarak belirlenmiştir. Pürüzlülük katsayılarının belirlenmesi için doğrusal olmayan regresyon modeli ile en uygun denklemler elde edilmiştir. Reynolds sayısının 10000’den küçük olması durumunda pürüzlülük katsayıları için; f=f{h/hv}, n={Fr,h/hv,k} ve C={Fr, Sf} olduğu; Reynolds sayısının 10000’den büyük olması durumunda f={h/hv,k}, n={Fr,h/hv,k} ve C={Fr, Re, h/hv, Sf, k} olduğu görülmüştür. Ayrıca beklendiği gibi düşük Reynolds sayılarında bitkilerin varlığının, diğer parametrelerden bağımsız olarak akıma karşı gösterilen direnci arttırdığı sonucuna varılmaktadır. Bu denklemlerdeki farklı katsayıların akım doğrultusundaki bitki yüzey alanı ve bitki yoğunluğu gibi faktörlerden etkilendiği düşünülmektedir