USING WAVE PREDICTIONS FOR PORT STRUCTURE DESIGNS

Ticari limanlar ve yat limanları, deniz taşımacılığı ve tekne turizmi açısından hayati önem taşımaktadırlar. Limanların tasarımında en önemli aşamalardan biri, konaklayan gemi ve teknelere güvenli bir demirleme sağlayacak olan liman koruma yapısının tasarımıdır. Liman koruma yapısı tasarımını etkileyecek dalga özelliklerini belirten dalga iklimi, göz önüne alınması gereken temel unsurdur. Dalga iklimin modellenmesi koruma yapısı tasarımın sağlıklı olabilmesi açısından büyük bir öneme sahiptir. Bugün dünyada olduğu gibi, Türkiye'de de dalga tahminleri, rüzgar ölçümlerine ya da modellerine dayanmaktadır. Ancak, Türkiye Kıyılarında dalga iklimi çalışmalarında kullanılabilecek ölçülmüş dalga verisi bulunmadığından tasarım sürecinde dalga modelleri tercih edilmektedir. Bu çalışmada Türkiye Kıyıları için geliştirilmiş üç boyutlu hidrodinamik taşıma modeli olan HYDROTAM-3D modelinin rüzgar ve dalga iklimi alt modelleri anlatılmakta ve uygulama çalışması olarak Edremit, Balıkesir bölgesinin rüzgar ve dalga iklimi sunulmaktadır Ports and marinas have a vital importance in sea transportation and boat tourism. In the design of these areas, one of the most important steps is the design of the coastal defence structure which provides the safe berthing of the ships and the boats calling ports and marinas. Wave climate providing information on the wave characteristics that will affect the design of the defence structure is the basic aspect of the design process. Modelling the wave climate is of great importance in reaching on sound coastal defence structure. Like the overall practice in the world, wave prediction studies in Turkey are based on either the data gained out of wave measurements or models. However, as there is no continuous wave measurement data along the Turkish coasts, models of wave climate are preferred in the design process. In this study, the wind and wave climate sub-models of HYDROTAM-3D, a three dimensional hydrodynamic transport model are used and and developed for Turkish coasts, and the results of a case study for Edremit, Balıkesir are discussed

Hydrodynamic modelling using HIDROTURK model

In this manuscript, the hydrodynamic sub-model components of HİDROTÜRK, the first national hydrological, hydrodynamic, hydrogeological, water quality, and ecological model developed for sustainable management of water resources in Turkey, have been briefly introduced with their basic theoretical and numerical backgrounds. HİDROTÜRK model includes three individually processing hydrodynamic sub-models, namely one (1-D), two (2-D), and three (3-D) dimensional written in FORTRAN programming language. Inputs and outputs of all sub-models are managed through a userfriendly interface. The 1-D hydrodynamic model solves the Saint-Venant equations, which are gradually varied unsteady flow equations written in the flow direction. It applies a dynamic wave routine. 2-D hydrodynamic model numerically solves the unsteady depth-averaged continuity and momentum equations. 2-D model is more reliable for shallow waters where the areal extent of the domain is dominant over the vertical or for completely mixed water bodies through the water depth. The 3-D hydrodynamic numerical model solves the unsteady Navier-Stokes equations in three dimensions only with the Boussinesq assumption. When the water body is deep, and variable circulations over the water depth occur, especially in the simulations of wind and density induced flows, the application of the 3-D hydrodynamic model is crucial. The software developments and preliminary tests of the models by SWMM5.0-EXTRAN and Three Dimensional Hydrodynamic, Transport and Water Quality Model -3D have been completed, and the verification studies are still ongoing. Some applications to Demirköprü Dam Lake in the Gediz River Basin are presented to show the input and output structures of hydrodynamic modelsBu makalede, Türkiye'de su kaynaklarının sürdürülebilir yönetimi için geliştirilen ilk ulusal hidrolojik, hidrodinamik, hidrojeolojik, su kalitesi ve ekolojik modeli olma özelliğine sahip HİDROTÜRK modeli, hidrodinamik alt-model bileşenleri, temel teorik ve sayısal çözümleme kapasiteleriyle kısaca tanıtılmıştır. HİDROTÜRK modeli, FORTRAN programlama dilinde yazılan, bir (1-B), iki (2-B) ve üç (3-B) boyutlu olmak üzere birbirinden bağımsız olarak çalışabilen üç ayrı hidrodinamik alt model içermektedir. Tüm alt modellerin girdileri ve çıktıları kullanıcı dostu bir arayüz üzerinden yönetilmektedir. 1-B hidrodinamik model, akış yönünde yazılan yavaş değişen kararsız akış denklemleri olan Saint-Venant denklemlerini çözmekte ve dinamik dalga ötelemesi uygulamaktadır. 2-B hidrodinamik model, derinlik boyunca ortalaması alınmış, kararsız süreklilik ve hareket denklemlerini sayısal olarak çözümler ve yüzey alanı büyüklüğünün su derinliğine göre çok daha baskın olduğu sığ sular için veya su derinliği boyunca tam karışımlı su kütleleri için daha güvenilir benzeşimler sunar. 3-B hidrodinamik model, kararsız Navier-Stokes denklemlerini yalnızca Bousinessq varsayımı ile üç boyutta sayısal olarak çözümlemektedir. Su kütlesinin derinlikleri fazla olduğunda ve özellikle rüzgar ve yoğunluk kaynaklı çevrintiler gibi su kolonu boyunca yön değiştirebilen akıntıların hesaplanmasında 3-B hidrodinamik modelin kullanılması gereklidir. Modellerin yazılım geliştirmeleri ve SWMM5.0-EXTRAN ve HYDROTAM-3D sayısal modelleri ile karşılaştırmalı ön testleri tamamlanmış, doğrulama çalışmaları ise halen devam etmektedir. Modellerin girdi ve çıktı formatlarını göstermek amacıyla, Gediz Nehri Havzası'ndaki Demirköprü Baraj Gölü için yapılan hidrodinamik model uygulamalarından bazılarına yer verilmiştir.Tarım ve Orman Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğ

Three dimensional numerical modelling of transport processes in coastal water bodies

Ph.D. - Doctoral Progra

Water quality modelling in kas bay

In this study, the physical and chemical parameters at 0.5 m and 10 m water depth (e.g. temperature, salinity, density, pH, concentration of dissolved oxygen DO, nitrite NO2-, nitrate NO3- turbidity, alkalinity and total dissolved solid TDS) have been monitored by monthly field and laboratory measurements for 6 months in Kas Bay, Eastern Mediterranean. The measurements for nitrite, nitrate and dissolved oxygen concentrations were compared with the output of the zero dimensional water quality model. The model is a sub model of HYDROTAM-3D, which is an implicit baroclinic three dimensional model developed to simulate the wind driven circulations, hydrodynamics and basic water quality parameters in coastal waters. The numerical model has hydrodynamic, transport, turbulence as well as water quality components. The water quality component is based on a marine ecological submodel, aiming to simulate marine ecosystems. By using the general conservation equations, the nitrogen, phosphorus and the oxygen cycles were simulated in the ecological submodel as well as the dominant aquatic life forms, namely phytoplankton, zooplankton and the pelagic bacteria. In this paper, the model structure and the methods used by HYDROTAM-3D to simulate water quality parameters are presented together with a comparison of the model results and field observations in Kas Bay. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved

Kıyı lagünlerinin hidrodinamiğinin, tuzluluk ve su sıcaklığı dağılamlarının ve kirlenmesinin üç boyutlu matematiksel modellenmesi

TÜBİTAK İNTAG Proje01.03.1998Lagün, haliç, göl yada körfez gibi, yüzey alanına oranla ortalama su derinliğinin az olduğu kıyısal su sistemlerinde, rüzgar, gel-git ve yoğunluk değişimleri nedeniyle oluşan akıntıları belirleyebilmek için üç boyutlu matematiksel modellerin kullanılması gereklidir. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kıyı Mühendisliği Laboratuvarı'nda, rüzgar, gelgit ve yoğunluk değişimi etkisiyle oluşan kıyısal akıntıları, su düzeyi değişimlerini, su sıcaklığı ve tuzluluğunun dağılımlarını ve deniz suyuna karışan bir kirleticinin zamansal ve yersel derişimlerini hesaplayan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Modelde, düşey yönde su taneciklerinin ivmesinin önemsiz olduğu varsayımıyla üç boyuthî Navier-Stokes denklemleri çözülmektedir. Su yoğunluğunu belirleyen, su sıcaklığı ve tuzluluğunun alansal ve zamansal değişimi, üç boyutlu taşınım-yayınım denklemleri çözülerek hesaplanmaktadır. Türbülans kinetik enerjisi ve kinetik enerjinin sönümlenme hızının benzeştirilmesinde, iki eşitlikli k-e türbülans modeli kullanılmaktadır. Sayısal çözüm yöntemi olarak yatay düzlemde sonlu farklar, düşeyde ise sonlu elemanlar uygulanmıştır. Kara sınırları değişebilir gözetilebilmekte ve yatay düzlemde değişik büyüklükte çözüm ağı uzunlukları seçilebilmektedir. Düşeyde, çözüm ağı kümeleşmesi uygulanarak çözünülürlük istenilen düzeylerde artırılabilmektedir. Bilimsel kaynaklarda yayınlanan analitik ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak gerçeklenen üç boyutlu matematiksel hidrodinamik model öncelikle, denizle bağlantılı bir göl niteliğiyle, hidrodinamik ve kirlenme açılarından özel önemi bulunan lagünlere uygulanmıştır. Lagün içerisindeki su hareketleri ve düzey değişmeleri, denizle su alışveriş mekanizması, lagün sularının sıcaklık ve tuzluluk dağılımları ve kirletici derişikliklerinin zamansal ve alansal değişmeleri geliştirilen üç boyutlu matematiksel model kullanılarak hesaplanmıştır. Matematiksel model, lagün ortamında kullanılmaya uygun duruma getirildikten sonra, topografya ve batimetri, hidrodinamik özellikler, rüzgar iklimi ve benzeri konularda mevcut bilgiler toplanıp değerlendirilerek, Ölüdeniz Lagünü'ne uyarlanmıştır.Ölüdeniz Lagünü ve Belceğiz Körfezi'nde, Temmuz, Ağustos ve Eylül 1997 aylarında, ikişer hafta süreli alan ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu alan çalışmalarında, dip ve yüzey akıntıları, ve deniz suyunun tuzluluk ve sıcaklık değerleri ölçülmüştür

Mathematical modelling of oil spill weathering processes for contingency planning in Izmit Bay

One of the main oil refineries in Turkey is located in Izmit. This results in a high volume of crude oil and oil products handled in Izmit ports. The region is consequently at a very high risk for oil pollution. Due to the destructive effects of oil on the various segments of the environment, comprehensive preventive measures for crisis management related to potential oil spill scenarios are necessary to minimize the contaminated areas. In this study, hydrodynamic data are obtained from the HYDROTAM3D, and 36 oil spill scenarios, which involve Basrah light, Iranian light, and Russian oil, are evaluated for oil spill weathering processes using ADIOS2. Although the API values of the three different oil types are within the same range, their weathering processes are noticeably different in terms of their viscosity and density. Moreover, Basrah light oil has a higher evaporation and viscosity increase rate compared to the other two types of oil. Of the three types of oil, the Basrah light is the most likely to hinder recovery actions. In situations of crisis management to provide efficient recovery actions, comparison of weathering modelling data for each handled oil type is necessary for oil spill contingency planning

Enclosed coastal waters quality monitoring with bacterial indicator phase-plane analysis

With phase-plane analysis in Matlab, the relations between the bacterial indicators and dissolved oxygen (DO), pH and temperature, was examined by considering the dynamic during 20 September 2013 to 8 February 2014 for water quality monitoring in enclosed coastal waters at the edge of the Kas region of Turkey. It has been suggested that the bacterial indicator phase plane analysis provides a good method of monitoring. It was shown that temperature (significance value, p=4.9e-05), DO (p=1.0e-04) and pH (p=4.6e-04) values have a significant effect on bacterial indicators. The relationship between the bacterial indicators was examined by comparing the same scale ``cusp{''} diagrams, and it was demonstrated that total coliforms concentration were closely related with faecal coliforms (FC) concentration. In presenting the enclosed coastal water quality information, weighting average water quality index (WQIMP) has been used by selecting the sets of appropriate parameters. To keep track of and analyse changes over time by calculating the index numbers, the set of seven variables which are FC, DO, pH, temperature, turbidity, nitrate, total suspended solids and the set of three variables which are FC, temperature, DO were utilized successfully (p=8.3e-05). Parameter quality values were obtained from the software developed using cubic hermite polynomial in Matlab