Download
1 / 39
720 likes | 2.53k Vues
Hidroloji-Hidrojeoloji. Doç. Dr. Ahmet ALTIN. SIZMA. Yağışın bir kısmının yerçekimi, kapiler ve moleküler gerilmeler etkisi ile zemine süzülmesi sızma ( infiltrasyon ) olarak adlandırılır. Sızma; • Yüzeysel akış miktarı kaybına neden olur. • Zemin nemini artırır.
E N D
Hidroloji-Hidrojeoloji Doç. Dr. Ahmet ALTIN
SIZMA Yağışın bir kısmının yerçekimi, kapilerve moleküler gerilmeler etkisi ile zemine süzülmesi sızma (infiltrasyon) olarak adlandırılır. Sızma; • Yüzeysel akış miktarı kaybına neden olur. • Zemin nemini artırır. • Yüzeyaltı akısını meydana getirir. • Yeraltı suyuna karışarak (percolation) yeraltı suyu kaynağını oluşturur.
SIZMA KAPASİTESİ • Birim zamanda zemine sızabilecek maksimum su miktarı Sızma Kapasitesi olarak adlandırılır. • Sızma kapasitesini etkileyen parametreler: • Zemin dane büyüklüğü ve geçirimliliği (artırır) • Başlangıç nemi (azaltır) • Bitki örtüsü ve organik maddeler (artırır) • Zemin yüzeyinin durumu (çok ince taneler; sodyum karbonat ve kalsiyum karbonat azaltır) • Zeminde hava birikintileri bulunması (azaltır)
SIZMA KAPASİTESİ Çıplak arazide sızma kapasitesi 0,25-25 mm/saat arasında değişen değerler alabilir. Bitki örtüsünün varlığı bu değerleri 3-7 katına çıkarır.
Sızmanın Ölçülmesi Arazide sızma kapasitesinin ölçülmesi için halka infiltrometrekullanılır. Çapı 30 cm olan içi boş bir boru toprağa 60 cm çakılır ve içi su ile doldurulur.
Sızmanın Ölçülmesi Çift halka infiltrometre
Horton denklemi • f - yağışın başlamasından sonra t anındaki sızma kapasitesi, • fo- yağışın başlangıcındaki sızma kapasitesi, • fc - yağışın sonunda ulaşılacak sızma kapasitesi. • fo, fcve k değerleri zemin cinsine ve bitki örtüsüne göre değişir. • (f) toplam sızma yüksekliğidir. Yağışın başlangıcından (t) süre sonraki toplam sızma yüksekliği yukarıdaki denklemin 0’dan t’ye kadar integrali alınarak bulunur.
Sızma hızı Bir yağış esnasında birim zamanda zemine gerçekten giren su miktarıdır. Yağış şiddeti > Sızma Kapasitesi ise; Sızma Hızı = Sızma Kapasitesi Yağış şiddeti < Sızma Kapasitesi ise; Sızma Hızı = Yağış Şiddeti
Sızma İndisleri Sızma eğrileri küçük alana sahip homojen bölgeler için geçerlidir. Bölgede yağış şiddeti ve sızma kapasitesi yerel olarak değişiyorsa standart sızma eğrisini belirlemek zor olur. Bu nedenle, yağış sırasında ortalama sızma miktarını gösteren sızma indisleri kullanılır. Sızma indisleri kısa süreli ve şiddetli yağışlar için başlangıçta ıslak zeminli durumlarda daha iyi sonuç verir. İki tür sızma indisi vardır. φ İndisi W İndisi
Sızma İndisleri φ İndisi: Hiyetograf üzerinde çizilen yatay doğrunun üzerinde kalan alan toplam akış yüksekliğine eşit olmalıdır. Çizilen yatay doğrunun ordinatı φ ‘dir. Yağış şiddeti φ değerinden büyük olunca; aradaki fark yüzeysel akışı gösterir.
Sızma İndisleri W İndisi P = yağış yüksekliği R = akış yüksekliği S = yüzeysel biriktirme yüksekliği tp = yağış yüksekliğinin sızma kapasitesinden büyük olduğu süre
Sızma İndisleri • Yüzeysel biriktirmeyi içerdiğinden φ indisinin değeri W indisinden büyüktür. • Yağış şiddetli ve uzun süreli ise iki indis birbirine eşittir. • W indisi hesabında (S) yüzeysel biriktirme yüksekliğinin belirlenmesi pratikte zordur. • İndisler gerçek sızma miktarını değil potansiyel sızma miktarını gösterir.
Yüzeysel akış ve akım ölçümleri Akım ölçümlerinin amacı akarsuyun bir kesitindeki su seviyesini ve kesitten geçen debiyi zamana bağlı olarak belirlemektir. Hidrolojinin akım ölçümleri ile ilgilenen koluna hidrometridenir. Süreklilik denklemine göre debi; ortalama hız ile akış kesiti alanının çarpımına eşit olduğundan, debiyi belirlemek için hız ve kesit ölçümleri yapmak yeterli olur.
Anahtar eğrisi Debi ölçümlerini sürekli yapmak çok zor ve masraflıdır. Pratikte bir istasyonun debi-seviye bağıntısı (anahtar eğrisi) bir kere belirlendikten sonra sadece su seviyesi ölçmekle yetinilir, bu seviyeye karsı gelen debi anahtar eğrisinden okunur. Aşağıdaki şekilde akarsu en kesiti ve anahtar eğrisi görülmektedir.
Limnimetre Herhangi bir karşılaştırma düzlemine (deniz yüzeyine) göre ölçülen su yüzeyi kotuna seviye denir. Seviye ölçümünde yazıcı olmayan ölçekler (limnimetre) ve yazıcı ölçekler (limnigraf) kullanılır. Limnimetrelerin en basiti ve en yaygın olarak kullanılanı santimetre bölmeli ahşap veya metal bir çubuk olup eşelolarak adlandırılmaktadır. Eşelakarsuda köprü ayağına veya akarsu sevindeki bir duvara tutturulabilir. Taşkın yatağı bulunan akarsularda birden fazla eşel kullanmak gerekir. Günde bir veya iki defa (saat 8:00 ve 16:00) okuma alınır.
Limnigraf Akarsuyla bir boru vasıtasıyla bağıntılı olan bir sakinleştirme kuyusundaki suyun yüzeyindeki bir şamandıranın hareketi şamandıranın bağlı olduğu telin üzerinden geçtiği bir makarayı döndürür. Makaranın dönmesiyle bir yazıcı uç sürekli olarak dönmekte olan bir kâğıt şerit üzerinde hareket eder ve seviyenin zamanla değişimi otomatik olarak kaydedilmiş olur.
Su yüzeyi eğimi Taşkınlar sırasında debiyi hesaplayabilmek için su yüzü eğimini bilmek önem taşır. Su yüzeyi eğimi hesaplanırken kesitlerdeki seviye okumalarının aynı anda yapılması gerekir.
Akarsuda hız ölçümleri Akarsularda hız ölçümleri muline denilen aleti akarsuya daldırıp bir noktada sabit tutmak suretiyle yapılır. Mulinede bir eksen etrafında dönebilen bir pervane,mulineyi akım doğrultusunda tutmaya yarayan bir kuyruk ve mulinenin akım etrafında sürüklenmesini önlemek için kablonun ucuna bağlı bir ağırlık bulunur. Pervanenin dönme hızı ile akım hızı arasındaki aşağıdaki bağıntıdan akım hızı hesaplanır. V = a + bN V: Akım hızı (m/s), a, b: Mulineye ait katsayılar, N: Dakikadaki dönme sayısı (rpm)
Akarsuda hız ölçümleri Akarsularda akım türbülanslı olup hız dağılımı şekilde görüldüğü gibi logaritmiktir. Muline ile hız ölçerken akarsu enkesiti dilimlere bölünür, dilimdeki su derinliği 0.5 m’nin altındaysa su yüzeyinden derinliğin 0.6’sı kadar aşağıda tek okuma alınır. Dilimdeki su derinliği 0.5 m’nin üzerindeyse su yüzeyinden derinliğin 0.2’si ve 0.8’i kadar aşağıda iki okuma yapılıp hesaplanan hızların ortalaması alınır.
Ani enjeksiyon ile debi ölçümü Akarsuya bir kesitten ani olarak bir radyoaktif madde (fluorasan boya, kimyasal tuz) katılır, mansaptaki diğer bir kesitte katılan izleyicinin konsantrasyonunun zamanla değişimi ölçülür. Akarsu debisi izleyici maddenin kütlesinin korunumu esasına göre aşağıdaki formülle hesaplanır. H1 - Akarsuya katılan maddenin hacmi C1 - İzleyici maddenin konsantrasyonu C0 - Akarsuyun yukarı kesitinde izleyici madde katılmamış tabii konsantrasyonu C(t) - Mansaptaki kesitte zamana göre ölçülen konsantrasyon değişimi • C(t)’nin hassas bir şekilde ölçülmesi güç olduğundan bu yöntemin uygulanmasında zorluklarla karşılaşılır.
Sürekli enjeksiyon ile debi ölçümü Bu yöntemde enjeksiyon sürekli olarak yapılır. Enjeksiyon süresi mansaptaki ölçüm istasyonunda ölçülen izleyici konsantrasyonunun sabit bir C2 değerine erişmesine imkan verecek kadar uzun olmalıdır. Akarsu debisi izleyici maddenin kütlesinin korunumu esasına göre aşağıdaki formülle hesaplanır: Q: Akarsuyun debisi Q1: Akarsuya katılan izleyici maddenin debisi C1: İzleyici maddenin konsantrasyonu C2: Akarsuya izleyici madde verildikten sonraki konsantrasyon
Diğer yaklaşımlar ile debi ölçümü Enjeksiyon yöntemleri kullanırken dikkat edilecek nokta iki kesit arasındaki uzaklığın izleyicinin akıma tam olarak karışmasını sağlayacak kadar büyük olmasıdır. Küçük debili ve hızlı akan akarsularda (2-3 m3/s’den küçük debilerde) keskin kenarlı üçgen, trapez veya dikdörtgen savaklarla veya geniş başlıklı savaklarla ve Parshall kanalı gibi düzenlerle debi ölçülmesi de mümkündür. Okunan savak yükünden hidrolik formülleriyle debiye geçilir. Açık kanallarda debi hesabı için üniform akım denklemleri (Manning denklemi gibi) kullanılabilir. Ancak bunun için su yüzeyi eğiminin kesit karakteristiklerinin ve pürüzlülüğün bilinmesi gerekir.
