açık drenaj kanalları

8/17/2019 açık drenaj kanalları

1/20

Prof. Dr. Ahmet ÖZTÜRK

Açık Drenaj Kanallarının Boyutlandırılması


2/20

Drenaj kanalları, drenaj alanına ilişkin en yüksek yüzey akışdebisi veya drenaj katsayısı ile belirlenen kanal kapasitesigözönüne alınarak boyutlandırılır Boyutlandırmada kanalkesitinin şekli, kanal şev e!imi, kanalda akan suyun "ızı, kanaltaban e!imi, kanal derinli!i, banket genişli!i ve seddelerinbelirli projeleme ilkeleri içerisinde ele alınması gerekmektedir

Açık Drenaj Kanallarının BoyutlandırılmasındaKullanılan #şitlikler

$"ezy eşitli!i .J RC =V şeklindedir

%obert &anning tara'ından geliştirilen ve günümüzde açıkkanallarda geniş çapta kullanılan eşitlikte $"ezy eşitli!indeki $katsayısının de!eri aşa!ıda gösterildi!i şekilde i'ade edilmiştir

Rn

1=C 1/6


3/20

$"ezy ve &anning eşitlikleri gözönüne alındı!ında kanalda akandebinin "esaplanmasında kullanıla(ak eşitlik şöyle olur

&anning eşitli!indeki $ katsayısı,$"ezy eşitli!inde yerine konursa) J Rn

1=V 1/22/3

J .

R.

n

1 A.=Q 1/22/3

Burada* + Açık kanalda akan suyun debisi m-.s/

A + Kanalda akış kesit alanı m0/

n + Kanal iç yüzeyinin pürüzlülük katsayısı% + 1idrolik yarıçap m/ dir2 + Kanal taban e!imi 3/

4 + Akan suyun "ızı m.s/ de!erlerini göstermektedir


4/20

&anning #şitli!indeki n/ 5ürüzlülük Katsayıları


5/20

Açık Kanal Kesitlerinin 6eometrik #lemanlarıKesit alanı A/ 7 Akış yönüne dik yöndeki ıslak kesitin alanıdır

8slak çevre 5/ 7 Kanal kesitindeki ıslak yüzeylerin toplam uzunlu!udur

9erbest su yüzeyi genişli!i :/7 9u yüzeyinin üst genişli!idir 9u derinli!i "/7 Kanal tabanıile serbest su yüzeyi arasındakidüşey mesa'edir

1idrolik yarıçap %/7 Kesitalanının ıslak çevreye oranıdır

%+ A.5/

1idrolik derinlik d/7 Kesitalanının serbest su yüzeyigenişli!ine oranıdır d+ A.:/

Kesit 'aktörü;/7 Kesit alanıile "idrolik derinli!inkarekökünün çarpılmasınaeşittir + AA.:/=> dir


6/20

Açık Kanal Kesitinin ?ekliDüzgün geometrik şekiller içerisinde belli bir alan de!eri için en

küçük çevreye sa"ip olan şekil dairedir Di!er bir deyişle daireşeklindeki açık kanallar belirli bir kesit alanında di!er şekilleregöre en yüksek debili suyu taşırlar An(ak arazi koşullarında kazıve dolgu yoluyla açılan sulama ve drenaj kanallarında daireselşeklin uygulanması oldukça zordur Bu nedenle, arazide yapım

kolaylı!ından dolayı daire şekline en yakın olan yamuk trapez/kesitli kanallar ter(i" edilmektedir

Kanal ?ev #!imi

Kanal yan yüzeylerinin yatayla

yaptı!ı açının tanjantınakanalların şevi denir


7/20

Kanal :aban #!imiAçık kanallarda kanal taban e!imi arttıkça akış "ızı artar #!erkanaldan akan suyun debisi de!işmiyorsa bu durumda kanal kesiti

küçülür Bunun tersi olarak taban e!imi küçüldü!ünde "ız azalırve kanal kesiti büyür

:oprak kanallarda kanal taban e!imi, kanalda akan suyun "ızını

izin verilen maksimum akış "ızını aşmıya(ak ve minimum "ızsınırının altına düşürmeye(ek de!erlerde olmalıdır :oprakkanallarda maksimum akış "ızı aşıla(ak olursa kanalların yanyüzeyinde ve tabanında erozyon nedeniyle oyuntular ve çökmeler

meydana gelir &inimum "ız sınırının altına düşüldü!ünde ise asılı"alde taşınan in(e materyalin kanal içinde çökelmesi sonu(undasiltasyon sorunu ortaya çıkmaktadır Bu nedenle toprak drenajkanallarının taban e!imleri genellikle ====> ===@ arasındade!işmektedir #!er kanal güzerga"ı üzerinde yüksek e!imlikesimler bulunuyorsa kanal taban e!imi düşü veya şüt gibi e!im


8/20

Kanallarda &aksimum ve &inimum 1ızlar

Kanallarda izin verilen maksimum akış "ızı, topra!ın bünyesineve bitki örtüsüne göre de!işir 6enel olarak toprak kanallardamaksimum akış "ızının @> m.s den yüksek olması erozyona nedenolmaktadır Drenaj kanallarında en uygun "ız == @0= m.s

olarak kabul edilir 1er"angibir nedenle planlanan "ızınazaltılması gerekirse, ya kesit genişletilir veya "idrolik e!imayarlaması yapılır #!er bu önlemlerle uygun "ız sa!lanamazsa,otlandırma, düşü ve şüt yapıları veya di!er emniyet yapılarıkullanılır


9/20

1idrolik olması idealdirAn(ak drenaj kanallarından su alımı söz konusu olmadı!ı için b."oranı sulama kanallarına göre biraz da"a 'azla tutulabilir Di!er birdeyişle drenaj kanalları sulama kanallarına göre biraz da"a derinaçılabilir Bu nedenle drenaj kanallarında uygun b." oranı @ ile @>arasında de!işmektedir b." + @ @>/


10/20

Açık Drenaj Kanallarında Kritik 1ızın 1esaplanması

?ekilde görüldü!ü gibi sabit bir debide!eri için özgül enerjinin minimum

oldu!u bir tek derinlik vardır Buderinli!e kritik derinlik "k / denir

Kritik derinlikte akan suyun "ızına dakritik hız denir ?ekilde A noktasındanyukarıya do!ru çıkıldıkça derinlik veözgül enerji de!erleri artmakta an(ak "ızde!eri azalmaktadır Bu kısımdaki akışane"ir rejimi veya kritik altı akış denir Anoktasından aşa!ıya inildikçe derinlikazalmakta buna karşılık özgül enerji ve"ız de!erleri artmaktadır Bu kısımdaki

akışa sel rejimi veya kritik üstü akış denir

9el rejiminde akan suyun "ızı büyük ola(a!ından kinetik enerjide 'azlaolur Bu nedenle toprak kanallarda erozyon sorunu ortaya çıkar Bunakarşılık ne"ir rejiminde akan kanallarda "ız küçük ola(a!ından kanalda

sedimentlerin çökelmesi sonu(unda sedimentasyon sorunu görülür


11/20

Bunun için kanalda akan suyun "içbir zaman kritik üstü ve kritikaltı derinliklerde akması istenmez Da"a çok kritik derinli!eyakın bir derinlikte akması istenir Dolayısıyle kanalda akansuyun ortalama "ızı da kritik "ıza yakın bir de!erde olmalıdırAçık drenaj kanallarında genellikle kanalda akan suyun ortalama"ızının kritik "ızın =E= katına eşit veya da"a küçük olması

istenir

h )mh+(b

Q=V

k k

k h )mh2+(b

)mh+(b=

g

Q 3k

k

3

k

2

Kritik derinlik @ eşitlikteki "k yerine çeşitli rakamlar denenerek

*0.g elde edilin(eye kadar büyütülüp küçültülerek yani denemeyanılma yoluyla bulunur Da"a sonra bulunan "k 0 eşitlikteyerine konarak kritik "ız de!eri belirlenir Kritik derinli!indeneme yanılma yerine do!rudan bulundu!u bir abak Feavy

aba!ı/ mev(uttur


12/20Kritik derinli!in bulunmasında kullanılan Favy aba!ı


13/20

Açık Drenaj Kanallarında 9ürükleme 6ü(ünün 1esaplanmasıAçık kanallarda akıma karşı gösterilen direnç, yani kanalyüzeylerindeki kayma gerilmesi, suyun "a(im a!ırlı!ı, "idrolikyarıçap ve kanal taban e!imine ba!lıdır Gyuntuya karşı dirençölçüsü şeklinde kullanılan kayma gerilmesi sürükleme kuvvetiolarakta gözönüne alınabilir 9ürükleme kuvveti kanal tabanı ve

şev yüzeyleri üzerine etki yapmaktadır 9ürükleme kuvvetininbirim alandaki etkisi sürükleme gü(ü veya sürekleme gerilmesiolarak adlandırılır 9ürükleme gü(ü kanalda oyulma ve sedimentbirikiminin olup olmaya(a!ını göstermektedir 9ürükleme gü(ü

Du Bois tara'ından geliştirilen eşitlik yardımıyla"esaplanmaktadır

J R=S ..γ

9 + 9ürükleme gü(ü kg.m0/

H + 9uyun "a(im a!ırlı!ı genellikle @=== kg.m-/

% + 1idrolik yarıçap m/


14/20

9ürükleme emniyeti yönünden 9 I 9o olmalıdır

=0>=->@0=@>=

=->

=>=>00=--=


15/20

Açık Drenaj Kanallarında 1ava 5ayının 1esaplanması

1ava payı, kanaldaki serbest su yüzeyi ile kanal banket düzeyiarasındaki düşey mesa'eyi göstermektedir Kanallarda kapasiteninüzerinde bırakılan suyun taşınması, rüzgarla dalgalanmalar vekanal dönemeçlerindeki kabarmalar nedeniyle kanallarda sutaşmalarını önlemek ama(ıyla su derinli!ine 3 @=0= oranında

"ava payı eklenir


16/20

Açık Drenaj Kanallarında 9eddelerin ve Banketlerin 5rojelenmesi

Açık drenaj kanallarında kanal kazısından çıkan toprak

yı!ınlarının şevleri ve üst yüzeyleri düzeltilerek sedde "alinegetirilir 9eddeler işletme ve bakım yolu olarakta kullanılabilir9eddelerin şev e!imleri @7- ile @7@> arasında de!işmektedir

Kanal şevi ile sedde şevi arasında bırakılanmesa'eye banket denir Banketler kazımalzemesinin kanala geri gelmesine engel olurJşletme ve bakım yolu olarakta kullanılabilirBanketler elle açılan kanallarda @0 m, makina ile

açılan kanallarda L m genişli!indedir

Debi

m-.s/

Banket genişli!i

m/

= @ @ > > = M =

=== =>= @== @>=


17/20

/

- Kanal pürüzlülük katsayısı kanala göre Nizelge LL den alınır

L Kanal şev e!imi, toprak (insine göre Nizelge L dan alınır

> Kanal taban genişli!i ile su derinli!i arasındaki oran seçilerek&anning eşitli!i yardımıyla kanalda akan su derinli!i ve kanal taban

genişli!i bulunur ve @.0 şev e!imleri için"azırlanan abaklar şekil LE ve şekil L@= da verilmiştir

6enellikle abaklardan su derinli!i (m (insinden "assas olarakokunamaz, bunun için &anning eşitli!ine göre,

R A.= J

Q.n

= Z 2/3

arasındaki ilişkiden yararlanılır Abaklardan bulunan b ve " de!erleri Ave % yi veren eşitliklerde yerine yazılarak A% 0.- "esaplanır Bu de!erle*n.2=> kesit 'aktörü arasındaki 'ark minimum olun(aya kadar su

derinli!i "/ (m (insinden de!iştirilerek bulunur


18/20

Kesit 'aktörünün "esaplanmasında kullanılan abaklar m+@>/ a/ "+=>= m ->= m b/=@= m == m


19/20

Kanal boyutları bulunduktan sonra L@E/, L0=/ nolu eşitliklerveya ?ekil L deki Favy aba!ı yardımıyla kritik derinlik ve kritik"ız bulunarak kanalda akan suyun ortalama "ız de!eri kritik "ızde!erine göre kontrol edilir 4ort I =E= 4k /

Kanaldaki sürükleme gerilmesi kanalda akan suyun temiz veyakolloidli olmasına göre Nizelge L de toprak (insine görebelirlenen emniyetli sürükleme gü(ü de!erleri ile kontrol edilir 9 I9o/

O 1ava payı ya kanaldaki su derinli!inin 3 @=0= artırılması yadaşekil LO deki abak yardımıyla "esaplanır Kanaldaki suderinli!inin "ava payı ile toplanması sonunda kanal derinli!i

bulunur


20/20

Documents

açık drenaj kanalları