Embed Size (px)
Citation preview
Su alma yapısı nedir?Akarsu ya da baraj gölünden suyu alıp iletim sistemlerine veren yapılara su alma yapısı denir.Su alma yapılarının giriş bölümleri su alma ağzı yada prizolarak adlandırılır.Su alma yapılarının tasarımında düzenli akım koşullarının sağlanması hedeflenmektedir.
•Gerekli olan suyun her zaman alınabilmesi
•Taşkın sırasında su alma ve iletim sisteminin zarar görmemesi
•Yüzen cisimlerin iletim sistemine girişinin engellenmesi
•Katı maddenin iletim sistemine geçişinin engellenmesi
•Balıkların iletim sistemine geçişinin engellenmesi
•Su alma yapısındaki yük kayıplarının az olması
•Gerektiğinde alınan su miktarının denetlenerek ölçülebilmesi
•İşletme bakımının kolay olması
Su alma yapısı tasarımında dikkat edilecek noktalar
Su alma yapılarının sınıflandırılmasıYapı özelliklerine göre
• Akarsu yatağından doğrudan su alma
• Akarsudan bir kabartma tesisi ile su alma
Akım özelliklerine göre• Serbest yüzeyli su alma
Yandan su almaKarşıdan su alma
• Basınçlı su almaYapı gövdesinden su almaYamaçtan su almaDipten su almaKuleli su almaKuyulu su alma
Serbest Yüzeyli Su Alma Yapısı Elemanları
• Giriş eşiği
• Dalgıç perde
• Giriş ızgaraları
• Kapaklar ve ayaklar
• Çökelim havuzu
• Yıkama kanalı
• Çökelim havuzu eşiği
• Geçiş kanalı ve dönüşler
• Ölçüm savağı
• Çevre duvarları
Çamlıdere Barajı Su alma yapısı
Yük Kayıpları_Serbest Yüzeyli Su Alma Yapıları
Sürekli yük kayıpları: Akışın hidrolik eğimi (genellikle kanal taban eğimi) ile kanal uzunluğunun çarpımı ile hesaplanır
Yersel yük kayıpları: Su alma yapısı elemanları nedeni ile oluşan yük kayıpları
Parshall savağı yük kaybı
Geçiş kanalı yük kaybı
Dönüş yük kaybı
Çökelim havuzu yük kaybı
Kapak yuvaları yük kaybı
Dalgıç perde yük kaybı
Giriş eşiği yük kaybı
Izgara kaybı
gVVHh c
ck 24.02.0
22 −+⋅=
gVVKh gk 2
22
21 −
=
gVVhk 2
2.02
22
1 −=
⋅+⋅= 2/12/3
3288.2 kk hhhBQ
( )
3
22
2
37.063.0)2.02/(
112
2.1
β
β
β
+=
++=
−
+−=
aebyhbhbh
aa
gVhk
gabQhh 2
12
=
µ
gVVhk 2
1 21
22
2
−=µ
αβ sin2
23/4
gV
bshk
=
Parshall Savağı Yük Kaybı
Geçiş Kanalı Yük Kaybı
Dönüş Yük Kaybı
Çökeltim Havuzu Eşiği Yük Kaybı
Kapak Yuvaları Yük Kaybı
Dalgıç Perde Yük Kaybı
Giriş Eşiği Yük Kaybı
Izgara Kaybı
Geçiş Kanalı
gVVKh gk 2
22
21 −
=
Dikdörtgen kesitten yamuğa geçişi kırık düzlem şeklinde yapılan geçiş kanalının boyunu ve yük kaybını bulunuz. Yapının derinliği 1.8 m, hava payı 0.4 m, dikdörtgenin genişliği 4 m, yamuğun taban genişliği 3m, şev eğimi 1/1.5, geçen debi 7.5 m3/s’dir. Genişlemede en küçük açı 15o ve genişleme için k=0.5 alınacaktır.
Örnek Soru_Geçiş Kanalı Yük Kaybı Hesabı
B=b+2xmxd-2xLxtgα
B: dikdörtgenin genişliği 4m
b: yamuğun taban genişliği 3m
m: yamuğun şev eğimi 1.5
d: yapının derinliği 1.8 m
L: geçiş kanalının uzunluğu ??
Α: geçiş kanalının akış ekseni ile yaptığı açı 15o
L=(b+2xmxd-B)/2tgα
L=8.15 m
Geniş kanalında hız değişimi
Dikdörtgende ıslak alan 1.4x4= 5.6 m2
Dikdörtgende hız V=7.5/5.6=1.34 m/s
Yamukta ıslak alan=(b+mxh)xh= (3+1.5x1.4)x1.4= 7.14 m2
Yamukta hız V=7.5/7.14=1.05 m/s
gVVKh gk 2
22
21 −
=
V1 dikdörtgen =1.34 m/s
V2 yamuk= 1.05 m/s
K= 0.5
h=0.02m
Ölçüm Savağı-Parshall
Serbest Yüzeyli Su Alma Yapıları
• Yandan Su Alma• Tabandan Su Alma• Karşıdan Su Alma
Yandan su almaEn yaygın su alma türüdür.
Akarsuyun yalnız bir kıyısından su alınacaksa yapı akarsu kıvrımının dış yüzüne yapılır
Suyun su alma ağzını kolaylaştırmak (yönlendirmek) için ayırma duvarı yapılır.
Akarsu ekseni ile su alma ağzı ekseni arasında 20o-60o dar açıların olması sağlanır.
Su alma ağzında akış hızının 0.6-1 m/s olması sağlanır.
Kıvrım doğrultusunda su yüzü eğiminin hesaplanmasıJ=V2/(rxg)
V: akım hızı
r: kıvrım yarı çapı
g: yerçekim ivmesi
Akarsu Kıvrımında Oluşacak Su Seviyesi ve Basınç Farklarının Hesabı_Örnek
Ortalama genişliği 40 m, ve derinliği 0.8 m olan bir akarsuda 30 m eksen eğrilik yarı çaplı bir kıvrım bulunmaktadır. Kesitten geçen debi 40 m3/s olduğuna göre kıvrımın iki kıyısı arasında oluşacak su seviyesi farkını belirleyiniz.
Kıvrım doğrultusunda su yüzü eğimi
J=V2/(rxg)
V: akım hızı
r: kıvrım yarı çapı
g: yerçekim ivmesi
V=Q/A
V=40/(40x0.8)=1.25 m/s
J=V2/(rxg)
J=1.252/(30x9.81)=0.0053
Kıyılar arasında seviye değişimi: 0.0053x40=0.212 m
0.8+0.212/2=0.906 m
0.8-0.212/2=0.694 m
Tabandan su alma_TirolAkarsu yatak eğiminin %5’den fazla olduğu durumlarda tercih edilir.
Tabandan su alma bağlamanın üzerine yerleştirilen bir sistemdir.
Izgaralar 10o-30o açı yapacak şekilde yerleştirilirler
Tabandan Su Alma Yapılarında Debi Hesaplaması
2/1)2(32 ghcBLQ µ=
µ: ızgaranın akımı büzme katsayısı (biçim katsayısı)
B: ızgaralı kesitin genişliği
L: ızgaralı kesitin uzunluğu
c: ızgara katsayısı
( ) 2/3cos6.0 ϕad
ac+
=φ: ızgaranın yatayla yaptığı açı
d: ızgaranın kalınlığı
a: ızgara aralığı
oKhh32
= ho: bağlama başlangıcında enerji yüksekliği
Tabandan su alma sisteminde ızgara açıklığı 0.025 m, ızgara kalınlığı 0.08 m’dir. Izgaralı kesit uzunluğu 40 m, genişliği 1.5 m olduğuna göre sistemden alınacak debiyi bulunuz. Bağlama membasında su napı 1.6 m, µ katsayısı 0.75, φ açısı 10o olarak alınacaktır.
c=0.6x0.025/(0.025+0.08)x(cos10)3/2=0.14
K=0.910 için
h=(2/3)x0.910x1.6=0.97 m
Q=(2/3)x0.75x0.14x40x1.5x(19.62x0.97)1/2=18.32 m3/s
Tabnadan Su Alma Yapılarında Debi Hesaplaması_Örnek
2/1)2(32 ghcBLQ µ=
( ) 2/3cos6.0 ϕad
ac+
=
oKhh32
=
Karşıdan su almaTabandan su alma yapılarını etkileyen küçük çaplı katı maddelerin girişini engellemek için çakıl geçidi üzerine kiriş şeklinde yerleştirilen su alma yapılarıdır.
Basınçlı Su Alma Yapıları
Basınçlı Su Alma Yapı Elemanları
Su alma ağzı
Izgaralar
Kapaklar ve Vanalar
Borular ve Enkesit değişmeleri
Dirsek, T bağlantı, kollara ayrılma, kare kesitten daire kesite geçiş parçaları
Basınçlı su alma yapılarında su akarsu yada baraj haznesinden boru yada tünel ile alınır.
Yük Kayıpları_Basınçlı Su Alma YapılarıSürekli yük kayıpları:f:Darcy-Weisbach sürtünme katsayısıL: boru boyuD: boru çapıV: akım hızı
Yersel yük kayıpları: Su alma yapısı elemanları nedeni ile oluşan yük kayıpları
Giriş kaybı
Izgara yük kaybı
Dirsek yük kaybı
Kesit daralması kaybı
Kesit genişletme kaybı
Kapak ve vana kayıpları
Çıkış yük kaybı
Diğer kayıplar
gV
DLfhk 2
2
⋅=
Basınçlı Su Alma Yöntemleri
• Yapı Gövdesinden Su Alma• Yamaçtan Su Alma• Dipten Su Alma• Kuleli Su Alma• Kuyulu Su Alma
Yapı Gövdesinden Su AlmaSu kabartma yapısı gövdesinden boru ile su almak için tasarlanır.
Katı madde geçişini önlemek için ızgara, su almayı kontrol etmek için kapaklar ile donatılır.
Giriş ağzı yük kayıplarının önlenmesi için keskin köşeler kullanılmaz.
Beton barajlarda yaygın olarak kullanılan bir su alma yöntemidir.
Yamaçtan Su AlmaYapı gövdesine zarar vermemek için özellikle dolgu barajlarda kullanılan bir yöntemdir.
Derivasyon yapıları inşaat sonrasında yamaçtan su alma yapısı olarak kullanılabilir
Dipten Su AlmaEkonomik olduğu için özellikle küçük içme suyu projelerinde tercih edilir.
Su kabartma yapılarına ihtiyaç duyulmaz ve akarsu ulaşımını engellemez
Katı madde girişini azaltmak için akarsu yada hazne yatağından yukarıda yapılmalıdır.
Kapakların bakım ve onarımı güçtür.
Kuleli Su Alma
Kuleli su alma yöntemi nerelerde uygulanır?
Yamaç morfolojisi nedeni ile yamaçtan su alınamıyorsa
Gövde tasarımı nedeni ile yapı gövdesinden su alınamıyorsa
Su seviyesi değişiminin büyük olduğu yerlerde
Kuyulu Su Alma
Yamaçtan ve gövdeden su alma yöntemlerinde su alma ağzını kıyı ve gövdeden uzaklaştırmak için kullanılır.
Su şaft (kuyu) girişli su alma yapısı ile alınır. Kuyu ağzının akarsu/hazne tabanından yüksekliği önemlidir.
Çökeltim HavuzlarıAlınacak sudan askıda katı maddeler tabanda çökeltme yöntemi ile ayrılırlar.
Çökeltme, çökeltilmesi istenen en küçük dane çapına göre planlanır.
Alçak su kuvveti tesislerinde 0.1-0.5 mm
Orta yüksek düşümlerde 0.1-0.2 mm
100 m’den fazla düşümlerde 0.01-0.05 mm
İçme suyu tesislerinde 0.02 mm den büyük daneler çökeltilir.
Sulama tesislerinde katı madde taşınımında daha toleranslı davranılır.
Barajdan su alma yapılarında çökeltim havuzu planlanmaz, bağlama yapılaraından su alınırken mutlaka çökeltim havuzu tasarlanır.
Çökeltim Havuzu Tasarımı
Akım hızı
Havuz uzunluğu (askıda katı madde)
Çökeltilmek istene dane boyu çapı
Alınan debiye ve taban durumuna göre çökeltim havuzlarının derinlikleri 1.5-4.0 m arasında seçilir.
Genellikle birden çok bölme kullanılır.
Çökeltim Havuzu TürleriYıkama şekline göre
Kesintili yıkanan çökeltim havuzlar
Sürekli yıkanan çökeltim havuzlar
Plan şekline göre
Dikdörtgen yada yamuk planlı çökeltim havuzlar
Daire planlı çökeltim havuzları
Kesintili Yıkanan Çökeltim Havuzları
Schoklitsch tipi havuzlar
Havuz giriş akım hızının azaltılması için geniş olarak planlanır
Havuz tabanı %1-2 eğimlidir.
Sürekli Yıkanan Çökeltim HavuzlarıDufour tipi havuzlar
Dar uzun bir havuz oluşturulur, sürekli yıkama nedeni ile %10 su kaybı gerçekleşir.
Havuz girişlerinde yönlendirici ve akım hızını düşürmek için sakinleştiriciler kullanılır.
Tabanda tıkanmalar gerçekleştiğinden sık sık bakım gerektirir.
Daire Planlı Çökeltim Havuzları
Dairesel planlı havuza giren su dönerek başka yerden çıkar.
Suyun dönüşü sırasında ortaya toplanan katı madde tabana yerleştirilen vanalı bir çıkış ile akarsuya iletilir.
Sürekli yıkama yapılan bu sistemde %3 su kaybı vardır.
