Transcript Yağış şiddeti

BAZI YÜZEY AKIŞ HESAPLAMA
YÖNTEMLERİ
Prof.Dr. Orhan DOĞAN
BAZI TANIMLAR
Yüzeysel akış : yağışla gelen suyun akışa geçen kısmıdır.
Yağışla gelen su : bitkilerce tutulur, toprakta tutulur,
derinlere sızar, yüzeydeki çukurlukları doldurur, toprak
ve bitki yapraklarından buharlaşır, geri kalan miktar ise
yüzeysel akışa geçer.
Evapotransprasyon : Yer yüzeyinden olan
buharlaşma ve bitki yüzeyinden olan terleme ile
yitirilen toplam su miktarı.
İnfiltrasyon : Suyun yüzeyden toprağa sızma
sürecidir.
Perkolasyon ( Süzülme):Suyun doygun ortamda
toprak içinde düşey hareketidir.
• Yağış şiddeti : Birim zamanda yağan yağış miktarıdır.
mm/saat veya cm/saat
olarak ifade edilir. Yağış yoğunluğu da denir.
• Yıllık ortalama yüzey akış :Belirli bir havzanın sularını
boşaltan bir akarsuyun akıttığı yıllık ortalama su hacmi.
• Havza : Yüzey akışları aynı alanda toplayan alan.
Yağış (Y)
: Yüzeysel akış (YA) + İnfiltrasyon (I) +
Evapotransprasyon (E)
YA = Y - ( I+ E)
E = Y - ( YA + I )
I = Y - ( YA + E )
HAVZANIN SU BLANÇOSU
•
•
•
•
Hsb = 1000 × HES (metre küp)
H = Yıllık ortalama toplam yağış (mm)
E = Yıllık ortalama akış katsayısı
S = Havza alanı ( kilometre kare)
E = yıllık ortalama akımın yıllık ortalama yağış
miktarına oranıdır. Boyutsuzdur.
• E Akış katsayısı;
Havzanın topoğrafik ,jeolojik ve pedolojik
yapısına,
Evapotransprasyon,sıcaklık , hava nemine ve
plüviometrik şartlara bağlı olarak değişiklik
gösterir.
Yağışın yüzeysel akışa geçiş oranını
Yağış niteliği
Toprak özellikleri
Bitki örtüsü
HAVZA ÖZELLİKLERİ
Arazi eğimi
Belirler.
TOPRAK KORUMA YAPILARINDA
• Toplam yağış miktarı (mm veya cm)
• Yağışların yinelenme durumuna göre
Yağışların oluşturduğu en yüksek akış verdisi
önemlidir.(lt/sn veya ton/saniye)
En yüksek akış verdisi :
2, 5,10,25,50 ve 100 yıllık aralarla yinelenebilir.
TESİS KAPASİTELERİ
• Tarımsal teraslar, geçici tesisler, otlu su
yolları,çevirme terasları,kuru eşikler 10 yılda,
• Sürekli ve pahalı yapılar (Gölet vb.) 25-50 veya
100 yılda,
• Barajlar 100-1000 yılda
oluşabilecek en fazla akışa göre,
kapasitelendirilir.
Yüzeysel Akış Hesaplama Yöntemleri
1.
2.
3.
4.
5.
Rasyonel Yöntem
COOK Yöntemi
Hidrograf Yöntemi
SCS (ABD) Yöntemi
Diğer Yöntemler
RASYONEL YÖNTEM
Varsayımlar :
 Maksimum havza büyüklüğü 2500 hektar
 Yağış tüm havzaya homojen düşmekte
 Tüm çöküntüler su ile dolmuştur.
Teras, otlu su yolu, çevirme terasları, taş duvar
eşikler gibi ucuz yapılar için uygun yöntemdir.
RASYONEL YÖNTEM
Q = C İ A / 3,6
Q = Maksimum yüzey akış verdisi (lt /sn)
C = Yüzey akış katsayısı ( toprak, bitki
örtüsü, ve yağış şiddetini bağlı katsayı )
İ = 10 yıllık yinelenmeye göre suyun
toplanma zamanına (Tc) eşdeğer sürede yağan
yağışın şiddeti (mm/saat)
A = Havza alanı (dekar)
C YÜZEY AKIŞ KATSAYISI
Belirlenecek veriler:
a. Havza hidrolojik toprak grubu ve kapladığı
alan,
b. Arazi kullanım durumu ve ekili bitkiler
(Buğdaygil, çapa, orman,mera vb)
c. Toprak koruma yöntemleri (kontur, şeritsel
tarım, teraslama vb.)
HİDROLOJİK TOPRAK GRUPLARI
A
Düşük yüzey akış potansiyelli,derin,çok kumlu,az kil ve silt
içeren,geçirgenlikleri yüksek (I = 11.4-7.8 mm/saat) olan topraklar,
B
bünyeli,
Orta yüzeysel akış potansiyelli, kumlu tın,tın,killi tın
derin , geçİrgenliği orta (I = 7.6-3.8 mm/saat) olan topraklar,
C
Yüksek yüzey akış potansiyelli,az derin,önemli düzeyde kil
ve kolloid içeren,geçirgenliği düşük ( I= 3.8- 1.3 mm/saat ) olan topraklar,
D
Çok yüksek yüzey akış potansiyelli,şişme özelliği gösteren
kil içeren, geçirgenliği çok az ( I= 1.3 ‘den az),alt katmanları geçirimsiz olan
topraklar.
Çizelge 1- C Hidrolojik Toprak Grubuna göre bulunan C Yüzey
Akış Katsayısının diğer gruplara çevirim katysayıları
Arazi Kullanım Durumu
Ormanlık (İyi durumda)
Mera
( iyi durumda)
İki yıllık çayır (iyi durumda)
Buğdaygil (iyi işleme)
Buğdaygil
Çapa bitkileri (uygun işleme)
Çapa bitkileri
A
0,36
0,53
0,72
0,75
0,77
0,80
0,82
B
0,79
0,83
0,89
0,90
0,90
0,91
0,92
D
1,10
1,08
1,05
1,04
1,05
1,04
1,03
YÜZEYAKIŞ KATSAYISININ (C) HESABI
1. Toprak özelliklerine bakılmaksızın Abak 1 ‘de I yağış
şiddetinden gidilerek her arazi kullanımına göre
yüzey akış C katsayısı bulunur.
2. Bulunan değer C hidrolojik toprak grubuna aittir.
Diğer hidrolojik toprak gruplarına çevrilmesi için bu
değerler Çizelge 1‘de verilen çevirme katsayıları ile
çarpılır.
3. Katsayılar belirlendikten sonra kapladıkları alanlara
göre ağırlıklı ortalama alınarak havza için C yüzey
akış katsayısı saptanır.
Bazı alanlar için C yüzey akış katsayısı (Aşk,Tavşanoğlu )
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Geçirimsiz alanlar
0.95
Dik, bitki örtüsüz alanlar 0.90
Dalgalı bitkisiz alanlar
0.80
Düz bitkisiz alanlar
0.70
Dalgalı meralar
0.65
Yapraklı orman
0.60
İbreli orman
0.50
Meyve bahçeleri
0.40
Vadi içinde tarım alanları 0.30
YAĞIŞ ŞİDDETİNİN (I ) HESAPLANMASI
• RASYONEL DENKLEMİN I değeri ;10 yıllık yağış tekerrürüne göre suyun
toplanma zamanına (Tc) eşit bir sürede yağan yağışın şiddetine eşit olduğu
kabul edilen bir değerdir (dakika)
• Suyun Toplanma Zamanı (Tc); Yağış ile toprakların doygun halde olması ve
arazideki küçük çöküntülerin su ile
× dolmalarından sonra ,havzanın en üst
noktasına düşen yağışın ,tahliye noktasına veya tesisine gelinceye kadar
geçen zamandır. Havza mecra eğimi, bitki örtü durumu ve diğer hidrolojik
şartlara göre değişir. Tc ;
1- Tc = 0.0195 × K0.77 eşitliğinden türetilmiş, Tablo 3 veya
K = L/ √S
2- Mocus Diyagramından
hesaplanır.
• Eşitlikte
Tc Suyun toplanma zamanı (dakika)
L Ana kanal uzunluğu (metre)
S Su toplama havzası mecra eğimi ( %)
S=H/L
H = L uzunluğuna göre iki nokta arasındaki yükseklik
farkı (metre)
MOCUS NOMOGRAMINA GÖRE Tc hesabı
• Mecra uzunluğu L ,(metre)
• Havza ortalama eğimi , S, ( %) S= H/L
• Hidrolojik toprak grubu ve eğri numarası ister.
Tc = 1.67 × TL
TL Havzanın akış geciktirme değeri (saat)
Tablo 4- 10 YİNELENMELİ 1 SAAT SÜRELİ YAĞIŞ ŞİDDETİ (mm/saat)
İzmir
Muğla
Mersin
Dörtyol
Florya
Edirne
Zonguldak
İnebolu
Antalya
Diyarbakır
Siirt
Yozgat
Malatya
Samsun
Sivas
Eskişehir
Uşak
Balıkesir
Kocaeli
33,5
56,7
38,5
58,0
25,0
36,4
68,0
46,0
60,0
22,0
23,0
16,0
22,5
40,0
21,5
33,4
26,5
33,5
38,0
Kemalpaşa
Aydın
Adana
Gaziantep
Sarıyer
Ankara
Niğde
Çankırı
Isparta
Ş.Urfa
Kayseri
Erzurum
Elazığ
Merzifon
Trabzon
Afyon
Bilecek
Bandırma
29,7
23,0
36,0
30,0
34,0
30,0
32,2
25,0
32,4
28,6
23,0
21,4
28,5
25,4
36,0
30,3
22,7
50,0
Manisa
Denizli
Hatay
İslahiye
Çorlu
Bolu
Kastamonu
Çorum
Konya
Ceylanpınar
Kırşehir
Erzincan
Samsun
Van
Rize
Kütahya
Bursa
Çanakkale
41,8
32,0
65,0
19,9
50,0
17,2
40,0
35,0
13,0
19,5
21,5
25,0
40,0
23,0
70,0
29,5
28,5
52,0
Tablo 5- BİR SAATLIK YAĞIŞ DÜZELTME KATSAYILARI
SÜRE (dakika)
5
10
15
20
30
40
50
60
DÜZELTME katsayısı
0.29
0.45
0.57
0.66
0.79
0.88
0.95
1.00
ÖRNEK ÇÖZÜM
• HAVZA ALANI : 3600 dekar
• 1000 dekar arazide çapa bitkisi ekiliyor. Düz, C hidrolojik toprak grubu,
• 2600 dekar otlak, % 10 eğimli ,B hidrolojik toprak grubu,
• Çıkış noktası ile en uzak nokta arası 1000 metre. Yükselti farkı 30 metre.
• Yer : Antalya
Q = CİA/3.6
A= 3600 dekar
Havza Eğimi = 30 / 1000 = % 3
L= 1000 , S= 3 için . Tablo 3’den Tc =15.3 olarak bulunur Antalya’nın yağış
şiddeti Tablo 4 ‘den 60 mm/ saat bulunur.
Tc = 15.3 dakika için düzeltme katsayısı I = 60 × 0.57×( 60/15.3) = 136.8
mm/saat (Tablo 5)
C yüzey akış katsayısı= (1000 × 0.71) + ( 2600 × 0.24) = 0.4
3600
Q= CİA/ 3.6 = (0.4 × 136.8 × 3600) /3.6
Q = 196.992 litre/saniye
Q = ± 200 ton/saniye
COOK YÖNTEMİ
ÖZELLİKLERİ ;
Daha kaba sonuç verir. Küçük ve yeterli veri olmayan havzalarda yüzey akış
miktarını belirlemeye yardım eder. Havza eğimi , toprak özellikleri, bitki örtüsü
ve yüzeyde depolanma özelliklerine göre geliştirilmiş bir yöntemdir.
Q = PRF eşitliği ile bulunur.
Q = Maksimum akış verdisi ( lire/saniye)
P = Çizelgede bulunan akış ( litre/saniye)
R = Havzanın yağış etkeni
F = 10,25,50 yıllık tekerrürler için düzeltme katsayısı
Değeri:
10 yıl
F= 1.0
25 yıl
F= 1.2
50 yıl
F= 1.4
R yağış etkeni 10 yıl tekerrürlü 1 saatlık yağış şiddeti veren
çizelgeden alınır.
1 saatlık yağış şiddeti ;
+ 50 için
R = 1.2
40 - 50
R = 1.0
32 – 40
R = 0.8
24 – 32
R = 0.6
< 24
R = 0.5
COOK YÖNTEMİ ÖRNEK ÇÖZÜM
Ankara yakınında 2000 dekarlık bir havzada oluşması
muhtemel maksimum yüzey akış miktarı ?
Havzanın genel özellikleri;
a. 900 dekarda,
Bitki örtüsü
Eğim
Sızdırma
Yüzeysel depolanma
b. 600 dekarda,
Bitki örtüsü
Eğim
Sızdırma
Yüzeysel depolanma
mısır ( Çapa bitkisi)
% 3 (oldukça düz)
Normal
Göllenme yok,az derin su yatakları
buğday
% 12
normal
Akış yatakları belirgin,göllenme yok
c . 500 dekarda ;
Bitki örtüsü
Eğim
Sızdırma
Yüseysel depolanma
Etkin bitki örtüsü yok
% 20
yavaş,
göllenme yok, akış yatakları dik
DEĞERLENDİRME
a- Eğim = (900 × 10) + ( 600 × 30) +(500 × 30)
2000
Eğim = 21
b - Bitki Örtüsü= (900 ×15) +(600 ×15)+ (500 × 20)
2000
= 16
C - Sızdırma = (900 ×10)+ (600 × 10)+ (500×15)
2000
= 11
d - Yüzey depo = ( 900×15)+(600×20)+(500×20)
2000
= 18
TOPLAM
= 66
Tablo 3 ‘den P değeri 66 ve 2000 dekar için oranlanarak
26106 lt/saniye bulunur.
• Tablo 4‘den 10 yıl tekerrürlü 1 saat süreli yağış
şiddeti ( İ) Ankara için 30 mm/saat. R değeri
için 0.6 bulunur.
• F değeri de 10 yıl tekerrürlü yağış için 1.0.
• Q= PRF =26106 × 0.6 × 1.0 = 15663.6 lt/saniye
HAVZA ŞEKİL FAKTÖRÜ
uzunluğunun
Havza
genişliğine oranı
Su
Toplama
Havzası Bi yüklüğü
(ha)
200
400
800
2000
2400
1
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.5
0.92
0.92
0.91
0.90
0.90
2
0.88
0.87
0.86
0.84
0.83
2.5
0.85
0.84
0.82
0.80
0. 78
3
0.81
0.80
0.78
0.76
0.74
4
0.76
0.75
0.73
0.71
0.69
5
0.74
0. 72
0.70
0.68
0.66
6
0.72
0.70
0 . 68
0.66
0.64
7
0.70
0.68
0.66
0.64
0.62
8
0.68
0.66
0.64
0.61
0.59
Erozyon sınıflaması
•
•
•
•
•
•
ÇOK YAVAŞ
YAVAŞ
ORTA
YÜKSEK
ÇOK YÜKSEK
AŞIRI YÜKSEK
Toprak kaybı ( t/ha/yıl)
0-5
5- 12
12- 25
25- 60
60- 150
+ 150
TOPRAK KAYBI
ton/hektar /yıl
Hafif
< 10
Orta
10-50
Yüksek
50-200
Çok yüksek
> 200
mm/yıl
< 0.6
0.6 - 3.3
3.3 – 13.3
<13.3
TOPRAK ERODİBİLİTE (K) DEĞERLERİ (Pauwels 1980)
•
•
•
•
Çok yüksek
Yüksek
Orta
Düşük-çok düşük
> 0.45
0.35-0.45
0.25-0.35
< 0.2
CLİMAX BİTKİLERİNE GÖRE MERA SINIFLAMASI
Mera sınıfı
Çok iyi
İyi
Orta
Zayıf
Climax bitkisi (%)
76 – 100
51 – 75
26 – 50
0 - 25
MERA SINIFI
ÇOK İYİ
İYİ
ORTA
ZAYIF
DEKAR/BBH/AY
5
10
20
40
BÜYÜKBAŞ HAYVAN BİRİMİ
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Kültür ırkı süt ineği
Kültür melezi
Yerli inek
Dana-düve
Koyun
Keçi
Manda (erkek)
Manda (dişi)
Öküz
Kuzu – oğlak
Boğa
1 bbhb
0.75
0.50
0.60
0.10
0.08
0.90
0.75
0.60
0.04
1.50