Se ha denunciado esta presentación.
Utilizamos tu perfil de LinkedIn y tus datos de actividad para personalizar los anuncios y mostrarte publicidad más relevante. Puedes cambiar tus preferencias de publicidad en cualquier momento.

Dolusavak ve Enerji Kırıcı Havuz Eğitim Notları - 1

9.103 visualizaciones

Publicado el

İnşaat Mühendisleri Odası'nda verilen "Hidrolik Tasarım Kursu" Eğitim Notları - 1

Publicado en: Ingeniería

Dolusavak ve Enerji Kırıcı Havuz Eğitim Notları - 1

  1. 1. DOLUSAVAK VE ENERJĠ KIRICI HAVUZ EĞĠTĠM NOTLARI - 1 ÖZGÜR SEVER 03.11.2015
  2. 2. Dolusavak Nedir? https://www.youtube.com/watch?v=MZqSvHcU-cA
  3. 3. Dolusavak Nedir? Dolusavak yapıları, fazla akımı ya da taĢkın akımını tesis zarar görmeden deĢarj etmeye yarar. En önemli görevlerinden birisi akımın barajın üzerinden aşmasını (overtopping) engellemesidir. Dolusavak yapısı tasarımı birçok değiĢkene bağlıdır. Bunlar: YerleĢim durumu Topografya Baraj yüksekliği Jeoloji Hidroloji Maliyet vs.
  4. 4. Doğru Dolusavak Tasarımının Önemi USBR 1983 yılında yayınladığı raporda baraj yıkılmalarının %40‟ının hatalı dolusavak tasarımından kaynaklandığını belirtmiĢtir. https://www.youtube.com/watch?v=bWEWVw7TGk4
  5. 5. Dolusavak Tasarımında Önemli Noktalar Çalışma sıklığı: Büyük hacim depolayabilen barajlarda dolusavaklar daha seyrek çalıĢacaktır. Dolgu barajlarda, akımın barajın üstünden aşması (overtopping) barajın yıkılmasına yol açmaktadır. Ancak beton barajlar bu durumda ayakta kalabilmektedirler. Dolusavak kapasitesinin doğru seçilmesinin dıĢında, dolusavak yapısının hidrolik ve yapısal anlamda da uygun bir Ģekilde tasarlanması gerekmektedir. Ayrıca, dolusavak yerleĢimi de mansapta oyulmaya yol açmayacak Ģekilde belirlenmelidir. Projenin mansabında bir yerleşim bulunuyorsa, dolusavak yapısının önemi artmaktadır ve dolusavak tasarım debisi bu durum göz önüne alınarak belirlenir.
  6. 6. Dolusavak Tasarım Debisinin Seçimi Akarsu üzerinde bir tesis yapılması durumunda, akarsuyun akım karakteri değiĢmektedir. Dolayısıyla, bu yapı dolayısıyla oluĢacak taĢkın zararını minimuma indirecek önlemler alınmalıdır. TaĢkına göre doğru projelendirilmemiĢ bir tesis nedeniyle çevrede zarar oluĢabilir ya da tesisin bazı kısımları zarar görebilir. OluĢacak zararlar sadece mevcut duruma göre değil, gelecekteki gelişmeleri de göz önüne alarak belirlenmelidir. Dolusavak tasarım debisi seçimi, projenin çevre ile iliĢkisine bağlıdır. Eğer projeden etkilenecek yerleĢim yeri vs. varsa, dolusavak tasarım debisi yüksek seçilmelidir. Çünkü bu durumda, insan hayatı veya önemli ekonomik değer kaybı söz konusudur.
  7. 7. Dolusavak Ġhtiyacı Vischer (1988) dolusavak ihtiyacını Ģu sorularla tanımlar: Barajın üstten taĢma olasılığı var mı? Üstten taĢma barajın yıkılmasına yol açar mı? Üstten taĢma baĢka zararlara yol açar mı?
  8. 8. Dolusavak Tasarım Debisinin Seçimi TAġKIN TASARIM DEBĠSĠ 25 M‟DEN YÜKSEK BARAJ DOLGU BARAJ MMF + ÖTELEME BETON (SSB) BARAJ * Q1000 PĠK * Q10000 + ÖTELEME 25 M‟DEN ALÇAK BARAJ BETON (SSB) BARAJ Q500 DOLGU BARAJ VDEPO ≤ 1 HM3 Q500 1HM3 < VDEPO ≤ 5 HM3 ** Q1000 *** Q10000 VDEPO > 5 HM3 MMF * Büyük olan değer seçilir. ** Mansapta yerleşim yok veya büyük maddi zarar beklenmiyor. *** Mansapta yerleşim var veya büyük maddi zarar bekleniyor. Baraj ile regülatörü nasıl birbirinden ayıracağız? *27 Ocak 2006 tarihli DSİ genelgesi
  9. 9. TaĢkın Öteleme Bir tesisin taĢkın ötelemesi yapabilmesi için, taĢkın için ayrılmıĢ ek hacim ya da büyük bir göl alanı olması gerekmektedir. ∆S = ∆t süresi boyunca yapılan depolama miktarı Qi = ∆t süresi boyunca ortalama giriĢ akımı Qo = ∆t süresi boyunca ortalama çıkıĢ akımı tQtQS i  0
  10. 10. TaĢkın Öteleme
  11. 11. Dolusavak Yapısı Bölümleri • Kontrol yapısı ile dolusavak çıkıĢ akımı ayarlanabilir. Kontrollü ya da kontrolsüz olarak tasarlanabilir.Kontrol yapısı • Kontrol yapısından çıkan sular bir kanal aracılığı ile mansaba aktarılır.DeĢarj Kanalı • Dolusavak akımının mansaba zarar vermeden tahliye edilebilmesi için dolusavak çıkıĢında enerji kırıcı bir tesis gerekebilir.Terminal yapısı • Gerekli olduğu durumlarda dolusavak yapısının giriĢ ve çıkıĢında akımı yönlendirecek kanallar yapılabilir. GiriĢ ve ÇıkıĢ Kanalları
  12. 12. Ogee (S ġekilli) Dolusavak En sık kullanılan dolusavak tipidir. Yüksek kapasite. Hidrolik uygunluk. Dolusavak yapısının Ģekli serbest keskin kenarlı savaktan geçen akımın profiline göre belirlenmiĢtir. Bu durumda kret üzerindeki basınç atmosferik olmaktadır.
  13. 13. Ogee (S ġekilli) Dolusavak https://www.youtube.com/watch?v=oXYHe-DGyVE
  14. 14. Ogee Kret Profili Kret profili kret üzerindeki yük, ön yüz eğimi, kretin tabandan yüksekliği gibi değiĢkenlere bağlıdır. Kret profili USBR tarafından detaylı bir Ģekilde incelenmiĢtir. Sonuç olarak aĢağıdaki denklem bulunmuĢtur. 𝑦 𝐻0 = −𝐾 𝑥 𝐻0 𝑛 H0 = Su yükü K ve n, yaklaĢım hızı ve ön yüz eğimine bağlı katsayılar
  15. 15. Ogee Kret Profili R1/H0 = 0.5 R2/H0 = 0.2 Xc = 0.282 H0 Xc‟ = 0.175 H0 𝑥 = 1 ∝∗ 𝑛 ∗ 𝐾 1 𝑛−1 ∗ 𝐻0
  16. 16. Ogee Kret
  17. 17. «n» Değerleri
  18. 18. «K» Değerleri
  19. 19. Debi Hesaplamaları Debi hesaplamaları da keskin kenarlı savak denklemi temel alınarak yapılabilir. 𝑄 = 𝐶 𝑑 ∗ 2 3 ∗ 𝑏 ∗ 2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻3 𝐶 𝑑 = 𝐶𝑐 ∗ 𝐶𝑣 Debi Katsayısı=Büzülme Katsayısı * Hız Katsayısı 𝐶 𝑑 = 0.611 + 0.08 ∗ 𝐻 𝑃 Rehbock: Çok yüksek savaklar için 𝑄 = 1.804 ∗ 𝑏 ∗ 𝐻 3 2 Hd ≈0.884 H  Katsayı =2.17
  20. 20. Etki Eden Faktörler Dolusavak Tasarımı Savak yüksekliği Kret formunun ideal form ile farkı Memba yüzünün eğimi Ayak ve yan duvarlardan dolayı daralma Mansap talveg kotunun etkisi Mansap su seviyesi nedeniyle batıklık durumu
  21. 21. Debi Hesaplamaları Üstten taĢmalı savaklardan geçen debi aĢağıdaki eĢitlikten hesaplanabilir. Q0 : Dolusavak tasarım debisi C0 : Dolusavak debi katsayısı L : efektif kret uzunluğu H0 : Savak üzerindeki toplam yük (H+ha) 3/2 0 0 0Q C LH
  22. 22. Efektif Kret Uzunluğu L‟ : Net kret uzunluğu. Toplam kret uzunluğundan köprü ayağı, kapak ayağı vs. yapıların kapladığı alanın düĢülmesiyle bulunur. N : Orta ayakların adedi. Kp : Orta ayağı katsayısı Ka : YaklaĢım kanalı katsayısı   0' 2 p aL L N K K H     
  23. 23. Orta Ayakların Etkisi Öncelikle brüt kret uzunluğu orta ayakların kalınlığı kadar daralmaktadır. Ayrıca bu ayaklar sebebiyle büzülme oluĢacak, bu da ek bir daralmaya sebep olacaktır. Orta ayaklara ait büzülme katsayıları (Kp) aĢağıda verilmiĢtir. Dikdörtgen kesitli orta ayaklar : 0.02 YuvarlatılmıĢ orta ayaklar : 0.01 Nokta uçlu orta ayaklar : 0.00
  24. 24. Kenar Ayakların Etkisi Dolusavak yapısının kenar ayakları sebebiyle büzülme oluĢmaktadır. Kenar ayaklara ait büzülme katsayıları (Ka) aĢağıda verilmiĢtir. Akım yönüne dik : 0.20 Akım yönüne dik ve yuvarlatılmıĢ (0.5 H0 ≥ r ≥ 0.15 H0) : 0.10 Akıma 45°‟den büyük açı yapmayan ve yuv. (r > 0.5 H0) : 0.00
  25. 25. Dolusavak Debi Katsayısının (C) Hesaplanması Savaklanan debi formülündeki “C” değeri, debi katsayısıdır. Debi katsayısı birçok değiĢkene bağlıdır. Bunlar: Dolusavak yüksekliği Dolusavak üzerindeki su yükü Debi (tasarım debisinden farklı ise) Dolusavak memba yüzü eğimi Mansap etkisi “C” değerinin hesaplanabilmesi için bu etkenlerin her biri ayrı ayrı hesaplanmalıdır.
  26. 26. DüĢey yüzlü profilde debi katsayısı (C0) 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 C0 P/H0
  27. 27. Kret üzerindeki yükün proje yüküne oranı (Ce/C0) 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.04 1.08 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 Cme/C0 He/H0
  28. 28. Memba yüzü eğimli profile ait debi katsayısı (Cinc/Cver) 0.99 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 Cinc/C0 P / H0 1Y/3D 2Y/3D 3Y/3D
  29. 29. Debi Katsayısına Mansabın Etkisi Dolusavağın mansabındaki su seviyesi ya da yatak seviyesi, dolusavak üzerinden geçecek akımı etkileyecek kadar yüksekse, savak batık olarak adlandırılır. Mansap Ģartlarına göre 5 farklı akım karakteri oluĢabilir. 1. Akım kritik üstü devam edebilir 2. Kısmi ya da tamamlanmamıĢ bir sıçrama kretin hemen mansabında oluĢabilir. 3. Tam hidrolik sıçrama oluĢabilir. 4. BoğulmuĢ bir sıçrama oluĢabilir. Yüksek hızlı jet akımı akımın yüzeyini izler, daha sonra uzun bir mesafe boyunca kararsız ve dalgalanan bir Ģekilde yavaĢ hızlı akımın altında veya içerisinde devam eder. 5. Sıçrama oluĢmaz ve jet akımı kret üzerinde kırılır ve yavaĢ akımla karıĢır.
  30. 30. Debi Katsayısına Mansabın Etkisi Hidrolik sıçrama ya da kritik üstü akım durumunda (akıĢ aĢağıda), debideki düĢüĢ mansap dere yatağı kotu sebebiyle oluĢan geri tepmenin sonucudur ve su seviyesi nedeniyle oluĢan batıklık durumuyla ilgisi yoktur. (hd+d)/H0 değeri 1.70 değerinin üzerine çıktığında mansap yatak kotunun etkisi kalmamaktadır. Ancak, mansap su seviyesinin etkisi devam etmektedir.
  31. 31. Debi Katsayısına Mansabın Etkisi *Design of Small Dams
  32. 32. Debi Katsayısına Mansabın Etkisi (Cma/C0) 0.76 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 Cma/C0 (hd+d)/H0
  33. 33. Mansap Su Seviyesinin Etkisi (Cms/C0) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 Cms/C0 hd/H0
  34. 34. Kontrollü Savak Kısmi açık kapaklardan geçen akım orifis akım tipindedir. Yüksek yükteki savaklarda kısmi açıklıktan debi verilmesi durumunda kapağın hemen mansabından baĢlayan negatif basınç oluĢmaktadır. Yapılan testler sonucunda negatif basıncın toplam yükün %10‟u kadar olabileceği belirlenmiĢtir. Negatif basınç alanını azaltmak için kapaklar mansaba koyulabilir.
  35. 35. Kontrollü Kret Yatay bir orifis için oluĢacak jet akımının eğrisi aĢağıdaki denklemde verilmiĢtir. H = açıklığın ortasına göre su yükü Eğimli bir orifis için oluĢacak jet akımının eğrisi aĢağıdaki denklemde verilmiĢtir. H x y 4 2    2 2 cos4 tan H x xy 
  36. 36. Kontrollü Kret Kısmi açıklıklarda dolusavaktan geçen debi miktarı orifis akımı olarak değerlendirilebilir. H = açıklığın ortasına göre su yükü D= açıklığın yüksekliği L= Kret uzunluğu Yandaki grafik farklı açılara göre «C» katsayısındaki değiĢimi göstermektedir. «θ» açısı ve «D» açıklığı kapak ve kret arasındaki minimum açıklığı verecek Ģekilde belirlenmektedir. gHCDLQ 2 *Design of Small Dams
  37. 37. Kontrollü Kret *Atatürk Barajı
  38. 38. Kontrollü Kret *Azmak HES Projeleri
  39. 39. Topuk yarıçapı giriĢ akım yüksekliğinin en az 3 katı olması gerekmektedir. Önerilen dolusavak topuk yarıçapı: R=H0+0.25P Topuk bölgesinde taban ve yan duvarlardaki basınç merkezkaç kuvveti nedeniyle artar. Toplam basınç: Topuk yapısı düĢük ve orta düĢülü dolusavaklarda kavisli yapılmayabilir. Dolusavak Topuğu
  40. 40. Serbest DüĢülü (Straight Drop) Dolusavak Akım, savak üzerinden serbest bir Ģekilde düĢürülür. Ġnce kemer barajlarda ya da mansap yüzü dik olan savaklarda kullanılır. Bu tipteki savaklarda, savaklanan akımın savak yapısına zarar vermemesi için, napın alt kısmı uygun bir Ģekilde havalandırılmalıdır. Serbest düĢülü savakların mansap tarafında, savaklanan debiye, düĢüye, jeolojik duruma ve kuyruksuyundaki su miktarına bağlı olarak bir oyulma meydana gelmektedir. Zemin Ģartları uygun değilse, oyulma etkisini azaltabilmek için mansap tarafında kuyruksuyu derinliği arttırılmalıdır.
  41. 41. Serbest DüĢülü (Straight Drop) Dolusavak *Design of Small Dams
  42. 42. Serbest DüĢülü (Straight Drop) Dolusavak
  43. 43. Yan Kanallı (Side Channel) Dolusavak Savak ekseni ile deĢarj kanalı ekseni aynı doğrultudadır. Savaktan geçen akım ~90°‟lik bir dönüĢ yaparak deĢarj kanalına girer. Yan kanalın içerisindeki akım, tek yandan ya da iki yandan alınabilir. Belli bir debiye kadar, savak üzerinden geçen debi karakteri üstten aĢmalı savaklarla benzerdir. Ancak, yüksek debilerde, kanal su seviyesi yükseleceği için savak batık olarak çalıĢabilir. Bu durumda debi karakteri değiĢecektir. Bu tipteki savaklar hem pahalı hem de verimsiz savaklardır. Buna rağmen, bazı durumlar için en uygun çözümü sağlamaktadır. Örneğin, uzun dolusavak geniĢliği gereken dar vadilerde yan kanallı dolusavaklar en uygun çözümü vermektedir.
  44. 44. Yan Kanallı (Side Channel) Dolusavak *Design of Small Dams
  45. 45. Labirent Dolusavak Kret uzunluğunu arttırabilmek için, dolusavak yapısı zikzak Ģeklinde yapılmaktadır. Dolusavak yapısının kret uzunluğu arttırılarak, dolusavak üzerindeki kabarma azaltılmaktadır. Labirent savakların kullanım alanı ve avantajları oldukça fazladır. Saha Ģartları elveriĢli ise, üstten taĢmalı savak gereken heryerde uygulanabilir. Depolama kapasitesini arttırır, çünkü savak üzerindeki su derinliği azalacağı için savak daha üst bir kotta tesis edilebilir. Kapaklı yapılara göre daha ekonomiktir. Labirent savaklardaki akım oldukça karmaĢıktır ve bir çok değiĢkene bağlıdır.
  46. 46. Labirent Dolusavak *Design of Small Dams
  47. 47. Labirent Dolusavak *https://www.youtube.com/watch?v=-ZbypzGB45w
  48. 48. Açık Kanal (Chute) Dolusavak Rezervuardaki suyu mansap tarafına, baraj ya da yamaçta tesis edilen bir kanal aracılığıyla taĢıyan dolusavak tipleri «Açık Kanal Dolusavak» olarak adlandırılmaktadır. Genellikle toprak dolgu barajlarda tercih edilen bir dolusavak türüdür. Tercih edilmesinin nedeni: tasarım ve imalat kolaylığı, hemen her türlü zemin Ģartında uygulanabilir olması, maliyet faydası Dolusavağın açık kanal kısmındaki akım karakteri terminal yapısına kadar kritik üstüdür. Ġyi bir hidrolik performans açısından, kanal boyunca yatay ve düĢey değiĢimlerden mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.
  49. 49. Açık Kanal (Chute) Dolusavak
  50. 50. Açık Kanal (Chute) Dolusavak
  51. 51. Tünel ve Kondüvi Dolusavak Debi kapalı bir kesit aracılığıyla gövdenin altından ya da çevresinden mansaba aktarılır. Kondüvi, yatay ya da dikey olabilir. „DüĢey su alma ağzı‟ dıĢındaki durumlarda tüm kesit boyunca serbest yüzeyli akım olur. „DüĢey su alma ağzı durumunda akıĢ tipi giriĢ kısmında tam dolu iken hattın devamında serbest yüzeylidir. Gerekli yerlerde «hava menfezi» yapılmalıdır. Ayrıca hava borusu da bırakmak gerekebilir. Tünel dolusavaklar dar vadilerde ya da dolusavak yapısını açıkta yapmanın tehlikeli olduğu durumlarda tercih edilebilir. Kondüvi dolusavaklar ise, geniĢ vadilerde kullanılabilir.
  52. 52. Tünel ve Kondüvi Dolusavak
  53. 53. ġaft (Morning Glory) Dolusavak Yatay bir ağızdan alınan su, düĢey ya da eğimli bir Ģaft ile belli bir seviyeye kadar düĢürüldükten sonra yatay ya da yataya yakın bir hat (kondüvi ya da tünel) ile mansaba aktarılır. 3 ana parçadan oluĢur: Su alma ağzı (huni Ģeklinde) DüĢey Ģaft Kapalı deĢarj hattı Akım karakteri düĢü ile değiĢmektedir. Su alma ağzı üzerindeki düĢü arttıkça, savak akımından basınçlı akıma dönüĢmektedir. Ardından da akım tam dolu olacaktır ve bu durum savaklarda istenen bir durum değildir. Bu tipteki dolusavakların kapasitesi çıkıĢ kapasitesi ile sınırlıdır. Dolayısıyla, su alma ağzındaki kot artsa bile debi fazla değiĢmez.
  54. 54. ġaft (Morning Glory) Dolusavak
  55. 55. ġaft (Morning Glory) Dolusavak
  56. 56. Bloklu ġüt (Baffled Chute) Dolusavak Enerji kırıcı havuzun istenmediği durumlarda tercih edilebilir. Avantajları: Ekonomik, Terminal yapısındaki hız düĢüktür ve düĢüye bağlı değildir. Mansaptaki su seviyesi önemli değildir. ġüt yapısı 2/1 ya da daha yatay yapılır.
  57. 57. Bloklu ġüt (Baffled Chute) Dolusavak
  58. 58. Basamaklı (Stepped) Dolusavak

×