Mansapta Trapez Daralma Olması Durumunda Baraj Yıkılması Taşkın Dalgası Yayılımının Sığ Su Denklemleri ile Modellenmesi

Abstract

Baraj yıkılması sonucu oluşan taşkın dalgası can ve mal kayıplarına sebep olabileceği için hidrolik alanında önemli bir çalışma konusudur. Ancak gerçek baraj yıkılması olayına ait veriler yetersizdir ve bu durum konu ile ilgili araştırmacıların bilgisini de sınırlamaktadır. Bu nedenle baraj yıkılması verisi üreten deneysel çalışmalar hem konunun daha iyi anlaşılması hem de nümerik ve analitik yöntemlerin doğrulanması için büyük önem taşımaktadırlar. Bu çalışmada, mansap bölgesinde trapez daralma bulunması durumundaki baraj yıkılması akımına ait yüzey profilleri ve noktasal su seviyesi değişimleri incelenmiştir. Verilerin karşılaştırılması deneysel ve sayısal olarak yapılmıştır. Sayısal veriler ücretsiz BASEMENT yazılımında bulunan 2 boyutlu sığ su denklemleri yardımıyla elde edilmiştir. Riemann çözücü olarak ise tam çözücü kullanılmıştır. Deneysel sonuçlara ise görüntü işleme yöntemi aracılığı ile ulaşılmıştır. Sonuçların uyum içerisinde olduğu ve 2 boyutlu sığ su denklemlerine dayanan analizin mansapta trapez daralma bulunan bir baraj yıkılması problemini çözebilme kapasitesi olduğu gözlenmiştir. Ayrıca bu yöntem, daha gelişmiş bilgisayar teknolojisi gerektiren 3 boyutlu Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes denklemlerine kıyasla hızlı çözüm imkanı sunan kullanışlı bir yöntem olarak değerlendirilmiştir.Since the flood wave resulting from the dam-break can cause loss of lives and properties, it is a significant field in the hydraulic studies. However, researchers have limited knowledge regarding the phenomena due to the lack of the real case dam-break data. Experimental studies producing the dam-break data are important to better understand the problem and validate the numerical or analytical data. Surface profiles and water levels of a dam-break flow in the case of downstream contraction were analyzed in the present study. Experimental and numerical results were compared using free surface profiles and water level-time curves. 2D shallow water equations (SWEs) with exact Riemann solver inside the free BASEMENT software were employed to obtain the numerical results. Experimental results were acquired using image processing technique. It was concluded that the results agree well and model based on 2D SWEs is able to solve the dam-break problem in case trapezoidal contraction on the downstream. In addition, this method was considered as a useful method that offers faster and reliable solution compared to 3D Reynolds Averaged Navier-Stokes equations, which require more advanced computer technology.