Akarsu deltaları oluşumunun matematik modellenmesi
Mathematical modeling for river delta formation
Yazar: ALİ AYTEK
Danışman: PROF.DR. NECATİ AĞIRALİOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Genel olarak akarsuyun akıs rejimini ve katı madde tasıma kapasitesini degistiren bir baraj,akarsudaki tabii dengeyi bozar. Ancak yıllar sonra yatagın bir kısmında yıgılmalar, birkısmında oyulmalar meydana gelerek yeni bir denge olusur. Baraj yapılan bir vadide katımadde açısından dört farklı bölge vardır. Birinci bölge asınma ve oyulmaların oldugu havzakısmıdır. Bu bölge akarsu tarafından tasınan kat maddelerin ilk kaynagının oldugu yerdir.İkinci bölge taban yükselme veya alçalmaların oldugu akarsu kısmıdır. Tabiat ve insanfaaliyetleri tabii sartları degistirinceye kadar sistemin bu parçasının dinamik bir denge halindeoldugu kabul edilir. Üçüncü bölge yıgılmaların meydana geldigi baraj haznesidir. Barajınmansabındaki akarsu kısmı ise, oyulmaların oldugu dördüncü kısmıdır.Baraj haznesi veya göl gibi durgun bir su ortamına desarj olan bir akarsuyun olusturdugu birdeltanın taban profilleri ve su yüzeyinin nicelik olarak belirlenmesi oldukça önemlidir.Haznelerde tutulan katı madde miktarının hesaplanması için kot alan-egrisi, gelistirilmisprizmoidal, ortalama sonlu alan ve Simpson kuralı gibi çesitli metotlar gelistirilmistir. Bütünbu yöntemler haznenin toplam katı madde hacminin belirlenmesi için kullanılır. Haznede katımadde dagılımı için henüz bir model gelistirilmediginden bu çalısmanın ana konusunuolusturmustur.Yıgılan katı maddenin hazne içindeki dagılımının bilinmesi mühendislik için önemlidir. Budagılımın sekli, faydalı hacme, dip savak yüksekligine, dinlenme ve göle girme anlarına etkieder. Bunun için belirli süreler içinde baraj gölünde ortaya çıkacak katı madde dagılımını,planlama çalısmalarında tahmin etmek gerekir. Bu çalısmada sonlu farklar metodukullanılarak çesitli modellerle baraj haznelerindeki deltanın olusumu incelenmis, sonuçlargrafikler halinde degerlendirilmis ve önceki çalısmalarla karsılastırılmıstır.Anahtar Kelimeler: Delta, Matematik Model, Baraj, Katı Madde

Abstract:
Rivers form deltas wherever they flow into water such as a lake, a reservoir or the ocean. Allrivers transport sediment as well as water. Dam construction impacts the transport of bothwater and sediment. Because the great majority of rivers transport much more water thansediment, a much longer time is required to fill a reservoir with sediment than with water. Asa result, the gradual accumulation of sediment in reservoirs often receives less attention that itmerits. Sediment deposition in a reservoir reduces its storage capacity, so limiting theeffective life of the dam as well as the benefits it provides.The storage of water and sediment has a number of various environmental impacts, whichneed to be investigated in the design, construction, operation and maintenance. Understandingthe mechanisms of formation of deltas and the bed profiles of sediments is of fundamentalimportance to the fields of hydraulics, hydrology and water resources.Deltas commonly display three distinct zones; (a) a low-slope topset deposit that forms as thecoarse sediment load deposits on the river bed, (b) a high-slope foreset deposit (delta face)that forms as the coarse sediment load avalanches down the delta face into deeper water and(c) a low-slope bottomset deposit that forms as the fines settle out on the bed of the lake orreservoir. This structure is illustrated in Figure 1.The analysis presented here represents a delta formation processes in a standing water such asa lake or reservoirs. A standing body of water is created in a river of constant width by meansof a vertical barrier (dam). The river flow upstream of the barrier is Froude-subcritical and thebarrier creates an M1 backwater curve. Sediments are characterized in terms of two grainsizes, i.e. size Ds in the sand range and size Dm in the mud (silt-clay) range.Keywords: Delta, Mathematical Model, Dam, Sediment Transport