Kutu menfezlerin hidroliği ve hidrodinamik modellenmesi: Okurdile Deresi örneği
Hydraulics and hydrodynamic modelling of box culverts: Case study on Okurdile River
Yazar: TURGUT VATAN TOSUN
Danışman: PROF. DR. HAYRULLAH AĞAÇCIOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Doğu Karadeniz Bölgesi'nde birçok bölgede çok sık taşkın olayları görülmekte ve taşkınlar sırasında havzalarda erezyon ve akarsu kıyılarında aşınma olayları vuku bulmaktadır. Bahar aylarındaki ani sıcaklık artışları ile eriyen kar sularının yağmur şeklindeki yağışlarla birleşmesi neticesinde yüksek debiler oluşmakta ve yatağına sığmayan sular etrafa yayılarak taşkınları meydana getirmektedir. Yaz aylarındaki yoğun, kısa süreli yağışlar da ani akışa geçmekte ve taşkınlara sebebiyet verebilmektedir. Havzalardan ve akarsulardaki kıyı aşınmalarından kaynaklanan rüsubatın da etkisiyle, karayolu ve demiryolu güzergahları üzerinde bulunan menfezlerde yapısal tedbirler alınması gerekmektedir. Bu çalışmada; öncelikle Rize ili Ardeşen ilçesi Işıklı Yayla Mahallesi'nde yer alan Okurdile Deresi'nde havza büyüklüğü dikkate alınarak Rasyonel Metotla 100 yıl tekerrürlü taşkın debisi belirlenmiştir. Daha sonra, Okurdile Deresi üzerinde farklı konumlarda ve taşkın riski bulunan üç farklı menfezde HEC-RAS, HY-8, Culvert Master ve Culvert-Studio hidrolik yazılımları ile taşkın analizi yapılmış, modellerin sonuçları değerlendirilerek kıyaslanmıştır. HEC-RAS yazılımında menfez bilgileri tanımlanarak, menfez kesitlerinin yerleşimi yapılmıştır. Kesit üzerinde akımın bulunduğu ancak aktif olarak ilerleyemediği bölümlere etkisiz akım alanı tanımlaması yapılmış, enerji kayıplarının doğru belirlenebilmesi için genişleme ve daralma katsayıları kullanılmıştır. HY-8 yazılımında yapılan çalışmalar sonuncunda akımın derinliğini, hızını, akım-su yükü grafiğini gösteren anahtar eğrisi gibi bir takım sonuçlar elde edilmiştir. Culvert Studio yazılımı menfez mansabındaki anroşman tasarımı ile birlikte bu bölgede oluşan oyulma hesabını yapabilmektedir. Culvert Master pratik arayüzü ve kullanım kolaylığı ile menfez tasarımı ve analizi yapma ozelliğine sahiptir. Diğer yazılımlardan farklı olarak menfez tasarımı için hazır ölçülerde seçenekler bulunmaktadır, ölçü listesinden uygun olan değerler seçilip gerekli hesaplamalar yapılabilmektedir. Tüm hidrolik modellerde menfezlerin taşkın analizleri yapılmış, menfez planı, enkesiti ve boykesiti verilerek elde edilen sonuçlar grafik ve tablolar yardımıyla sunulmuştur. Yapılan hidrolik analizler ve değerlendirmeler sonucunda, Okurdile Deresi'nin memba bölgesinde yer alan iki menfezin hidrolik açıdan yetersiz ve taşkın riskinin olduğu ortaya konulmuştur. Bu menfezler için menfez boyutlarının revize edilmesi ve bazı önlemlerin alınması gerekliliği görülmüştür.

Abstract:
Flood events have been observed in many regions in the east part of the Black Sea Region. Continuous flooding and coastal carving events have occurred, which have been recorded. Sudden increase of the temparature with the coming of the spring leads to melting of the snow and river flood occuring. In summer time, sudden and heavy short time rain also leads to river flooding. On the other hand, the sedimentary effects result from the negative structure of the basin and flood showed the necessity to take precautions at the determined culverts of the the highway and the railway route. In this study, the 100 year flood discharge of the Okurdile Creek located in Rize Ardeşen Işıklı Plateau calculated with the Rational Method concerning the size of the basin area. Then, flood analysis of three different culverts located at differential locations on Okurdile Creek and containing flood risk has been determined by HEC-RAS, HY-8, Culvert Master and Culvert-Studio hydraulic software and the results of the models were evaluated using the comparison method. In HEC-RAS, culvert dimensions,cross sections, ineffective flow area and coefficients defined on software. As a result of the ,analysis, Hy-8 compute headwater, flow velociy and flow depth of culvert. For all hydraulic software, the stages of flood analysis of the culverts located in the downstream region are described by showing the culvert plan, cross-sections and profiles and the results are explicated with graphics and tables. As a result of the evaluations made, it has been revealed that two culverts located in the upstream region of the Okurdile stream are not found to be hydraulically sufficient and hence, results to flood risk. With the hydraulics anaylsis of these culverts, it has been determined that it is necessary to revise the dimensions of the culverts and to take some measures.