Doğal akarsularda akım özelliklerinin entropi yöntemi ile incelenmesi
Investigation of flow properties by entropy concept in natural rivers
Yazar: SERKAN ÖZDİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARDIÇLIOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Doğal akarsularda akım özelliklerinin incelenmesi konusunda günümüze kadar pek çok çalışma yapılmıştır. Akım özelliklerinin belirlenmesi, kanal boyutlandırılmasında, taşınan sediment miktarının belirlenebilmesinde ve akarsuyun taşıdığı su potansiyelinin bilinmesi bakımından önemlidir. Her geçen gün kullanılabilir su ihtiyacı daha da artan dünyamızda özellikle tatlı su kaynaklarından olan akarsular daha da önem kazanmıştır. Bu tatlı suların korunması, sürdürülebilir kullanımının sağlanabilmesi için akım özelliklerinin miktar ve kalite bakından takibi kaçınılmaz olmaktadır.Bu tez kapsamında Kayseri ili sınırları içerisinde, Kızılırmağın yan kolları üzerinde dört farklı istasyonda akım ölçümleri yapılmıştır. Ele alınan istasyonlarda, kanal en kesiti ve boykesit profilleri belirlenmiştir. Dört istasyonda 32 farklı zamanda gerçekleştirilen bu ölçümlerde ADV( Acoustic Doppler Velocitimeter) hız ölçüm cihazı kullanılmıştır. Derinlik boyunca gerçekleştirilen hız ölçümleri düşey ortalama hızların bulunmasında kullanılmış ve hız-alan yöntemi ile debiler hesaplanmıştır. Hız alan yöntemi ile kesitlerden geçen gerçek debiler belirlenmiştir. Ele alınan ölçümlerde debi hesabı 6 farklı yöntem ile de kontrol edilmiştir. Dilim ortalama hızlarının bulunmasında 0.2-0.8H ve 0.6H derinliklerinde ölçülen hızlar kullanılarak debi hesabı yapılmıştır. Debi hesabında kullanılan diğer yöntemler ise anahtar eğrilerinin belirlenmesi ve Manning denklemi olmuştur. Bir diğer yöntemde ise ölçülen su yüzü hızları kullanılarak debiler hesaplanmıştır. Entropi yöntemi ile debi hesabı için her bir kesite ait entropi parametreleri M'ler hesaplanarak kesitte ölçülen umak yardımı ile debiler hesaplanmıştır. Bu debi değerleri hız- alan yöntemiyle belirlenen gerçek debiler ile karşılaştırılmıştır.Ele alınan istasyon ve ölçümlerde hız dağılımlarının belirlenmesi amacıyla literatürde sıklıkla kullanılan logaritmik, üstel ve entropi dağılımları incelenmiştir. Bu dağılımlara ait parametreler belirlenerek, dağılımların ölçüm değerlerini ne derece temsil ettiği belirlenmiştir. Tüm akım durumlarında ölçüm değerleri ile yöntemlere ait hızlar arasındaki ortalama farklar belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Debi, Hız Dağılımı, Akım Özellikleri, Entropi.

Abstract:
Many research works have been performed to investigate the flow properties in natural rivers until now. Determination of flow properties is important for the canal design, the computation of sediment amount and the identification of water potential carried by the river. In a world where the need for usable water is ever increasing, rivers that are one of the fresh water resources have gained importance. In order to save these fresh waters and to ensure their sustainable use, the follow-up of flow properties in terms of amount and quality has become inevitable.In this study, the river flow measurements have been carried out at four different stations on the side branches of Kızılırmak River within the city limits of Kayseri. For this purpose, the cross section and longitudinal section profile of canal of each station has been determined. In these measurements taken at four different stations and thirty-six different times, the velocity measuring device, Acoustic Doppler Velocitimeter (ADV), has been used. The calculation of discharge in the measurements has been done by six different methods. The discharge passing from these segments has been calculated by using velocity-area method. To find the mean velocity, the velocities at the heights of 0.2-0.8H and 0.6H have been used. The other methods employed in discharge calculations were the determination of key curves and Manning equation. In another method, discharge is calculated by using surface water velocity. By the help of entropy, entropy parameters belonging to each station, discharges were calculated by umax. These discharges are compared with velocity area method.In order to obtain the velocity distributions in the mentioned stations and measurements, the logarithmic, exponential and entropy distributions that have been frequently used in the literature have been investigated. Determining the parameters of these distributions, the ability of the distributions in representing the measurement values has been examined. Mean differences between measured and calculated velocities have been consequently determined for all flow conditions.Keywords: Discharge, Velocity distribution, Flow properties, Entropy.