Deniz altı boru hatları altındaki yerel oyulmanın düzensiz dalga etkisinde modellenmesi
Modeling of scour under submarine pipelines exposed to irregular wave attack
Yazar: BURAK KIZILÖZ
Danışman: PROF. DR. ESİN ÖZKAN ÇEVİK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Boru hatları = Pipelines ; Oyulma = Scour ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks

Özet:
Son yıllarda petrol, doğalgaz ve farklı akışkanların taşınmasını sağlayan deniz altı boru hatları kıyı mühendisliğinin uygulama ve araştırma konularından birisidir. Ancak boru hattı, taban, dalga ve/veya akıntı arasındaki üçlü etkileşim boru hattı altında oyulmaya neden olmaktadır. Boru hatları altındaki oyulma denizaltı boru hatlarının inşaası ve işletmesi açısından oldukça önemli bir rol oynamaktadır. Bu nedenle boru hatları altındaki oyulma derinliği halen araştırmacıların üzerinde çalıştıkları güncel bir konu olma özelliğini sürdürmektedir. Bu çalışmada düzensiz fırtına dalgaları etkisinde sığlaşma bölgesinde düzlem taban ve 1/10 eğimli taban üzerine farklı su derinliklerinde yerleştirilmiş değişik çaplardaki rijit boru hatları altında meydana gelen yerel oyulma derinliği deneysel olarak araştırılmıştır. Oyulma deneylerinden önce seçilen fırtına şartları için kıyı profillerinin gelişimi incelenmiştir. Düzensiz dalga şartlarında oyulmaya neden olan etkili tüm parametreler ile çeşitli boyutsuz parametreler kullanılarak oyulma derinliği ile değişimleri incelenmiştir. Düzensiz dalga şartlarında yapılan deney sonuçları Çevik [104]'in düzenli dalga şartlarında yapmış olduğu deney sonuçları ile birlikte değerlendirilmiştir. Buradaki en önemli husus düzenli dalga şartları altında meydana gelen oyulma derinliği ile aynı oyulma derinliğine neden olan düzensiz dalga etkisindeki bir fırtınayı temsil edecek karakteristik dalga parametrelerinin neler olması gerektiğinin belirlenmesidir. Ayrıca yerel oyulma derinliğini belirlemek için bu çalışmada düzensiz dalga şartlarında yapılan deneylerden elde edilen veriler ve düzenli dalga şartlarında yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen veriler kullanılarak, derin su dalga şartları ile yerel dalga şartlarının ayrı ayrı girdi verileri olarak dikkate alınması ile Yapay Sinir Ağları yöntemi kullanılarak alternatif modeller geliştirilmiştir. Böylece bu çalışmada mühendislik uygulamalarına çözüm getirecek modeller önerilmiştir.Anahtar Kelimeler: Oyulma derinliği, düzensiz dalgalar, boru hatları, yapay sinir ağları

Abstract:
In the recent years, transport of oil, natural gas and various fluids are transported by submarine pipelines which are the practices of coastal engineering and one of the research topics. The triple interaction between submarine pipeline, bed and flow (wave, currents) causes scour around submarine pipelines. Scour under submarine pipelines plays an important role in terms of construction and operation of submarine pipelines. In this study, local scour depth around rigid different diameter submarine pipelines placed at different depths on horizontal and (1/10) sloping beaches exposed to normal-incidence irregular wave attack was experimentally investigated. Before the scour experiments were started, the shore-normal evolution of the beach profiles were examined, because the study area is in a shoaling region. All the parameters affective on local scour depth under irregular wave conditions and various non-dimensional parameters have been investigated separately. The results of the irregular wave tests were evaluated together with the results of tests with regular waves conducted by Çevik [104]. Here, the key issue is to choose the wave parameters to characterize the sea state of irregular wave attack which causes the same scour depth as that caused by regular wave attack. To predict the local scour depth considering both the data obtained in this study from irregular wave experiments and the regular wave experiment by Çevik [104] and using the deep water wave parameters and local wave parameters separately as input data, the alternative models with the method of ANNs were developed. So, in this study, models were proposed for solving the engineering applications.Keywords: Scour depth, irregular waves, pipelines, ANN