Mikrosulama lateral borularında hidrolik hesap metotlarının karşılaştırmalı analizi ve çok çaplı borular için lineer çözüm metodu
Comparative analysis of hydraulic calculation methods in design of microirrigation laterals and linear solution method for multi-diameter pipes
Yazar: GÜROL YILDIRIM
Danışman: PROF.DR. NECATİ AĞIRALİOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Su Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Boru hatları = Pipelines

Özet:
Mikro-sulama sisteminin temel unsuru olan lateral borular, sistemin tamamında öngörülenüniformluk seviyesi, basınç yükü değişimi ve toplam sürtünme kaybı kriterlerine bağlı olaraktasarlanabilen hidrolik yapılardır. Hidrolik bakımdan lateraldeki akım, mansap yönünde damlatıcıdebisindeki azalmayla birlikte, yere bağlı değişken debi fonksiyonunun geçerli olduğu düzenli boruakımıdır. Mikro-sulama sisteminin optimum hidrolik tasarımı için, sabit çaplı lateral borularaalternatif olarak, boru çapının menbadan mansaba doğru giderek azaldığı iki veya daha çok çaplıboru hatları tercih edilmektedir. Söz konusu boru sistemlerinin daha küçük çaplı mansap kısmında,öngörülen çap ve uzunluk değerlerinin, boru hattının tamamında izin verilen toplam sürtünme kaybıve basınç yükü değişimi gibi hidrolik kriterlere uygun biçimde belirlenmesi gerekir. Çalışmanın ilkkısmında, üniform eğimli ve sabit çaplı bir lateral boru için lateral hidroliğinin temel prensipleridetaylı olarak sunulmaktadır. Çalışmanın ikinci kısmında, sabit veya yere bağlı değişken debiyaklaşımlarından hareketle ortaya konan analitik ve nümerik hidrolik hesap metotları; kullanılançözüm metodu ve formulasyonlar, başlıca kabuller ve basitleştirmeler ve uygulamadaki farklılıklarbakımından analiz edilerek sınıflandırılmaktadır. Söz konusu hesap metotlarının uygulamaları içinfarklı tipte lateral tasarım problemleri seçilerek; farklı eğim koşulları, sulama parametreleri, vedamlatıcı karakteristikleri için elde edilen sonuçlar, boyutsuz eğriler halinde karşılaştırılmaktadır.Çalışmanın üçüncü kısmında, üniform eğimli çok çaplı lateral boruların optimum hidrolik tasarımıiçin, damlatıcı debi-basınç yükü ilişkisinin lineer olması kabulünden hareketle, yere bağlı değişkendebi fonksiyonuna dayanan lineer bir çözüm metodu sunulmaktadır. Farklı eğim koşulları ve basınçyükü değişimi kriterlerine bağlı olarak verilen 3 farklı tasarım kombinasyonu için, lineer çözümmetodundan elde edilen sonuçlar, literatürdeki mevcut metotların sonuçları ile tasarım eğrilerihalinde karşılaştırılmaktadır.Anahtar Kelimeler: Sulama sistemleri, mikro-sulama, lateral hidroligi, hidrolik tasarım, analiz.

Abstract:
Lateral pipes which are the main part of micro-irrigation systems are hydraulic structures whosedesign is limited by the desired level of uniformity, pressure head variation and total friction losscriteria. Hydraulically, flow in the lateral pipe is considered to be a steady, spatially varied flow withdecreasing emitter outflow in the downstream direction. To alternate single diameter lateral pipes,tapered two or multi-diameter pipes are preferred for optimum hydraulic design of micro-irrigationsystems. In the downstream segment of tapered pipes having a smaller diameter, the design diameterand length values should be determined depend on the hydraulic design criteria such as allowable totalfriction loss and pressure head variation along the pipeline. In the first part of this study, considering alateral pipe with single diameter and uniform slope, basic principles of lateral hydraulics arecomprehensively evaluated. In the second part, some analytical and numerical hydraulic calculationmethods based on the constant or spatially variable discharge approach, are clearly analyzed andclassified for comparative purposes from point of view such as solution methods, basic assumptions,formulations used, and differences in application. In order to present the applicability of thesemethods, for different slope cases, various irrigation parameters and emitter characteristics, threetypes of lateral hydraulic problems are considered then; the results obtained from their solutions, arecompared in the form of the dimensionless design curves. In the third part, for optimum hydraulicdesign of tapered laterals with uniform slope, a linear solution method based on the spatially variabledischarge function is presented for the case of a relationship between emitter discharge and pressurehead which is linear. For three design combinations including different slope cases and pressure headvariation criteria, the results from the comparison test between the linear solution and the existentalternative methods, are clearly evaluated and shown in the design curves.Keywords: Irrigation systems, micro-irrigation, lateral hydraulics, hydraulicdesign, analysis.