Yağmurlama sulama sistemlerinin eniyilenmesi /
Yazar: BİROL KAYA
Danışman: PROF.DR. M. ŞÜKRÜ GÜNEY
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Hidrolik Hidroloji ve Su Kaynakları Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1993
Konu: Ziraat = Agriculture ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Su darbeleri = Water hammers ; Yağmurlama sulama = Sprinkler irrigation

Özet:
Dünyada ve Türkiyede gittikçe daha büyük oranlarda kullanılmaya başlanan yağmurlama sulama sistemlerinin, projelendirme aşamasında ekonomik çözümlerinin aranması gerekmektedir. Kaynaktan alman suyun hidrantlara iletilebilmesi için değişik güzergah ve çap seçenekleri bulunmaktadır. Bu seçeneklerden en ekonomik olanının bulunması gerekmektedir. Uygulamada deneme - yanılma yöntemi ile en ekonomik güzergah belirlenmeye çalışılmakta ve belirlenen dal sistem şeklindeki güzergah üzerinde şebekenin eniyilenerek çaplar belirlenmektedir. Şebekenin eniyilenmesi amacıyla günümüze kadar birçok programlama modelleri geliştirilmiştir. Bu modellerden, dinamik programlama modelleri üzerindeki çalışmalar, her örnek için ayrı bir model geliştirme zorunluluğundan dolayı sınırlı sayıdadır. Dal boru sistemi şeklindeki yağmurlama sulama sistemleri, basınçlı sistemlerdir ve sistemin herhangi bir noktasında oluşacak debi değişimleri, sistemde değişken akıma ve 'su darbesi' olarak adlandırılan, aşırı basınçların ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Su darbeleri, dal boru sistemleri için bir çok araştırmacı tarafından incelenmiş olmasma karşın, yağmurlama sulama şebekelerinde, uygulamada ya hiç gözönüne alınmamakta ya da güvenli tarafta kalacak şekilde kritik noktalarda kontrol yapılmaktadır [17]. Mevcut bir sulama alam için yağmurlama sulama projesinin hazırlanması sırasında sistemin eniyilenmesi amacıyla, güzergahın eniyilenmesi ve şebekenin eniyilenmesi gibi 2 aşamada ekonomik çözüm aranabilmekte ise de, bu iki aşamayı birbirinden bağımsız olarak düşünmek mümkün değildir. Güzergahın eniyilenebilmesi için çapların bilinmesi gerekmektedir. Çaplar ise şebekenin eniyilenmesi sırasında nıbelirlenmektedir. Bu nedenle bu iki aşamanın birbiriyle içice yürütülülmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, öncelikle GRAPH teorisi enkısa yol algoritmalarından yararlanılarak, enkısa güzergah belirlenmektedir. Bu enkısa güzergah için şebeke eniyilenerek çaplar belirlenmekte, bu çaplara ait maliyet değerlerinden yararlanılarak, güzergah üzerinde maliyeti büyük olan boruların boylan kısaltılıp küçük olan boruların boylan uzatılarak ekonomik güzergaha bir yaklaşım sağlanmaktadır. Elde edilen yeni güzergah üzerinde yeniden bir şebeke eniyilemesi yapılarak ekonomik sistem belirlenmektedir. Şebeke eniyilemesi amacıyla, tek kaynaklı, pompajlı veya yerçekimli dal şebekeleri eniyileyebilen dinamik programlama modelleri verilmekte, tek kaynaklı olmak koşulu ile her geometrideki dal şebekeleri eniyilebilecek şeklide geliştirilen bir bilgisayar programı tamtılmaktadır. Yağmurlama sulama şebekelerinde oluşabilecek su darbeleri için ise, genellikle kullanılan sınır koşullarım içerecek şekilde, interpolasyonlu karakteristikler yönteminin kullanıldığı bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Geliştirilen biligisayar programlan kullanılarak, yağmurlama sulama sistemlerinin eniyilenmesine yönelik, iki sayısal örnek çözülmüş ve sonuçlar verilmiştir. iv -

Abstract:
Economic solutions must be sought for sprinkler irrigation systems which gain increasing importance in the World and in Turkey. There are many possible layouts for transporting water from its source to hydrants. That's why the most economic solution must be found. In practice, trial-error procedures are usually applied to determine the economic layout, and the diameters of conveyance systems are found by optimizing the network; however, such an approach does not guarantee an optimum solution. Nowadays, there are many models and related computer programs to solve this problem, but they also have many drawbacks. For example, dynamic programming procedures have limited usage due to the necessity of preparing new programs for each application. In the sprinkler irrigation systems, which are pressurized branched piping systems, flow changes initiate pressure fluctuations, which are called "waterhammer". Such hydraulic transients must be investigated thoroughly for the safety of the system. For the economic design of a sprinkler irrigation system for a given field, a two step procedure comprising 1. optimization of system layout, 2. optimization of the system may be used, but it is usually misleading to separate these two steps. This is because, the diameters must be known to optimize the layout, and the layout of the system is necessary to determine the diameters. That's why these two steps must be handled together for the optimum design. In this study, the shortest path algorithms of Graph theory are first used for determination of the layout and then the optimum diameters are determined. The economic solution is investigated by taking into account the cost of each pipe segment and by changing their lengths. The obtained networks are then optimized to arrive at the economic system. The dynamic programming models for optimizing the gravitational or pumping systems with one source are presented. The branched systems may have any configuration. Furthermore, a computer program is developed to analyze waterhammer by the use of the characteristics method with interpolation. The approach used is demonstrated in the case of two simple systems and the results are evaluated.