Baraj dolusavakları tasarımı

Nüfusun artması, insanların ihtiyaçlarının çoğalması ve çeşitlenmesi sonucu zaten coğrafya ve zaman açısından oldukça bozuk bir düzen gösteren su kaynaklarımızdan en iyi bir biçimde yararlanabilmek için depolanmaları zorunlu hale gelmiştir. Ek olarak temiz ve doğaya saygılı enerji üretimi, tarım için sulama suyunun temini ve bunlara benzer çeşitli nedenlerden dolayı bu tip yapıların inşasında barajlar bir zorunluluk haline gelmiştir. Ancak barajların tasarımı ile inşası oldukça karmaşık ve zordur. Büyük yapımlar olmaları nedeniyle pahalı maliyetlerinin yanında, barajlarda meydana gelecek zararlar sonucunda, mansablarında büyük can ve mal kayıplarına sebep olabilirler. Tüm dünyada barajlarda oluşan hasarlar üzerinde yapılan istatistikler bu hasarların en önemli nedeninin baraj gövdesi üzerinden suyun aşması olduğunu göstermiştir. Oluşacak bu tür olumsuz durumlara en çok yanlış bir baraj dolusavak tasarımı sebep olabilir. Dolusavak yapıları akarsuyun baraj rezervuarına getirdiği su miktarının rezervuarın depolama kapasitesini aşması durumunda, fazla sulan emniyetli bir biçimde çevreye zarar vermeden yapıdan uzaklaştırır. Bu nedenle tasarımları hayati bir önem taşır. Açıklanan sebeplerden dolayı tez çalışmasının konusu baraj dolusavakların tasarımı olarak seçilmiştir. Tez içersinde ülkemizde en çok uygulama alanı bulan kontrollü ve kontrolsüz dolusavaklar ile onları oluşturan bölümlerinin projelendirilmeleri incelenmiştir. Ayrıca konuyla ilgili pratik çözümler ile hesaplarda kullanılması için gerekli abaklara yer verilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde konunun önemi ve amacı açıklanmıştır. İkinci bölümde ise; tipik bir dolusavak yapısını oluşturan yaklaşım kanalı, kontrol kesidi, mansap kanalı ve enerji kinci yapımlar hakkında bilgi verilmiştir. Ek olarak bu yapılarda meydana gelmiş tasarım hataları ile yapılan çözümlerden bahsedilmiştir. Daha sonra pratikte uygulanan dolusavak tipleri, kullanım yerleri, yerleşim şekli, temel şartlan, yapım güçlüğü, iklim şartlan, işletme durumu, deprem riski, aşırı yüklemede güvenlilik, iş programlarına etkisi, maliyet ve boşaltım kanallarında daraltma imkanlan açısından karşılaştırılmıştır. Bu bilgilerden sonra bir dolusavak tipinin hangi kriterlere bağlı olarak seçilebileceği, seçilen baraj tipinin özellikleri, topografik durum, jeolojik durum, hidrolik durum ve ekonomik durum temel alınarak açıklanmıştır. Üçüncü bölümde dolusavak yapılarının projelendirilmelerine geçilmiştir. Yapının tasanmının yapılabilmesi, plan ve projelerinin çizilebilmesi için gerekli done ve bilgiler bölümün başında verilmiştir. Ardından tasarın aşamasına geçilerek proje giriş taşkınlarının seçimi ve flood-routing anlatılmıştır. Bu noktadan sonra dolusavak yapısının bölümlerinin dizaynına gelinmiştir. Yaklaşım kanallarının hesabı, proje yükünün seçimi, genel haliyle dolusavak profilinin oluşturulması ile kontrolsüz ve kontrollü dolusavak gövde yapısının tasarımı açıklanmıştır. Konu hakkında gerekli abaklar ise Ek- A' da verilmiştir. Dördüncü bölümde mansap kanallarının tasarımı ele alınmıştır. Bu amaçla ilk olarak dolusavak kontrol yapısından mansaba geçiş incelenmiş, eşik yapısından sonraki su derinliğinin tespiti, kontrol yapısından kanala geçişteki düşey kurbun ve eşik boyunun uzunluğunun hesabı yapılmıştır. Kanal içersindeki su yüzü profilinin çizimi için gerekli eşitlikler ve kullanılacak heap yöntemi için tablo verilmiştir. Ayrıca pratikte uygulanan yan duvarların tipleri ve boyuları ile yüksekliklerinin hesabı açıklanmıştır. Sonra dolusavaklarda akımın enerjisinin azaltılmasında yararlanılan hidrolik sıçramanın genel özellikleri ile akımın froude sayısının değerine göre tasarlanabilecek havuz tipleri anlatılmıştır. Bu havuzların tasarımında kullanılabilecek abaklar Ek-B'de verilmiştir. Bölümün sonunda bir sıçratma ucundan fırlatılan su kütlesinin akarsu yatağı içersinde düşeceği noktanın tespiti yapılmış ve tipik bir sıçratma ucunun boyutları matematiksel bağıntılar yardımıyla hesaplanmıştır. Beşinci bölümde dolusavak yapısının hesabında en önemli yeri tutan gövde yapısının tasarımı incelenmiştir. Konu ilk olarak deşarj katsayısı bakımından ele alınmıştır. Bu amaçla çeşitli bilim adamları tarafından teklif edilen deşarj katsayısı eşitliklleri karşılaştırılmış, memba yüzü şeklinin katsayıya olan etkisi anlatılmıştır. Ardından dolusavak üzerinde pozitif ve negatif basınçların oluşumu incelenmiştir. Daha sonra kontrollü ve kontrolsüz dolusavaklarm bir ön tasarımında bu yapının özelliklerinin belirlenmesini sağlayacak çeşitli eşitlikler verilmiştir. Bu bilgilerin yardımıyla, dik memba yüzüne sahip gövde yapılan için teklif edilen profil tipleri, oram, m katsayısı, d su derinlikleri, alt basınçların değeri açısından karşılaştırılmış ve sonuçlar tablolaştmlmıştır. Ayrıca çalışmada P/Hp < 1,5 oranları için eğimli memba yüzleri tavsiye edilmiş ve eğimli memba yüzlerine sahip WES ve Ogee profilleri alt basınçlar bakımından incelenmiştir. Anlatılanlara ek olarak kontrollü dolusavaklar da oram, m katsayısı, d su derinlikleri, alt basınçların değeri ve X kapak konumlan açısından karşılaştınlmışlar ve sonuçlan tablolaştınlmışdır. Yapılan çalışmaların neticesinde tipik bir gövde yapısının tasanmmda en önemli kriterin alt basmçlann ile m debi katsayısının değerleri olduğu düşünülmüş, aynca tasanmda düşük alt basmç değerlerinin ve yüksek deşarj katsayısının elde edildiği optimum bir noktanın yakalanması tavsiye edilmiştir.