Baraj yıkılması sonucu oluşan taşkın dalgalarının deneysel ve nümerik metodlar Ile araştırılması

Abstract

Ürkmez Baraj gölü, baraj gövdesi ve denize kadar olan mansap bölgesini içeren çarpıtılmış bir fiziksel model yatay ölçeği 1/150 ve düşey ölçeği 1/30 olacak şekilde inşa edilmiştir. Model inşa edilirken Devlet Su İşleri’nden (DSİ) elde edilen harita ve baraj gövdesine ait kesitlerle beraber İzmir Su ve Kanalizasyon İdaresi (İZSU) Genel Müdürlüğü’nden temin edilen güncel dijital vaziyet planından yararlanılmış ve ilgili topoğrafyayla beraber Seferihisar – Kuşadası Karayoluyla birlikte evler modele yansıtılmıştır.

Su derinlikleri e+ WATER L seviye ölçerleri kullanılarak ölçülmüştür. Hızlar Ultrasonic Velocity Profiler (UVP) algılayıcılarıyla belirlenmiştir. Taşkın dalgasının yayılması kamera vasıtasıyla kaydedilmiştir. Nümerik araştırmalar Flow 3D programı ile RNG, LES ve k-ε türbülans modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Deneylerde farklı üç senaryo gerçekleştirilmiş olup en büyük su derinliklerinin ani yıkılmada oluştuğu gözlemlenmiştir. Ani yıkılmadan sonra sırasıyla trapez gedik ve üçgen gedik durumlarında maksimum su derinlikleri elde edilmiştir. Ani yıkılmada maksimum derinliğe ulaşma süresi en kısa olup bunu trapez gedik ve üçgen gedik oluşumları izlemiştir.

Deneylerde 12 cm’ye varan su derinlikleri ölçülmüş olup doğada 3,6 m’ye karşılık gelmekte ve böylece bir katlı evler suya gömülmektedir. Deneylerde ölçülen hızlar 6 m/s mertebesine ulaşmakta ve bu da doğada 32,88 m/s hıza karşılık gelmektedir. Bu mertebedeki hızlar yapılara önemli bir hidrodinamik etki uygulayarak stabilitelerini tehdit edecek büyüklüktedir.

Taşkın dalgasının evlerin yoğun olduğu bölgeye yaklaşık 6 saniyede ulaştığı deneylerde gözlemlenmiş olup doğada 2,7 dakikaya karşılık gelmektedir. Deneylerde taşkın dalgasının karayoluna ulaşma süresi 7 saniye olarak ölçülmüş olup doğada 3,2 dakikaya karşılık gelmektedir.

Sayısal çözümler sonucunda RNG ile elde edilen sonuçların deneysel bulgulara daha yakın olduğu görülmüştür.

Alternate abstract:

The distorted physical model of Ürkmez Dam was constructed together with its reservoir and the downstream part. The horizontal and vertical scales of the model are 1/30 and 1/150, respectively. The model was constructed by means of the maps and drawings obtained from State Hydraulic Works (DSI) and current digital layout plan obtained from the General Directorate of Water and Sewerage Administration (IZSU). Seferihisar - Kuşadası highway and residences were reflected in the model together with the relevant topography.

Water depths were measured by using e + WATER L level meters. Velocities were determined with Ultrasonic Velocity Profiler (UVP) sensors. The propagation of the flood wave was recorded by high definition camera. Numerical analysis was performed by means of Flow 3D software by using RNG, LES and k-ε turbulence models.

The experiments were carried out with three different scenarios and the magnitudes of the maximum water depths were observed in the following order: sudden collapse, formation of trapezoidal breach and formation of triangular breach. The shortest time to reach the maximum depths was observed in the sudden collapse case and followed by trapezoidal and triangular formation cases.

In the experiments, water depths up to 12 cm were measured. This value corresponds to 3.6 m meaning that the residences of one floor will be submerged. The velocities measured in the experiments reached 6 m/s, which corresponds to a speed of 32.88 m/s in nature. Such velocities are large enough to threaten the stabilities of the structures because of significant hydrodynamic effect.

During the experiments the time elapsed for the flood wave to reach the intense residential area is about 6 seconds, which corresponds to 2.7 minutes in nature. In the experiments, the flood wave reached the highway approximately in 7 seconds, which corresponds to 3.2 minutes in nature.

It was revealed that numerical results obtained by using RNG turbulence model was more compatible with the experimental findings.