Mansapta trapez daralma olması durumunda baraj yıkılması taşkın dalgasıyayılımının sığ su denklemleri ile modellenmesi

Abstract

Baraj yıkılması sonucu oluşan taşkın dalgası can ve malkayıplarına sebep olabileceği için hidrolik alanında önemlibir çalışma konusudur. Ancak gerçek baraj yıkılmasıolayına ait veriler yetersizdir ve bu durum konu ile ilgiliaraştırmacıların bilgisini de sınırlamaktadır. Bu nedenlebaraj yıkılması verisi üreten deneysel çalışmalar hemkonunun daha iyi anlaşılması hem de nümerik ve analitikyöntemlerin doğrulanması için büyük önemtaşımaktadırlar. Bu çalışmada, mansap bölgesinde trapezdaralma bulunması durumundaki baraj yıkılması akımınaait yüzey profilleri ve noktasal su seviyesi değişimleriincelenmiştir.Verilerin karşılaştırılması deneysel vesayısal olarak yapılmıştır. Sayısal veriler ücretsizBASEMENT yazılımında bulunan 2 boyutlu sığ sudenklemleri yardımıyla elde edilmiştir. Riemann çözücüolarak ise tam çözücü kullanılmıştır. Deneysel sonuçlara isegörüntü işleme yöntemi aracılığı ile ulaşılmıştır. Sonuçlarınuyum içerisinde olduğu ve 2 boyutlu sığ su denklemlerinedayanan analizin mansapta trapez daralma bulunan birbaraj yıkılması problemini çözebilme kapasitesi olduğugözlenmiştir. Ayrıca bu yöntem, daha gelişmiş bilgisayarteknolojisi gerektiren 3 boyutlu Reynolds OrtalamalıNavier-Stokes denklemlerine kıyasla hızlı çözüm imkanısunan kullanışlı bir yöntem olarak değerlendirilmiştir.

Since the flood wave resulting from the dam-break cancause loss of lives and properties, it is a significant field inthe hydraulic studies. However, researchers have limitedknowledge regarding the phenomena due to the lack of thereal case dam-break data. Experimental studies producingthe dam-break data are important to better understand theproblem and validate the numerical or analytical data.Surface profiles and water levels of a dam-break flow in thecase of downstream contraction were analyzed in thepresent study. Experimental and numerical results werecompared using free surface profiles and water level- timecurves. 2D shallow water equations (SWEs) with exactRiemann solver inside the free BASEMENT software wereemployed to obtain the numerical results. Experimentalresults were acquired using image processing technique. Itwas concluded that the results agree well and model basedon 2D SWEs is able to solve the dam-break problem in casetrapezoidal contraction on the downstream. In addition, thismethod was considered as a useful method that offers fasterand reliable solution compared to 3D Reynolds AveragedNavier-Stokes equations, which require more advancedcomputer technology.