Açık Kanallarda Arazi Vejetasyonunun Taşkın Kesitine Etkisinin Değerlendirilmesi

Abstract

Taşkın, özellikle açık kanal olarak tanımlanan nehir yataklarında etkili bir şekilde oluşabilmektedir ve sadece akarsu yatağını değil aynı zamanda akarsu sağ ve sol sahilinde yer alan araziler için de zarara sebebiyet verebilmektedir. Bu çalışmada örnek olarak oluşturulmuş nehir yatağı ve taşkın alanları kullanılmıştır. Taşkına maruz bırakılan alan farklı vejetasyona sahip olarak planlanarak, manning pürüzlülük katsayıları ile tanımlanmıştır. Belirlenen Q=1000 m3/s’lik taşkın debisi akarsu kesitinden geçirilerek, taşkın hesaplamalarında kullanılan HEC-RAS programı ve standart adım metodu yöntemi ile taşkına maruz kalacak alanlar ortaya konmuştur. Vejetasyon çeşitliliğinin taşkına ne kadar etki ettiği, pürüzlülük değerinin artması ile taşkın arasında bir bağlantının olduğu, su hızını yüksek vejetasyonun arttırdığı, kesitlerdeki hidrolik yarıçapın değişiminin taşkına yapmış olduğu etkiler hesaplanmıştır. Ayrıca topoğrafya farklılıklarından ve doğru metotlarla pürüzlülük katsayılarının seçiminin taşkına etkileri de ortaya konmuştur. Böylece vejetasyon türü, topoğrafya, pürüzlülük ve hidrolik yarıçapın taşkın kesitlerine etkisi belirlenerek, önemi değerlendirilmiştir.

Keywords

• Açık kanallar
• manning pürüzlülük katsayısı
• taşkın
• arazi vejetasyonu
• HEC-RAS

Evaluation of the Effect of Land Vegetation on Flood Cross Section in Open Channels

Abstract

Floods can occur effectively, especially in riverbeds defined as open channels, and can cause damage not only to the riverbed itself but also to the lands located on the right and left banks of the river. In this study, example riverbeds and floodplain areas were utilized. The areas exposed to flooding were planned with different vegetation types and defined by Manning roughness coefficients. By passing a determined flood discharge of Q=1000 m3/s through the river cross-section, areas susceptible to flooding were determined using the HEC-RAS program and the standard step method. The influence of vegetation diversity on flooding, the correlation between increasing roughness values and flooding, the acceleration of water velocity by dense vegetation, and the effects of changes in hydraulic radius across sections on flooding were calculated. Additionally, the effects of topographical variations and the selection of roughness coefficients using proper methods on flooding were demonstrated. Thus, the effects of vegetation type, topography, roughness, and hydraulic radius on flood sections were determined and evaluated for their significance.

Keywords

• Open channels
• manning roughness coefficient
• flood
• land vegetation
• HEC-RAS

References

1. [1] A. Sargın, “Coğrafi Bilgi Sistemleri ile Taşkın Riski Ön Değerlendirmesi,” DSİ Yayınları, 1-67, 2013.
2. [2] S. İlhan ve U. Aydar, “İHA Görüntülerinden Yararlanarak Taşkın Analizinin Yapılması: Çan (Kocabaş) Çayı Örneği,” Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, c. 5, s. 1, ss. 27-36, 2023. https://doi.org/10.51534/tiha.1220290
3. [3] G. Onuşluel, “Floodplain management based on the HEC-RAS modeling system,” Dokuz Eylül University Graduate School Of Natural And Applied Sciences, Doktora tezi, İzmir, 2005
4. [4] A.M.A. Shaymaa, A.T.A. Sanaa, and M. Saad, “Water surface profıle and flow pattern sımulatıon over brıdge deck slab,” Journal of Engineering Science and Technology, vol. 15, no. 1, pp. 291-304, 2020.
5. [5] Y. W. Jeong, and W. Jeong, “Experimental and numerical investigation of water-surface characteristics at crossing connected non-orthogonally to four flat channels,” Journal Hydrology and Hydromechanic, vol. 69, no. 2, pp. 232-242, 2021
6. [6] K.S. Erduran, U. Ünal, A.Ş. Dokuz, M.Ç. Nas, “Köprü Ayak Tipi ve Verevliğinin Su Yüzü Profilleri Üzerindeki Etkisinin Deneysel ve Sayısal Olarak Araştırılması”, Konjes, c. 11, s. 1, ss. 41–58, 2023, https://doi.org/10.36306/konjes.1171227
7. [7] B. Naik ve K.K. Khatua, “Water surface profile computation in nonprismatic compound channels,” Aquatic Procedia, c. 4, ss. 1500-1507, 2015. https://doi.org/ 10.1016/j.aqpro.2015.02.194
8. [8] K.S. Erduran, U. Ünal, A.Ş. Dokuz, B. Nas, “Kutu ve dairesel kesitli menfez akımlarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi,” Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 11, s. 4, ss. 1053-1062, 2022. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1163945

9. [9] N. Yılmaz, H. Bozkurt ve Y. Bayazıt, “Akarsu Köprülerinin HEC-RAS Programı ile Hidrolik Analizi: Fidanlık Köprüsü Örneği,” Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 7, s. 2, ss. 896-910, 2020. https://doi.org/10.35193/bseufbd.715657
10. [10] K. Cebe, K ve Ö. Bilhan, “HEC-RAS Hidrodinamik Model Kullanılarak Kararlı Akım Analizi: Nevşehir, Türkiye Örneği,” Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, c. 32, ss. 135-141, 2021. https://doi.org/10.31590/ejosat.1039311
11. [11] K. Çeçen, “Hidrolik Cilt.II Açık Kanallar”, İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul, 1982.
12. [12] N.N. Özyurt, “Su Yapıları, Taşkın Kontrolü Ders Notları”, Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Ankara, 2020.
13. [13] N. Orhan, “Derin kuyu pompalarında kritik dalma derinliğinin boyutsuz büyüklükler ile ilişkisi”, GUMMFD, c. 39, sy. 1, ss. 177–190, 2023, doi: 10.17341/gazimmfd.706122.
14. [14] Y. Yüksel, “Akışkanlar Mekaniği ve Hidrolik,” Beta Basım Yayım, İstanbul, 2020.
15. [15] T. Özbek, “Açık Kanal Akımlarının Hidroliği ve Hidrolik Yapılar,” Teknik Yayınevi, Ankara, 2009.
16. [16] İ. Tuncer, “Açık Kanallarda Su Yüzü Profilinin Belirlenmesi, Nakkaş Dere Örneğinde Bir Hec-Ras Uygulaması,” Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 2011.
17. [17] Y. Tektaş ve N. Polat, “HEC-RAS İle Taşkın Modelleme ve Sentinel-2 Uzaktan Algılama Görüntüsünden Taşkın Hasar Analizi: Diyarbakır İli Çakmak Deresi Çınar Bölgesi Örneği”, Tuzal, c. 3, sy. 1, ss. 28–35, 2021, https://doi.org/10.51489/tuzal.924926
18. [18] T. Helmiö and J. Järvelä, “Hydraulic aspects of environmental flood management in boreal conditions,” Boreal Envıronment Research, vol. 9, Helsinki, 2004.
19. [19] A. Murota, T. Fukuhara & M. Sato, “Turbulence structure in vegetated open channel flows,” J. Hydrosc. Hydraul. Eng. vol.2, pp. 47–61, 1984.
20. [20] N. Kouwen and T.E. Unny, “Flexible roughness in open channels,” Journal of the Hydraulics Division, vol. 99, no.5, pp. 713–728, 1973. https://doi.org/10.1061/JYCEAJ.000364
21. [21] W. X. Huai, J. Zhang, W. J. Wang, G. G. Katul, “Turbulence structure in open channel flow with partially covered artificial emergent vegetation,”Journal of Hydrology, vol. 573, pp. 180-193, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.03.071
22. [22] W.L. Cowan, “Estimating hydraulic roughness coefficients,” Agricultural Engineering vol. 37, no. 7, pp. 473–475, 1956.
23. [23] G. Eryılmaz Türkkan, “Pürüzlülük Katsayısının Açık Kanal Akımına Etkisinin İncelenmesi”, Düzce Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi, c. 9, s. 3, ss. 61–68, 2021, https://doi.org/10.29130/dubited.800691
24. [24] M. Sunkar, S. Tonbul, “Batman’da 31 Ekim-1 Kasım 2006 tarihinde yaşanan taşkının nedenleri”, In II. Ulusal Taşkın Sempozyumu Tebliğler Kitabı, pp. 349-361, 2010.
25. [25] D. Öztürk, İ. Yılmaz, U. Kırbaş, “Çorum ili taşkın tehlikesinin analitik hiyerarşi yöntemi kullanılarak incelenmesi”, In TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 16. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, pp. 1-5, 2017.
26. [26] E. E. Çanta, S. Temuçin Kılıçer & H. Akıncı, “FLO-2D ve HEC-RAS Yazılımları ile Ardanuç (Artvin) İlçesindeki Pona Deresi ve Örtülü Deresi’nin Taşkın Yayılım Haritalarının Karşılaştırmalı Üretilmesi,” Türk Uzaktan Algılama Ve CBS Dergisi, c. 3, s. 1, ss. 50-64, 2022. https://doi.org/10.48123/rsgis.1058378