RIVER BED TOPOGRAPHY IN MEANDERING STREAMS AND ITS RELATIONSHIP WITH LOCAL SCOUR

Abstract

In Meandering Streams, deformation in bed topography occurs due to secondary flows. This situation significantly increases the local scour depths around hydraulic structures such as bridge piers and dikes, especially at the central angles of ~60º, ~130º and outer boundaries of the channel. Therefore, it is important to determine bed topography in dealing with local scour depths around hydraulic structures and investigate its effect on scour depths. In this study, bed deformations generated before the construction of hydraulic structure in a channel bend of 180o due to only flow are investigated. For this purpose, a series of experiments were made and bed topography was obtained by measuring the bed elevations at each central angle of 5o. As a result of the experimantal study, scour was not much observed in the beginning of the meander because the meterials coming from the upstream replaces the carried material, but it was observed that the scour depth increases because of the lack of incoming material. The generated relative flow depths were determined at flow axis and along the line which was thought to be at a distance of 20 % of channel width from the channel boundary and bed topography generated by the effect of flow was obtained. As a result, it was observed that the parameters which are effective in the generation of bed topography due to flow at meandering channel have the same effect in the generation of local scour when an obstacle is placed and that the bed topography and local scour depths have a very close similarity.

Keywords

• River hydraulics, Local scour, Bed topography, Stream bends, Piers, Abutment

AKARSU KIVRIMLARINDA MEYDANA GELEN TABAN TOPOĞRAFYASI VE YEREL OYULMA İLE İLİŞKİSİ

Öz

Akarsu kıvrımlarında meydana gelen sekonder akımların etkisiyle taban topoğrafyasında deformasyonlar oluşmaktadır. Bunun sonucunda, akarsu kıvrımlarına yerleştirilecek olan köprü ayakları ve mahmuzlar gibi yapıların etrafında meydana gelen yerel oyulma derinlikleri, kanal kıvrımının ~60º, ~130º merkez açılarında ve kanalın dış kenarında oldukça artırmaktadır. Bu sebeple, su yapıları etrafındaki yerel oyulma derinliklerinin tespiti çalışmalarında taban topoğrafyasının belirlenmesi ve oyulma derinliklerine etkisinin araştırılması oldukça önemli olmaktadır. Bu çalışmada, 180º'lik bir kanal kıvrımında, su yapısı yerleştirilmeden sadece akımdan dolayı meydana gelen taban deformasyonları incelenmiştir. Bunun için bir seri deney yapılarak her 5º'lik merkez açıda kanal enkesiti boyunca taban seviyeleri ölçülmüş ve taban topoğrafyası çıkarılmıştır. Yapılan deneysel çalışmanın sonucunda, kıvrımın girişinde membadan gelen malzeme, taşınan malzemeyi karşıladığından pek fazla oyulma olmadığı, ancak daha sonra gelen malzemenin yetersizliğinden dolayı oyulma derinliğinin arttığı gözlenmiştir. Kanal kenarlarından cidar etkisinin olmadığı düşünülen kanal genişliğinin % 20'si kadar içerideki bir hat boyunca ve akım ekseninde oluşan rölatif akım derinlikleri tesbit edilmiş ve akımın etkisiyle meydana gelen taban topoğrafyası çıkarılmıştır. Sonuç olarak, kıvrımlı kanalda akımın etkisiyle oluşan taban topoğrafyasına etki eden parametrelerin, engel yerleştirildiğinde meydana gelen yerel oyulmaların oluşumunda da aynen etkili olduğu ve taban topoğrafyasıyla yerel oyulma derinliklerinin çok yakın bir benzerlik gösterdiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Nehir hidroliği, Yerel oyulma, Taban topğrafyası, Akarsu kıvrımı, Köprü ayağı