Investigation of Pressure Flow Scour at River Bridges During Flooding

Öz

Within the scope of the study, scour hole around the pier of a skewed bridge model was investigated under clear water and pressurized flow conditions. In the experiments, pressure bridge scour was examined at three different discharges and four approach flow depths using a bridge deck with a 15° skewness angle and an oval pier. The experiments were conducted in three groups as vertical contraction scour under pressure flow condition, local scour under free flow condition and pressure bridge scour under pressurized flow condition. It was observed that the maximum vertical contraction scour depth increased as discharge increased and decreased with increase in approach flow depth in the presence of only bridge deck. It was also noted that the maximum local scour depth increased with discharge and approach flow depth under free flow condition. Similar results were monitored under pressurized flow condition for bridge scour in which the maximum scour depth increased with increasing discharge and decreasing approach flow depths. Furthermore, it was noted that the upstream thalweg lowered and the scour hole became wider at small approach flow depths under pressurized flow condition. This showed that the observed vortices and turbulence were effective not only around the pier but also on the upstream of the deck. According to the results, it was shown that the maximum pressure flow scour depth was greater than the sum of the vertical contraction and local scour depths at small discharges, but as discharge increased, the maximum pressure flow scour depth decreased.

Anahtar Kelimeler

• Floods
• Maximum Scour Depth
• Piers
• Pressure Flow
• River Bridges
• Scour

Taşkın Durumunda Akarsu Köprülerinde Basınçlı Akım Oyulmasının İncelenmesi

Öz

Çalışma kapsamında temiz su ve basınçlı akım koşullarında orta ayağı olan, verevli köprü modeli altında ayak etrafında meydana gelen oyulma çukuru incelenmiştir. Deneylerde 15°’lik verevlik açısına sahip köprü tabliyesi ile oval bir orta ayak kullanılmış, üç farklı debi ve dört farklı yaklaşım akım derinliğinde oluşan basınçlı akım oyulmaları incelenmiştir. Deneyler basınçlı akım durumunda sadece düşey daralma oyulması, serbest akım durumunda sadece yerel oyulma ve basınçlı akım durumunda düşey daralma ile yerel oyulmanın birlikte meydana geldiği basınçlı akım oyulması olmak üzere üç grup halinde gerçekleştirilmiştir. Sadece tabliye olması durumunda maksimum düşey daralma oyulma derinliğinin debi değeri arttıkça arttığı, yaklaşım akım derinliğinin artmasıyla azaldığı gözlemlenmiştir. Serbest akım durumunda ayak etrafında meydana gelen maksimum yerel oyulma derinliğinin de debi ve yaklaşım akım derinliğiyle birlikte arttığı belirlenmiştir. Basınçlı akım durumunda meydana gelen basınçlı akım oyulması için de benzer sonuçlar elde edilmiş, artan debi ve azalan yaklaşım akım derinliklerinde maksimum oyulma çukuru derinliklerinin arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca basınçlı akım durumunda memba taban seviyesinin alçaldığı ve oyulma çukurunun küçük yaklaşım akım derinliklerinde yayvanlaştığı gözlemlenmiştir. Bu da meydana gelen çevrintilerin ve türbülansın sadece ayak etrafında değil tabliyenin memba tarafında da etkili olduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında küçük debilerde basınçlı akım oyulmasının düşey daralma ve yerel oyulma toplamlarına göre daha büyük olduğu ancak debi değeri arttıkça basınçlı akım oyulma değerinin daha küçük olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Akarsu Köprüleri
• Basınçlı Akım
• Köprü Ayakları
• Maksimum Oyulma Derinliği
• Oyulma
• Taşkınlar

Kaynakça

1. Akyüz, B. E. ve Çetin, E. İ. (2022). İnsani gelişme endeksi ve VIKOR yöntemine göre Türkiye'deki illerin sıralaması. Verimlilik Dergisi, (1), 60-77.
2. Becker, G., Aerts, J. C. ve Huitema, D. (2014). Influence of flood risk perception and other factors on risk‐reducing behaviour: a survey of municipalities along the Rhine. Journal of Flood Risk Management, 7(1), 16-30.
3. Bilgen, G., Balcı, E. ve Kalça, M. Y. (2022). Kastamonu Bozkurt ilçesinde 11.08. 2021 tarihinde meydana gelen sel felaketinin yerinde incelenmesi. Tasarım Mimarlık ve Mühendislik Dergisi, 2(1), 20-35.
4. Birkholz, S., Muro, M., Jeffrey, P. ve Smith, H. M. (2014). Rethinking the relationship between flood risk perception and flood management. Science of the Total Environment, 478, 12-20.
5. Bubeck, P., Botzen, W. J. W., Suu, L. T. T. ve Aerts, J. C. J. H. (2012). Do flood risk perceptions provide useful insights for flood risk management? Findings from central Vietnam. Journal of Flood Risk Management, 5(4), 295-302.
6. Duan, W., He, B., Nover, D., Fan, J., Yang, G., Chen, W. vd., (2016). Floods and associated socioeconomic damages in China over the last century. Natural Hazards, 82, 401-413. https://doi.org/10.1007/s11069-016-2207-2
7. Ekoh, S. S., Teron, L., Ajibade, I. ve Kristiansen, S. (2022). Flood risk perceptions and future migration intentions of Lagos residents. International Journal of Disaster Risk Reduction, 83, 103399.
8. Eryılmaz Türkkan, G., Hırca, T. (2021). The investigation of flood risk perception as a quantitative analysis from socio-demographic perspective. Natural Hazards, 106(1), 715-733.

9. Glaus, A., Mosimann, M., Röthlisberger, V. ve Ingold, K. (2020). How flood risks shape policies: flood exposure and risk perception in Swiss municipalities. Regional Environmental Change, 20, 1-17. https://doi.org/10.1007/s10113-020-01705-7
10. Gotham, K. F., Campanella, R., Lauve‐Moon, K. ve Powers, B. (2018). Hazard experience, geophysical vulnerability, and flood risk perceptions in a postdisaster city, the case of New Orleans. Risk Analysis, 38(2), 345-356.
11. Grothmann T. ve Reusswig F (2006) People at risk of flooding: Why some residents take precautionary action while others do not. Natural Hazards 38, 101–120. https://doi.org/10.1007/s11069-005-8604-6
12. Han, Z., ve Sharif, H. O. (2021). Analysis of flood fatalities in the United States, 1959–2019. Water, 13(13), 1871. https://doi.org/10.3390/w13131871
13. Heel B. F. ve Born R. (2020) Studying residents’ flood risk perceptions and sense of place to inform public participation in a Dutch river restoration project, Journal of Integrative Environmental Sciences, 17(1), 35-55. 10.1080/1943815X.2020.1799826
14. Hudson, P., Hagedoorn, L. ve Bubeck, P. (2020). Potential linkages between social capital, flood risk perceptions, and self-efficacy. International Journal of Disaster Risk Science, 11(3), 251- 262. https://doi.org/10.1007/s13753-020-00259-w
15. Jonkman, S. N. ve Kelman, I. (2005). An analysis of the causes and circumstances of flood disaster deaths. Disasters, 29(1), 75-97. https://doi.org/10.1111/j.0361-3666.2005.00275.x
16. Karagöz, Y. (2016). SPSS ve AMOS23 Uygulamalı istatistiksel analiz. Nobel yayınları, Ankara, Türkiye
17. Kesmodel, U. S. (2018). Cross‐sectional studies–what are they good for? Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica, 97(4), 388-393. https://doi.org/10.1111/aogs.13331
18. Kellens, W., Zaalberg, R., Neutens, T., Vanneuville, W. ve De Maeyer, P. (2011). An analysis of the public perception of flood risk on the Belgian coast. Risk Analysis, 31(7), 1055-1068. https://doi.org/10.1111/j.1539-6924.2010.01571.x
19. Kömüşcü, A. U., Aksoy, M., Çelik, S., Ciba, Ö. F., Uğurlu, A., Turgu, E. ve Emel, Ü. N. A. L. (2021). 22 Ağustos 2020 tarihinde Giresun ve ilçelerinde meydana gelen şiddetli yağış ve sel olayının meteorolojik ve hidrometeorolojik analizi. Su Kaynakları, 6(1), 1-14.
20. Krejcie, R. V. ve Morgan, D. W. (1970). Determining sample size for research activities. Educational and Psychological Measurement, 30(3), 607-610.
21. Lechowska, E. (2018). What determines flood risk perception? A review of factors of flood risk perception and relations between its basic elements. Natural Hazards, 94(3), 1341-1366. https://doi.org/10.1007/s11069-018-3480-z
22. Liu, D., Li, M., Li, Y. ve Chen, H. (2022). Assessment of public flood risk perception and influencing factors: An example of Jiaozuo city, China. Sustainability, 14(15), 9475.
23. Liu, D., Li, Y., Shen, X., Xie, Y. ve Zhang, Y. (2018). Flood risk perception of rural households in western mountainous regions of Henan Province, China. International Journal of Disaster Risk Reduction, 27, 155-160. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2017.09.051
24. Mızrak, S., Özdemir, A. ve Aslan, R. (2021). Adaptation of hurricane risk perception scale to earthquake risk perception and determining the factors affecting women's earthquake risk perception. Natural Hazards, 109(3), 2241-2259.
25. Mızrak, S. ve Turan, M. (2023). Effect of individual characteristics, risk perception, self-efficacy and social support on willingness to relocate due to floods and landslides. Natural Hazards, 116(2), 1615-1637.
26. O'Neill, E., Brereton, F., Shahumyan, H. ve Clinch, J. P. (2016). The impact of perceived flood exposure on flood‐risk perception: The role of distance. Risk Analysis, 36(11), 2158-2186. https://doi.org/10.1111/risa.12597
27. Öztürk, E. ve Şahinöz, T. (2018). Afet ve acil durum kayıtlarından 50 yılın (1960-2010) analizi: Gümüşhane ili örneği. Gümüşhane Üniversitesi Sağlık Bilimleri Dergisi, 7(1), 94-100.
28. Ponstingel, D. ve Lopez, C. W., Earl, R. A. (2019). Flood awareness among college students in flash flood alley: A case study of Texas State University in San Marcos, Texas, USA. Papers in Applied Geography, 5(3-4), 236-255. https://doi.org/10.1080/23754931.2019.1694966
29. Qasim, S., Khan, A. N., Shrestha, R. P. ve Qasim, M. (2015). Risk perception of the people in the flood prone Khyber Pukhthunkhwa province of Pakistan. International Journal of Disaster Risk Reduction, 14, 373-378.
30. Shah, A. M., Rana, I. A., Lodhi, R. H., Najam, F. A. ve Ali, A. (2023). Evacuation decision making and risk perception: flooded rural communities in Pakistan. Environmental Hazards, 23(1), 54-71.
31. Sönmez, M. E. ve Kesici, Ö. (2013). İklim değişikliği ve plansız şehirleşmenin Kilis şehrinde yol açtığı sel felaketleri. Doğu Coğrafya Dergisi, 17(28), 57-77.
32. Trumbo, C. W., Peek, L., Meyer, M. A., Marlatt, H. L., Gruntfest, E., McNoldy, B. D. ve Schubert, W. H. (2016). A cognitive‐affective scale for hurricane risk perception. Risk Analysis, 36(12), 2233-2246.
33. URL 1, https://www.afad.gov.tr/aciklamali-afet-yonetimi-terimleri-sozlugu (Son Erişim: 25.02.2025)
34. URL 2, https://www.emdat.be/emdat_db/ (Son Erişim: 22.09.2023)
35. URL 3, https://www.undrr.org/media/48008/download (Son Erişim: 15.10.2023)
36. URL 4, https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?kn=100&locale=tr (Son Erişim: 1.08.2023)
37. URL5, https://gumushane.afad.gov.tr/ (Son Erişim: 10.09.2023)
38. URL 6, https://www.icisleri.gov.tr/afad-turkiyenin-afet-risk-haritasini-cikardi (Son Erişim: 10.09.2023)
39. Wang, X. ve Cheng, Z. (2020). Cross-sectional studies: strengths, weaknesses, and recommendations. Chest, 158(1), 65-71. https://doi.org/10.1016/j.chest.2020.03.012
40. Wang, Z., Wang, H., Huang, J., Kang, J., Han, D. (2018). Analysis of the public flood risk perception in a flood-prone city: The case of Jingdezhen city in China. Water, 10(11), 1577. https://doi.org/10.3390/w10111577
41. Yari, A., Ostadtaghizadeh, A., Ardalan, A., Zarezadeh, Y., Rahimiforoushani, A. ve Bidarpoor, F. (2020). Risk factors of death from flood: Findings of a systematic review. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 18(2), 1643-1653
42. Yin, Q., Ntim-Amo, G., Ran, R., Xu, D., Ansah, S., Hu, J., Tang, H. (2021). Flood disaster risk perception and urban households’ flood disaster preparedness: The Case of Accra Metropolis in Ghana. Water, 13(17), 2328. https://doi.org/10.3390/w13172328