Hidrolik Sıçrama Hesabı
Bu makale, hidrolik sıçramanın temel fiziğini, Belanger (momentum) denklemini, USBR/FHWA standart havuz tiplerini ve Türkiye'ye özgü saha uygulamalarını kapsamaktadır. Froude sayısı sınıflandırması,...
1. Froude Sayısı ve Akım Sınıflandırması
Sıçrama kesiti (eşlenik derinlikler y₁→y₂, enerji kaybı ΔE), özgül enerji eğrisi, enerji kırıcı havuz tipleri (USBR), sıçrama tipleri, kuyruksuyu konumu ve tasarım tablosu (USBR / FHWA HEC-14 / DSİ Teknik Şartnamesi).
Froude sayısı, akımdaki atalet kuvvetleri ile yerçekimi kuvvetleri arasındaki boyutsuz orandır. Açık kanal akışlarında akım rejiminin belirlenmesinde temel parametre olarak kullanılır.
1.1 Froude Sayısı Tanımı
Dikdörtgen kesitli kanallarda:
Burada:
- = ortalama akım hızı (m/s)
- = yerçekimi ivmesi = 9,81 m/s²
- = akım derinliği (m)
Genel kesitli kanallarda hidrolojik derinlik kullanılmalıdır:
Burada = ıslak kesit alanı (m²), = su yüzü genişliği (m).
Dikkat: Dikdörtgen kesit dışındaki (trapez, daire) kanallarda olduğundan Froude sayısı hesabında kullanılmalıdır. Dikdörtgen kesitta eşitliği geçerlidir.
Tablo 1: Froude Sayısı Tanımı
| Froude Sayısı | Akım Rejimi | Türkçe Adı | Özellik |
|---|---|---|---|
| Subcritical flow | Nehir rejimi | Yerçekimi kuvvetleri baskın; uzun dalgalar memba yönüne ilerleyebilir | |
| Critical flow | Kritik akım | Özgül enerji minimumu; dalga iletimi yoktur | |
| Supercritical flow | Sel rejimi | Atalet kuvvetleri baskın; bilgi yalnızca akış yönünde iletilir |
Hidrolik sıçrama, durumundan durumuna ani geçişte oluşur.
Saha Notu (Türkiye): Türkiye'deki sulama kanallarının büyük bölümü nehir rejimiyle tasarlanmıştır. Bağlama ve dolu savak mansaplarında genellikle aralığında sel rejimi oluşur; DSİ bağlama projelerinde tipik değer olarak görülmektedir.
2. Eşlenik Derinlik (Belanger Eşitliği)
Farklı enerji kırıcı havuz (stilling basin) tiplerinde sıçrama uzunluğu oranı (LB/d2) ile giriş Froude sayısı (Fr1) ilişkisi — Tip-I'den Tip-IV'e sıçrama tipi karşılaştırması.
2.1 Dikdörtgen Kesit İçin Belanger Denklemi
Dikdörtgen kesitli yatay kanalda momentum denkleminin çözümünden Belanger (1838) tarafından elde edilen bağıntı:
Açık form:
Ters hesap ('den hesabı):
2.2 Momentum (Özgül Kuvvet) Fonksiyonu
Belanger denkleminin türetildiği momentum fonksiyonu — dikdörtgen kanal, birim genişlik :
Sıçrama öncesi ve sonrası momentum eşitliği: . Bu yöntem, trapez ve dairesel kesitlerde sayısal iterasyon ile uygulanır.
Tablo 2: Momentum (Özgül Kuvvet) Fonksiyonu
| Sıçrama Tipi | Enerji Kaybı | ||
|---|---|---|---|
| 1,7 | 2,1 | Zayıf | %7 |
| 2,5 | 3,1 | Salınımlı alt sınır | %15 |
| 3,0 | 3,8 | Salınımlı | %25 |
| 4,5 | 5,9 | Dengeli alt sınır | %45 |
| 6,0 | 8,5 | Dengeli | %60 |
| 9,0 | 12,0 | Dengeli üst sınır | %70 |
| 12,0 | 16,6 | Güçlü | %78 |
Saha Notu (Türkiye): Türkiye'deki DSİ bağlama ve sulama projelerinde savak mansap tasarımı, çoğunlukla aralığında yapılır; bu aralıkta eşlenik derinlik oranı mertebesindedir.
3. Enerji Kaybı
Yatay zemin üzerinde hidrolik sıçrama parametrelerinin tanımı — giriş derinliği D1, çıkış derinliği D2, sıçrama uzunluğu L, enerji kaybı E1-E2 ve özgül enerji eğrisi.
Hidrolik sıçramada oluşan özgül enerji kaybı (m cinsinden):
Veya enerji denklemi kullanılarak:
Enerji kaybı yüzdesi (verim):
Teorik etkinlik (yalnızca 'in fonksiyonu):
Dikkat: Enerji kaybı hesabında kullanılmalı; havuz çıkış hızı m/s ise mansap zemin koruması (rip-rap, beton blok) zorunludur. DSİ Sanat Yapıları Teknik Şartnamesi Bölüm 7'ye göre enerji kırıcı tesislerin boyutlandırmasında mansap oyulma riski her koşulda değerlendirilmelidir.
4. Sıçrama Sınıflandırması (Fr₁'e Göre)
Kademeli şelale ve enerji kırıcı havuz yapısı — her basamakta enerji kısmi olarak kırılarak mansap oyulmasının önüne geçilir; DSİ sulama kanalı savak mansap tasarımı için tipik uygulama.
Tablo 3: Sıçrama Sınıflandırması (Fr₁'e Göre)
| Aralığı | Sıçrama Tipi | Enerji Kaybı | Özellik | Havuz Tercihi | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,0–1,7 | Dalgalı sıçrama (Undular) | 1,0–2,0 | < 5% | Zayıf dalgalar; enerji kaybı az | Büyük olasılıkla havuz GEREKMEYEBİLİR |
| 1,7–2,5 | Zayıf sıçrama (Weak) | 2,0–3,1 | 5–15% | Küçük rulo; sınırlı türbülans | USBR Tip I (serbest havuz) |
| 2,5–4,5 | Salınımlı sıçrama (Oscillating) | 3,1–5,9 | 15–45% | Kararsız; yüzey salınımları; en tehlikeli aralık | FHWA HEC-14 Tip IV veya SAF Havuzu |
| 4,5–9,0 | Dengeli sıçrama (Steady) | 5,9–12,0 | 45–70% | İyi tanımlı rulo; verimli enerji kırıcı | USBR Tip II veya III (önerilen) |
| > 9,0 | Güçlü sıçrama (Strong) | > 12,0 | 70–85% | Aşırı türbülanslı; büyük rulo | USBR Tip II |
Tasarımda tercih edilen: (dengeli sıçrama, konuma göre bağımsız ve stabil).
Dikkat: salınımlı sıçrama aralığı tasarımda kaçınılması gereken Froude bölgesidir. Bu aralıkta sıçrama konumu kararsızdır ve kanal tabanına düzensiz yük uygular. Türkiye'de bu durumla karşılaşıldığında savak giriş geometrisi değiştirilerek ya ya da aralığına çekilmesi önerilir.
5. Sıçrama Uzunluğu
Özgül enerji eğrisi — kritik derinlik (yc=1,254 m) ve minimum enerji (Emin=1,882 m); sıçrama uzunluğu hesabında eşlenik derinlik çiftinin (y1, y2) belirlenmesi için referans.
Sıçrama uzunluğu , sıçramanın başladığı (y₁ kesiti) ile bittiği (y₂ kesiti) arasındaki yatay mesafedir.
5.1 USBR (Peterka, 1957) Formülü
5.2 Hager Formülü
5.3 Rajaratnam–Subramanya Ampirik Formülü
Burada = sıçrama başından ölçülen eksenel mesafe, (dikdörtgen kesit).
5.4 Basit Yaklaşım
Tablo 4: Basit Yaklaşım
| Formül | Yazar | Uygulama Aralığı | Kesit |
|---|---|---|---|
| USBR/Peterka (1957) | Dikdörtgen | ||
| Hager (1992) | Dikdörtgen | ||
| SAF Stilling Basin | Trapez/Dikdörtgen |
Dikkat: USBR formülü yalnızca aralığı için geçerlidir. Bu aralık dışındaki Froude sayılarında doğru formül seçilmezse havuz kısa boyutlandırılır; mansap oyulması riski oluşur.
6. Enerji Kırıcı Havuz (Stilling Basin) Boyutlandırması
Türkiye'de kaya dolgu barajlarda enerji kırıcı havuz tasarımı — sarp vadi koşullarında yüksek Froude sayılı akışın yönetilmesi; DSİ/USBR Tip II havuz uygulaması.
6.1 USBR Standart Havuz Tipleri
DSİ Sanat Yapıları Teknik Şartnamesi Bölüm 7 ve DSİ Baraj Yapım Teknik Şartnamesi'ne göre enerji kırıcı havuz tipleri USBR kriterlerine dayandırılır.
Tablo 5: USBR Standart Havuz Tipleri
| Havuz Tipi | Froude Aralığı | Özellik | Uygulama |
|---|---|---|---|
| USBR Tip I | Herhangi | Düz apron, ek yapı yok | Düşük hız, geniş kanal |
| USBR Tip II | Chute blok + diş sill; baffle yok | Büyük baraj spillway'i, mansap hızı yüksek | |
| USBR Tip III | Chute blok + baffle blok + eşik | Orta ölçekli yapılar, V < 15 m/s | |
| USBR Tip IV | Salınımlı sıçrama tipi | Düşük debili menfez çıkışı | |
| SAF Havuzu | Küçük drenaj yapıları | KGM menfez çıkışları |
Havuz uzunluğu:
Minimum havuz derinliği (pratik kural — DSİ/USBR):
USBR Tip II için güvenlik artışı:
6.2 SVG Teknik Kesit
[cite:109]
6.3 USBR Havuz Tipi Seçim Grafiği
6.4 Chute Blok ve Baffle Blok Boyutları (USBR Tip III)
Tablo 6: Chute Blok ve Baffle Blok Boyutları (USBR Tip III)
| Parametre | Oran | Açıklama |
|---|---|---|
| Chute blok yüksekliği | Giriş derinliğine eşit | |
| Chute blok genişliği | Yüksekliğe eşit | |
| Baffle blok yüksekliği | Chute blok ile aynı | |
| Baffle blok yeri | Havuz uzunluğunun 1/3'ünde | |
| Yan duvardan mesafe | Minimum | |
| Blok kapladığı genişlik | %40–55 | Kanal genişliğinin |
Dikkat: Baffle bloklardaki hız m/s ise kavitasyon riski oluşur; Tip III yerine Tip II kullanılmalı ya da akım hızı sınırlandırılmalıdır (USBR EM-25 Bölüm 9, FHWA HEC-14 Bölüm 8).
6.5 Saha Uygulaması
7. Sıçrama Konumu Kontrolü
Sıçrama konumu, mansap kuyruksuyu (tailwater, TW) koşullarıyla belirlenir:
Tablo 7: Sıçrama Konumu Kontrolü
| Kuyruksuyu Koşulu | Sonuç | Risk | Önlem |
|---|---|---|---|
| Sıçrama yapı hemen mansabında oluşur | — | İdeal durum | |
| Sıçrama akış yukarı kayar; gömülü sıçrama | Enerji kırma verimliliği düşer | Havuz yeniden boyutlandır veya eşik koy | |
| Sıçrama akış aşağı kayar; mansap oyulması | Ciddi hasar | Rip-rap veya beton zemin koruma |
Kuyruksuyu eğrisi (TW rating curve), hem düşük (kuru mevsim) hem yüksek (taşkın) debi koşulları için Manning hesabıyla oluşturulmalıdır.
Saha Notu (Türkiye): Türkiye'de DSİ baraj ve bağlama projelerinde kuyruksuyu seviyesi tayini, mansap kanalın Manning katsayısı (toprağa bağlı) alınarak hesaplanmaktadır. Zemin koşulları (alüvyon, kireçtaşı, marn) kuyruksuyu eğrisini doğrudan etkiler.
8. Dikdörtgen Olmayan Kesitler
Trapez veya dairesel kesitlerde Belanger eşitliği doğrudan uygulanamaz. Bu durumlarda momentum denkleminin sayısal çözümü gerekir:
Burada:
- = ıslak kesit alanı (m²)
- = ağırlık merkezinin su yüzeyine uzaklığı (m)
- Trapez kesit için: ,
Tablo 8: Dikdörtgen Olmayan Kesitler
| Kesit Tipi | Yöntem | Hata Payı |
|---|---|---|
| Dikdörtgen | Belanger denklemi (analitik) | %0 |
| Trapez | Momentum denklemi — iterasyon | <%1 |
| Daire | Momentum denklemi — iterasyon | <%1 |
| Bileşik | Sayısal çözüm (yazılım) | <%2 |
Dikkat: Trapez veya dairesel kesitlerde Belanger formülünün doğrudan uygulanması %10–30 oranında hata verir; bu hatanın gerçek eşlenik derinliği küçük tahmin etmesi mansap korumasının yetersiz boyutlandırılmasına yol açar (FHWA HEC-14 Bölüm 6).
9. Alternatif Enerji Kırıcı Yapılar
Hidrolik sıçrama havuzuna ek olarak Türkiye'deki büyük baraj projelerinde kullanılan alternatif enerji kırıcı tipler:
Tablo 9: Alternatif Enerji Kırıcı Yapılar
| Tip | Uygulama Koşulu | Avantaj | Dezavantaj |
|---|---|---|---|
| Stilling Basin (Havuz) | Her tür | Kontrollü enerji kırma | Uzun havuz, yüksek beton maliyeti |
| Flip Bucket (Sigorta Havuzu) | m/s; sert zemin | Kısa yapı; hidroelektrik santrallerle uyumlu | Plunge pool oyulması |
| Stepped Spillway (Basamaklı Savak) | SSB barajlar | Savak üzerinde %50–80 enerji kırma | Özel baraj formu gerektirir |
| Plunge Pool (Çukur Havuz) | Yüksek düşümlü baraj | Az beton; doğal zemin kullanılır | Sızıntı ve zemin stabilitesi sorunları |
Saha Notu (Türkiye — Çine Barajı): DSİ Teknik Araştırma ve Kalite Kontrol Dairesi, Çine Barajı (Aydın, SSB tipi) basamaklı dolusavak modelinde basamaklar üzerinde %50–80 oranında enerji kırıldığını ölçmüş; bu sayede mansap enerji kırıcı havuzunun boyutları önemli ölçüde küçültülebilmiştir.
10. Türkiye'ye Özgü Mevzuat ve Saha Koşulları
10.1 Yasal Çerçeve
Tablo 10: Yasal Çerçeve
| Mevzuat | Konu | Gereklilik |
|---|---|---|
| DSİ Sanat Yapıları Teknik Şartnamesi Bölüm 7 | Enerji kırıcı tesisler tasarımı | Hidrolojik hesap + USBR havuz tipi belirleme zorunlu |
| DSİ Baraj Yapım Teknik Şartnamesi | Baraj mansap koruması | Enerji kırıcı havuz tipi (Tip I, II, III) belirleme zorunlu |
| TS EN 1992-3:2006 | Betonarme su yapıları | Mansap havuz betonu C25/30 minimum; sızdırmazlık sınıfı W6 |
| İmar Kanunu 3194 | Su yapıları ruhsatı | İlgili İl Müdürlüğü onayı |
| 6331 İş Sağlığı ve Güvenliği | Şantiye koşulları | Yüksek hızlı su akışı/sıçrama bölgesinde çalışma güvenliği prosedürü |
10.2 Türkiye Deprem Etkisi
Enerji kırıcı havuzlar betonarme yapı olarak TBDY 2018 kapsamında değerlendirilir. Mansap kanalları ve havuzlar su yapısı sınıfında ele alınır:
- TBDY 2018 Madde 4.3.4.1 — Yeraltı ve su yapıları için özel hükümler
- DSİ Sanat Yapıları projelerinde betonarme hesaplar TS 500:2000 Taşıma Gücü Yöntemi ile yapılmalıdır
10.3 Zemin Koşulları
Tablo 11: Zemin Koşulları
| Zemin Tipi | Türkiye'deki Yaygınlık | Oyulma Direnci | Tasarım Notu |
|---|---|---|---|
| Kireçtaşı (çatlaklı) | GAP bölgesi, Toros | Orta | Sızmaya karşı zemin enjeksiyonu gerekebilir |
| Alüvyon (çakıllı) | Menderes, Gediz, Fırat | Düşük | Rip-rap veya beton apron zorunlu; m/s önerilir |
| Bazalt (volkanik) | Doğu Anadolu | Yüksek | Flip bucket uygulanabilir |
| Marn | İç Anadolu, Ege | Düşük–Orta | Beton zemin kaplama zorunlu |
10.4 Birim Fiyat Referansları (DSİ 2025)
Tablo 12: Birim Fiyat Referansları (DSİ 2025)
| Poz No | İş Tanımı | Birim | 2025 Birim Fiyatı (TL) |
|---|---|---|---|
| 52.140.1201 | Kanal kaplama betonu (döküm, muhafaza) | m² | 115,58 |
| 50.205 serisi | DSİ PE100 boru bedelleri | m | 134–7.831 |
| 52.xxx (C25/30) | Betonarme beton döküm (enerji kırıcı kalıp dahil) | m³ | 1.708,84 |
Saha Notu: DSİ 2025 Yılı Birim Fiyat Kitabı, barajlarda beton kaplama ve zemin kaplama için ayrı pozlar içermektedir; güncel fiyatlar her yıl Ocak ayında DSİ resmi web sitesinde yayımlanmaktadır.
11. Akış Diyagramı — Enerji Kırıcı Havuz Tasarım Süreci
Fr₁ hesabı → sıçrama tipi (Fr₁) → eşlenik derinlik y₂ → sıçrama/havuz uzunluğu → kuyruksuyu kontrolü (TW=y₂) → havuz tipi (USBR) seçimi.
12. Sayısal Örnek (Orijinal)
Problem: Dikdörtgen kanal, genişlik m, debi m³/s, giriş derinliği m.
1. Giriş hızı:
2. Froude sayısı:
3. Sıçrama tipi: → Dengeli (steady) sıçrama
4. Eşlenik derinlik:
5. Enerji kaybı:
6. Sıçrama uzunluğu (USBR):
7. Enerji kaybı yüzdesi:
13. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay 🟢
Veriler:
- Kanal tipi: Dikdörtgen, yatay taban
- Kanal genişliği: birim genişlik (unit width),
- Giriş derinliği: m
- Giriş Froude sayısı:
İstenen: Eşlenik derinlik , enerji kaybı ve sıçrama yüksekliği .
Çözüm:
Adım 1 — Belanger denklemi (TS EN 1992-3:2006 su yapıları hesabı, Chaudhry 2022 Denklem 2-3):
Adım 2 — Enerji kaybı:
Adım 3 — Sıçrama yüksekliği:
Sonuç: m, m, m
Kontrol: → dengeli sıçrama sınırı; (Tablo 3 ile uyumlu ); — giriş özgül enerjisi hesaplandığında kontrol edilebilir.
Problem 2 — Orta 🟡
Veriler:
- Kanal tipi: Dikdörtgen, yatay taban
- Kanal genişliği: m
- Savak altı (sluice gate) memba derinliği: m
- Savak altı mansap derinliği (giriş): m
- Enerji kayıpsız savak varsayımı (ideal)
İstenen: Debi , sıçrama sonrası derinlik ve enerji kırıcı etkisi.
Çözüm:
Adım 1 — Debi hesabı (Bernoulli, kayıpsız savak):
(derin havuz) kabul edilerek:
Adım 2 — Froude sayısı:
Adım 3 — Sıçrama tipi: → Salınımlı sıçrama (2,5–4,5). Tasarım açısından kaçınılacak aralık!
Adım 4 — Eşlenik derinlik:
Adım 5 — Enerji kaybı ve verim:
Adım 6 — Havuz tipi önerisi (FHWA HEC-14 Tablo 1):
salınımlı sıçrama aralığında olduğundan USBR Tip IV veya SAF stilling basin seçilmeli ya da giriş geometrisi değiştirilerek Froude sayısı aralığına çekilmelidir.
Sonuç: m³/s, m,
Kontrol: — Tablo 3 ile uyumlu ( için beklenen ) .
Problem 3 — Zor
Senaryo: Bir baraj dolusavağı mansabında USBR Tip III enerji kırıcı havuz boyutlandırılacaktır.
Veriler:
- Kanal tipi: Dikdörtgen, yatay apron
- Kanal genişliği: m
- Tasarım debisi: m³/s
- Savak mansap (sıçrama giriş) derinliği: m
- Mansap kanalı Manning katsayısı: (alüvyon tabanı)
- Mansap kanal eğimi: (hafif eğimli)
İstenen: , , sıçrama tipi, , , , , kuyruksuyu kontrolü ve havuz tipi belirleme.
Çözüm:
Adım 1 — Giriş hızı:
Adım 2 — Froude sayısı:
→ Güçlü sıçrama, enerji kaybı %85 üzerinde.
Dikkat: m/s → Baffle blok kullanımı kavitasyon riski nedeniyle YASAKTIR (USBR EM-25: baffle blok sınırı V < 15 m/s). USBR Tip II seçilmelidir.
Adım 3 — Eşlenik derinlik (Belanger):
Adım 4 — Mansap normal derinliği (Manning — kuyruksuyu):
Geniş kanal yaklaşımı (, ):
Adım 5 — Kuyruksuyu karşılaştırması:
m < m → Sıçrama akış aşağı kayar (mansap oyulması riski)!
DSİ Sanat Yapıları Teknik Şartnamesi Bölüm 7 gereği havuz tabanı kotu düşürülerek eşlenik derinlik kuyruksuyu düzeyine indirilmelidir:
Havuz tabanı m kazılmalıdır (oyma).
Adım 6 — Enerji kaybı:
Adım 7 — Sıçrama uzunluğu (Hager formülü, geniş Fr₁ aralığı):
Not: Hager formülü sınırında olup için geçerlidir:
USBR yaklaşımı ():
Adım 8 — Havuz uzunluğu (USBR Tip II, güvenlik faktörlü):
Adım 9 — Havuz tipi belirleme:
- → Güçlü sıçrama
- m/s > 15 m/s → Baffle blok YASAK → USBR Tip II
- Çıkış eşiği (dentated sill) gerekli
Özet Sonuçlar:
Tablo 13: Problem 3 — Zor
| Parametre | Değer | Birim |
|---|---|---|
| 32,6 | m/s | |
| 15,3 | — | |
| Sıçrama tipi | Güçlü | — |
| 9,73 | m | |
| 44,5 | m | |
| 81,3 | % | |
| (USBR) | 59,4 | m |
| 65,3 | m | |
| Havuz tipi | USBR Tip II | — |
| Taban oyma derinliği | 4,61 | m |
Kontrol: → Güçlü sıçrama doğrulanmış ; enerji kaybı %81 > %70 alt sınırı .
14. Sık Yapılan Hatalar
-
Kuyruksuyu yüksekliğinin yanlış belirlenmesi: Sıçrama konumu, mansap kuyruksuyu seviyesine (tailwater, TW) çok duyarlıdır. durumunda sıçrama akış yukarı kayar ve gömülü (submerged) sıçrama oluşur; bu durumda enerji kırma verimliliği önemli ölçüde düşer. Çözüm: Mansap su seviyesi belirlenirken hem düşük hem yüksek debi koşulları için Manning hesabı yapılmalı; kuyruksuyu eğrisi (TW rating curve) oluşturulmalıdır.
-
Belanger eşitliğinin dikdörtgen olmayan kesitlerde doğrudan uygulanması: Trapez veya dairesel kesitlerde oranı Belanger formülüyle doğrudan hesaplanamaz; %10–30 hata verir. Çözüm: Momentum denklemi sayısal olarak çözülmeli ya da tasarım tabloları kullanılmalıdır.
-
Froude sayısı hesabında yanlış derinlik kullanımı: Dikdörtgen olmayan kesitlerde yerine kullanılması. Çözüm: Trapez ve dairesel kesitlerde formülünü kullanın.
-
Sıçrama uzunluğu formülünün yanlış seçilmesi: USBR formülü yalnızca dengeli sıçrama () için geçerlidir. Çözüm: Uygun aralıkta uygun formülü seç; dışarıdaysa güvenlik payı ile havuz uzunluğunu büyüt.
-
Havuz tabanı oyulmasının hesaba katılmaması: Çıkış hızı m/s ise zemin koruma (rip-rap, baffle blok, çıkış eşiği) zorunludur (DSİ Sanat Yapıları Teknik Şartnamesi Bölüm 7).
-
Salınımlı sıçramada () havuz tasarımı ihmal edilmesi: Bu aralıkta sıçrama konumu kararsızdır. Çözüm: FHWA HEC-14 Tip IV ya da SAF havuzu seçin; veya giriş Froude sayısını istenilen aralığa çekin.
-
m/s'de baffle blok kullanımı: Kavitasyon riski oluşur; USBR EM-25 açıkça yasak koyar. Çözüm: Tip III yerine Tip II seçilmeli ya da savak çıkış hızı düşürülmelidir.
-
Boyuna eğimin momentum denklemine dahil edilmemesi: Büyük eğimlerde () Belanger eşitliği gerçek değerinden farklı sonuç verir. Çözüm: Eğimli kanallarda taban eğimi dahil edilmiş genişletilmiş momentum denklemi kullanılmalıdır.
15. Türkiye Baraj Örnekleri
Yönetmelik ve Standart Referansları
Tablo 14: Yönetmelik ve Standart Referansları
| Referans | Konu | Madde / Bölüm |
|---|---|---|
| DSİ Sanat Yapıları Teknik Şartnamesi | Enerji kırıcı yapı tasarım kriterleri ve havuz tipleri | Bölüm 7 |
| DSİ Baraj Yapım Teknik Şartnamesi | Baraj mansap koruması ve enerji kırıcı havuz tipi belirleme | İlgili maddeler |
| TS EN 1992-3:2006 | Betonarme su yapıları tasarımı; sıvı tutma yapıları | Madde 2.1–5.2 |
| TS 500:2000 | Betonarme yapıların taşıma gücü yöntemi ile hesabı | Madde 7.x |
| TBDY 2018 | Betonarme su yapıları için deprem parametreleri | Madde 4.3.4.1 |
| USBR EM-25 | Stilling basin ve energy dissipator hidrolik tasarımı | Bölüm 9 |
| FHWA HEC-14 | Menfez ve kanal mansabı enerji kırıcı tasarımı | Bölüm 4, 8 |
| KGM Karayolu Hidrolik El Kitabı | Köprü ve menfez mansabı rip-rap koruması | İlgili bölüm |
| Chaudhry M.H. (2022) | Momentum denklemi ve eşlenik derinlik analizi | Bölüm 2 |
| İMO Dergisi — Çine Barajı Makalesi | SSB basamaklı savak enerji kırıcı model deneyi | TMH 420-422/2002 |
Parametre Tablosu
Tablo 15: Parametre Tablosu
| Parametre | Sembol | Tanım | Birim | Tipik Aralık |
|---|---|---|---|---|
| Froude sayısı (giriş) | Giriş kesitinde boyutsuz atalet/yerçekimi oranı | — | 1,0 – 20+ | |
| Giriş derinliği | Sıçrama öncesi su derinliği | m | 0,05 – 2,0 | |
| Çıkış derinliği | Sıçrama sonrası eşlenik derinlik | m | ||
| Giriş hızı | Sıçrama öncesi ortalama hız | m/s | 2 – 35 | |
| Özgül debi | birim genişlik başına debi | m²/s | Projeye göre | |
| Debi | Kanal debisi | m³/s | Projeye göre | |
| Kanal genişliği | Dikdörtgen kanal taban genişliği | m | Projeye göre | |
| Enerji kaybı | Sıçramada harcanan özgül enerji | m | 0,1 – 50 | |
| Sıçrama uzunluğu | Sıçramanın başlangıç-bitiş mesafesi | m | ||
| Havuz uzunluğu | Enerji kırıcı havuz tasarım uzunluğu | m | ||
| Enerji verimi | Kırılan enerjinin girişe oranı | % | 5 – 85 | |
| Özgül enerji (giriş) | m | Hesap değeri | ||
| Özgül enerji (çıkış) | m | Hesap değeri | ||
| Momentum fonksiyonu | (birim genişlik) | m² | — | |
| Kuyruksuyu derinliği | Mansap kanalı normal derinliği (Manning) | m | Hesap değeri |
Kaynaklar
- DSİ Genel Müdürlüğü, Sanat Yapıları Yapım İşi Teknik Şartnamesi, Bölüm 7 — Enerji Kırıcı Tesisler (eski.jmo.org.tr).
- DSİ Genel Müdürlüğü, Baraj Yapım Teknik Şartnamesi (jmo.org.tr/mevzuat).
- TS EN 1992-3:2006, Eurocode 2: Betonarme Yapıların Tasarımı — Bölüm 3: Sıvı Tutma ve İçerme Yapıları (TSE, Türk uyarlaması TS EN 1992-3).
- USBR, Hydraulic Design of Stilling Basins and Energy Dissipators (EM-25), U.S. Bureau of Reclamation, 1984.
- FHWA, Hydraulic Design of Energy Dissipators for Culverts and Channels (HEC-14), Federal Highway Administration, 2006.
- Chaudhry, M.H., Open-Channel Hydraulics, 3rd ed., Springer, 2022 (Bölüm 2 — Hidrolik Sıçrama).
- Chow, V.T., Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill, 1959.
- İMO (İnşaat Mühendisleri Odası), "Çine Barajı Basamaklı Dolusavağı Modeli Hidroliği", Türkiye Mühendislik Haberleri, Sayı 420–422, 2002.
- Foroughi D., Friction Effect on Hydraulic Jump, MSc Tezi, Doğu Akdeniz Üniversitesi, 2014.
- DSİ, 2025 Yılı Birim Fiyat Kitabı, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü.
- Wikipedia, "Hydraulic jumps in rectangular channels" (en.wikipedia.org).
- Apsley, D., Open-Channel Flow Examples, University of Manchester, Hydraulics 3 (personalpages.manchester.ac.uk).
- Ankara Üniversitesi Açık Ders Kaynakları, "Enerji Kırıcı Yapılar" (acikders.ankara.edu.tr).
- DergiPark — Black Sea Journal of Engineering and Science, "Hidrolik Sıçrama Araştırması", 2024.
- Kaya N., "Enerji Kırıcı Havuzlarda İki Sıralı Enerji Kırıcı Blokların Enerji Sönümleme Oranlarının İncelenmesi", Fırat Üniversitesi Doğu Araştırmaları Dergisi, Cilt 5, Sayı 2, 2007.
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.