AZALAN EĞRİ YÖNTEMİ İLE KURAK DEVRE AKIM YÖNTEMİNİN SARIYAR BARAJ YERİNE UYGULANMASI

AZALAN EĞRİ Y ÖNTEMİ İLE KURAK DEVRE AKIM TAHMİNİ Y ÖNTEMİNİN SARIY AR BARAJ Y ERİNE UY GULANMASI

ÖZET

Bir baraj gölüne kurak dönemde gelecek suyun de bisi önceden kestirilerek santralın en yararlı bibimde çalışması sağlanabilir. Yazıda, Sarıyar Barajında kurak dönem debi tahminin azalan eğri yöntemi ile nasıl yapıldığı anlatılmak tadır.

UDK: 551.579:627.42:627.8

SUMMARY Hydrolic power plants may be operated at their optimum if the rate of flow of water to the dam during the dry season can be predicted. The ar ticle discusses a method of predicting the rate of flow in Sarıyar Dam using a curve fitting technigue.

1. YÖNTEMİN TANIMLANMASI

Birçok nehirlerin akış miktarı sene içerisinde be lirli bir diziyi izler.

Genellikle düşük akımlar, akarsu yataklarında her yıl aynı mevsimlerde oluşmaktadır. Yağışsız geçen bir mevsimdeki düşük akımlar evvelce yağmış yağış larla varlıklarını sürdürmektedir. Düşük akım mev siminde yağış ve akım arasındaki gecikme nedeni, düşük akım tahminlerinin yapılabilmesini sağlamak tadır.

Olasılık hesabından farklı olarak, bu tahmin hesa bında, eldeki verilerin değerlendirilmesi söz ko nusu olduğundan, gözlem verilerine değer verilme si gerekmektedir.

Yüzey sularının ve düşük akımların kaynağı yağış lar olduğu halde, tahmin sırasında yatakta bulu nan su miktarı ilerde oluşacak akımlarda bir in deks olarak alınabilir. Yataktaki bu su, yeraltı suyu, yeryüzü suları veya kar erimesinden oluşabi lir.

Düşük akım tahminlerinin hava tahminleri ile bir likte hesaplanması daha doğru sonuçlar verir. An cak bugünkü koşullar altındaki çalışmalarda 30 gün lük veya daha uzun süreli hava tahminlerinin, gü venilirlik sınırı dardır. Uzun süreli hava tahmin leri, düşük akım tahminlerini geliştirecek düzeyde güvenilir olmadığından, hava tahmin çalışmasına (yağışlar açısından) burada yer verilmemiştir.

Sadece bu çalışmamızda havzaya ait bir meteorolo ji istasyonundaki günlük yağış miktarları ile yi ne aynı havzadaki akım hidrograflarının doğruluk derecesi araştırılmıştır (Akışı oluşturan yağışın incelenmesi).

Uzun süreli tahminler, kısa süreli tahminlerden daha az güvenilir olmasına rağmen bu tahminler da ha yararlı olmaktadır. Çok toleranslı bir görüşle en fazla 6 ay süreli tahminlerin doğruluk derece sine güvenilebilir.

TEK Planlama ve Koordinasyon Bşk. Yayını, PKD 122, Ekim 1974

Genellikle düşük akım tahminlerinin en güvenilir leri seneden seneye mevsimsel farklılıklar göster miyen ve geniş drenaj alanlı akarsularda yapıla bilmektedir.

Kurak dönemlerde, akarsulardaki akımın kaynağı ye raltı sularıdır. Bu yeraltı suyu beslemesinin ya kın gelecek için tahmini, baz akımın oluşturduğu azalma eğrisinden tayin edilebilir.

Taban akımı azalma eğrileri (hidrografları) debile rin istenilen süreye göre noktalanmasından elde e dilmektedir.

Nem oranı yüksek olan havzalardaki akarsuların a zalan hidrograf eğrilerinin eğimlerinin farklılık lar gösterdiği saptanmıştır.

Buna göre taban akımlarının azalma niteliğinin yaz ve kış dönemi azalma eğrileri şeklinde ayrı ayrı gösterilmesi daha doğru olacaktır.

Kış dönemindeki eğri yüzey suyunu gösterir nitelik tedir. Yaz mevsiminin eğrisi ise, nehir akımından evapotransprasyonla su kaybı çıktığından daha dik bir eğri görünümündedir. Ayrıca yaz aylarında eva potransprasyon miktarının değişmesi, azalma eğri lerinin eğiminin değişmesine de yol açmaktadır.

Yeraltı suyu depolamasının boşalma süresi büyük oranda hacmine bağlıdır. Bundan dolayı yeraltı su yu boşalma eğrisi (azalan eğri) aşağıdaki gibi ya zılabilir.

Q = Qo e a t t

(1)

"t

: t zamanındaki yeraltı suyu debisi

"o

: t=0 anındaki yeraltı suyu debisi

a ve n : hesap edilecek parametreler

Azalma eğrisinin, düşük akım süresindeki çözümlen mesi, yeraltı suları rejiminin incelenmesinde bü yük yararlar sağlamaktadır. Azalma eğrisinden (1) denklemi ile düşük akım süresine ait yeraltı suyu akım hacmi önceden saptanabilir.

Hatta bazı durumlarda çok geniş sürelerdeki akımı da bu ilkeler altında önceden saptayabiliriz.

2. YÖNTEMİN SARIYAR BARAJ YERİNE UYGULANMASI

Barajlı bir hidroelektrik santralın türbo genera tör birimini minimum göl işletme seviyesinde ya da daha düşük seviyelerde çalıştırmanın teknik yönden birtakım sakıncaları olduğu bilinmektedir. Bu sa kıncaların doğmaması için minimum göl seviyelerin de işletme çalışmalarının daha fazla bir titizlik le yapılması gerekmektedir.

Kurak, yağışsız bir dönemde baraj gölüne girmesi muhtemel suyun önceden tahmini çalışması yukarıda anlatılan yöntem gereğince yapılabileceğinden, bu görüş altında Sarıyar hidroelektrik santralı baraj gölüne gelecek akımın tahmini çalışmasına geçil miştir.

Bu çalışmada önce, baraj gölüne giren akım hidrog raflarından yararlanma düşünülmüştür. Ancak bu de bi hidrograflarında düzgün olmayan dalgalanmalar görülmüştür. Bunun üzerine göle gelen suyu verebi lecek olan ve havzayı da belirleyebilen 3 akım ra sat istasyonunun günlük ortalama debi değerlerin den yararlanılmıştır. 3 istasyonda aynı güne ait debiler toplamı baraj gölüne giren debi olarak a lınmıştır.

Bu istasyonlar EİE tarafından çalıştırılmakta o lup Sakarya nehrinin baraj gölünü besliyen kolla rı üzerindedir. Sarıyar Baraj tşletmesince hesap lanan günlük göle giren debilerle çizilen hidrog rafla, bu 3 akım rasat istasyonunun toplam debile ri arasında çizilen hidrografın karşılaştırılması sonucu 3 istasyonun toplam debi hidrograflarının kullanılmasının daha uygun olduğu görülmüştür.

Bu 3 akım rasat istasyonu (ARİ) sırasıyla Sakarya nehrinin kolu, Aladağ çayı üzerinde 1233 No'lu Ka yaköy, Sakarya nehri üzerinde 1242 No'lu Kargı ve Kirmir çayı üzerindeki 1245 No'lu Taksir köprüsü akım rasat istasyonlarıdır. Bu istasyonların aynı zaman bazındaki toplam debilerden elde edilen hid rograf, çalışmamızda temel alınmıştır.

Bu istasyonların yağış alanları sırasıyla şöyledir:

1233 No'lu Kayaköy ARİ 1948,8 Km2

1242 No'lu Kargı ARİ 33847,2 Km2 ve

1245 No'lu Taksir köprüsü ARİ ise 3941,6 Km2 olmak üzere toplam 39773,6 Km2'dir. 43000 Km2'lik Sarı yar Baraj havzası ile bu toplam havza büyüklükle ri arasındaki yakınlık istasyonlara ait toplam hid rografın baraj gölüne giren hidrografa yaklaşık o larak eşit olacağı görüşünü doğrulamaktadır.

3 istasyonun 1961 yılından itibaren ortak değerle ri bulunduğundan, bu yıldan itibaren hidrograflar ayrı ayrı çizilerek havzaya ait ortak parametre saptanmasına çalışılmıştır.

Yöntem gereğince, kurak mevsimin başlangıcındaki en üst debi ile gelecekteki sulu sürenin başlama sından önceki en alt debi arasında bir bağıntı ol duğu saptanmıştır. Buna göre :

at bağıntısında

n = O • Başlangıç debisi tepe değeri olarak

°

m a x alınır.

zaman

Çalışmamızda t = 10 günlük zaman aralıkları alın

mıştır.

Elimizde 8 yıllık yararlanılabilir veri olduğundan 1968 senesine kadarki dönemi kapsayan debi çözümle meleriyle, (1) denklemindeki a ve n parametreleri nin hesabı yapılabilmiştir.

Bu yıllara ait hesaplanan parametreler ile gerçek en üst debiler aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

Yıllar

<w (m3/sn) a

1961 463

1962 445

0,25 0,57

1963 436

1964 1965 1966 1967 1968 322 437 360 287 1100

0,34 0,092 0,18 0,064 0,096 0,47 0,78 0,57 0,93 . 0,78

Tablo 1.

a ve n parametrelerinin aritmetik ortalamaları he saplanmış ve aşağıdaki sonuçlara varılmıştır.

= 1,322/8 = 0,165 ort

n o r t = 5,10/8 = 0,63

(1) denklemine göre; değerler log log kağıdına nok

talandığında (Grafik 9) elde edilen doğruların e

ğimleri ortalaması ortalama n değerini verir. Am

pirik bir formülle de grafikteki ortalama doğrudan,

değeri bulunmuştur.

aort = 0,133 nort = 0,65 Her iki yöntemle bulunan ortalama değerler biribi rine yakındır. Buna göre; akarsuda yukardaki tepe değerler (Tablo 1) arasında bir tepe oluştuğunda

aort = ° ' 1 5

= 0,65 değerlerinin hidrografı belirleyebi

leceği sonucuna varılmıştır. Bu arada önemle belirtebiliriz ki; gözlem süresi arttıkça hesaplamada a ve n parametrelerinin orta lamalarının güvenilirliği artar. 3. SONUÇ

Bu çalışmalar sonucunda Sarıyar Barajı havzasında

a ve n parametrelerine bağlı kalarak hidrografla

rın tepe debiden sonra, azalma dönemindeki (yağış

sız devre veya yağışın akıma etkisinin az olduğu

devre) debi ve hacim hesabı (istenilen zaman ara

lığında) yapılabilir. Gözlenen ve hesaplanan de

biler arasındaki karşılaştırmada bu 2 grup arasın

daki benzerliğin, yıllara göre değişiminin % 10

% 25 farkla yaklaştığı görülmüştür.

Ayrıca a

ile hesaplanan debilerin de

gerçek debilerle karşılaştırılması Tablo 2'de

gösterilmiştir. Bu 2 grup arasındaki benzeşim çıra

nı da % 10 % 20 arasındadır.

Yöntemimizin bu havza için seçerlilik derecesini

daha iyi saptayabilmek için hesaplamalara 1970

sonrasında da devam edildi.

1968 yılına kadarki gerçek değerlere bağlı kala

rak havza ortalaması olarak tayin ettiğimiz a ort

= 0,15 ve n

= 0,65 değerleri ile, 1970, 1971

ve 1972 yıllarına ait gerçek debiler hesaplanıp

Tablo 3'te gösterildi.

Bu 2 grup arasındaki uygunluğu bulmak amacıyla

her iki gruba ait debilerin standart sapması ve

değişim (sapma) katsayısı bulundu.

Bununla ilgili sonuçlar Tablo 4'de gösterilmiştir.

TılUr

DEBÎLER (•3/»n)

0B «)Aıı.n) (lıııpUl

t 10 gün

QlO

t : 20 gün

Q20

t 30 [Ih

0»

t = 40 gün

t 50 glta

t = 60 glta 060

t * 70 gün

"70

t • 80 gün

t = 90 glta

t = 100 gUn

Oıoo

W.

221 143 91 64 44

35 24

463 a 3 / »

•

0,148

"G %

% Q"

1964 «ort.

1965 «ort

1966 % % "ort

196 8

V . 'H "ort. "o Q»

t

235 172 177 225 164 112 106 156 115 94 77 112

88 14 54 85

172 190 220 «»152 21 164

160 133 156 <2>106 80 113

104 93,7 109 <3>80 57 81

64 62

84 <4>64 44 62

260 251,3 222 180 183,6 183 175 166,46 146 325 624 28 560

162 166 153 120 135 126 150 102,17 100 360 404 ,8 386

120 118 109

80 102 90

60 63,7 69 370 279 4 275

80 89,15 84 ( 120 83 69 ) 42 39,03 53 260 196 210

66 44 43 64 54 41,4 63

76 34 47 64 64,67 63 ( 140 66 52 ) 32 25,25 40 210 157 158

55 28 34 53 41 28 25 40

56 33,6 53

70 28 38

56 24.9 40 (5) „ 25 29

50 46,32 52,5 40 33,21 39,4

52 55 42 48

43,5 30 14,63 33 130 104 5 132

32,5 28 11

26 100 78 99

72 20 25

40 47 25

22 9,2 21,8 98 59 84

76 15 16 (6) 3 2 13 14

'

20 6,8 17,6 60 33 55

50 26 4 48,5

445 ."Vın

0 25

436 «3/tn 0,14

322 .3/.n O .345

437 «3/« 0,092

360 u3/. D 0,18

28 •3/.n 1,064

1100 •3/.n 0,096

o

Tablo 2.

Yıllar Debiler (m3/sn) t = 10 gUn

"20 "30 "40 "50 "60 "70 "80 "90

"ıoo "no

"120

tgo * n 35° o» 0, 70 1970

ego 30° n 0.57 gaz35° n. 0,70 tgo «25° [ U 0,466 tgo. 38° n= 0,78 CgO« 30° n= 0,57 g a . 43° n. 0,93 ga» 38° r 0,781

Bu yiİda numaralı değerler etaa ol UJOl

°G Gözlenen

Hesapla

QH

0 ; a ve 77 parametrelerinin havza

havza ortalaması alınarak

bulunan debilerdir.

0 ^ : 809 m3/«n

W 39t m3/sn

W • l 9 2 3/. sn

Hesaplamalarda kullanılan simgeler :

Q=

aritmetik ortalama

t (XI X)2

S=

standart sapma

sapma (değişim) katsayı»!

Kaba bir yaklaşımla, havza ortalaması olarak bu 3 yıla ait sapma katsayılarının aritmetik ortala malarını alarak:

Tablo 3.

0,12 + 0,34 t 0,38 _ 0,84 _= 0,28 = % 28

I111•r

19 71

1 9 72

Topluluğun Ortalaauı

<Wk

S...P

QCrç.k qu...p 95,7 62.5

"crç.k %..» 38,3 «5.3

Topluluğun

StauUrc

Sapauı S

D.İİ1İ.

(S*P~>

0.72

0.84

0,52 0,86

Katıayıaı

7,6 26,2 0,19 0.57

rııi I

0.84 0, 72 = 0,12 I 12

0,86 0, 52 ' 0,34 Z 34

0,57 0, 19 s 0.38 Z 38

Tablo 4.

lik bir sapmayla yöntemimizin geçerliliğini söy liyebiliriz.

4. ÖNERİLER

Bir baraj gölüne veya herhangi bir akarsu kesitine kurak sürede gelecek suyun debisi ya da hacmini ön ceden tahmin edip bu hacme göre tasarımını yapabi liriz. Bu tahmin sonucunda bir hidroelektrik san" tralı besliyen su kaynağından güvenilir bir şekil de optimum yarar sağlanabilir.

Havza koşulları ve akarsu niteliğine uyuyorsa, aza lan eğri yöntemi ile yapılan tahmin sonuçlarına bağlı kalarak işletme çalışmaları geliştirilebilir.

unetrejleri

idrograf

Graı [eri

tr aı . vo

Di Ol g r t h

Oı r t

Jl fi M eç pg e

SI S

g|

1N

5S

V * i — •*

"Tl îf

3 K.

Oı >C Ki

3 O> O l

Ol

a Di w

n> 1

•a rt

I Di

(D

nuzj

II 10 P

8p s .s

s 's \

Graf

t ! K. ttı I

İ?

(D Qj r t h( NO th (t> &ı

K I? 3 Di

ı3 \

0.1 100 X

3 •a ti rt ı j K. h, O Di

Oı Di s?

•A

K— \ \

sp

Di Di rt Di

f»"°

\ \ \

o, o\ ti w

3v ÛJ Ni D> >• 3 r t Di

>C Di K<

3 Uı t ) Di g

—T

—N

V \

(11 /

y /

^ y

ma =

a • * * " * û.o0ı1

X>

W) 200

Grafik 7. 1967 yılı (5 mayıs 4 temmuz)

hidrografına ait a ve n parametreleri

ma =O.UW9arO 042

Grafik 8. 1968 yılı hidrografına ait a ve n parametreleri

100 2DO

' ' 7^—

Ct t '

< • omum

/

P

•!•

& ü

tgflC 33"—n 0 . 6 4 9 0.65 ma*043429a 0.056

^0.056

0.43429 a «0.13

m ^

Grafik 9. Grafiksel olarak

a ve n

parame trel erin in

1961 1968 yıllarına

ait değerlerinin

ortalaması

m

KAYNAKLAR — — — — — — — — — — ^ — — 1. EİE Akın' Yıllıkları 2. DMÎ Yağış Bültenleri 3. "Hydrological Forecasting" B.A. Apollou ve başkaları 4. "Methods of Hydrological Forecasting for The

ütilization of Water Resources" W.M.O. Water Resources Series No: 27 (1964) 5. "Hydrological Forecasting" W.M.O. No: 92 Technical Note 6. "Probability and Statistics in Hydrology" Vujica Yevjevich