REZERVUAR İŞLETMELERİNDE AKIM İSTİDLALİNİN ÖNEMİ

UDAK : 551.506.

Rezervuar İsletmelerinde Akım istidlalinin Önemi

1. G İ R İ Ş :

Su işleri deyince hatıra gelen başlıca konu lar: hidroelektrik enerji, sulama, feyezan kont rolü, içme suyu, iç ulaştırma v.s. olup bunların birçoğunu gerçekleştirmek maksadiyle barajlar inşa edilmektedir. Barajların gerek inşa ve ge rekse işletme sorumluluğu halen Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğüne aittir. înşa edilen barajlar dan optimum faydayı temin için rezervuarları na belirli zaman periyodlarında (gün, hafta, ay, mevsim) gelecek akımın istidlali çok önemlidir. Bu sebepledirkı meteorolojist Ve hidrolojistlerin çalışmaları hidrolojik çevrimde birleşir.

Meteorolojinin tatbikatı birçok projede plân lama ile başlar, proje ve inşaat safhasında de vam eder. Fakat en mühim tatbikatı su kontrol ve kulanma projelerinde rezervuar ve diğer te sisler tamamlandıktan sonra gelir ve işletme dönemine geçer. Bu dönem projenin ömrü bo yunca devam eder ve yüzlerce sene olabilir. Bu tesisler genel olarak yapılan hava forkestleri ye rine kantltativ forksetleri lüzumlu kılmıştır. Kantatatlv forkestler bilhassa özel drenaj saha ları için zaruret haline gelmiştir. Çünkü su pro jesi operatörü hava durumu ve muhtemel şid detli yağışlarla devamlı olarak ilgilenmektedir. Bu yazımızda günlük akım istidlaline kısaca te mas edildikten sonra esas mevsimlik akım istid lali anlatılacaktır.

2. Günlük akım istidlali

Yağış vuku bulduktan sonra mühendisler bu nun neticesi hasıl olacak akım miktarını tahmin edebilmektedirler. Bundan ayrı olarak 2 3 gün lük bir ileri periyod için tahmin edilen kantlta tiv yağıştan hasıl olacak akımın hesabıda yapı labilmektedir. Kantitativ yağış tahmini meteoro lojistlerin sorumluluğundadır. Mühendisler bu kantitativ forkestlere bağlı olarak, ileride vuku bulacak yağıştan hasıl olacak akımın plânlama sını ve feyezan kontrolünü emniyetli olarak ya pabilir.

Meselâ depo edilmiş su, enerji istihsali veya diğer gayeler için kullanılır ve ilerde vukubula cak yağışlardan hasıl olacak akımlar yeniden depo edilir. Ayni zamanda depo edilmiş suyun kullanılması ile rezervuardakı boş hacim tahmin edilen akımın regülâsyonu için ayrılmış olarak ve böylece rezervuar depolaması en faydalı şe kilde kullanılmış olacaktır.

Yazan : Harun Yaşar KUDU Meteoroloji Yük. Müh.

Rezervuar ve nehirlerdeki su, hava gibi nadi ren statiktir. Çok zaman permenan harekette dir. Su projeleri devamlı işletmedir ve mühen disler nehirm akımı yüksek veya alçak olsa da hergün 24 saat suyu kontrol eder ve kullanırlar. Meteorolojist regüler kantitativ hava tahminleri ile su kontrolü çalışmalarında mühendise mühim ve değerli yardımda bulunur. Su ve hava İle de vamlı temas su projesi işletmesiyle İlgili mete orolojist ve hidroloji mühendisi için lüzumludur. Meteorolojist hava durumu ve beklenen yağışa ait bilimleri devamlı olarak hidrolojiste verir. Forkestin nakli için meteorolojist ve mühendisin büroları arasında teletayp muhaberesi uygun dur. Senenin diğer aylarından farklı olarak bil hassa feyezan mevsimi boyunca hava, nehir ve rezervuar şartlan ile teması daha sıkı bir şekil de devam ettirmek lüzumludur. Feyezan mevsi mi boyunca yağışın miktarı, devamı veya din mesi ve mevzii dağılışı feyezan kontrolü maksa diyle işletme plânlarında değişikliklere sebep ola bilir.

Hava istidlalleri kısa süreli (48 saate kadar), orta süreli (3 5) gün ve uzun süreli (5 gün ve daha fazla) olarak sınıflandırılır. Kısa süreli is tidlallerde bilhassa meteorolojik radar önem ka zanır. WSR 57 tipi radar meteorolojist ve hid rolojlstln ihtiyaçlarına kâfi gelmektedir ve kalen U.S.A Meteoroloji Teşkilâtında kullanılmaktadır. Feyezan forkestl ve rezervuar kontrolü için bu radarın menzili 230 km. civarındadır. Şiddetli yağış merkezlerinin istidlali bu değerin ilerisin dedir. Tecrübeli bir radar operatörü havzadaki yağış dağılışının iyi bir kantitativ analizini ya pabilir.

S. Mevsimlik akım istidlali

Yeryüzüne yağmur veya kar şeklinde düşen yağışlar mevsimden mevsime ve yıldan yıla deği şirler. Bu değişmeler nehirlerin akımları üzerin de büyük miktarda değişiklikler hasıl eder. Bun dan dolayı mevsimlik akım istidlali rezervuar veya rezervuar sistemlerinin işletme plânlarının hazırlanmasında ehemmiyet kazanmıştır.

Çiftçiler ekim programlarını plânlamak için mevsimlik akım istidlalinden faydalanırlar. Hid roelektrik enerji istihsali akım istidlaline bağlı olarak azami fayda temin edecek şekilde prog ramlanır. Feyezan kontrolü, su yolu ulaştırma sı, belediye ve endüstri için su temini ve diğer

toplum faaliyetleri için mevsimlik akım İstidla line ihtiyaç vardır. Burada şu husus belirtilme lidir: Mevsimlik akım istidlalinden çeşitli mak satlar için beklenen fayda farklıdır. Meselâ sula ma teknisyeni mevsim boyunca gelecek toplam akımla daha fazla ilgilenir. Pik akım değerleri ve akımın mevsim içindeki dağılışı onun için fazla ehemmiyetli olmıyablllr. Hidroelektrik santral operatörü için forkest mevsimi boyunca beklenen minimum akım ehemmiyetlidir. Feye zan kontrolü için feyezan mevsimi boyunca vu kubulacak maksimum akım istenir.

Akım, kar veya yağmur olarak yeryüzüne düşen yağışın neticesi olduğuna göre akım for kesti işlemi yağış akım münasebetinden ibaret olacak demektir. Yağış akım . bağıntısını kur mak için evvelce yapılmış yağış ve akım ölçüle rinden faydalanılır. Akıma tesir eden başlıca faktörleri şöyle sıralıyabiliriz:

1) Toprak ve bitki örtüsü 2) Havzanın geometrik faktörleri 3) Evapotranspirasyon 4) Yağış şekli ve mevsimlere göre dağilişl 5) Evvelce vuku bulan yağışlar ve toprak nemi.

Yağış akım münasebetlerinin tesisinde kar

rasatları en önemli faktörlerden birisidir. Kış

aylarında drenaj sahasının bilhassa yüksek ve

dağlık bölgelerinde kar şeklinde düşen yağışlar

toprak yüzeyine kalır ve ilkbahardan itibaren

erimeye başlar. Bu erime olayı bazen yaz ayla

rına kadar devam eder. Böylece tabiat bize kar

halinde depo edilmiş su imkânını bahşeder.

Karda depo edilmiş su miktarı seneden seneye

olduğu kadar yerden yere de değişir ve buna

bağlı olarak nehir akımları da değişiklikler

gösterir.

<

Kar rasatları ile toprak üzerindeki karın de rinliği ve su eşdeğeri ölçülür. Bu rasatların ayda bir veya 15 günde bir yapılması maksada kâfi. gelir. Ocak veya Şubat ayından başlıyarak Ni san, Mayıs veya Haziran'a kadar devam eder. Böylece kar erimesinden meydana gelecek akım birkaç ay önceden büyük bir yaklaşımla hesabe dilebillr.

Farklı mevsimlerde vuku bulan yağışlar kar erime mevsimindeki akıma farklı şekillerde te sir eder. Bu faktörlerin önemli olanlarından biri taşkın mevsimi esnasındaki yağıştır. Bu yağış forkestin yapıldığı tarihte belli değildir. Ortala ma değeri veya belli ihtimallerle ortalamadan farklı olarak veya tahmin edilerek denkleme ko nur.

Akıma tesiri beklenen ve denkleme ithal edi len bağımsız değişkenler havzanın fiziki ve ik lim karakteristiklerine, rasatların elverişliliğine

bağlıdır. Bu faktörlerin seçilmesi, hesabı yapa nın ihtisasına bağlıdır.

Hesaplarda kullanıan rasatlar, bilhassa eski tarihlerde yapılmış olanlar, kontrol edilmelidir. Bu rasatlardaki hatalar denklemin katsayılarına önemli derecede tesir eder. Forkest hesaplarında uzun periyodlu ve doğru rasatların kullanılması arzu edilir. Ekseriya 15 senelik periyod maksa da kâfi gelir. Bu periyodun 10 seneden aşağı ol mamasına dikkat edilmelidir ve ayrıca iki ya ğışlı ve bir kurak devreyi içine alması uygun olur.

i. Gediz Nehri, Demirköprü Barajı mevkii için forkest denklemi hesabı :

a. Drenaj sahası :

Demirköprü Barajı drenaj sahası 6590 km2 dir. Drenaj sahasının % 21'i 1000 m ve daha yu karı kotlandadır. Havzanın kuzey doğu bölümün de 2300 m. kotuna çıkan küçük bir saha vardır. Bu sebepten akıma tesir eden kar örtüsünün uzun müddet toprak üstünde kalması beklenemez. Ay rica yüksek kısımların teşkil ettiği saha küçük olduğundan buralardaki kar örtüsünün akıma olan tesiri azdır. Nitekim mevcut akım rasatla rının tetkiki feyezan akımlarının birinci derece Aralık Mart arasında vuku bulduğunu göster mektedir. Yağışlı mevsim yine Aralık Mart ara sidir. Drenaj sahasında kar rasatları yapılma maktadır.

b. Hidrolojik malûmat : I. Akım rasatları :

Demirköprü barajının menbaında bulunan Kız köprüsü akım rasat istasyonu 1938 1956 yılları arasında EÎE tarafından çalıştırılmıştır. Bu is tasyonda ölçülen aylık toplam akım miktarları, Demirköprü barajının bulunduğu yerle Kızköp rüsü arasındaki drenaj alanı esas alınarak, De mirkopni Barajı mevkiine göre düzeltilmiştir. 1960 1965 arası akımları ise Demirköprü Bara jı aylık işletme faaliyeti raporlarından alınmış tır. 1957, 1958, 1959 yılı akımları korelasyonla hesabedilmiştir.

II. Yağış rasatları:

Yağış rasatları 1939'dan itibaren mevcuttur ve seçilen yağış istasyonları Simav, Uşak, Ala şehir ve Manisadır. Bu istasyonlar Devlet Me teoroloji işleri Genel Müdürlüğü tarafından ça lıştırılmaktadır.

İstasyon

Manisa Alaşehir Simav Uşak

Denizden Yüksekliği

42 m. 189 m. 850 m. 921 m.

EleMrllr Mühendisliği 115

4 jj

ÎJ§»

m. Rasatların kontrolü :

Kontrol işlemi yapılamamıştır. Bu işlemin ya pılabilmesi için birbirine yakın ve en az 10 yağış istasyonu olmalıdır.

d. Havzanın eşdeğer yağışının hesaplanması:

Eşdeğer yağış hesabı için aritmetik ortalama alınmıştır. Thiessen metodu veya tzohital metod istasyon azlığı sebebi ile tatbik edilememiştir. Noksan olan yağış değerleri orantılar metodu ile tamamlanmıştır. 1956 yılından itibaren havzada yeni istasyonlar açılmışsa da rasat sürelerinin kısalığından hesaplara ithal edilememiştir.

c. Forkest denkleminin hesabı :

Forkest denklemi için 1949 1965 yıllan ara sında değerler kullanılmıştır. Eski değerler denk lemlerde büyük sapmalara sebep olduğundan he saplardan çıkarılmıştır. Aşağıda, birer aylık fa sılalarla hesabedilen forkest denklemlerinden bir tanesinin hesabı bir misal olmak üzere verilmig tir. Hesapların bir kısmı DSt Makina ve İkmâl Dairesi Başkanlığı IBM Şefliğinde yapılmakta dır.

Hesaplar neticesinde aşağıdaki denklem elde edilmiştir.

Y = 1.47 öt, + 1.80 X8 — 365.6 3C, = 1 Ekim — 1 Ocak yağışı (mm)

X3 = 1 Ocak — 1 Nisan yağışı (mm) Y = 1 Ocak — 1 Nisan akımı (10° m>)

Denklemin tatbikatına ait bir misal : 1948 yılı 1 Ocak — 1 Nisan akımının istidlali:

: Üst kartil Medyan Alt kartil

330.0 mm. 270.0 mm. 220.0 mm.

Yağış grafiğine göre forkestin yapıldığı tarih te X3 değerinin medyan veya üst kartil değerin de vukubulacağı anlaşılmaktadır.

Buna göre :

Yx = 537.7 Y2 = 645.7

Aynı periyodda rasat edilen akım 623.8x10" ms dür.

X3'ün fiili değeri 356.5 dir ve buna göre hesa bedilen akım 693.4x108 mVdür.

Demek oluyorki 1948 yılı istidlali % 86, % 103 veya % 111 ihtimallerle hesabedilebilecek idi.

NETİCE :

Elde edilecek forkest denkleminin doğruluğu güvenilir rasatların mevcudiyetine bağlıdır. Ay rıca akıma tesiri beklenen faktörlerin denkleme

ithali için bunların hiç olmazsa 10 senelik bir pe riyod için rasat edilmiş olmaları gerekir. Akıma tesiri beklenen faktörlerin denkleme ithali İm kânı olan hallerde R = 0.99 ve S ortalama akı mın 0.05'ı mertebesinde olmaları beklenir.

Akıma tesiri beklenen bütün faktörlerin mi sâl olarak verilen hesaba ithal edilememesine rağmen iyi bir sonuca varılmış olması, kar ra satlarının varlığı halinde yapılacak akım istid lallerinin ihtiyaca tam olarak cevap verebilece ğini göstermektedir.

Bu duruma göre memleketimizde yapılması gereken işleri şöyle sıralıyablliriz :

1° — Mevcut yağış rasat şebekesi yoğunlu ğunu arttırmak. (Halen memleketimizde 600 km2'ye bir> yağış istasyonu düşmektedir. Dünya Meteoroloji Teşkilâtının tavsiyesine göre düz bir arazi için en az 200 km2>de bir yağış istasyonu olmalıdır.)

2° — Yağış ve akım rasatlarının kontrolüne daha fazla ehemmiyet vermek.

3° — Mevcut yağış istasyonlarında kar ra satlarına derhal başlamak ve kar rasat tekniği nin icabettirdiği metodlarla yapmak (Memleketi mizde bazı rasat istasyonlarında karın derinliği, yerde kalma müddeti vs. tesbit edilmektedir. Bu rasatlar maksada kâfi gelmemektedir.)

4° — Yağış istasyonlarının kar rasadı için kâfi gelmediği bllhas3a dağlık bölgelerde kar ra sat istasyonları açmak (Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü 1964 yılından itibaren kar rasat İs tasyonları açmaya başlamıştır ve 1966 yılı bağı na kadar 2 adet kar rasat istasyonu açılmıştır.)

5° — Yapılan rasatların belirli merkezlere zamanında' intikalini sağlamak İçin gerekli mu habere şebekelerini tesis etmek (Rasatlar belirli

merkezlere zamanında ulaştırılmasına bunlardan beklenen fayda o derece azalır.)

6" — Forkest tekniğini geliştirmek için ge rekli araştırma merkezini kurmak.

7° — Kantitativ yağış istidlalleri yapmak.

Yukarıda beirttiğimiz şekilde teçhiz edilecek olursak forkest mevzuunda çok daha başarılı oluruz.

REFERANSLAR *

1) Hidrolik, Cilt m — Prof. Y. Müh. Nurettin TANER.

2) istatistik Metotlar — Prof. Dr. Orhan DÜZGÜNEŞ, 1952.

3) Mevsimlik Akım istidlalinde Çoklu Korelâs yon — Çeviren : Demir KARSAN, 1962.

4) MevsimliK Akıg Tahmini — Hasan Kenan BABUR.

5) Baraj Rezervuarlannda Yağıg Miktarları Yardımıyla Müteakip Su yılı İçin Mevsim lik Akım Tahmini — İnş. Y. Müh. Yılmaz KARATABAN.

6) Hidro Meteoroloji Dergisi — Muhtelif Sa yılar.

7) Handbook of Aplled Hyorology — Ven Te Chow, 1964.

8) Inter Regional Tranlng Seminar on Hyd rologic Forecesting and the water Balance. — World Meteorological Organlzation.

9) Methods İn Climatalogy — V. Conrad an L. W. Polak, 1962.

10) Handbook of Meteorology — F. A. Berry, E. Bollay N. R. Beers, 1945.

11) Demirköprü Dam and Power Plant — Knappen Tıppetts Abbett Mc Carthy Engineers.

12) Transactlons Americah Geophyslcal Union

— Muhtelif Sayılar. 13) Theory and Problems of Statisücs M. R.

Spiegel, 1961. 14) Methods of Corelation and Regression

Analysis M. EZEKTF.T,, 1959.

İLÂN

Sayın Üyelerimiz, 1 — Adres değişikliklerini zamanında odaya bildirmenizi, 2 — Yeni tanzim edilen hüviyetlerini almayan (Diploma ve mezuni yet belgesi göndererek) üyelerimizin odadan hüviyetlerini istemelerini, 3 — Askerlik, ihtisas, yabancı memleketlere gitmek gibi değişiklik lerden odamızı haberdar etmelerini rica ederiz.

YÖNETİM KURULU