Steady Flow Analysis Using HEC-RAS Hydrodynamic Model: Case of Nevşehir Province, Turkey

HEC-RAS Hidrodinamik Model Kullanılarak Kararlı Akım Analizi: Nevşehir, Türkiye Örneği

Abstract

The stream bottom topography and flow measurement data at seven different sampling point on the Kızılırmak River in the Nevsehir province are obtained within the scope of the project titled “Analysis of Sediment Transport and Accumulation in the Kızılırmak Basin using Field Studies and Numerical Models”, completed in 2017 which was supported by the Nevsehir Haci Bektas Veli University Scientific Research Projects Unit. The project area compromises a 32.472km long path with an irregular cross section, from Gülşehir, to Sarıhdır Village on Kızılırmak River. A hydrodynamic model was created by using US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center's (CEIWR-HEC) River Analysis System (HEC-RAS v.6.0) in order to perform one-dimensional steady flow surface profile computations. The route, elevations and cross sections of irregular main channel was derived from digital elevation maps (DEM) accomplished in the HEC-RAS Mapper portion of the software. The model calculates water depths based on the solution of the one-dimensional energy equation. Energy losses were evaluated by Manning's equation and contraction/expansion coefficient multiplied by the change in velocity head. The water depths calculated with HEC-RAS model were compared with the field measurements.

Özet

Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenen ve 2017 yılında tamamlanan “Saha Çalışmaları ve Nümerik Modeller Kullanılarak Kızılırmak Havzasında Sediment Taşınımı ve Birikiminin Analizi” başlıklı proje kapsamında Nevşehir ili sınırları içerisinde Kızılırmak nehri üzerinde yedi farklı ölçüm noktasında akarsu taban topoğrafyası ve akım ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Proje alanı Kızılırmak nehri üzerinde Gülşehir ilçesinden Sarıhıdır köyüne kadar olan 32.472km’lik bir güzergahı kapsamaktadır. Bir boyutlu kararlı akım koşullarında su yüzü profil hesaplarını gerçekleştirmek amacıyla ABD Ordusu Mühendisler Birliği, Hidrolojik Mühendislik Merkezi (CEIWR-HEC) tarafından geliştirilmiş olan Akarsu Analiz Sistemi (HEC-RAS v.6.0) yazılımı kullanılarak bir hidrodinamik model oluşturulmuştur. Sayısal yükseklik haritaları (SYM/DEM) kullanılarak HEC-RAS yazılımının Mapper alt bileşeni ile nehrin ana kanalına ait güzergah belirlenmiş, taban kotları ve düzensiz ana kanal kesitleri modele uygulanmıştır. Model, bir boyutlu kütle korunum ve momentum eşitliklerini kullanarak kararlı akım koşullarında su derinliklerini hesaplamaktadır. Modelde, enerji kayıpları Manning eşitliği, kesit değişimlerinde ise hız yüksekliği daralma/genişleme katsayıları ile çarpılarak hesaplanmaktadır. HEC-RAS modeli ile hesaplanan su derinlikleri, ölçüm sonuçları ile karşılaştırılmıştır.