TÜRKİYE KAYRAKTEPE SEDİMENT BYPASS TÜNNELİNDE AŞINMA TAHMİNİ

Özet

Rezervuarlarda oluşan sediment birikimi dünya çapında bir sorun haline gelmiştir. Sediment tünellerin kullanılması birikimin önlenmesi için tercih edilen çözüm yöntemlerinden bir tanesidir. Bu tünnellerin kullanılmasında karşılaşılan sorunlar arasında tünellerin iç yüzeyinde sediment taşınımı sırasında oluşan aşınımlardır. Mevcut üç aşınım hesaplama modelleri bu çalışmada ele alınmış ve Türkiyede yapılması planlanan Kayraktepe sediment tünellerinde oluşabilecek aşınımları tahmin etmek için kullanılmıştır. Ishibashi modelinden elde edilen sonuçlar labarotuvar sonuçlarıyla karşılaştırıldığında sürtünme etkisinden kaynaklı aşınımın sediment parçalarının oluşturduğu etkiden çok daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Sürtünmeden kaynaklı aşınımı göz ardı edildiğinde sonuçların daha tutarlı olduğu tespit edilmiştir. Diğer bir hesap yöntemi olan Auel model kullanılarak yapılan hesaplamaların kalibrasyon katsayıları da kullanılmak şartıyla tutarlı sonuçlar verdiği görülmüştür. Sklar and Dietrich tahmin yöntemi subkritik akım koşulları için geliştirildiğinden dolayı elde edilen sonuçların diğer iki yönteme göre en düşük aşınım değerlerini verdiği görülmüştür. Kayraktepe barajında oluşan akım koşulları süperkritik akım koşulu olduğundan dolayı Sklar and Dietrich yöntemi geliştirilerek gerekli değişiklikler yapılmış ve sonuçların tutarlı olması sağlanmıştır. Sediment taşınım oranı genelde teorik ve ampirik formüller kullanılarak hesaplandığı için gerçek değerlerin üzerinde bir değer elde edildiğinden aşınım hesaplarında bundan kaynaklı aşınım değerleri yüksek çıkmaktadır. Labarotuvar deneylerinden elde edilen sonuçlar kullanıldığında değerlerin gerçek değerlere yakınlığı artmaktadır.

Abstract

Sediment accumulation in reservoirs is a challenging issue that concerns most of the reservoirs worldwide. Use of sediment bypass tunnels is one of the potential solutions to reduce sediments deposited in reservoirs. However, the sediment bypass tunnels could face major invert abrasion problems due to intense bedload sediment transportation. Three existing abrasion prediction models are introduced. Those models are applied to estimate the abrasion of the Kayraktepe sediment bypass tunnels in Turkey. The Ishibashi model results reveal some discrepancies when compared to laboratory data, which reflects that its grinding stress term gives much higher values than its particle impact term does. However, when examining the effect of particle impact term by neglecting the grinding stress, the model predicts consistent results. The model by Auel at al. demonstrates reasonable predictions in case of regulated abrasion coefficient values are used. The model of Sklar and Dietrich predicts the lowest abrasion value due to its development according to the subcritical flow conditions. In Kayraktepe dam, the flow condition in sediment bypass tunnels are supercritical flow, thus the Sklar and Dietrich model does not fit for abrasion estimation. Modifications are made to the Sklar and Dietrich model are the revised model shows great improvement on the abrasion prediction. It is concluded that the estimation of sediment transport rate using commonly adapted theoretical or empirical formulations tends to be predicted more than the real transport rate and results in the over-estimation of the abrasion rate. It is recommended to modify the formulations and equation coefficients with the inputs of the field data on laboratory measurements for bettering the abrasion prediction.