Baraj Yıkılması Taşkın Dalgası Yayılımının 1-Boyutlu Sayısal Simülasyonlarla İncelenmesi: Rahmanlar Barajı Örneği

Investigation of 1-D Numerical Simulations of Dam Break Flood Wave Propagation: Case of Rahmanlar Dam

Özet

Baraj yıkılması sonucu oluşacak taşkın hareketinin belirlenmesi, baraj mansabında herhangi bir yerleşim yeri, ticari veya tarımsal alanların olması durumunda oluşabilecek tehlikenin saptanması açısından önemli ve gerekli bir çalışmadır. Günümüzde söz konusu çalışmalar için sayısal model simülasyonları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında İzmir’in Ödemiş İlçesinde yapımı tamamlanmak üzere olan Rahmanlar Barajı’nın 1-Boyutlu (1B) yıkılma analizleri gerçekleştirilerek barajın yıkılması sonucu oluşacak taşkının mansapta yer alan üç adet köye ulaşıp ulaşamayacağı belirlenmiştir. Çalışmada 1B sayısal benzeşimleri için HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System) yazılımı kullanılmıştır. Taşkın alanları model sonuçlarına göre çizilmiş ve maksimum su yüzeyi yükseklikleri ile pik debilerin oluşma zamanları tespit edilmiştir. Yapılmış olan farklı yıkılma senaryolarına ait simülasyonlara göre 1B dinamik analizlerde akımın doğrusal bir şekilde ilerlemesi nedeniyle arazinin ve akımın fiziksel özelliklerinin istenilen doğrulukta tanımlanamadığı ve bu durumun sonuçları etkileyebildiği, ancak simülasyon süreleri göz önüne alındığında bir saat gibi bir sürede sonuçların elde edilebildiği görülmüştür. Bu nedenle Türkiye’de mevcut veya projelendirme aşamasında olan barajların mansap güvenliği ile ilgili çalışmalar yapılırken çalışmanın önem ve aciliyet durumuna göre öncelikle 1B yıkılma analizlerinin gerçekleştirilip sonuçlarının değerlendirilmesi, sonrasında öncelikle 2B ve gerekli görülmesi halinde 3B analizlerin yapılması önerilmektedir.

Abstract

Determination of flood wave propagation occuring as a result of dam break is an important and essential study in determining risks on any residential, commercial or agricultural areas located in downstream regions of that dam. Today, numerical model simulations are widely used for such studies. Within the scope of this study, 1-Dimensional (1D) analysis of dam break of the Rahmanlar Dam, which is about to be completed in the Ödemiş District of İzmir was conducted to determine whether or not the flood wave occurred as a result of dam break would reach the three villages located at the downstream of the dam. In the study, the HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System) was used for 1D simulations. Flooded areas have been mapped according to the results of model analysis and the maximum water surface elevations and the time of occurrence of peak discharges have been determined. According to the simulations of different dam break scenarios, it was noted that the physical properties of land and stream flow could not be identified with desired accuracy in the model due to the unidirectional flow propagation in 1D dynamic analysis and this might affect the results of the model. However, when the computational time of the model analysis was taken into account, it was found that the analysis were completed in a short period of time like one hour or so. Therefore, 1-D analysis should be carried out for safety analysis of the downstream regions of any dam in Turkey either in operation or design stage depending on the importance and urgency of the study. After evaluation of those results, it is recommended to perform 2-Dimensional analysis and, if necessary, 3-Dimensional analysis.