Assessing the Potential Resistance of Floating Vegetation Against Different Flow Rates

Yüzer Halde Bulunan Bitkilerin Farklı Hız Akış Oranlarına Karşı Potansiyel Dirençlerinin Değerlendirilmesi

Abstract

Constructed Floating Wetlands have been rising an innovative and environmentally friendly water treatment technology for both stormwater and wastewater over the decades. For the sustainability of these systems, hydraulic components of wetlands should be carefully monitored and properly managed. With this study, the root resistance of Baumea rubiginosa and Phragmites australis grown in the drinking water and a synthetic water mix representing stormwater and domestic wastewater with low and high nutrient content against different flow rates was examined. With the nutrient uptakes from intermediate bulk container water tanks, two plant species had reached at harvest stage over the period of 35 weeks, and then they were subjected to flume test experiment. Two plant species from five different water types showed different growth levels in roots and shoots, and thanks to their stronger and denser root structures, plant species of Baumea rubiginosa and Phragmites australis in domestic wastewater with low nutrient were found more resistant to the flow by pushing water deeper and cause a higher hydraulic head loss between upstream and downstream in comparison to the rest of plant types. The relationships between three different components: Root volume, flow rate andhead loss were also analysed through correlation test in SPSS Statistics and the relationship between root volume and head loss was found positive at the higher flow rate(s). The results demonstrate that these native plant species in constructed floating wetlands could be used to reduce extreme flow rates in upstream side and provide a safe environment during extreme flood events.

Özet

İnşa edilen yapay sulak alanlar son yıllarda hem hasat edilen yağmur suyu hem de atık-su için yenilikçi ve çevre dostu bir su arıtma teknolojisi olarak ortaya çıkmıştır. Bu sistemlerin sürdürülebilirliği için, bu sistemlerin parçası olan hidrolik bileşenlerinin dikkatlice izlenilmesi ve düzenli olarak yönetilmesi gerekir. Bu çalışma ile birlikte içme suyu, yağmur suyu ve evsel atık-suyu temsil eden sularda yetişen Baumea rubiginosa ve Phragmites australis bitki türlerinin kök dirençlerinin farklı akış miktarlarına gösterdiği dirençler araştırılmıştır. Su tanklarında yetiştirilip 35 hafta da olgunluğa erişen bu iki bitki türü akışkanlar mekaniği testine maruz bırakılmıştır. Beş farklı su türünde yetişen iki bitki türü köklerinden ve gövdelerinden farklı oranlarda gelişim göstermişlerdir. Düşük besin maddesi ile simüle edilen evsel atık-suda yetişen bitkilerin daha güçlü ve yoğun kök yapısına sahip olduğu ve bu sayede bu bitkilerin su akışına gösterdikleri direncin daha fazla ve yapay su kanalın memba ve mansap kısmı arasında daha fazla bir yük kaybı meydana getirdikleri belirlenmiştir. Kök hacmi, akış oranı ve hidrolik yük kaybı arasındaki ilişki SPSS de korelasyon yaklaşımıyla incelenmiş ve yüksek akışkan oranlarında hacimce büyük köklerin meydana getirdiği hidrolik yük kayıplarının daha fazla olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak, söz konusu iki lokal bitkinin kök dirençleri sayesinde havza bazında aşırı hız akışını azaltma ve aşırı sel taşkınlarının olduğu durumda güvenli bir ortam sağlayabilecekleri bulunmuştur.