Hidrolik #16 | Kompozit Kanal: Ana Yatak ve Taşkın Yatağı

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Sınavda şöyle bir soru geliyor: ıslah edilmiş bir derenin ana yatağı 6 metre genişliğinde, 2 metre kıyılı beton bir dikdörtgen (n = 0.014); solda 9 metrelik otlu (n = 0.030), sağda 19 metrelik çalılık (n = 0.050) bir taşkın yatağı var. Taban eğimi on binde 4, taşkında su ana yatakta 3 metre derinlikte. Toplam debi ne, hangi bölme ne kadar taşıyor, kesiti tek parça sayarsak ne kadar yanılırız? Bu derste kompozit kanalı bölmelere ayırıyor ve bu sınav sorusunu bütün şıklarıyla, hiçbir işlemi atlamadan çözüyoruz. Bu derste: - Sezgi: kesit yan yana duran üç ayrı kanal gibidir; eğimleri aynı, derinlikleri ve pürüzleri ayrı. Her bölme kendi debisini taşır, toplam debi bunların toplamıdır. Bölmeleri ayıran çizgiler hayalîdir: orada su suya değer, ıslak çevreye katılmaz. - Yöntem: kesit, ana yatağın kıyılarından yukarı çizilen düşey kesik çizgilerle bölmelere ayrılır; her bölmede A, p ve Rh ayrı bulunur, kendi n'si ile Manning V̇i = (1 / ni) Ai Rh,i^(2/3) √S0 uygulanır ve debiler toplanır. Eşdeğer n: toplam debiyi veren tek n. - Klasik yanlış: kesiti tek parça sayıp çevreye göre ortalama bir n ile tek Manning hesabı yapmak. Bu örnekte debi 28 m³/s çıkar, doğrusu 51 m³/s: yüzde 45 eksik. - Soru 1: √S0 = 0.02; çarpanlar 0.02 / n: 1.429, 2/3 ve 0.4. Ana yatak A = 18 m², p = 6 + 2 + 2 = 10 m, Rh = 1.8 m (kesik çizgiler de eklenirse p = 12 ve ana yatak debisi yüzde 11 düşük); sol A = 9 m², p = 10 m, Rh = 0.9 m; sağ A = 19 m², p = 20 m, Rh = 0.95 m. Debiler ≈ 38, 5.59 ve 7.34 m³/s, toplam ≈ 51 m³/s; hızlar 2.11, 0.62 ve 0.39 m/s: ana yatak alanın yüzde 39'u, debinin yüzde 75'i. Tek parça: A = 46 m², p = 40 m, Rh = 1.15 m, ortalama n = 1.44 / 40 = 0.036, debi ≈ 28 m³/s; eşdeğer n = 1.01 / 51 ≈ 0.020. - Soru 2 (kısa varyant): sağ düzlükteki çalılar temizlenip ot bırakılırsa n 0.050'den 0.030'a iner. Sağ bölme 18.36 × 2/3 = 12.24 m³/s (yüzde 67 artış), toplam 51 + 4.9 ≈ 55.9 m³/s: yalnız yüzde 10 artış, ana yatağın payı ≈ yüzde 68. Bütün debiyi 5/3 ile çarpmak 85 verir: çok yanlış. Bölümler: 0:00 Bugünün Sorusu: Taşkındaki Derenin Debisi 0:44 Sezgi: Yan Yana Üç Kanal 1:05 Yöntem: Bölmelere Ayır, Debileri Topla 1:25 Kapsam Haritası 1:36 Klasik Yanlış: Tek Parça Kesit, Ortalama n 2:00 Soru 1: Ana Yatak ve İki Taşkın Yatağı (a, b, c, d) 2:57 (a) Bölmelerin Alanı ve Hidrolik Yarıçapı, Ana Yatak Debisi 4:27 (b) Toplam Debi, (c) Hızlar, (d) Tek Kesit ve Eşdeğer n 6:24 Soru 2 (Kısa Varyant): Çalılar Temizlenirse 7:40 Ne Yaptık? 8:12 Akılda Kalan Kural Bir sonraki derste özgül enerjiyi ve kritik derinliği görüyoruz. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 3. baskı (McGraw-Hill, 2014), Bölüm 13-5. Konu sırası, tanımlar ve bağıntılar kitaptan alındı; animasyon, figürler, örnekler ve sayılar özgündür. İnşaat Mühendisliği öğrencileri için Hidrolik serisinin 16. dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.