Rijit cidarlı dairesel kanallarda katı madde hareketinin ve çökelmesinin başlangıcı

Abstract

Kanalizasyon ve yağmur suyu drenaj kanalları ile sulama kanallarında sıklıkla katı madde birikmekte, bunun sonucunda kanalların çalışma performansı düşmektedir. Bu anlamda pratikte en çok karşılaşılan problem drenaj kanalı tıkanmalarıdır. Bu problemlerin en aza indirilmesine hizmet etmek üzere deneysel veri esaslı model geliştirilmesi amaçlanmıştır. Laboratuvarda yapılan fiziksel deneylere dayanan bu çalışmada rijit cidarlı kanallarda katı madde taşınımı problemi incelenmiş, akım ortamında hareket halinde bulunan katı maddenin çökelmesi ve hareketsiz halde duran katı maddenin harekete başlaması ile ilgili veri toplanmıştır. Bunun için dairesel bir kanalda katı madde hareket döngüsü esas alınarak dört farklı çaptaki katı madde ve dokuz farklı kanal eğimi için gözlem ve ölçümler yapılmıştır. Deneylerde, çökelmenin ve hareketin başlangıcının akım koşulları kaydedilmiştir. Literatürde, katı madde hareketi ile ilgili kayma gerilmesi ve hıza dayanan iki temel yaklaşım mevcuttur. Burada katı madde taşınımı için kayma gerilmesi yaklaşımı kullanılarak analiz yapılmış, bu yaklaşım altında Shields yöntemi kullanılmış ve hareketin başlangıcı ve çökelmenin başlangıcı için modeller önerilmiştir. Bu modeller kullanılarak çökelmeyi engelleyen kayma gerilmesi belirlenebilir ve kanal eğimleri buna göre hesaplanabilir. Geliştirilen modellerin drenaj kanalı ve kanalizasyon sistemlerinin tasarımında kullanılabileceği düşünülmektedirPerformance of hydraulic systems such as sewer and urban drainage systems as well as irrigation canals decreases frequently and tremendously due to deposition of sediment transported within flow which causes blockages. A laboratory experimental study is performe din this study to have a deeper look at the incipient motion and incipient deposition of sediment particles. A rigid boundary cylindirical canal is built. Four different-size sediments are used, nine different longitudinal slopes are tested. Flow characteristics are observed from the experiments at the moment when sediment particles are at the beginning of incipient motion and incipient deposition. Shear stress approach, one of the two approaches, the other being velocity approach, is used. As the method, the Shields curve is considered for comparison. Results of the study are important for self-cleansing urban drainage system design with which the channel slope is determined such that it provides a shear stress preventing incipient deposition. It is thought that the models proposed in this study could be used by municipalities as a method to use in the design of urban drainage and sewer systems.