TR
AZ
EN
RU
011. Açık Drenaj Kanallarında Sürükleme Gücünün Hesaplanması
Açık Drenaj Kanallarında Sürükleme Gücünün Hesaplanması
1. Giriş
Açık drenaj kanallarında, akımın kanal boyunca hareketi sırasında su ile kanal yüzeyleri arasında önemli bir etkileşim meydana gelmektedir. Bu etkileşim, kanal tabanı ve şevlerinde oluşan kayma gerilmesi (sürükleme gücü) ile ifade edilir. Sürükleme gücü, kanal yapısının stabilitesi ve erozyon kontrolü açısından kritik bir parametre olup, kanal projelendirme ve mühendislik tasarımlarında dikkate alınması gerekmektedir.
2. Teorik Temeller
Açık kanal akımlarında suyun akışa karşı gösterdiği direnç, esas olarak kanal yüzeylerindeki kayma gerilmesine bağlıdır. Kayma gerilmesi (veya sürükleme gücü), suyun hacim ağırlığı, kanalın hidrolik yarıçapı ve taban eğimiyle doğrudan ilişkilidir. Bu ilişki, Du Bois tarafından geliştirilen aşağıdaki eşitlik ile matematiksel olarak ifade edilmektedir:
- S : Sürükleme gücü (kg/m²)
- γ : Suyun hacim ağırlığı (genellikle 1000 kg/m³)
- R : Hidrolik yarıçap (m)
- J : Hidrolik eğim (boyutsuz, genellikle % cinsinden verilir)
Sürükleme gücü, kanal tabanı ve şevleri üzerindeki birim alana etki eden kuvvet olup, hem oyulma hem de sediment birikimi üzerinde belirleyici rol oynar. Sürükleme gücünün yeterli derecede düşük tutulması, kanal yapısının uzun ömürlü ve sürdürülebilir olmasını sağlar.
3. Emniyet Kriterleri ve Zemin Türlerine Göre Sınır Değerler
Sürükleme gücünün güvenlik açısından sınır değerlerin altında tutulması gereklidir. Genel kabul gören emniyet kriteri aşağıdaki gibi ifade edilir:
Burada So, zemin türüne göre izin verilen maksimum sürükleme gücünü göstermektedir. Farklı toprak tipleri için izin verilen sürükleme gücü aşağıdaki tabloda verilmiştir:
| Toprak Cinsi | So (kg/m²) Temiz Su |
So (kg/m²) Kolloidli Su |
|---|---|---|
| İnce kum, kumlu tın | 0.15 | 0.35 |
| Siltli tın, tın | 0.25 | 0.75 |
| Kil, ince çakıl | 0.35 | 0.75 |
| Silt ve çakıl karışımı | 1.20 | 2.20 |
| Sert kil, çakıl | 1.50 | 3.30 |
4. Uygulama ve Tasarımda Alınacak Önlemler
Açık kanal projelerinde, sürükleme gücünün yüksek çıkması durumunda (özellikle taşkın koruma ve tahliye kanallarında), kanal tabanı ve şevlerini erozyona karşı koruyacak önlemler alınmalıdır. Bu kapsamda alınacak önlemler için pratik bir sınıflama aşağıda sunulmuştur:
| Sürükleme Gücü γ (kg/m²) | Alınacak Tedbirler |
|---|---|
| 0 ~ 6 | Önlem gerekmez |
| 6 ~ 12 | Müşahedeye bırakılır |
| 12 < | Tedbir alınması gerekir |
Tabloya göre, sürükleme gücünün 12 kg/m²’yi aşması halinde kanal yapısının korunması amacıyla çeşitli mühendislik uygulamalarının devreye alınması gerekmektedir. Bunlar arasında vejetatif (bitkisel) koruma, taş kaplamalar, beton ve asfalt kaplamalar, brit (kesit daraltıcı) yapılar gibi yöntemler yer almaktadır.
5. Sonuç
Sürükleme gücü, açık drenaj kanallarında hem kanal stabilitesi hem de erozyon kontrolü için temel bir parametredir. Kanalın zemin cinsine, hidrolik yarıçapına ve eğimine bağlı olarak hesaplanan sürükleme gücü, projenin emniyetli ve uzun ömürlü olması açısından kritik öneme sahiptir. Gerekli durumlarda koruyucu önlemler alınarak, kanal yapısının doğal ve yapay etkilere karşı dayanıklılığı artırılmalıdır.