1-1

HİDROLOJİ

Doç.Dr.Emrah DOĞAN

1-2

YARDIMCI DERS KİTAPLARI VE

KAYNAKLAR

Kitap Adı Yazarı Yayınevi ve Yılı1 Hidroloji Mehmetçik Bayazıt İTÜ Matbaası,

1995 2 Hidroloji

Uygulamaları Mehmetçik Bayazıt Zekai Şen

İTÜ Matbaası, 1995

3 Hidroloji ve Meskun Bölge Drenajı

Yılmaz Muslu İTÜ Matbaası, 1995

4 Applied Hydrology

Ven Te Chow David R. Maidment Larry W. Mays

McGwaw-Hill, 2000

5 Hydrology for Engineering

Ray K.Linsley Max A. Kohler Joseph L. Paulhus

McGwaw-Hill, 1988

6 Hydrology: Water Quantity and Quality Control

M. Wanielista R. Kertsen R. Eaglin

J. Wiley & Sons, 1997

1-3

HİDROLOJİ

1. Giriş

2. Yağış

3. Buharlaşma

4. Sızma

5. Yeraltı Suyu

6. Akım Ölçümleri ve Verilerin Analizi

7. Yüzeysel Akış

8. Hidrograf Analizi

9. Olasılık Teorisi ve İstatistiğin Hidrolojide Uygulamaları

1-4

1. GİRİŞ

Hidrolojinin Tanımı

Hidromekanik: Suyun hareketini,

Hidrolik: Bu bilimin teknikteki uygulaması,

Hidroloji: Suyun yerküresindeki dağılımını ve özelliklerini inceler.

“Hidroloji, yerküresindeki, (yani yeryünde,

yeraltında ve atmosferde) suyun çevrimini,

dağılımını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini,

çevreyle ve canlılarla karşılıklı ilişkilerini

inceleyen temel ve uygulamalı bir bilimdir.”

Hidroloji Matematik Fizik Kimya Diğer Bilimler

1-5

Hidrolojinin İnş. Müh. Yeri ve Önemi

1. Suyun kullanılması amacıyla yapılan çalışmalar: su getirme sulama hidroelektrik akarsularda ulaşım…

2. Su miktarının kontrolu amacıyla yapılan çalışmalar: taşkınların önlenmesi kurutma tesisileri

kanalizasyon tesisileri…

3. Su kalitesinin kontrolu amacıyla yapılan çalışmalar: suyun kirlenmesinin önlenmesi…

1-6

Hidrolojinin Metotları

1. Ölçmeler

DSİ ve EİE’nin yürüttüğü hidrolojik çalışmalar:

Meteorolojik ölçüm ve analizler (yağış, sıcaklık, buharlaşma, nem, rüzgar, v.b.),

Hidrometrik ölçüm ve analizler (su seviyesi, debi, kalite, sediment, sıcaklık, buzlanma),

Kar su eşdeğeri ölçüm ve analizler, Bölgesel hidrolojik analizler, Erozyon ve sediment etütleri, Sediment laboratuar çalışmları, Akarsuların hidroelektrik enerji potansiyelinin belirlenmesi, Doğal akım etütleri, Mühendislik hidrolojisi çalışmları,

2. Verilerin işlenmesi

3. Matematik modeller kurulması

4. Olasılık hesabı ve istatistik metotların kullanılması

1-7

Hidrolojik Çevrim Su doğada çeşitli yerlerde ve çeşitli hallerde bulunmakta ve yer küresinin çeşitli kısımları arasında durmadan dönüp durmaktadır. Suyun doğada dönüp durduğu yolların tümüne birden hidrolojik çevrim denir. Hidrolojik çevrimi gözden geçirmeye herhangi bir noktasından başlayabiliriz. Atmosferden başlayacak olursak,atmosferde buhar halinde bulunan su yoğunlaşarak yağış şeklinde yeryüzüne düşer. Karalar üzerine düşen suyun büyük bir kısmı zeminden ve su yüzeylerinden buharlaşma ve bitkilerden terleme yoluyla denizlere erişmeden atmosfere geri döner, bir kısmı bitkiler tarafından alıkonur, bir kısmı zeminden süzülerek yeraltına geçer. Geriye kalan su ise yerçekimi etkisiyle hareket ederek akarsulara ve onlar yoluyla denizlere ulaşır. Yeraltına sızan su ise yer altı akışı yoluyla sonunda yeryüzüne çıkarak yüzeysel akışa katılır.

1-8

Denizlere ulaşan su da buharlaşarak atmosfere geri döner. Görüldüğü gibi su katı, sıvı ve gaz hallerinde doğanın çeşitli kısımları arasında ve çeşitli yollar izleyerek dönüp durmaktadır. Bu çevrim için gerekli enerji güneşten ve yerçekiminden sağlanır. Yerküresinin iklim sistemi ile yakından ilişkili olan hidrolojik çevrim günlük ve yıllık periyotları olan bir süreçtir.

Yeryüzündeki Suyun Dağılımı

Hacim

(10,000,000x km3)Yüzde

Okyanuslar 1370 97.25

Buzullar 29 2.05

Yeraltı Suyu 9.5 0.68 Göller 0.125 0.01 Zemin Nemi 0.065 0.005 Atmosfer 0.013 0.001

Akarsular 0.0017 0.0001

Biosphere 0.0006 0.00004

1-9

1-10

Hidrolojik Çevrim

1-11

1-12

1-13

1-14

1-15

1-16

1-17

1-18

1-19

1-20

Problem 1.1. Demirköprü baraj gölünde 1971 yılı Haziran ayı başında

495.5 milyon m3 su bulunmaktadır. Bu ay boyunca Gediz

nehrinin baraj gölüne getirdiği ortalama debi 15.8 m3/s dir.

Haziran ayında gölden 8.5 milyon m3 su buharlaşmıştır.

Göl yüzeyine bu ayda yağış düşmemiştir. Enerji üretimi

için bu ay baraj gölünden 50.5 milyon m3 su çekilmiştir.

Haziran ayı sonunda gölde 476.4 milyon m3 su bulunduğu

bilindiğine göre baraj gölünden bir ay boyunca ne kadar

sızma olmuştur?

Cevap: X-Y=ΔS

Göldeki hacim değişimi: ΔS=476.4-495.5=-19.1x106 m3

Göle giren su hacmi: X=30x86400x15.8=41x106 m3

Gölden çıkan su hacmi: Y=8.5x106 + 50.5x106 + F

Göldeki su dengesi yazılırsa: ΔS= (41-8.5-50.5)x106 –F = -19.1x106

F =1.1x106 m3

1-21

Problem 1.2.

Yerküresinde karaların alanı 148.9x106 km2, denizlerin

alanı 361.1x106 km2 dir. Karalar üzerinde yıllık ortalama

yağış yüksekliği 746 mm, buharlaşma yüksekliği 480 mm

dir. Denizler üzerinde yıllık ortalama yağış 1066 mm dir.

Buna göre akarsuların her yıl denizlere taşıdıkları ortalama

su hacmini ve denizlerdeki yıllık buharlaşma yüksekliğini

bulunuz.

Cevap: Karalar için:

X=0.746x148.9x1012 = 111.1x1012 m3

Y=0.480x148.9x1012 +R = 71.4x1012 +R m3

Akarsuların denize taşıdığı yıllık ort. su hacmi:

R = 111.1x1012 -71.4x1012 = 39.7x103 km3

Denizler için: X=1.066x361.1x1012 +39.7x1012 = 427.7x1012 m3

Denizlerde yıllık buharlaşma hacmi: Y=X=427.7x1012 m3

Denizlerde yıllık buharlaşma yüksekliği: 427.7x1012 /361.1x1012 =1.176 m=1176mm

1-22

Problem 1.3.

Yüzölçümü 500 km2 olan bir göle giren akarsuların yıllık

ortalaması 12 m3/sn, gölden çıkan akarsuların yıllık

ortalama debisi 14 m3/sn dir. O yıl boyunca göldeki su

seviyesinin 25 cm yükseldiği gözlenmiştir. Göldeki suyun

yeraltına sızması ihmal edilebilecek kadar azdır. Göldeki

yıllık buharlaşma yüksekliği 100 cm olduğuna göre, göle

yağan yıllık yağış yüksekliğini hesaplayınız.

Cevap:

km2 m3/s 106 m3cm

Alan (A) 500Buharlaşma 500 100.00(Giren Akımlar) Qg 12 378.43 75.69

(Çıkan Akımlar) Qç 14 441.50 88.30ΔS 125 25P 688.07 137.61

ΔS= (Qg+P)-(Qç+E)

P= ΔS+(Qç+E)-Qg

1-23

Problem 1.4.

Yüzey alanı 50 km2 olan bir rezervuardan günde ortalama

14.104 m3 su alınmaktadır. Rezervuarı besleyen akarsu

kollarının havza alanı 320 km2’dir. Yıllık buharlaşma

yüksekliği 150 cm ve havzadan rezervuara yıllık akım

yüksekliği 40 cm olduğuna göre bir yılda rezervuarın

hacminde 30.106 m3'lük artış olduğuna göre yıllık yağış

yüksekliği ne kadar olur. Rezervuarın tabanından sızma

kaybı 0.37 m3/sn’dir.

Cevap:

km2 cm m3/s 106 m3 göl alanı 50 havza alanı 320 buharlaşma 150 75kullanılan su 51.1akım yüksekliği 40 128rezervuar hacminde artış 30sızma kaybı 0.37 12

yağış 79.5 40

1-24

Problem 1.5.

Yüzey alanı 80 km2 olan bir hazneden günde ortalama

25.104 m3 su alınmaktadır. Yıllık buharlaşma yüksekliği

150 cm ve hazneye giren yıllık akımların ortalaması 5

m3/sn dir. Bir yılda rezervuarın hacminde 100.106 m3'lük

artış olduğuna göre yıllık yağış yüksekliği ve hacmi ne

kadar olur. Haznenin tabanından sızma kaybı 0.5 m3/sn’dir.

Cevap:

km2 cm m3/s 106 m3 göl alanı

80.00 buharlaşma

150.00 kullanılan su

114.00 0.25giriş debisi

197.10 5.00 sızma kaybı

19.71 .50

Rezervuar hacmindeki artış

125.00

100.00

Yağış 38.39 30.71