3. Dolusavak Nedir?
Dolusavak yapıları, fazla akımı ya da taĢkın akımını tesis zarar görmeden deĢarj etmeye yarar.
En önemli görevlerinden birisi akımın barajın üzerinden aşmasını (overtopping)
engellemesidir.
Dolusavak yapısı tasarımı birçok değiĢkene bağlıdır. Bunlar:
YerleĢim durumu
Topografya
Baraj yüksekliği
Jeoloji
Hidroloji
Maliyet vs.
4. Doğru Dolusavak Tasarımının Önemi
USBR 1983 yılında yayınladığı raporda baraj yıkılmalarının %40‟ının hatalı dolusavak
tasarımından kaynaklandığını belirtmiĢtir.
https://www.youtube.com/watch?v=bWEWVw7TGk4
5. Dolusavak Tasarımında Önemli Noktalar
Çalışma sıklığı: Büyük hacim depolayabilen barajlarda dolusavaklar daha seyrek çalıĢacaktır.
Dolgu barajlarda, akımın barajın üstünden aşması (overtopping) barajın yıkılmasına yol
açmaktadır. Ancak beton barajlar bu durumda ayakta kalabilmektedirler.
Dolusavak kapasitesinin doğru seçilmesinin dıĢında, dolusavak yapısının hidrolik ve yapısal
anlamda da uygun bir Ģekilde tasarlanması gerekmektedir. Ayrıca, dolusavak yerleĢimi de
mansapta oyulmaya yol açmayacak Ģekilde belirlenmelidir.
Projenin mansabında bir yerleşim bulunuyorsa, dolusavak yapısının önemi artmaktadır ve
dolusavak tasarım debisi bu durum göz önüne alınarak belirlenir.
6. Dolusavak Tasarım Debisinin Seçimi
Akarsu üzerinde bir tesis yapılması durumunda, akarsuyun akım karakteri değiĢmektedir.
Dolayısıyla, bu yapı dolayısıyla oluĢacak taĢkın zararını minimuma indirecek önlemler
alınmalıdır. TaĢkına göre doğru projelendirilmemiĢ bir tesis nedeniyle çevrede zarar oluĢabilir ya
da tesisin bazı kısımları zarar görebilir.
OluĢacak zararlar sadece mevcut duruma göre değil, gelecekteki gelişmeleri de göz önüne
alarak belirlenmelidir.
Dolusavak tasarım debisi seçimi, projenin çevre ile iliĢkisine bağlıdır. Eğer projeden
etkilenecek yerleĢim yeri vs. varsa, dolusavak tasarım debisi yüksek seçilmelidir. Çünkü bu
durumda, insan hayatı veya önemli ekonomik değer kaybı söz konusudur.
7. Dolusavak Ġhtiyacı
Vischer (1988) dolusavak ihtiyacını Ģu sorularla tanımlar:
Barajın üstten taĢma olasılığı var mı?
Üstten taĢma barajın yıkılmasına yol açar mı?
Üstten taĢma baĢka zararlara yol açar mı?
8. Dolusavak Tasarım Debisinin Seçimi
TAġKIN TASARIM
DEBĠSĠ
25 M‟DEN YÜKSEK
BARAJ
DOLGU
BARAJ
MMF +
ÖTELEME
BETON (SSB)
BARAJ
* Q1000
PĠK
* Q10000 +
ÖTELEME
25 M‟DEN ALÇAK
BARAJ
BETON (SSB)
BARAJ
Q500
DOLGU
BARAJ
VDEPO ≤ 1 HM3
Q500
1HM3 < VDEPO ≤ 5 HM3
** Q1000
*** Q10000
VDEPO > 5 HM3
MMF
* Büyük olan değer seçilir.
** Mansapta yerleşim yok veya büyük maddi zarar beklenmiyor.
*** Mansapta yerleşim var veya büyük maddi zarar bekleniyor.
Baraj ile regülatörü
nasıl birbirinden
ayıracağız?
*27 Ocak 2006 tarihli DSİ genelgesi
9. TaĢkın Öteleme
Bir tesisin taĢkın ötelemesi yapabilmesi için, taĢkın için ayrılmıĢ ek hacim ya da büyük bir göl
alanı olması gerekmektedir.
∆S = ∆t süresi boyunca yapılan depolama miktarı
Qi = ∆t süresi boyunca ortalama giriĢ akımı
Qo = ∆t süresi boyunca ortalama çıkıĢ akımı
tQtQS i 0
11. Dolusavak Yapısı Bölümleri
• Kontrol yapısı ile dolusavak çıkıĢ akımı ayarlanabilir. Kontrollü ya da
kontrolsüz olarak tasarlanabilir.Kontrol yapısı
• Kontrol yapısından çıkan sular bir kanal aracılığı ile mansaba aktarılır.DeĢarj Kanalı
• Dolusavak akımının mansaba zarar vermeden tahliye edilebilmesi için
dolusavak çıkıĢında enerji kırıcı bir tesis gerekebilir.Terminal yapısı
• Gerekli olduğu durumlarda dolusavak yapısının giriĢ ve çıkıĢında akımı
yönlendirecek kanallar yapılabilir.
GiriĢ ve ÇıkıĢ
Kanalları
12. Ogee (S ġekilli) Dolusavak
En sık kullanılan dolusavak tipidir.
Yüksek kapasite.
Hidrolik uygunluk.
Dolusavak yapısının Ģekli serbest keskin kenarlı savaktan geçen akımın profiline göre
belirlenmiĢtir. Bu durumda kret üzerindeki basınç atmosferik olmaktadır.
13. Ogee (S ġekilli) Dolusavak
https://www.youtube.com/watch?v=oXYHe-DGyVE
14. Ogee Kret Profili
Kret profili kret üzerindeki yük, ön yüz eğimi, kretin tabandan yüksekliği gibi değiĢkenlere
bağlıdır.
Kret profili USBR tarafından detaylı bir Ģekilde incelenmiĢtir. Sonuç olarak aĢağıdaki denklem
bulunmuĢtur.
𝑦
𝐻0
= −𝐾
𝑥
𝐻0
𝑛
H0 = Su yükü
K ve n, yaklaĢım hızı ve ön yüz eğimine bağlı katsayılar
21. Debi Hesaplamaları
Üstten taĢmalı savaklardan geçen debi aĢağıdaki eĢitlikten hesaplanabilir.
Q0 : Dolusavak tasarım debisi
C0 : Dolusavak debi katsayısı
L : efektif kret uzunluğu
H0 : Savak üzerindeki toplam yük (H+ha)
3/2
0 0 0Q C LH
22. Efektif Kret Uzunluğu
L‟ : Net kret uzunluğu. Toplam kret uzunluğundan köprü ayağı, kapak ayağı vs. yapıların
kapladığı alanın düĢülmesiyle bulunur.
N : Orta ayakların adedi.
Kp : Orta ayağı katsayısı
Ka : YaklaĢım kanalı katsayısı
0' 2 p aL L N K K H
23. Orta Ayakların Etkisi
Öncelikle brüt kret uzunluğu orta ayakların kalınlığı kadar daralmaktadır. Ayrıca bu ayaklar
sebebiyle büzülme oluĢacak, bu da ek bir daralmaya sebep olacaktır.
Orta ayaklara ait büzülme katsayıları (Kp) aĢağıda verilmiĢtir.
Dikdörtgen kesitli orta ayaklar : 0.02
YuvarlatılmıĢ orta ayaklar : 0.01
Nokta uçlu orta ayaklar : 0.00
24. Kenar Ayakların Etkisi
Dolusavak yapısının kenar ayakları sebebiyle büzülme oluĢmaktadır.
Kenar ayaklara ait büzülme katsayıları (Ka) aĢağıda verilmiĢtir.
Akım yönüne dik : 0.20
Akım yönüne dik ve yuvarlatılmıĢ (0.5 H0 ≥ r ≥ 0.15 H0) : 0.10
Akıma 45°‟den büyük açı yapmayan ve yuv. (r > 0.5 H0) : 0.00
25. Dolusavak Debi Katsayısının (C)
Hesaplanması
Savaklanan debi formülündeki “C” değeri, debi katsayısıdır.
Debi katsayısı birçok değiĢkene bağlıdır. Bunlar:
Dolusavak yüksekliği
Dolusavak üzerindeki su yükü
Debi (tasarım debisinden farklı ise)
Dolusavak memba yüzü eğimi
Mansap etkisi
“C” değerinin hesaplanabilmesi için bu etkenlerin her biri ayrı ayrı hesaplanmalıdır.
29. Debi Katsayısına Mansabın Etkisi
Dolusavağın mansabındaki su seviyesi ya da yatak seviyesi, dolusavak üzerinden geçecek
akımı etkileyecek kadar yüksekse, savak batık olarak adlandırılır.
Mansap Ģartlarına göre 5 farklı akım karakteri oluĢabilir.
1. Akım kritik üstü devam edebilir
2. Kısmi ya da tamamlanmamıĢ bir sıçrama kretin hemen mansabında oluĢabilir.
3. Tam hidrolik sıçrama oluĢabilir.
4. BoğulmuĢ bir sıçrama oluĢabilir. Yüksek hızlı jet akımı akımın yüzeyini izler, daha
sonra uzun bir mesafe boyunca kararsız ve dalgalanan bir Ģekilde yavaĢ hızlı akımın
altında veya içerisinde devam eder.
5. Sıçrama oluĢmaz ve jet akımı kret üzerinde kırılır ve yavaĢ akımla karıĢır.
30. Debi Katsayısına Mansabın Etkisi
Hidrolik sıçrama ya da kritik üstü akım durumunda (akıĢ aĢağıda), debideki düĢüĢ mansap dere
yatağı kotu sebebiyle oluĢan geri tepmenin sonucudur ve su seviyesi nedeniyle oluĢan batıklık
durumuyla ilgisi yoktur.
(hd+d)/H0 değeri 1.70 değerinin üzerine çıktığında mansap yatak kotunun etkisi kalmamaktadır.
Ancak, mansap su seviyesinin etkisi devam etmektedir.
34. Kontrollü Savak
Kısmi açık kapaklardan geçen akım orifis akım tipindedir.
Yüksek yükteki savaklarda kısmi açıklıktan debi verilmesi durumunda kapağın hemen
mansabından baĢlayan negatif basınç oluĢmaktadır.
Yapılan testler sonucunda negatif basıncın toplam yükün %10‟u kadar olabileceği
belirlenmiĢtir.
Negatif basınç alanını azaltmak için kapaklar mansaba koyulabilir.
35. Kontrollü Kret
Yatay bir orifis için oluĢacak jet akımının eğrisi aĢağıdaki denklemde verilmiĢtir.
H = açıklığın ortasına göre su yükü
Eğimli bir orifis için oluĢacak jet akımının eğrisi aĢağıdaki denklemde verilmiĢtir.
H
x
y
4
2
2
2
cos4
tan
H
x
xy
36. Kontrollü Kret
Kısmi açıklıklarda dolusavaktan geçen debi
miktarı orifis akımı olarak değerlendirilebilir.
H = açıklığın ortasına
göre su yükü
D= açıklığın yüksekliği
L= Kret uzunluğu
Yandaki grafik farklı açılara göre «C»
katsayısındaki değiĢimi göstermektedir.
«θ» açısı ve «D» açıklığı kapak ve kret
arasındaki minimum açıklığı verecek Ģekilde
belirlenmektedir.
gHCDLQ 2
*Design of Small Dams
39. Topuk yarıçapı giriĢ akım yüksekliğinin en az 3 katı olması gerekmektedir.
Önerilen dolusavak topuk yarıçapı: R=H0+0.25P
Topuk bölgesinde taban ve yan duvarlardaki basınç merkezkaç kuvveti nedeniyle artar. Toplam
basınç:
Topuk yapısı düĢük ve orta düĢülü dolusavaklarda kavisli yapılmayabilir.
Dolusavak Topuğu
40. Serbest DüĢülü (Straight Drop) Dolusavak
Akım, savak üzerinden serbest bir Ģekilde düĢürülür.
Ġnce kemer barajlarda ya da mansap yüzü dik olan savaklarda kullanılır.
Bu tipteki savaklarda, savaklanan akımın savak yapısına zarar vermemesi için, napın alt kısmı
uygun bir Ģekilde havalandırılmalıdır.
Serbest düĢülü savakların mansap tarafında, savaklanan debiye, düĢüye, jeolojik duruma ve
kuyruksuyundaki su miktarına bağlı olarak bir oyulma meydana gelmektedir. Zemin Ģartları
uygun değilse, oyulma etkisini azaltabilmek için mansap tarafında kuyruksuyu derinliği
arttırılmalıdır.
43. Yan Kanallı (Side Channel) Dolusavak
Savak ekseni ile deĢarj kanalı ekseni aynı doğrultudadır.
Savaktan geçen akım ~90°‟lik bir dönüĢ yaparak deĢarj kanalına girer.
Yan kanalın içerisindeki akım, tek yandan ya da iki yandan alınabilir.
Belli bir debiye kadar, savak üzerinden geçen debi karakteri üstten aĢmalı savaklarla benzerdir.
Ancak, yüksek debilerde, kanal su seviyesi yükseleceği için savak batık olarak çalıĢabilir. Bu
durumda debi karakteri değiĢecektir.
Bu tipteki savaklar hem pahalı hem de verimsiz savaklardır. Buna rağmen, bazı durumlar için
en uygun çözümü sağlamaktadır. Örneğin, uzun dolusavak geniĢliği gereken dar vadilerde yan
kanallı dolusavaklar en uygun çözümü vermektedir.
45. Labirent Dolusavak
Kret uzunluğunu arttırabilmek için, dolusavak yapısı zikzak Ģeklinde yapılmaktadır.
Dolusavak yapısının kret uzunluğu arttırılarak, dolusavak üzerindeki kabarma azaltılmaktadır.
Labirent savakların kullanım alanı ve avantajları oldukça fazladır.
Saha Ģartları elveriĢli ise, üstten taĢmalı savak gereken heryerde uygulanabilir.
Depolama kapasitesini arttırır, çünkü savak üzerindeki su derinliği azalacağı için savak
daha üst bir kotta tesis edilebilir.
Kapaklı yapılara göre daha ekonomiktir.
Labirent savaklardaki akım oldukça karmaĢıktır ve bir çok değiĢkene bağlıdır.
48. Açık Kanal (Chute) Dolusavak
Rezervuardaki suyu mansap tarafına, baraj ya da yamaçta tesis edilen bir kanal aracılığıyla
taĢıyan dolusavak tipleri «Açık Kanal Dolusavak» olarak adlandırılmaktadır.
Genellikle toprak dolgu barajlarda tercih edilen bir dolusavak türüdür. Tercih edilmesinin
nedeni:
tasarım ve imalat kolaylığı,
hemen her türlü zemin Ģartında uygulanabilir olması,
maliyet faydası
Dolusavağın açık kanal kısmındaki akım karakteri terminal yapısına kadar kritik üstüdür. Ġyi
bir hidrolik performans açısından, kanal boyunca yatay ve düĢey değiĢimlerden mümkün
olduğunca kaçınılmalıdır.
51. Tünel ve Kondüvi Dolusavak
Debi kapalı bir kesit aracılığıyla gövdenin altından ya da çevresinden mansaba aktarılır.
Kondüvi, yatay ya da dikey olabilir.
„DüĢey su alma ağzı‟ dıĢındaki durumlarda tüm kesit boyunca serbest yüzeyli akım olur.
„DüĢey su alma ağzı durumunda akıĢ tipi giriĢ kısmında tam dolu iken hattın devamında serbest
yüzeylidir.
Gerekli yerlerde «hava menfezi» yapılmalıdır. Ayrıca hava borusu da bırakmak gerekebilir.
Tünel dolusavaklar dar vadilerde ya da dolusavak yapısını açıkta yapmanın tehlikeli olduğu
durumlarda tercih edilebilir.
Kondüvi dolusavaklar ise, geniĢ vadilerde kullanılabilir.
53. ġaft (Morning Glory) Dolusavak
Yatay bir ağızdan alınan su, düĢey ya da eğimli bir Ģaft ile belli bir seviyeye kadar
düĢürüldükten sonra yatay ya da yataya yakın bir hat (kondüvi ya da tünel) ile mansaba aktarılır.
3 ana parçadan oluĢur:
Su alma ağzı (huni Ģeklinde)
DüĢey Ģaft
Kapalı deĢarj hattı
Akım karakteri düĢü ile değiĢmektedir. Su alma ağzı üzerindeki düĢü arttıkça, savak akımından
basınçlı akıma dönüĢmektedir. Ardından da akım tam dolu olacaktır ve bu durum savaklarda
istenen bir durum değildir.
Bu tipteki dolusavakların kapasitesi çıkıĢ kapasitesi ile sınırlıdır. Dolayısıyla, su alma
ağzındaki kot artsa bile debi fazla değiĢmez.
56. Bloklu ġüt (Baffled Chute) Dolusavak
Enerji kırıcı havuzun istenmediği durumlarda tercih edilebilir.
Avantajları:
Ekonomik,
Terminal yapısındaki hız düĢüktür ve düĢüye bağlı değildir.
Mansaptaki su seviyesi önemli değildir.
ġüt yapısı 2/1 ya da daha yatay yapılır.
Nedir?
Ne işe yarar?
Neye göre tasarlanır?
Tüm su yapılarında yapılması şart mıdır?
Dolusavak su yapıları için hayati bir öneme sahiptir.
Üzerinde tesis bulunmayan bir akarsuda oluşan taşkın ve bu taşkının yaratacağı zarar doğal bir olaydır. Bu olaydan kimse sorumlu değildir.
Baraj ile regülatörü nasıl ayıracağız???
Dolusavak akımı rezervuar kotundan mansap dere kotuna düştüğünde, statik düşü kinetik enerjiye dönüşmektedir. Bu da akımın hızının yüksek olması, dolayısıyla mansaba zarar verme olasılığı bulunduğunu göstermektedir.
Dolusavak yapısının kontrollü (kapaklı) olması durumunda ya da kret üzerinde köprü yapılması ve bu köprünün ara ayakları olması durumunda efektif kret uzunluğu azalmaktadır.