Sazlık Tipi Balık Geçişinin Hidrolik Karakteristiklerinin Deneysel Olarak İncelenmesi ve Boyutlandırma Konseptinin Geliştirilmesi

Abstract

Balık geçitleri, su canlılarının göç yolları üzerindeki baraj ve bent gibi engelleri aşarak akarsudaki memba ve mansap göçlerini kolaylaştıran yapılardır. Bir balık geçiş yapısının fonksiyonu, eğimli bir kanalda balıkların memba yönünde göç edebilmesi için elverişli hidrolik koşulların (yeterli akım derinliği, yeterince büyük ve iyi aralıklı dinlenme alanları, düşük akım hızları ve düşük türbülanslı akış) sağlanmasıdır. Proje kapsamında, diğer klasik tarzdaki balık geçişlerinden (havuzlu-savaklı, düşey yarıklı, doğal tip) farklı bir hidrolik çalışma prensibine sahip sazlık tipi (brushed-type) balık geçişinin hidrolik karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Proje kapsamında sazlık tipi balık geçişi yapışının 1:2 ölçeğinde fiziki modeli yapılmış ve model üzerinde sistematik deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler dikdörtgen en kesitli 0.4 m genişliğinde suyun devridaim olduğu bir açık kanalda gerçekleştirilmiştir. Deneyler 4 farklı sazlık yoğunluğu ve 3 farklı taban eğiminde (%2, %4, %6) gruplandırılmıştır. Her bir gruplamada 6 farklı batıklık oranında ölçümler yapılmıştır. Akım içindeki sazlık yoğunluğu sazlık blokları arasındaki boyuna yönündeki mesafenin değiştirilmesiyle ayarlanmış; farklı batıklık oranları ise debinin değişimiyle sağlanmıştır. Ayrıca, balık geçişi boyunca ki boş bölgelerde yersel akım hızları mikro muline aletiyle ölçülmüş ve hız dağılımları elde edilmiştir. Deneylerde Froude sayısı, Fr, 0.18 ile 0.40 arasında; Reynolds sayısı, Re, ise 5.46x104 ile 1.28x105 arasında değişim göstermiştir. Modelden elde edilecek sonuçlar Froude benzeşimine göre prototipe aktarılacaktır. Projeden elde edilecek deneysel verilerin sazlık tipi balık geçişinin hidrolik koşularının anlaşılmasına katkı sağlaması beklenmektedir. Çünkü, literatürde daha önce bu konuda yapılmış sistematik bir deneysel çalışma yoktur. Gerçekleştirilecek olan deneysel ölçümlerin ve analizlerin neticesinde yeni bir yaklaşım olarak sazlık tipi balık geçişi için boyutsuz sayıların kullanıldığı boyutlandırma konsepti ve hidrolik tasarımın gerçekleştirilmiştir. Önceki yapılan çalışmalardan farklı olarak, makro-pürüzlülük koşulları iki parametreyle ifade edilecektir. Bunlardan birincisi sazlık elemanların akım içinde batıklık oranı, ikincisi ise sazlık elemanların plandaki izdüşümünde akım alanı içindeki yoğunluğudur. Üniform akım koşulları için Darcy-Weisbach sürtünme faktörü sazlıkların akım içindeki batıklık oranı ve sazlıkların akım alanındaki yoğunluğuyla ilişkilendirilmiştir. Bu ampirik denklem sayesinde üniform akım derinliği ve kanal geometrisi verileriyle kesitsel-ortalama akım hızı ve debi tahmin edilebilir. Son olarak, modelden elde edilen sonuçlar klasik tipteki balık geçişleriyle karşılaştırılmıştır.

Balık geçitleri, su canlılarının göç yolları üzerindeki baraj ve bent gibi engelleri aşarak akarsudaki memba ve mansap göçlerini kolaylaştıran yapılardır. Bir balık geçiş yapısının fonksiyonu, eğimli bir kanalda balıkların memba yönünde göç edebilmesi için elverişli hidrolik koşulların (yeterli akım derinliği, yeterince büyük ve iyi aralıklı dinlenme alanları, düşük akım hızları ve düşük türbülanslı akış) sağlanmasıdır. Proje kapsamında, diğer klasik tarzdaki balık geçişlerinden (havuzlu-savaklı, düşey yarıklı, doğal tip) farklı bir hidrolik çalışma prensibine sahip sazlık tipi (brushed-type) balık geçişinin hidrolik karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Proje kapsamında sazlık tipi balık geçişi yapışının 1:2 ölçeğinde fiziki modeli yapılmış ve model üzerinde sistematik deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler dikdörtgen en kesitli 0.4 m genişliğinde suyun devridaim olduğu bir açık kanalda gerçekleştirilmiştir. Deneyler 4 farklı sazlık yoğunluğu ve 3 farklı taban eğiminde (%2, %4, %6) gruplandırılmıştır. Her bir gruplamada 6 farklı batıklık oranında ölçümler yapılmıştır. Akım içindeki sazlık yoğunluğu sazlık blokları arasındaki boyuna yönündeki mesafenin değiştirilmesiyle ayarlanmış; farklı batıklık oranları ise debinin değişimiyle sağlanmıştır. Ayrıca, balık geçişi boyunca ki boş bölgelerde yersel akım hızları mikro muline aletiyle ölçülmüş ve hız dağılımları elde edilmiştir. Deneylerde Froude sayısı, Fr, 0.18 ile 0.40 arasında; Reynolds sayısı, Re, ise 5.46x104 ile 1.28x105 arasında değişim göstermiştir. Modelden elde edilecek sonuçlar Froude benzeşimine göre prototipe aktarılacaktır. Projeden elde edilecek deneysel verilerin sazlık tipi balık geçişinin hidrolik koşularının anlaşılmasına katkı sağlaması beklenmektedir. Çünkü, literatürde daha önce bu konuda yapılmış sistematik bir deneysel çalışma yoktur. Gerçekleştirilecek olan deneysel ölçümlerin ve analizlerin neticesinde yeni bir yaklaşım olarak sazlık tipi balık geçişi için boyutsuz sayıların kullanıldığı boyutlandırma konsepti ve hidrolik tasarımın gerçekleştirilmiştir. Önceki yapılan çalışmalardan farklı olarak, makro-pürüzlülük koşulları iki parametreyle ifade edilecektir. Bunlardan birincisi sazlık elemanların akım içinde batıklık oranı, ikincisi ise sazlık elemanların plandaki izdüşümünde akım alanı içindeki yoğunluğudur. Üniform akım koşulları için Darcy-Weisbach sürtünme faktörü sazlıkların akım içindeki batıklık oranı ve sazlıkların akım alanındaki yoğunluğuyla ilişkilendirilmiştir. Bu ampirik denklem sayesinde üniform akım derinliği ve kanal geometrisi verileriyle kesitsel-ortalama akım hızı ve debi tahmin edilebilir. Son olarak, modelden elde edilen sonuçlar klasik tipteki balık geçişleriyle karşılaştırılmıştır.