Hydrotam Sediment Taşınım Modeli

Dünya nüfusunun yaklaşık üçte ikisinin yaşadığı, deniz  ve kara arasındaki geçişi sağlayan kıyı alanları,  ülkeler için sosyo-ekonomik olarak önemli  yerlerdir. Bu alanlarda yer alan liman, iskele, barınak yerleri yada kıyı  alanlarının korunması amacıyla yapılan dalga kıranlar, mahmuzlar, kıyı  duvarları vb. yapılar, gelişmiş yada gelişmekte olan ülkelerde hızlı bir  şekilde artış göstermektedir.

Çoğunlukla yüksek maliyetli olan bu yapılar  yapılırken, uygun kıyı alanlarının seçilmesi, çevreye en az zarar verecek  şekilde tasarlanması, ekonominin gözetilmesi gibi hususlara dikkat edilmesi  gerekmektedir. Kıyı alanlarında, doğal ( iklim değişikliği gibi ) yada  yapay nedenler (kıyı yapıları gibi ) etkisiyle akıntı düzeni değişmekte, kıyı  boyu ve kıyıya dik sediment taşınımı artmakta, bunun sonucunda kıyılarda  erozyon (oyulma) yada yığılma meydana gelmektedir.

Kıyı boyu sediment  taşınımının temel etkeni dalga kırılması ile oluşan akıntılardır. Dalga etkenli  akıntıların benzeştirilebilmesi için dalga ilerlemesi (transformasyonu)  çalışması yapılmalıdır. Dalga ilerlemesi çalışması temel olarak, derin denizde  rüzgar etkisiyle oluşan dalgaların derin denizden sığ denize doğru ilerlerken  uğradıkları sapma, dönme, sığlaşma, yansıma ve kırılma olaylarını içermektedir.  Sediment taşınımının başarı ile benzeştirilebilmesi dalga etkisiyle oluşan  akıntı düzenin, dalga etkisiyle oluşan akıntı düzeni de dalga transformasyonun  başarı ile benzeştirilebilmesine bağlıdır. Dalgalar, açık kıyılardaki, katı  madde taşınımını kontrol eden ve kıyı morfolojisini belirleyen ana unsurdur. Bu  nedenle katı madde taşınımının incelenebilmesi için dalgalar iyi anlaşılmalı ve  sediment taşınımı çalışması yapılabilmesi için de proje bölgesinin dalga iklimi  belirlenmelidir.

Sediment taşınımı modellemesi aşağıdaki  çalışmaları içerir;

  1. Dalga İkliminin belirlenmesi
  2. Dalga transformasyon çalışması  (sapma, dönme, sığlaşma, yansıma ve kırılma olayları) yapılarak rüzgar  etkisiyle derin denizde oluşan dalgaların kıyıya taşınması ve  kıyı bölgesinde dalga yüksekliklerinin, dalga  yaklaşım açılarının, gerilme akısı dağılımların belirlenmesi
  3. Dalga etkisiyle oluşan akıntı  düzenin belirlenmesi
  4. Dalga etkisiyle oluşan akıntılarla sediment taşınım yönü ve  taşınan madde miktarının belirlenmesi ve kıyı yapılarının bu taşınım üzerindeki  etkilerinin araştırılması.

Kıyılar üzerinde oluşan değişikliklerin özellikle de  zaman içerisinde gerçekleşen taşınım olaylarının, alansal ölçümlerle  belirlenmesi veya fiziksel modellerle incelenmesi hem zor hem de pahalı  çalışmalar gerektirmektedir. Her geçen gün gelişen ve kapasitesi artan  bilgisayarlar ile kıyılardaki sediment hareketlerinin sayısal benzeşim  modelleri kullanılarak modellenmesi ve bu sayede kıyı alanında uzun dönemler  içerisinde meydana gelen değişimlerin (oyulma, yığılma) başarılı bir şekilde  benzeştirilmesi sağlanabilmektedir.

Sediment taşınım modelleri, kıyısal alanlarda hidrodinamik  sistemlerdeki sediment hareketinin anlaşılabilmesini ve benzeştirilmesini  hedeflerler. Bir sediment taşınım modelinin sonuçları, sediment yığılması ve  aşınması (erozyon) miktarlarını, sediment taşınım kıyıboyu yollarını ve  şekillerini, kıyı yapıları ile etkileşimlerini içerir. Sediment taşınımı  modellerinin büyük bir çoğunluğu, zamana göre değişen hidrodinamik ve sediment  taşınımı eşitlikliklerini çözmektedirler.

Kıyısal alanlardaki sediment türlerinin, dane çaplarının ve taşınım  mekanizmalarının farklılığından ötürü, sediment hareketini benzeştirmek üzere  farklı matematiksel eşitlikler çözümlenmektedir. (Whitehouse et al.  2000). Kohezif ve kohezif olmayan sediment türlerinin hareketlerindeki  farkılıklar, farklı eşitlikler ile incelenmektedir. Bu nedenle kum taşınımı ve  çamur hareketi farklı modeller ile benzeştirilmektedir. Sediment taşınımı  modellerinin büyük bir çoğunluğunda sayısal olarak çözümlenen temel eşitlikler  aşağıdakileri içermektedir:

  1. Kütlenin korumu denklemi:  Akıntı hızı tahminlerini ve çeşitli sediment karakteristikleri kullanılarak,  sediment derişimleri hesaplanır. Çözüm türbülans etkileri de içerilebilir (Li  ve Davies, 2001).
  2. Hareket denklemi:  Akışkan-sediment karışımının hareket dengesi çözülerek, askıdaki maddelerin  taşınıma olan etkileri incelenebilir.
  3. Sediment taşınım denklemi: Sedimentin ortalama akıntıyla  yatayda ve derinlik boyunca ilerlemesi, türbülans ile dağılımı ve çökelmesi  çözümlenir.       

Bu  eşitlikler sayısal olarak çözümlenmeden önce, dane çapı, sediment yoğunluğu,  kritik kesme gerilmesi, taban kesme gerilmesi, çökelme hızı gibi sediment  özellikleri belirlenmelidir. Birçok sediment taşınımı modelleme çalışmaları,  doğru sediment dağılımlarının ancak kıyı alanındaki tuzluluk dağılımını  etkileyen nehir akışı, gelgit akıntıları, deniz tabanı bitki örtüsü, ve  topografyanın doğru olarak belirlenmesi ile incelenebileceğini göstermiştir. Bu  da kıyı alanındaki akıntı düzeninin doğruluğunun sediment taşınımı  benzeştirmelerindeki önemini vurgulamaktadır.

background image