Su temini ve atık sular.pdf

SU TEMİNİ ve ATIK SU UZAKLAŞTIRMA DERS NOTLARI BÖLÜM-I Giriş Su, insan ve diğer canlıların ana ihtiyaçlarının başında gelir. İnsan vücudunun %90’ı sudur. Aç kalan bir insan uzun süre yasayabilmesine rağmen , susuz kalan bir kimse kısa sürede ölmektedir. Fert olarak sadece içmek için gerekli olan su ihtiyacı günde 4-5 litreyi litreden fazla değildir. Bununla beraber toplumlar teşekkül edip, köy, kasaba ve şehirler oluştuktan sonra, Fertlerin su ihtiyaçları büyük ölçüde artmakta ve toplumların hayat standartlarına bağlı olarak fert başına günde 100–400 litreyi bulmaktadır. Toplumların gelişmişliği, uygun kalitede ve yeterli miktarda suyun bulunmasına bağlıdır. Bundan dolayı su temini ve kanalizasyon tesisleri fertlerin ihtiyacı olmaktan çıkıp, toplum için bir zaruret haline gelmiştir. Yeteri kadar temiz su ve kullanılmış suları uzaklaştırma tesisleri bulunmayan toplumlarda kolera,tifo vb salgın hastalıklar ortaya çıkmaktadır. Su getirme sisteminin genel özellikleri Su getirme sistemleri genel olarak şunları içine alır : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Su alma tesisleri : Membalar, Yatay ve düşey kuyular, Nehir, Göl veya baraj suları Suların tasfiyesi Terfi merkezi Biriktirme hazneleri (Depolar) İletim (isale) hattı Su dağıtım sistemi (Şebeke) Bina bağlantı borusu ve bina iç tesisatı

Su alma tesisleri ya şimdiki ya da gelecekteki su ihtiyaçlarını sürekli olarak karşılamaya yetecek miktardaki bir su kaynağından alır. Su alma yerinde sular kalitece istenen standartları sağlamıyorsa, tasfiye (arıtma) tesisleri toplanan suyu hizmet edeceği maksatlara el verişli hale getirir. Suyun yer çekimi ile iletilmesinin mümkün olmadığı hallerde, terfi merkezleri suyun istenilen yüksekliğe iletilmesini mümkün kılarlar. Biriktirme hazneleri ise; ihtiyaçtan fazla suları ihtiyaca yetmeyen zamanlarda kullanılmak üzere biriktirerek zaman zaman yetersiz olan bir kaynağı, sürekli olarak ihtiyacı karşılayacak hale getirirler. Kaynaktan alınan suları kullanılacak bölgeye iletilmesini temin eden boru hattına iletim (isale) hattı adı verilir. İhtiyaç bölgesine getirilmiş olan suları ihtiyaç sahiplerine dağıtan tesislere de şebeke veya su dağıtım sistemi denir.

Şekil.1 : Bir su temini tesisin elamanları

Bir su getirme tesisinin son elamanları olan bina bağlantı borusu, şehir şebeke borusundan binadaki su saatine kadar olan boru, bina iç tesisatı ise binadaki su saatinden musluklara kadar olan kısımdır. Suyun temin edildiği kaynaklar Su kaynağının cinsi, suların nasıl toplanacağı nasıl tasfiye edileceğini ve nasıl dağıtılacağını tayin eden önemli bir unsurdur. Suyun temin edildiği kaynaklar aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir. 1. Yüzeysel sular : a) Kapasitesi yeterli olan akan sular, göller ve baraj göllerinden su almak. b) Feyezan (taşkın) zamanlarında debisi yeterli olan akarsularsan, temiz feyezan sularını aralıklı olarak mevsiminde veya seçilen zamanlarda almak ve bu suları akarsular bitişik veya onunla irtibatı kolay olan haznelerde biriktirmek. c ) Kurak hava debisi yetersiz olan akarsulardan sürekli olarak su almak. Bu akarsu vadisini bir barajla kapatarak meydana getirilen bir haznede akarsuyun şehrin günlük su sarfiyatından fazla olan debisinin gerekli kısmını depolamak suretiyle mümkün olur. 2. Yeraltı Suları a ) Tabii pınarlar b ) Kuyular c ) Sızdırma galerileri ve boruları d ) Kendisini besleyen yer altı suyu akımı başka kaynaklardan suni olarak arttırılan kuyular ve galeriler bu su alma yerinin verimini arttırmak üzere başka bir kaynaktan temin edilen sular bu maksatla , ya su alma yerine ait su alma yerine ait toplama yüzeyi üzerine yayılır veya yer altı suyunu besleyen havuz ve hendeklere iletilir. 3. Yağmur Suları a ) Yapıların çatılarından toplanarak sarnıçlarda küçük tekil su ihtiyaçları için biriktirilir. b ) Büyük toplumsal ihtiyaçları karşılamak üzere , daha büyük drenaj alanlarından toplanarak özel olarak hazırlanmış depolarda biriktirilir. Kaynak Seçimi Herhangi bir toplumun su ihtiyacı karşılanırken yapılması gereken en önemli işlerden birisi de bu ihtiyacı karşılayacak en uygun su kaynağının seçilmesidir. Yerleşim merkezlerinin su ihtiyaçları sadece bir kaynaktan karşılanacağı gibi , birkaç kaynaktan da temin edilebilir. Birden fazla kaynağın kullanılması halinde temin edilen sular genel olarak şebekeye verilmeden önce karıştırılmalıdır. Suyun temin edileceği kaynağın seçiminde aşağıdaki üç önemli faktörün göz önünde bulundurulması gerekmektedir. 1. Kaynaktan sürekli olarak alınabilecek suyun miktarı (debisi) 2. Kaynak suyunun kalitesi ve su kalitesinin zamanla değişimi 3. Gerekli suyun kaynaktan temin edilmesi halinde maliyeti

İyi bir su temini projesinin hazırlanabilmesi için toplumun su ihtiyacını temin etmek üzere kullanılabilecek değişik su kaynakları araştırılır. Her kaynak olarak suyun özellikleri ve sürekli olarak alınabilecek su miktarı ölçülür. Su temini tesislerinin maliyetleri her su kaynağı için yaklaşık olarak hesaplanarak elde edilen sonuçlar mukayese edilip en uygun kaynak seçilir. Su temini tesislerinin fert başına düşen maliyetleri aşağıdaki faktörlere bağlıdır. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Su kaynağının cinsi Su kaynağının yerleşim merkezine uzaklığı Kaynaktan elde edilebilecek suyun bolluğu Kaynaktan temin edilen suyun özelliği (tasfiye tesisini gerektirip gerektirmediği) Gerekli malzeme ve insan gücünün varlığı ve maliyeti Tesisin büyüklüğü Bölgenin karakteristikleri ve bölge halkının özelliği

Su kaynağının ve ihtiyacı temin edilecek bölgenin özelliklerine göre aşağıdaki tercih sırası yapılabilir. a ) Bakteriyolojik, fiziksel ve kimyasal özellikler bakımından tasfiye gerektirmeden kullanılabilen cazibe (yerçekimi) ile iletilebilen kaynaklar ilk olarak düşünülür. b ) Tasfiye gerektirmeyen fakat pompa ile iletilebilen sular ikinci olarak düşünülür. c ) Basit tasfiye gerektiren, fakat cazibe ile iletilen sular üçüncü olarak düşünülür. d ) hem tasfiye hem de pompa tesisleri gerektiren sular en son düşünülmelidir. Ülkemizde nüfusu 3000 den az yerleşim merkezlerinin su temini Köy Hizmetleri, nüfusu 3000-100.000 arasında olan yerleşim merkezlerinin su temini tesisleri İller bankası, 100.000 den fazla olan yerleşim merkezlerinin su temini tesisleri ise DSİ tarafından hazırlanır. İler bankası, yer altı ve yer üstü sularının seçiminde aşağıdaki tavsiyeleri vermektedir. 1. yerleşim merkezine 10 km mesafede fiziksel ve kimyasal özelliğe uygun cazibe ile iletilebilen sular diğerlerine tercih edilir. 2. 1. şıktaki özelliklere sahip birden fazla su kaynağı varsa, tesis ve işletme masrafları, faiz ve amortismanlar hesap edilerek, % 25 fazlasına kadar kalitesi iyi olan kaynak tercih edilir. 3. 1. ve 2. şıktakilerin dışında kalan hallerde tesis masrafları, faiz ve amortismanlar, senelik işletme masrafları göz önünde tutularak, senelik masrafların % 25 fazlasına kadar cazibe ile iletilebilen su seçilir. Mukayese bir yer altı suyu ile bir yüzeysel su arasında yapılıyor ise % 35 fazlasına kadar yer altı suyu seçilir.

Yerkürede yaklaşık olarak 1,36 × 10º km 3 su bunun takriben %97 si okyanuslarda, % 3 ü de göller, akarsular ve yer altı su yataklarında bulunmaktadır. Su temini açısından en değerli sular atmosferde oluşan yağışlar, yerüstü ve yeraltı sularında bulunan tatlı sulardır. Yer küresinde bulunan suların en önemli kaynağı yağmurlardır. Başlangıçta yeterli olan su kaynakları ihtiyaçların günden güne artması sonucu yetersiz kalmış ve toplumlar daha elverişsiz kaynaklara yönelmek zorunda kalmıştır. Bugünkü durumda deniz suları da dahil olmak üzere bütün su kaynakları toplumlarım içme ve kullanma ihtiyacı için düşünülmek zorundandır.Kuveyt, Suudi Arabistan ve Libya da deniz suyundan tatlı su elde edilmektedir. Bugün yurdumuzda şehir ve kasabaların hemen hemen hepsinde, köylerinde büyük çoğunluğunda içme suyu tesisi vardır. Ancak bu tesisler sağlık kuralları açısından gerekli

özellikleri taşımaktan uzak ve miktar olarak yetersiz su temin etmektedir. Suyun yalnızca miktar bakımından yetersiz olması, zaman zaman kesilmesi diğer olumsuzlukların yanında sağlık açısından da sakıncalar taşımaktadır. Şebekeye suyun gelmediği anlarda boru içerisinde oluşacak negatif basınçlar meydana gelerek, boruların ek yerlerinden hava ile birlikte zemin içerisinde bulunan pis suların boru içerisine girmesine sebep olmaktadır. Bu hallerde dezenfeksiyon yapılsa bile, tam etki yapılıncaya kadar bir süre musluklardan kirli su akabilecektir. Demek ki emniyetli su getirmenin ilk şartı da suyun yeterli, kesiksiz ve devamlı sağlanmasıdır. Suyun Kaynaklarının Planlanması Günümüzde toplumların nüfusu ve buna bağlı olarak da ihtiyaçları günden güne artarken, bu ihtiyaçları karşılamak için kullanılan rezervler de azalmaktadır. Kaynakların bir kısmı artan ihtiyaçları karşılamak üzere tüketilirken, bir kısmı da gerekli tedbirler zamanında alınmadığı için kirletilmek suretiyle kullanılamaz hale getirilmektedir. Bu durum tatlı su rezervleri için daha da kritik bir durum arz eder. Evlerde, tarımda ve sanayide kullanılan su miktarı her geçen gün artmaktadır. Ayrıca belediyeler ve sanayi tesisleri kullanılmış suları, su yataklarına gerekli tasfiye işlemleri uygulamadan boşalttığından, pek çok su yatağı (akarsu,göl vb.) kullanılamaz hale gelmektedir. Bunun için her ülkede su kaynaklarının uygun bir şekilde kullanılmasını sağlayan plan ve programları uygulamak zorundadır. Bunun için aşağıdaki hususlar incelenmelidir. 1) Yeni su kaynakları aranarak su rezervlerinin arttırılması. 2) Yer altı ve yer üstü su kaynaklarının kirlenmesinin önlenmesi, kullanılmış suların yeteri kadar tasfiye edilmesi, kaynaklar için koruma belgelerinin teşkili vb. 3) Tasfiye metodu ve tekniklerinin geliştirilmesi: bu suretle temizlenmesi zor olan suların kullanılması temin edilir. Ayrıca tasfiye maliyeti düşürülebilirse kullanılabilir su rezervleri artırılabilir. 4) Tuzlu sulardan tatlı su elde edilmesi metotlarının geliştirilmesi ve maliyetinin düşürülmesi. 5) su kayıplarının ve aşırı su kullanımının önlenmesi . Gerek ev gerekse şebeke tesisatındaki kayıplar önlenmeli. 6) kullanılmış sularsan faydalanma : sular zemine sızdırılarak yer altı su rezervleri artırılabilir. Bazı endüstri alanlarında kullanılan az kirlenmiş suları özellikleri uygun olduğu takdirde sulama vb. amaçlarla kullanılabilir.

BÖLÜM-II Su İhtiyacının Tespiti Su temini tesislerinin plan ve projelendirilmesinde ilk olarak yapılacak iş toplumun su ihtiyacının tespit edilmesidir. Su getirme ve kullanılmış suları uzaklaştırma sistemlerine ait tesisler, gelecekte makul sayılacak yıllar süresince ( 25-30 sene ) önemli ilave ve değişiklikler gerektirmeden, söz konusu yerleşim merkezinin ihtiyaçlarını karşılayacak büyüklükte yapılırlar. Bir su temini tesisinin ana fonksiyonlarının başında suyun ana miktarının ihtiyacı emniyetle ve sürekli bir şekilde karşılayacak derecede bol, tat, koku vb. kalite özelliklerinin olması gerekir. Yerleşim merkezlerinin büyümesi ( nüfus artışı ), hayat seviyesinin yükselmesi ve sanayileşme su ihtiyaçlarını zamanla arttırır. Dolayısıyla içme suyu ve kanalizasyon tesislerinin planlanmasında esas alınacak olan suyun miktarının belirlenmesinde aşağıdaki faktörler mutlaka göz önüne alınmalıdır :

1 ) Proje süresi ( sene ) 2 ) Yerleşim merkezinin proje süresi sonundaki nüfusu ( kişi ) 3 ) Fert başına günde sarf edilen su miktarı. 4 ) özellikle yağmur suyu ve birleşik sistem kanal ağında drene edilecek alan ile yağış ve akış miktarları için kabul edilecek miktarlar. Proje Süresi : Teklif edilen sistemin ve bunun kısımlarını teşkil eden yapıların ve donanımın yeterli olacağı yıllar sayına proje süresi denir. Proje süresinin tespitinde aşağıdaki faktörler göz önüne alınmalıdır. 1) Aşınma ve yıpranmayı, eskime ve demode olma faktörünü de göz önüne alarak, tesislerin ve donatım elemanlarının faydalı ve ekonomik ömrü., 2) Yatırım ve işletme masrafları. 3) Tesislerin ileri yıllarda geliştirilmesinin kolay veya zor olması. 4) Eldeki mevcut mali imkanlar. 5) Tesisin tam kapasite ile yüklenmediği yıllardaki çalışma durumu (verimi). 6) Borçlanma süresi zarfında paranın satın alma gücünde meydana gelebilecek değişiklik. 7) borçlanılması halinde ödenecek faiz miktarı. Su temini ve kanalizasyon tesisleri için pratikte en çok rastlanan proje süreleri ; Kuyular, su dağıtım şebekeleri, nüfus artışı ve faiz oranı düşük ise proje süresi 20 – 25 yıl, fazla ise 10 - 15 yıl, 30 cm den büyük çaplı borular için proje süresi 20 – 25 yıl, toplayıcı kanalizasyon kanalları için 40 – 50 yıl alabilir. Ülkemizde su temini tesislerinin proje süresi iller bankası tarafından 30 yıl olarak belirlenmiştir. Bunun için ülkemizde su temini ve kanalizasyon tesisleri 30 yıl sonraki ihtiyaçları karşılayacak şekilde boyutlandırılmaktadır.

Nüfus tahmin metotları : Su temini ve çevre sağlığı (kanalizasyon ve tasfiye tesisleri) tesislerinin boyutlandırılmasında esas alınacak debi,tesisten ihtiyacını karşılayacak nüfus ile kişi başına bir günde kullanılan su miktarının çarpılması ile bulunabilir. Bunu için söz konusu yerleşim merkezinin proje süresi sonundaki nüfusunun mümkün olduğu kadar doğru olarak tahmin edilmesi gerekir. Yerleşim merkezlerinin gelecekteki nüfuslarını hesaplamaya yarayan metotlar şunlardır : 1 ) Aritmetik Artış Metodu Bu metotta toplum nüfusunun birim zamandaki artışının zamanla sabit kaldığı kabul edilmiştir.buna göre birim zamandaki nüfus artışı Ka=QN/ Qt şeklinde ifade edilebilir. Bu denklem de N nüfus ,t zaman (yd) Ka aritmetik nüfus artışı hızını göstermektedir.Bu denklem bilinen iki nüfus sayımı için entegre edilirse , N2

t2

∫ QN = N1

∫ Qt t1

N2 – N1 = Ka (t2 – t1) eşitliği elde edilir . Burada t1 ve t2 nüfus sayısının yapıldığı yılları , N1 ve N2 ise bu yıllardaki nüfusu gösterir. Nüfus artış hızı Ka – N2 – N1/ t2 – t1 şeklinde hesaplanır. Toplumun geçmiş yıllardaki nüfus sayımları ikiden fazla ise birden fazla artış hızı hesaplanarak ortalama bir nüfus artış hızı bulunabilir. Aritmetik artış metodunda nüfusun zamanla değişimi Şekil 2.1 ‘deki gibi bir doğru gösterir. NÜFUS: YILLAR: ARTIŞ ORANI:

5 1965 10

10 1970 14

15 1975 18

20 1980 22

25 1985 26

30 1990 30

35 1995 34

40 2000 38

ARİTMETİK ARTIŞ 40

Nüfus

30 20 10 Yıllar

0 1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2 ) Geometrik Artış Metodu Bu metotta , nüfusun birim zamandaki artışının toplumu nüfusu ile orantılı olduğu kabul edilmiştir. Buna göre nüfusun birim zamandaki değişimi ; QN/Qt =Kg . N şeklinde yazılabilir. Kg = geometrik hız sabiti Bu denklem bilinen iki nüfus sayımı için entegre edilirse N2

t

2 QN ∫ N = Kg ∫t Qt N1 1

ln

N2 = Kg (t 2 − t1) N1

→ Kg =

ln .N 2 − ln .N1 t 2 − t1

Bilinen iki nüfus sayımı yardımıyla geometrik hız sabiti Kg yukarıdaki denklemle hesaplandıktan sonra , yerleşim merkezinin gelecekteki bir tg yılı için nüfus miktarı Ng ; ln Ng = ln N1 +Kg (tg-t1) denklemi ile hesap edilebilir.Geometrik metotta yerleşim merkezi nüfusunun zamanla değişimi Şekildeki gibi bir eğri gösterir.

NÜFUS: YILLAR: ARTIŞ ORANI:

5 1965 10

10 1970 11

15 1975 12

20 1980 14

25 1985 17

30 1990 21

35 1995 26

40 2000 32

Herhangi bir yerleşim merkezinin gelecekteki nüfusunu hesaplamak için, aritmetik veya geometrik metotlardan birini seçmeden önce, söz konusu yerleşim merkezinin geçmişteki nüfus değerlerini zamana göre grafiği çizilir. Grafik yaklaşık bir doğru gösteriyorsa aritmetik metot, konkav bir eğri gösteriyorsa geometrik metot seçilebilir.

3) İller Bankası Metodu

Yürürlükte olan iller bankası içme suyu talimatnamesine göre yerleşim merkezlerinin içme suyu ve kanalizasyon projelerinin hazırlanmasında esas olan gelecekteki nüfusları şu şekilde hesap edilir : N e , 1945 yılı sayımı neticesi N y , son nüfus sayımı neticesi a , bu iki nüfus sayımı arasındaki sene adedi Ç=( Ç 1 Ç

a

Ny Ne

− 1).100 eşitliği ile hesap edilir.

3 ise Ç = 3 alınır Ç

ise Ç için bulunan değer alınır.

1 ise Ç = 1 alınır.

Çoğalma kat sayısı belirlendikten sonra aşağıdaki formülle yerleşim merkezinin 30 yıl sonraki nüfusu hesap edilir. N g = N y [ 1+

Ç 30+5+ g ] 100

n = Son nüfus sayımı ile projenin hazırlandığı yıl arasında geçen zaman (yıl), iller bankası metodu, Ç = 1 ≈ 3 değerleri arasında kalması halinde, geometrik artış ile aynı sonuçları vermektedir.Proje inşaatın bitiminden 30 sene sonraki ihtiyacı karşılamak üzere düzenlenir. Ancak projenin fiilen ele alınmasından tesisin işletmeye girişine kadar geçecek süre 5 yıl olarak, bu süreye eklenir.

Problem 1 bir yerleşim merkezinin nüfus sayımı sonuçları aşağıda verilmiştir. Bu şehrin 2000 yılındaki nüfusunu ; a ) aritmetik artış metodu b ) geometrik artış metodu ile tayin ediniz?

Seneler

Nüfus

1950

62000

1960

74000

1970 1980

85000 100000

çözüm : a)1950 ve 1960 nüfus sayımlarından, N − N 1 74000 − 62000 = 1200 = K a1 = 2 1960 − 1950 t 2 − t1 85000 − 74000 = 1100 K a2 = 10 100000 − 85000 K a3 = = 1500 10 Ortalama nüfus artış hızı ;

K a1 + K a2 + K a3

1200 + 1100 + 1500 = 1267 3 3 Gelecekteki ( 2010 yılı ) nüfus ; N g = N1 + K a (t g − t1 ) Ka=

N g = 62000 + 1267

=

( 2010 – 1950 )

N g = 138020 b ) Geometrik artış hızı ln( NN 12 ) 1n.N 2 − 1n.N1 = Kg= t 2 − t1 t 2 − t1

ln( 74 62 ) = 0,01769 10 ln( 85 ) = 74 = 0,0138 10 ln(100 ) = 85 = 0,0163 10

K g1 = K g1 K g1

Ortalama geometrik artış hızı Gelecekteki nüfus (2010 yılı) 1n.N g = 1n.N1 + K g (t g − t1 )

k ga =

0,01769 + 0,0138 + 0,0163 = 0,0159 3

1n.N g = 1n62000 + 0,0159(2010 − 1950)

N g = 160957 kişi 2010 yılı nüfusu 1980 nüfus sayımı yardımıyla da hesaplanır ;

1n.N g = 1n100,000 + 0,0159(2010 − 1980)

N g = 161124 kişi Problem 2 1945 senesindeki nüfusu 20000, 1970’ deki nüfusu 32800 olan bir kasabanın içme suyu tesislerinin projelendirilmesi için 30 yıl sonraki nüfusu İller Bankası metodu ve geometrik artışa göre hesaplayıp, neticeleri karşılaştırınız. Proje 1982 yılında hazırlanmıştır. Çözüm : N y = 32800

N e = 20000

a = 1970 – 1945 = 25

Çoğalma katsayısı:Ç

Ç = (g

Ny Ng

− 1)100

Ç = ( 25

32800 − 1)100 = 1,998 20000

1 Ç 3 olduğunda Ç = 1,998 aynen kalır. n = 1982 - 1970 = 12 Ç 30+5+ n ) 100 1,998 30+5+12 N g = 32800(1 + ) 100 N g = 83116 kişi N g = N y (1 +

Geometrik artış

32800 ) 20000 = 0,019788 Kg = 1970 − 1945 1n(

1n.N g = 1n.N g + K g (t g − t1 ) 1n.N g = 1n32800 + 0,019788(2017 − 1970)

N g = 83135 kişi

Birim Su Sarfiyatı

Bir toplumun su ihtiyacı, toplumdaki fertlerin bir günde kullandıkları su miktarı esas alınarak hesaplanır. Bunun için bir insanın içme, yıkanma, temizlik, bulaşık,çamaşır vb. ev işleri için ortalama olarak günde kaç litre su kullandığı bilinmelidir. Birim su sarfiyatına etki eden faktörler aşağıda sıralanmıştır :

1 ) Yerleşim merkezinin nüfusu ( Büyük yerleşim merkezlerinin su sarfiyatı daha yüksektir.) 2 ) İklim (sıcak ve kurak iklimlerde ve sıcak dönemin uzun olması halinde sarfiyat artar.) 3 ) Şehir suyundan sulanan park ve bahçelerin fazlalığı. 4 ) Başka su kaynaklarının varlığı ve bu kaynaklardan su temin etme imkanları. 5 ) Suyun kalitesi ( iyi kaliteli su, sarfiyatı artırır.) 6 ) Hayat standardı ve eğitim seviyesi ( yükseldikçe sarfiyat artar.) 7 ) Sanayi ve ticaret merkezlerinin durumu

8 ) Kanalizasyon tesislerinin mevcudiyeti ( mevcudiyeti sarfiyatı artırır.) 9 ) Su dağıtım sistemindeki (şebekedeki) basınç : Basıncın fazla olduğu şebekelerde musluk az açılsa dahi akan su miktarı fazla olacağından sarfiyat artar. 10 ) Sarfiyatın ölçülmesi. 11 ) suyun fiyatı : Su fiyatının ucuz olması sarfiyatı artırır. 12 ) Suyun kente veriliş şekli : Su kente günün her saati verilirse sarfiyat gelişi güzel olacağından harcanan su artar, günün belirli saatlerinde verilen su sarfiyatı azaltır. İnsanın Su İhtiyacı

Yerleşim merkezinin gelecekteki nüfusuna bağlı olarak insan başına günde aşağıdaki miktarlarda su hesaba esas alınacaktır. Şebeke su kayıpları değerlere dahildir. Beldenin Gelecekteki Nüfusu

N 3000

Su sarfiyatı( lt / N-G ) 60

3001 - 5000

70

5001 – 10000 10001 – 30000

80 100

30001 – 50000

120

50001 – 100000 100001 – 200000 200001 - 300000

170 200 225

Qinasn =

Ng × Q 86400

(lt / sn)

Gelecekteki nüfusu 300000’ e kadar olan yerleşim merkezlerinde yukarıda verilen değerlere yol, ev bahçesi, park, motorlu araçlar,okul, hastahane, mezbaha, otel, hamam, çamaşırhane, dükkan, inşaat vb. yerlerin ihtiyacı veya temizlenmesi için tüketilecek su miktarları da dahildir. Ancak hesabı etkileyebilecek özel durumlarda bu miktarlar hesaba ayrıca eklenir. Gelecekteki nüfusu 300000’ den büyük beldelerde insan başına ve özel su ihtiyacı gibi konularda idare ile anlaşılarak bir karar verilir. Hayvan Su İhtiyacı

Projenin düzenlendiği tarih deki hayvan sayıları hesabı esas alınarak, Büyük baş hayvan için 50lt./gün, Küçükbaş hayvan için 15lt./gün alınır. Özel hallerde hayvancılıktaki gelişme imkanı göz önüne alınabilir.

Qn =

N BH × 50 + N KH × 15 (lt. / sn) 86400

Sanayi İhtiyacı

Yerleşim merkezindeki küçük ve büyük sanayi, liman, istasyon gibi tesislerin su ihtiyacı ayrıca göz önünde tutulacaktır. Genel olarak sanayi su ihtiyacı büyük sanayi bölgelerinde ; QBS = 0,5 − 0,85lt. / sn − ha, küçük sanayi bölgelerinde ise ; QKS = 0,35 − 0,50lt. / sn − ha olarak alınabilir.

Ayrıca diğer bir hesap yolu da, maksimum günlük su ihtiyacın (insan için) yüzdesi cinsinden bulmaktır ; Qs = %(5 − 25)Qinsan İletim Debisinin Hesabı

Suyun derlendiği (toplandığı)yerden hazneye kadar iletilen debidir.

Qisale = Qinsan + Qsanayi + Qhayvan (lt. / sn)

Su İhtiyacındaki Değişmeler

Yerleşim merkezinin su ihtiyacı mevsimlerde, haftanın günlerinde ve günün saatlerinde değişiklik gösterir. İller Bankası yönetmeliklerinde nüfusa bağlı olarak fert başına maksimum su ihtiyaçları verilmiştir. Şehrin max. saatlik su ihtiyacı şehrin maksimum günlük su ihtiyacının 1,5 katı olarak hesaplanır ve en fazla su kullanılan günün en fazla su sarf edilen saatindeki su sarfiyatını ifade etmektedir. Q max s = 1,5 × Qmaneg Su sarfiyatının günün saatlerine göre değişimi bir şehir için aşağıdaki gibidir : SAAT 0–1 1–2 2–3 3–4 4–5 5–6 6 –7 7–8 8–9 9 – 10 10 – 11 11 – 12 12 – 13 13 – 14 14 – 15 15 – 16 16 – 17 17 – 18 18 – 19 19 – 20 20 –21 21 – 22 22 – 23 23 - 24

Günlük Sarfiyat %’si Olarak Saatlik Sarfiyat 1,5 1,5 1,5 1,5 2 3 5 5,5 6 5,5 6 6 5 5,5 5,5 6 5,5 6 5,5 5 4 3 2 2

1 saatlik ortalama sarfiyat = 100 / 24 = % 4,17 su temini tesislerinin çeşitli elamanlarının boyutlandırılmasında esas alınan birim su sarfiyatları farklıdır. Kaptaj tesisleri, hazne ve isale hattı maksimum günlük su ihtiyacına, içme suyu ve kanalizasyon şebekesi maksimum su ihtiyacına göre projelendirilir.

BÖLÜM III - Suların Derlenmesi Memba Sularının Derlenmesi

Membalar (pınar) yer altı sularını taşıyan tabakanın herhangi bir şekilde yer yüzeyine çıkması sonucu teşekkül eder. Böylece yer altı suyu kendiliğinden yeryüzüne çıkmış olur. 3.1.1 Membaların Sınıflandırılması

Membalardaki su akışına göre bütün membalar iki gurupta toplanabilir : a ) Yerçekimi kuvvetinin etkisiyle meydana gelen membalar : Bu tip membalarda su akışı hidrostatik basınç altında meydana gelir. b ) Yerçekimi kuvvetinin dışındaki tesirler neticesinde meydana gelen membalar : bu gruba volkanik membalar ile sıcak su membaları ve karstik membalar girer. 1 . gruptaki membalar da aşağıdaki gruplara ayrılır : a ) Yamaç membaları : Vadinin geçirimli tabakayı kesmesi sonucu meydana gelir. Bazen yer altı suyu bir yüzey boyunca açığa çıkar. b ) Tabaka Membası : Vadinin su taşıyan tabakanın altındaki geçirimsiz tabakayı kesmesi sonucu meydana gelir. Burada yer altı suyu akışı bir çizgi boyunca açığa çıkar.

Şekil: c ) Savak Membaları : Yer altı suyu yüzeyi ile geçirimsiz tabakanın eğiminin zıt yönde olması halinde savak membaları ortaya çıkar. Dolu ve dip savak membası olarak iki çeşittir. Dip savak membasının verimi daha yüksektir.

Şekil: d ) Zemin Çatlak ve Boşluklarında Oluşan Membalar : İki geçirimsiz tabaka arasında kalan yer altı suyu üstteki tabakanın çatlak ve yarıklarından yer yüzüne çıkarak tabaka çatlağı membasını oluşturur. Bu tip pınarların verimleri üniform olmakla beraber mevsimsel değişimler olabilir. Verim, çatlağın düzgünlüğü ve temizliğine bağlıdır.

Şekil: Membaların Debileri : Bir membadan alınabilecek su miktarı (debi)aşağıdaki faktörlere bağlıdır :

1 ) Su taşıyan tabakanın porozitesi (zemindeki boşluk ve çatlak miktarı) 2 ) Membanın morfolojik yapısı 3 ) Zeminin sızdırma kapasitesi 4 ) Beslenme havzasının büyüklüğü 5 ) Bölgenin topografyası 6 ) Yağışların şiddet, süre ve frekansı 7 ) Zemindeki bitki örtüsü 8 ) Yağış bölgesindeki meteorolojik şartlar : hava ne kadar rüzgarsız ve buhara doymuş ise süzülen su miktarı artar. Su temini bakımından en uygun memba debileri mevsimlere göre fazla değişmeyen menbalardır. Debisi çok değişken olan menbalar hem su miktarı hem de su kalitesi bakımından uygun değildir. Bu tip menbalarda yağışlar yeteri kadar süzülmeden yer altı

suyuna karıştığından, menbaların suyu kirlenebilir. Bundan dolayı menbaların debileri yıl boyunca özellikle kurak ve yağışlı mevsimlerin sonunda ölçülmelidir. Ayrıca su özellikleri de tayin edilmelidir. Menba debileri ölçme metotları, debinin büyüklüğüne bağlıdır. Belirli bir debiden küçük debiler için (Q<10lt./sn),hacmi bilinen kapların dolma süresi ölçülerek menbaların verimi ölçülür. Daha büyük debili menbalar için, önce bir hendek açılır, hendekteki akışın serbest ve kararlı bir durum olması sağlanır. Sonra hendeğe bir savak teşkil edilerek bilinen savak formülleri yardımıyla debi hesaplanır. ⎯→ Debi küçük hacimli kaplarda (20 lt.) Q ≤ 1lt / sn ⎯ Q = 1 ≈ 10lt / sn ⎯ ⎯→ Debi 0,5 × 0,5 ×1 m boyutlu sızdırmaz sandıkla Q > 10lt / sn ⎯ ⎯→ savaklar yardımıyla ölçülür. Menbaların debi ölçümleri, bölgeye düşen yağış yükseklikleri ile beraber değerlendirilmelidir. Debi değişimleri ölçülen en küçük ve en büyük değerlerin oranı ile ifade edilir. Qmin / Qmaks = 1 / 8 arasında ise, bu tip menbaların su temini açısından uygun olduğu kabul edilir.menbaların senelik ortalama debisi ile beslenme havzasının büyüklüğü ve havzaya düşen senelik ortalama yağış yüksekliği arasındaki bağıntı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

1000

Besleme Alanı

Saatlik Besleme

0,1 mm

100

1 mm 10 mm

10

100 mm 315 mm

100

10

1000 mm

Menba Debisi 0,1 1 10 100 1 Menba Debisinin Besleme Havzası İle Değişimi

(m3 / sn) 10

Menba sularının kaptajı :

Menba sularının derlenmesi menba tipine, zemin cinsine ve suyun debisine bağlı olarak değişik şekillerde yapılır. Genel olarak herhangi bir menbanın suyu ayrı ayrı toplanır, bununla beraber bazı hallerde bir havzadaki menbaların suları grup halinde de toplanabilir.

Şekil : grup halindeki menbaların kaptajı Yamaç menbalarının kaptajı

Menbadan su toplama tesisi en basit haliyle tek bölmeli bir odadan ibarettir. Bunların vanaları dışarıdadır. Toplama odaları giriş-çıkış, dolu ve dip savak boruları ile donatılmıştır. Genel olarak toplama odaları, biri su, diğeri teçhizat bölmesi olarak iki bölmeli yapılır. Su bölmesi, su hızının 10cm / sn olduğu kabulü ile boyutlandırılır. Menba sularının ince sürüklemesi halinde, su bölmesinden önce bir kum tutucu bölme yapılır. Menba suyu, su alma odasının yanında toplu bir halde bulunuyorsa, 1-2 m uzunluğunda bir drenaj yapılır. Menba sızıntı şeklinde ve geniş bir alanda ise sular dren boruları ile yapılır.

Kaptaj çevresinden gelebilecek istenmeyen suların zararını önlemek için çevre hendeği yapılır.

Şekil : Tek gözlü toplama odası ile menbadan su alınması

Bu tipteki toplama odası ile zemin çatlağındaki menbaların kaptajı da yapılabilir. Tabaka Menbalarının kaptajı :

Tabaka menbalarının sularını toplayan tesisler, sızdırma galeri ve boruları, toplama sandığı, suları toplama sandığından toplama odasına ileten boru ve toplama odasından meydana gelir.

Şekil : Tabaka Menbalarının Kaptaj Elamanları

Tabaka menbalarından suların toplanmasında büyük debiler için sızdırma galerileri, küçük debiler için sızdırma boruları kullanılır. Sızdırma boruları menbanın maksimum debisi esas alınarak, su hızı 0,2-0,4 m/sn olacak ve yarı dolu olarak boyutlandırılır. Sızdırma boruları 10 cm’ den daha küçük çapta olamaz. Sızdırma boruları ile toplanan sular toplama sandığına getirilir. Sızdırma boruları üzerinde her 50 m’ de bir kontrol bacası konur. Sızdırma borularına suyun girdiği kesimlerde, kum, çakıl filtreleri teşkil edilir.yağış sularının dren borularına girişini önlemek için filtrenin üstü beton perde ile onunda üstü kil tabakası ile örtülür. Suları toplama sandığından, toplama odasına götüren boru ,yarı dolu olarak ve 0,5m/sn’ lik hıza göre boyutlandırılır.

Kum Tutucu Bölmenin Hesabı

Menbalardan alınan suların ince kumları sürüklemesi halinde bu kumların isale ve şebekede işletme güçlükleri doğurmaması için sulardan ayrılması gerekir. Bundan dolayı menba kaptajların da su bölmesinden önce bir kum tutma bölgesi teşkil edilir. Kum tutucuların boyutlandırılması için, sudan ayrılması istenen en küçük kum tanesinin çapı,zgül ağırlığı ve su sıcaklığı bilinmelidir. Kum tutucu bölme, o şeklinde boyutlandırılmalıdır ki, çökelmesi istenen tanecik suyun yatay doğrultudaki çökelme hızı ile h mesafesini almış olsun ve bölmenin tabanına inerek biriksin.

Kum tutucu bölmenin hesabında esas alınacak akış hızı (Va ),Va ≤ 5cm / sn olacak şekilde seçilir. Kum taneciğinin çökelme hızı ise tanecik çapına ve suyun sıcaklığına bağlı olarak değişir. t = 10°C ve γ = 1,3 ×10 −2 cm 2 / sn halinde 0,05 mm çapındaki tanenin çökelme hızı 0,175 cm/sn iken, bu değer 0,1mm çaplı tane için 0,637 cm/sn’ dır. Çökelme hızı, Reynolds sayısına bağlı olarak da hesaplanır. Re =

vç .d

γ

Bu denklemde Vç çökelme hızı, d tane çapı,

γ kinematik viskoziteyi göstermektedir. Re

sayısının çeşitli değerlerine göre çökelme hızı bulunur. 1 ) Re ≤ 0,5 ise

2 ) Re = 0,5 ≈ 10 3 ise

9 d2 Vç = ( y − t ) 18 γ

Vç =

4

g 3 (γ − 1)d

λ

λ=

3 ) R e ≥ 10 3 ise Bu formüllerde ;

Vç =

24 3 + + 0,34 Re Re 10 g (γ − 1)d 3

γ = dane özgül ağırlığı

g = yer çekimi ivmesi’ dir. Söz konusu tanecik V ç düşey ve V a yatay hızları ile bir bileşik hareket yapmaktadır. Teorik olarak taneciğin V ç hızı ile h yolunu alması için geçen süre, aynı taneciğin V a hızı ile

 yolunu alması için geçen zamana eşittir. Buna göre,

h  yazılabilir. h = kum tutucu = Vç Va

bölmedeki su derinliği,  = kum tutucu bölmenin uzunluğu.

=

hVa V

=

h.Va .h Vç

denklemin her iki tarafı kum tutucu bölme genişliği (b) ile çarpılırsa

b ×  = A bölmesinin üst yüzey alanı b × h = F en kesit (suyun giriş) alanı

A=

F .Va Vç

A= Q

F × Va = Q menba debisidir.

Vç

Problem : Bir menbadan temin edilen suyun debisi Q = 10 lt/sn’dir. Sular kum sürüklemede ve 0,05 mm’ den daha büyük çaplı tanelerin ayrılması istenmektedir. Tanelerin özgül ağırlığı 2,65 ve su sıcaklığının 10 º C γ = 1,31×10 −2 cm 2 / sn olduğu bilindiğine göre kum tutucu bölmeyi boyutlandırınız.

(

)

Çözüm : Çökelme hızının hesaplanmasında kullanılacak eşitlik başlangıçta belirli değildir, çünkü formül seçimi Re sayısına, Re sayısı da çökelme hızına bağlıdır. Halbuki

çökelme hızı henüz belli değildir. Başlangıçta Re sayısı için bir kabul yapılır ve çökelme hızı hesaplanır, sonra yapılan kabul tahkik edilir.

Re ≤ 0,5 kabul edelim. (0,005) 2 g d 2 9,81 Vç = (γ − 1) = (2,62 − 1) = 0,171cm / sn 18 18 γ 1,31× 10 −2

Re =

Vç d

γ

=

0,171× 0,005 = 0,065 < 0,5 yapılan kabul doğrudur. 1,3 ×10 −2

Buna göre kum tutucu yüzeyi ;

A=

Q Q 10 ×10 −3 m 3 / sn ⎯ ⎯→ b ×  = Vç Vç 0,171×10 −2 m / sn

b ×  = 5,85m 2

Akış hızı Va = 1 cm/sn seçilirse; en kesit alanı F= b.h

F = b.h =

Q 10 ×10 −3 = = 1m 2 −2 Va 1×10

Kum tutucu bölmenin boyutlarının belirlenebilmesi için üç boyut elamanından birisi kabul edilmelidir. Su derinliği h = 0,80m seçilirse; b.0,80 = 1 → b = 1,25 mt. 1,25 ×  = 5,85→  = 4,70m bulunur. Menba Kaptajlarına Ait Genel Kurallar

Menbalardan emniyetli ve sürekli bir şekilde su alabilmek için aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir: a ) Menba kaptajı yapılırken mevcut doğal durum hiçbir zaman bozulmamalıdır. b) Küçük su damarları mümkün olduğu kadar dikkatli kazılarak meydana çıkartılmalıdır. c ) Hiçbir şekilde dinamitle patlatma yapılmamalı. d ) Suyun akımına mani olacak ve suyu kabartacak hiçbir tesis bulunmamalı. e ) Kaptaj üzeri izole edilmeli, 1-2 m kalınlığında toprak dolgu yapılmalı. f ) Kaptaj kapakları içeriye yabancı madde girmeyecek şekilde tecrit edilmeli. g ) Yağmur sularının menbaya girmesi önlemek için kaptaj çevresine çevirme hendeği yapılmalı. h ) Ağaç kökleri drenleri tıkayabileceği için, kaptaj dan itibaren en az 20 m mesafede ağaç bulunmamalıdır. i ) Kaptajların kirlenmesini önlemek için kaptaj bölgesinde iki kademeli koruma bölgesi teşkil edilmelidir. Birinci kademede kaptajın çevresi menbanın durumuna göre 30-200 m mesafede tel örgü ile çevrilir bu bölgeye insan ve hayvan girmemeli, kirletmeye sebep olacak hiçbir tesise izin verilmemeli. İkinci kademede ise çöp dökme yerleri, deri sanayi gibi kaptaja zarar verebilecek büyük tesislere izin verilmez. YERALTI SULARININ OLUŞUMU

Yer altı suyu, zemin yüzeyinin altında su taşımaya elverişli jeolojik formasyonlardaki boşlukları dolduran ve büyük yerleşim merkezlerinin ihtiyaçlarının karşılanmasında kullanılabilen su yataklarıdır. Yer yüzüne düşen yağışların belirli bir miktarı zemin içerisine süzülerek yer altı su yatağını oluşturur. Pratik olarak bütün yer altı suları, yüzey suyu orjinlidir. Yer altı suları tabii olarak yağmurlar, nehirler, göller ve baraj göllerinden beslenebilir. Suni olarak yer altı sularını besleyen kaynaklar ise, sulamadaki fazlalıktan zemine sızan sular, su kanallarından sızan sular, yer altı suyunu beslemek için zemine verilen sulardır. Bir yer altı suyu yatağından emniyetli bir şekilde alınabilecek su miktarı,su yatağını besleyen ve bu yataktan alınan su miktarının arasındaki dengeye bağlıdır.bir yer altı su yatağı; için hidrolojik denge aşağıdaki formülle verilir.

∑Q = ∑ S + ∑ D ∑Q ,

Yer altı suyu havzasını besleyen su miktarı

∑S ,

Havzadan sarf olunan su miktarı

∑D,

Depolanan su hacminde meydana gelen değişme

Yer altı havzasını besleyen su miktarı şunlardan meydana gelir;

1 ) Yağmurlardan ve eriyen kar sularından ileri gelen tabii süzülme. 2 ) Yüzeysel su kaynaklarından süzülme. 3 ) Yer altı akımı. 4 ) Yer altı su tabakasını sınırlandıran tabakanın içinden gelen sızıntı veya zeminlerin sıkışması dolayısıyla bu tabakalardan çıkan sular. 5 ) Suni yer altı suyu meydana getirme. Yer altı suyu havzasından sarf olunan su miktarı ise; 1 ) Buharlaşma ve terleme. 2 ) Yüzeysel su yataklarına sızma. 3 ) Yer altı akım. 4 ) Yer altı su tabakasını sınırlandıran tabakalar içine sızan sular. 5 ) Kuyular, sızdırma galeri tarafından yer altından çekilen sular. Akifer ve Çeşitleri

Boşlukları tamamen yer altı suyu ile doymuş olan ve bu suyu bir noktadan diğerine iletebilen formasyonlara akifer ( su taşıyan tabaka ) denir. Akiferler üç çeşittir; 1 ) Serbest yüzeyli akiferler : Bu tip akiferlerde su yüzeyi dalgalı bir biçimde suyun dolma ve boşalma alanına, kuyulardan çekilen debiye ve zeminin permeabilitesine bağlı olarak değişir.

Akiferde depolanan su hacmindeki değişmeye bağlı olarak su yüzeyi alçalır veya yükselir. Yer altı su yüzeyi akifere giren kuyulardaki statik su seviyesi (kuyudan su çekilmemesi halindeki seviye) ile belirlenir.

Şekil: Basınçlı akiferler : Bu tip akiferler su taşıyan tabakanın geçimsiz iki tabaka arasında sıkışması halinde ortaya çıkarlar ve bunlara artezyen adı verilir. Yer altı suyunun basıncı

atmosfer basıncından büyüktür. Bu tip akiferlerde bir kuyu açılınca yer altı suyu sıkışmış tabakanın tabanından piyezometre yüzeyine kadar kendiliğinden yükselir. Basınçlı akiferlerde açılmış kuyulardaki su yüzeyinin yükselip alçalması, su hacmindeki değişmelerden çok basınçtaki değişimlere bağlıdır. Bundan dolayı basınçlı akiferlerde bulundurdukları suyun miktarında çok az bir değişmeyle beslenme bölgesinden suyu alarak ihtiyaç bölgesine iletebilirler. 3 ) Yan basınçlı akiferler : Tabiatta tamamen serbest yüzeyli veya tamamen basınçlı akiferlerden çok yarı basınçlı akiferlere rastlanır. Bu akiferlerde, geçirimli tabakanın altında veya üstünde yarı geçirimli (akitar) veya yarı sıkışmış tabakalar mevcuttur.yer altı sularının akış ve birikimlerinin hesaplanmasında, akiferlerin homojen ve izotop olduğu kabul edilir. Homojen bir akifer, her noktada eşit hidrolojik su yatağıdır. Özellikleri doğrultularla değişmeyen yer altı suyu yataklarına izotop akifer denir. Gerçekte bu özelliklere sahip su yatakları mevcut değildir, ancak hesapları kolaylaştırmak için bu kabuller yapılır.

Yer Altı Suyu Beslenme Şekilleri

Bir yer altı suyu yatağından emniyetle alınabilecek su miktarı, su yatağının beslenmesine bağlıdır. Yıllık beslenme miktarı, beslenme alanının büyüklüğüne, yıllık ortalama yağış miktarına ve zemin geçirimliliğine bağlıdır. Mesela; yıllık yağış yüksekliği 800 mm olan bu bölgede yağış sularının %30’ unun zemine sızdığı kabul edilirse 1ha’lık beslenme alanından oluşacak yer altı suyu miktrarı, 4

3

3

0,800 × 0,30 × 10 = 2400 m /yıl-ha olarak hesaplanır. Ortalama 1000 m / gün ihtiyacı olan bir yerleşim merkezinin suyunu böyle bir yataktan temin edebilmek için gerekli olan beslenme alanı 1000 × 365 = 152 ha olarak bulunur. 2400 Yer altı suyu kaynakları aşağıdaki şekilde beslenir; 1 ) Üstten normal beslenme;

2 ) Kitle parçalanması (fay) şeklinde beslenme: Tektonik hareketlerle geçirimli ve geçirimsiz tabakaları birbiri ile bağlantılı farklı iki kaynaktan biri diğerini besleyebilir. 1 numaralı yatak 2 nolu yatağı beslemektedir.

3 ) Enleme vadiler yardımı ile beslenme: çeşitli akarsu tabakalarını kesen bir akarsu vadisi yer altı su yatağını besleyebilir, bazen de yer altı suyu akarsuya su verebilir.

4 ) Yer altı sularının suni olarak beslenmesi:

YER ALTI SUYU HİDROLİĞİ Darcy Kanunu:

Gözenekli bir ortamdaki akışın debisi, akış yolu boyunca meydana gelen yük kaybı ile doğru, akış yolunun uzunluğu ile ters orantılıdır. Yer altı suyu hareketi ile ilgili problemler yukarıda tanımlanan Darcy kanunu ile çözülmektedir.

Q = K .A

h ⎯ ⎯→ Sonlu farklar cinsinden yazılırsa; L

dh ⎯ ⎯→ A ile bölünürse; dL dh V = K . = K .J d Q = K.A

V : Darcy(filtre) hızı, K hidrolik iletkenlik, dh/dL = J = hidrolik eğim Darcy kanunun tatbik edilmesi için;

1 ) Zemin küçük taneli malzemelerden meydana gelmeli. 2 ) Akım laminer olmalı. (Re ≤ 10olmalı ) 3 ) Ortam homojen ve izotrop olmalı. 4 ) Altta yatay ve geçirimsiz bir tabaka vardır. 5 ) Akım permanantdır, yani zamana bağlı olarak rejim değişmez.

HİDROLİK İLETKENLİĞİN TAYİNİ K hidrolik iletkenlik kat sayısının tayini aşağıdaki gibi yapılır: 1 ) Tahmin metodu: Elde hiç veri yoksa, zemin cinsine ve jeolojik formasyonlara bağlı olarak verilen tablolardan bulunabilir. Kaba çakıl 1,74 × 10 −3 m/sn. 2 ) Laboratuar Metodu: Doyma bölgesinden alınan zemin numuneleri örselenmeden laboratuara getirilerek, permeametreler yardımıyla belirlenebilir. 3 ) Elek Analizi ve Ampirik Formüller: Ortamın hidrolik iletkenliği tane büyüklüğü ile bağlantılıdır. Zeminin granülometrisi eğrisi çizilerek, bu eğriden zemin numaralarını %10 ve 60’ ını geçiren elek çarpanları d10 ved 60 okunur zeminin etkili tane çapıdır.

Zeminin üniformluk kat sayısı; U=

d 60 d10

U <5⎯ ⎯→ K = 116d102

K(cm/sn), d 10 (cm)

4 ) Hidrolik İletkenliğin Arazide Ölçülmesi:

a ) İzleyici Madde Testi b ) Deney Boruları c ) Kuyularda Pompa Deneyi İzleyici maddeler ile hidrolik iletkenliğin ölçülmesi için zeminde iki adet deney borusu teşkil edilir. Borular arası mesafe, ve izleyicilerin bir borudan diğerine ulaşması için geçen sürenin ölçülmesi yardımıyla suyun hızı, borulardaki su seviyelerinden eğim ölçülür ve Darcy denklemi uygulanır.

1 nolu borudan izleyici madde (boya, tuz yada radyoaktif madde) yer altı suyuna ilave edilir.

2 nolu borudan belirli aralıklarla numune alınıp, konsantrasyon ölçülür ve konsantrasyonun zamanla değişimi çizilir. Konsantrasyonun max. olduğu noktadaki zaman değeri, izleyicinin 1 borusundan 2 borusuna ulaşması için geçen süredir. Kuyular arası mesafe

1,50‘dir. Dolayısıyla ; K=

L2 şeklinde hesaplanır. ht

K değerinin zeminin gerçek hidrolik iletkenliğe eşit olabilmesi için, deney boruları arası mesafe fazla olmamalı ve yer altı suyunun akış yönü doğru olarak bilinmelidir. YER ALTI SULARININ SU ALMA YAPILARINA GİRİŞİ

Yer altı suyu tabakasının yüzeye yakın ve kalınlığının az olması halinde sular yatay tesislere (sızdırma boru ve galerileri ile), derinde bulunması halinde ise düşey tesislerle (kuyular ile) alınır. Yer altı sularının kaptaj tesislerine doğru olan hareketinin incelenmesinde Dupuit denklemleri kullanılmaktadır. Dupuit denklemlerinin uygulanmasında aşağıdaki kabuller yapılmıştır; 1 ) Tesise giren su, tesisten çekilen suya eşittir. 2 ) Su ve zemin sıkıştırılamaz. 3 ) Su yüzü eğimi küçüktür. 4 ) Yer altı suyu boyunca akım üniform ve yatay doğrultudadır. 5 ) Zemin homojen ve izotop doğrultudadır. 6 ) Darcy kanunu geçerlidir. 7 ) Su alma tesisi, su alma tabakasını taşıyan geçirimsiz zemine kadar indirilmiştir. Sızdırma Galerilerinde Debi Hesabı

Yer altı suyu tabakasının özelliklerine göre sular sızdırma galerilerine bir veya iki taraftan girerler. Debi hesabı ise tesisin inşa edildiği su yatağının serbest yüzeyli veya basınçlı oluşuna göre de değişir. Galeriler genel olarak daha çok serbest yüzeyli yer altı suyu yataklarında inşa edilir.

Galerinin birim uzunluğu başına, akış yönüne dik düzlemden galeriye giren debi;

q = V .( y.1)

V = K .J yazılırsa

q = K .J . y

J = dy

q = K. qx =

dx

dy y dx

1 2 Ky + c 2

x = R için y = H ,

X = 0 için y = h

1 (H 2 − h2 ) q= K ifadesi bulunur. 2 R Bu denklemde q birim galeri uzunluğu başına galeriye giren debiyi, K hidrolik iletkenlik sabitini, H yer altı suyu tabakası kalınlığını, h galerideki su derinliğini, R tesir yarıçapını göstermektedir. Tesir yarıçapı = Su alma tesisinden itibaren yer altı suyunun, yapılan bu tesis ve bu tesisten alınan debiden dolayı etkilenmediği en yakın mesafedir. Tesir yarıçapından sonra, yer altı suyu bu tesisten etkilenmez. Galeriden alınan toplam Q ise;

Q = q.L =

1 ( H 2 − h 2) ) K .L 2 R

2q x + h 2 şeklindedir. k Galerinin iki taraftan su lama halinde, galeriye giren debi;

Alçalma eğrisinin denklemi ise; y 2 =

Q = K .L

H 2 − h2 R

Kuyu Debilerinin Hesabı:

Kuyuya doğru olan yer altı suyu hareketi, su yatağının tipine bağlı olarak dupuit prensiplerine göre incelenebilir.

Kuyu ile aynı eksenli, x yarıçaplı ve y yüksekliğindeki silindir yüzeyinden kuyuya doğru akan radyal akışın debisi; Q = 2πxyK

dy dx

Q, kuyunun debisi, x ve y alçalma eğrisi üzerindeki herhangi bir noktanın koordinatları, 2πxy akışının meydan geldiği silindirik yüzey, Kdy/dx Darcy kanununa göre akımının hızını göstermektedir. dx = 2π . y.dy.K ⎯ ⎯→ Qnx = πy 2 K + c x x = r için y = h x = R için y = H yazılırsa; Q

Q = πK

H 2 − h2 3 (m / sn) denklemi elde edilir. S = H − h R n r

h=H −S

S (2 H − s) n( R ) r R tesir yarıçapının hesabında aşağıdaki ampirik formül kullanılabilir; Q = πK

R = 3000 × S × K (m/sn)

Basınçlı kuyuların hesabında yine Dupuit prensipleri uygulanır. YASS, tabakaları geçirimsiz olan iki tabaka arasına sıkıştığı zaman, basınçlı kuyular açılabilir.

Basınçlı yer altı suyunda açılmış kuyu J = dy

A = 2πxm dx A, x kadar uzaktaki suyun girebileceği alandır.

Q = K .J . A

Q = 2πmK dy

dx

Q

∫ dy − 2πmK ∫ y=

dx ⎯ ⎯→ entegre edilirse x

Q nx + c 2πmK

x=r⎯ ⎯→ y = h

ve

x=R⎯ ⎯→ y = H değerleri yazılırsa;

2πmK 2πmK ( H − h) = S R R n n r r m basınçlı su yatağı kanalıdır. Bu durumda alçalma eğrisinin denklemi; Q=

y=

Q x n + h şeklindedir. 2πmK r Debi Formüllerinin Kritiği

Kuyular için verilen debi formüllerindeki S (seviye alçalması)’ nın dışındaki parametrelerin sabit olduğu veya büyük yakınlıkla sabit kaldığı kabul edilebileceğinden, hesaplanacak debi S’ ye bağlıdır. Serbest yüzeyli akiferler için; Q = C1 (3H − S ) S ve basınçlı akiferler için Q = C 2 .S

yukarıdaki ifadeler gözde geçirilirse teorik olarak, S = 0 için tesisin debisinin Qmin = 0 ve S = H için Q = Qmax ’ dır. S’ nin en büyük değeri su tabakası kalınlığı olabilir., ancak bu pratik olarak mümkün değildir. S = H olursa, h = 0 olacak demektir. Bu yer altı suyunun kuyuya giriş yüzeyinin sıfıra inmesi gerekir. Bu ise mümkün değildir, kuyuya giriş hızı belli bir değerden daha büyük olamaz. Q ile S arasındaki bağıntı grafik olarak çizilirse;

Eğrinin küçük seviye alçalmalarına karşılık gelen birinci kısmı doğruya yakındır, ikinci kısımda S’ in büyümesine karşılık debideki artış azalmaktadır. Eğrinin eğim değiştirdiği bu noktaya (A) kritik nokta, bu noktadaki seviye alçalmasına kritik alçalma adı verilir. Seviye alçalmasının kritik değerden daha fazla seçilmesinin pratik bir faydası yoktur. Bunun için seviye alçalmasının max değeri için S max ≤ H / 2 olmalıdır.

Kritik Hız

Yer altı sularının kaptajlara doğru olan akış hızları büyük olursa tesise giren debi de artar. Ancak hız büyüdükçe zemin içerisindeki su ile sürüklenen ince taneciklerin miktarı artar. Sürüklenen bu ince malzeme zemin boşluklarının bir kısmı ile su toplayan tesislerin filtre ve krepinlerini tıkar. Bundan dolayı yer altı suyu hızının belirli bir değeri geçmesi gerekir. Aşılmaması gereken bu hız değerine kritik hız denir. Kritik hıza karşılık gelen debi, debi değerine de müsaade edilen debi denir. O halde bu tesislerden temin edilecek de müsaade edilen debi değerinden büyük olmaması gerekir. Zemin içerisine su ile sürüklenebilecek ince malzemenin miktarı, zemin özelliklerine bağlıdır. Bundan dolayı bazen araştırmacılar kritik hızı zemin hidrolik iletkenliği cinsinden ifade etmişlerdir. Sürekli su temin edilen kuyularda maksimum hız, Vmax = K / 30

serbest yüzeyli yer altı suyu tabakasında açılan bir kuyu için müsaade edilen debi değeri Qmü; Qmü = 2πrh K / 30

Formülü ile hesaplanır.

Kuyulardan Alınabilecek Optimum Debi Hesabı

Optimum debinin hesabı için kuyu formüllerindeki debi denklemleri ile müsaade edilen debiyi veren denklem nümerik olarak aynı anda çözülür. Serbest yüzeyli yer altı suyu yataklarında kuyudan çekilen debiyi veren formül Qmü formülüne eşitlenir.

πK

S (2 H − S 2πr ( H − S ) K = 30 3000S K n r

Bu denklemde belirli bir zemin ve kuyu için bilinmeyen sadece S’ dir ve bu eşitlikten çözülmektedir. Denklemin analitik çözümü yoktur ve nümerik olarak deneme yanılma metodu ile çözülmelidir. Bulunan değer debi denkleminde yerine yazılırsa optimum debi bulunur. Optimum debi grafik çözümle de kolaylıkla belirlenebilir.Bunu için debi ve müsaade edilen debi denklemleri aynı eksen üzerinde grafik olarak gösterilir iki grafiğin kesişme noktasına karşılık gelen alçalma ve debi değerleri, optimum alçalma ve debi değerleri olur. Yer altı suyu yatağının basınçlı olması halinde müsaade edilen debi, Qmü = 2πrm K / 30 formülünden hesaplanır. Basınçlı akifer için Q ve Q mü denklemleri eşitlenirse,

2πmK

K S = 2πrm 30 3000S K n r

bu denklem deneme yanılma ile çözülerek Sopt ve Oopt bulunur.

KUYULAR :

Bir su kuyusu en basit şekli ile yer altı sularını yeryüzüne çıkarmak için zemin içerisinde düşey doğrultuda açılan boşluktur. Bazen de kuyular yer altı araştırmaları için suni olarak yer altı suyunu beslemek için veya kullanılmış suları uzaklaştırmak için açılabilir. Kuyu tipinin ve inşa metodunun seçimi, kuyuların kullanma amacına, temin edilecek suyun miktarına, yer altı suyunun deriliğine ve jeolojik şartlara ve ekonomik faktörlere bağlıdır. Kuyular üç grupta incelenir.

1 ) Deney kuyuları 2 ) Basit ve hazneli kuyular 3 ) Derin borulu kuyular Deney Kuyuları

Yeni bir bölgede bir kuyu inşa etmeden önce deney kuyularının açılması gerekir. Deney kuyuları, yer altı suyunun derinliği, suyun kalitesi, akiferin fiziksel özelliklerini ve kalınlığını belirlemek için açılır. Böylece iyi sonuç vermemesi muhtemel ve pahalı olan kuyuların inşasından vazgeçilebilir. Deney kuyuları sondaj makineleri, döner sondaj metotları ve enjeksiyon metotlarından biriyle açılır. Deney kuyularından iyi netice alınırsa bu kuyular geliştirilerek normal kuyu haline dönüştürülür. Deney kuyuları açılırken rastlanan değişik jeolojik formasyonlar derinlikleri ile birlikte kayıt edilir, bu kayıtlara kuyu kütüğü denir. Basit Hazneli Kuyular

Yer altı suyunun fazla derinde olmadığı zeminlerde el aletleri veya kazım makineleri ile 1-10m çapında ve 20m derinliğe kadar açılan kuyulara basit hazneli kuyular denir. Çapları genellikle 3m’nin altındadır.küçük çaplı hazneli kuyular küçük yerleşim bölgelerinin veya tek bir evin ihtiyacını karşılayacak kapasitededir. Kuyu çevresi tuğla, taş,beton(geçirimsiz) vb. maddelerle kaplanır. Çapları 2m den küçük olan kuyular hazır beton halkalardan inşa edilir. Büyük ve derin hazneli kuyularda kazı ilerledikçe kaplamaları aşağıya doğru indirmek sureti ile kuyu inşa edilir. Bu kuyulara keson kuyu denir. Keson içerisindeki zemin aletlerle kazılır, alt kısmı boşalan keson kendi ağırlığıyla aşağı iner, diğer taraftan kesonun üst kısmı yer yüzünde yapılmaya devam eder.

Keson hangi derinlikten su alacaksa, keson yanlarında o derinlikte barbakanlar (su alma delikleri) teşkil edilir. Kuyu tabanından gelen sular tabandaki kumları harekete geçirmemelidir. Tulumbanın emme borusu kuyu tabanından en az 1 m yukarıda olmalıdır. Eğer ince kum geliyorsa, tabanın üzerine, aşağıdan yukarıya doğru tane boyutları büyüyen ve toplam kalınlığı en az 25 cm olmak üzere bir filtre tabakası teşkil edilir. Kuyuda su seviyesi alçalmasının maksimum olması halinde, kuyudaki su yüksekliği 2m’den az olmamalıdır. Hazneli kuyular, konsolide olmamış ve alüvyonlu zeminlerde su temininde sık kullanılır ve basit metotlarla açılabilir. Kuyunun kuruda inşası için aşağıdaki metotlardan biri uygulanır. 1 ) Zemin yer altı suyu seviyesine kadar kazıldıktan sonra pompa vasıtası ile su boşaltılır. 2 ) Kuyu etrafında açılan deliklere CO 2 gazı doldurulur ve yer altı suyunun kuyu çukuruna girmesi önlenir. 3 ) Kuyu çukurunun etrafına borular yerleştirilerek, yer altı su seviyesi düşürülür. 4 ) Keson usulü ile kuyu açılır. Hazneli kuyular, su alma şekillerine göre üç grupta incelenebilir. A ) Sadece tabandan su alan hazneli kuyular: Küçük grupların su ihtiyacı için açılır ve kuyunun geçirimsiz tabakaya kadar indirilmesi gerekmez. B ) Hem tabandan, hem yanlardan su alan kuyular: Kuyunun derinliği birinciye göre daha fazladır. Yan cidarlarda bırakılan boşluklar, toplam yan yüzeyin 1/4 ‘ ü kadardır. C ) Sadece yanlardan su alan hazneli kuyular: Kuyu geçirimsiz zemine kadar iner. Bu tip kuyularla daha çok su alınır.

BORULU KUYULAR

Borulu kuyular, birbirine ekli boru parçalarını zemin içine indirmek sureti ile teşkil edilir. Bu kuyulara su, indirilmiş yer altı seviyesinin altında kalan boru parçaları üzerinde açılmış deliklerden girer. İnşa edilmeleri kolaydır. Çapları küçüktür ve kirlenme tehlikesi azdır. Her türlü yer altı suyu tabakasından su temin edilebilir. Derin tabakalardan su alınabildiğinden, debileri mevsimlere göre fazla değişmez. Çeşitli yer altı suyu tabakalarından aynı anda su alınabilir, istenmeyen su tabakasının geçilmesi kolaydır. Borulu kuyular sığ ve derin olmak üzere iki grupta toplanır. Sığ kuyular inşa metoduna göre;

1 ) Çakma Kuyular: bu kuyular birbirine eklenmiş boru parçalarının bir şahmerdanla zemine çakılması sureti ile teşkil edilir, en alttaki borunun üzeri deliklidir.Çapları 2,5-10 cm arasındadır.derinlikleri 15 m yi geçmez. İyi netice alınması için yer altı suyu derinliğinin 3-5 3

m olması istenir. Verimleri 100-250 m /gün arasındadır. 2 ) Burgu İle Açılan Kuyular: Yer altı su seviyesinin zemin yüzeyine yakın olduğu, konsolide olmamış akiferlerde inşa edilir.küçük ihtiyaçlar için en ucuz metottur. Motorla çevrilen burgularla 1 m çapında ve zemin özelliklerine göre 30 m’ ye kadar kuyu açılabilir. 3 ) Enjeksiyon Metodu İle Açılan Kuyular: Zemin içerisine püskürtülen su jetlerinin parçalayıcı etkilerinden faydalanarak inşa edilirler. Büyük çaplı bir muhafaza borusu içerisine yerleştirilen küçük çaplı borudan bir tulumba ile yüksek basınçlı su püskürtülür. Su zemini gevşetir ve kesici alet kolayca ilerler. Püskürtülen su, parçalanan zemini dışarı atarken muhafaza borusu zemin içerisine ilerler. Bu metotla 3-10 cm çaplı ve 15m. Derinliğinde kuyular açılır. Verimleri düşüktür ve konsolide olmamış zeminlerde iyi netice verirler. Daha çok gözetleme kuyusu olarak açılır.

Derin kuyular çeşitli tip ve büyüklükteki sondaj makineleri ile açılır. Darbeli sondaj metodunda 8-60cm çaplı ve 600m derinlikte kuyular açılabilir.konsolide olmuş ve sert zeminlerde daha etkilidir. Kuyuların Donatımı

Kuyular zeminde açıldıktan sonra donatılarak tamamlanmalıdır. Kuyuların tamamlanması için kuyunun kaplanması, kaplamanın çimento şerbeti ile takviyesi, kum çakıl filtrelerinin seçimi ve yerleştirilmesi, kuyu başlık hücresinin teşkili ve uygun teçhizatın seçilmesi gerekir. 1 ) Kuyu Kaplaması (muhafaza borusu): Çeşitli metotlarla açılan kuyu boşluğunu cidarlarda meydana gelebilecek çökmelere karşı korur ve yüzeyden yer altı suyu yatağına kadar uzanan sondaj deliğinin sürekliliğini temin eder. Yüzeyden sızan suların ve yer altında istenmeyen tabakalardaki suyun kuyuya girmesini önler. 2 ) Kuyunun Çimentolanması: Kuyu muhafaza borusu teşkil edildikten sonra, etrafı çember şeklinde çimentolanarak, istenmeyen suların girmesi ve korozyonla muhafaza borusunun aşınmasını önler, ayrıca boşluklu zeminlerin stabilitesi temin edilir. 3 ) Filtre Borusu: Gevşek zeminlerde açılan kuyularda kuyu boşluğuna filtre borusu yerleştirilir. Veya muhafaza borusunun alt kısmı filtre şeklinde yapılır. Filtre boruları kuyu içine kum sürüklenmesini önler, hidrolik direnci azaltarak kuyu içerisine fazla su girmesini sağlar. Filtre borusu delikleri kolay tıkanmayacak kadar büyük ve zeminin kuyu içerisine akmasını önleyecek kadar da büyük olmalıdır. Filtre borusu delikleri 1-6 mm arasındadır. 4 ) Kum Çakıl Filtreleri: İnce taneli gevşek zeminlerde açılan kuyularda filtre borusunun deliklerinin küçültülmesi zor olduğundan, filtre borusunun etrafına filtre teşkil edilir.

Filtredeki en büyük tane çapı 1cm, filtre tabakası kalınlıkları 6-15cm olmalıdır. 5 ) Kuyu Başlık Hücresi: kuyu başları içeriye yüzey sularının girmesine mani olacak şekilde teşkil edilir. Vanalar, klape, şalter ve diğer teçhizat bu başlık hücresi içerisine yerleştirilir.

Kuyu Tulumbaları :

Mekanik enerjiyi, hidrolik enerjiye dönüştürmek sureti ile suyun akışını temin ederler. Belirli tip ve büyüklükte bir pompanın seçimi aşağıdaki faktörlere bağlıdır. 1 ) Pompanın kapasitesi 2 ) Kuyu çapı ve derinliği 3 ) Pompa seviyesinin derinliği 4 ) Kuyu suyundaki kum konsantrasyonu 5 ) Toplam basma yüksekliği 6 ) Kullanılabilecek güç kaynağı 7 ) Maliyet kuyu tulumbaları, basit tulumbalar, derin kuyu tulumbaları ve dalgıç tulumbalar olmak üzere üç grupta incelenebilirler. Basit tulumbalar indirilmiş su seviyesinin zemin yüzeyinden 68m,derinde olması halinde kullanılır. Pompa ve motor, kuyu başlık hücresinde teşkil edilir. Derin kuyu tulumbaları i.s.s, 30 m ye kadar olması halinde kullanılır. Motor kuyu başı hücresinde, tulumba kuyu içerisinde teşkil edilir. Kuyudaki i.sis nin 30 m den daha derin olması halinde motorunda tulumbanın da kuyu içerisinde teşkil edildiği dalgıç motorlu tulumbalar kullanılır. Tulumbaların toplam basma yüksekliği alınan suyun suyun düşey doğrultudaki toplam yükseldiği mesafedir. Bu mesafe: a ) Kuyulardaki alçalma miktarı b ) Statik yükseklik (kuyu statik seviyesi ile suyun basıldığı yerdeki s.s arasındaki fark) c ) Emme ve basma borularındaki kayıplar

YÜZEY SULARININ KAPTAJI

Yer altı suları özellikleri bakımından iyi olmasına rağmen, miktar bakımından çoğu zaman iyi olmadığından, yerleşim merkezlerinin artan su ihtiyaçlarını karşılamak için yüzey sularını kullanmak gerekmiştir. Yüzey suyu olarak göller, akarsular ve baraj göllerinden temin edilen suların, mutlaka tasfiyesi edilmesi gerekir. Yüzey sularının kalitesini bozan maddeler; 1 ) Tabii olarak hidrolik havzadan veya yağış sırasında atmosferden, 2 ) İnsan faaliyetleri sonucu, kullanılmış suların yüzey sularına verilmesinden, 3 ) Havzadaki tarım alanlarından yağış suları ile sürüklenir. Yüzey sularının alınmasında, su alınacak yerin tespitinde ve tasfiye tesislerinin seçiminde yabancı maddelerin kaynakları dikkate alınmalıdır. Göl sularının durgun olması nedeniyle çökebilen maddeler sudan ayrıldığı için, göl sularının kalitesi nehir sularına göre daha iyidir. Ancak ötrifikasyon olayı (alg ve yosunların çoğalması) göllerde daha hızlıdır. Göl Sularının Kaptajı

Göllerden su alınmasında kirletici kaynaklar, akıntı durumları, tabakalaşma derinlikleri, hakim rüzgarların yönü dikkate alınmalıdır. Mümkün olduğu kadar sahilden uzak ve derinden su alınmalıdır. İstenilen derinlikten su alınabilmesi için çeşitli derinliklerden su alabilen tesisler tercih edilmelidir.

Nehir Sularının Kaptaj

Nehirden alınan sular kullanılmadan önce tasfiye edilmelidir. Su kalitesinin zamanla değişmesi (yaz ve sonbahar aylarında mangan miktarının artması, oksijen miktarının azalması) sebebi ile suları tasfiye eden tesisler buna göre projelendirilmelidir. Su alma yeri, yerleşim bölgelerinden nehir menbasına doğru yeteri kadar uzakta, su hızının ve derinliğinin büyük olduğu bir bölgede teşkil edilmelidir. Kumlanma ve erozyon olmaması için nehrin su alınan kısmının düz olması ve suyun su alma yapısına giriş hızının 0,3m/sn’ den küçük olması arzu edilir. İhtiyaç debisinin, nehrin minimum debisinden küçük olması halinde, sular doğrudan nehirden alınır, aksi takdirde bir biriktirme yapısına ihtiyaç duyulur. 1 ) Nehir şevlerinde teşkil edilen kaptajlar:

a) Nehirlerden alınacak sular terfi edilecekse ve su seviyesi çok değişkense nehir şevinde hem emme çukuru, hemde çökelme odası vazifesini gören bir bölme yapılır. Ayrıca farklı seviyelerden su alınması sağlayan ızgaralar korunur.

b ) Nehirdeki su seviyesi fazla değişmiyor ve nehir yamacı dikse, nehir suları bir boru ile emme çukuruna getirilir, oradan şehre iletilir.

2 ) Nehir yatağında teşkil edilen su alma yerleri: 3 ) Nehir yatağı altında teşkil edilen su alma yerleri : Su alınacak nehirde min. su derinliğinin çok küçük olması halinde nehir tabanı altında inşa edilir. Baraj Gölü Sularının Kaptajı

İçme suyu temini için inşa edilen barajlarda taşkın akımları için dolu savakların yanı sıra dip savaklar ve su alma yapıları teşkil edilir. Baraj inşası suyun akış kesitini büyülttüğü için akış hızı yaklaşık olarak sıfır olur, bunun sonucu olarak su içerisindeki katı ve askı halindeki maddeler çöker. Yüzeyin büyümesi neticesi havadan daha çok oksijen suya geçer, böylece suyun kendini temizleme kapasitesi artar. Baraj gölünde su seviyesi değişimi ve sıcaklığın seviye değişmesi sebebiyle çeşitli seviyelere su alma ağızları konulur. Su alma yapıları bir kule şeklinde olduğu gibi çeşitli derinliklerden manevra odasına gelen borular şeklinde de olur. Kademeli su alma ağızları sayesinde, bulanıklığın az olduğu yerlerden su almak mümkün olur. Uygulama 1 ) gelecekteki nüfus 120.000, ort su sarfiyatı ort Qg = 250lt / N − G olan

bir şehrin su ihtiyacı şekilde verilen serbest yüzeyli yer altı suyu ihtiva eden bir arazide

açılacak kuyudan alınacaktır. r = 0,50 m, k = 0,0036 m/sn dir. Bir kuyudan alınabilecek optimum debiyi ve gerekli kuyu sayısını bulunuz. Çözüm :

Qiht =

1,5 × Qort × N 1,5 × 250 × 120,000 = = 521t / sn 86400 86400

Q = πK

H 2 − h2 R n r

ve

Qmü = 2πrh

K 30

R = 3000 S K

s (m)

S opt

0 1 2 1,5 1,75 = 1,75m

h (m)

Qopt

Kuyu sayısı n =

35 34 33 33,5 33,25 = 0,2095m 3 / sn

Qiht 0,521 = Qopt 0,2095

n = 2,47 = 3 kuyu 1 kuyu yedek 4 kuyu

H 2 − h2 Q = πK R n r 0 0,1325 0,2337 0,1846 0,2095

Q = 2πrh 0,2198 0,2135 0,2072 0,2104 0,2088

K 30

Uygulama 2): Nüfusu 10 000 olan bir kasabanın içme ve kullanma suyu statik su yüzeyi yatay olan ve iki taraftan beslenen sızdırma boruları (galerileri) ile alınacaktır. su tabakası kalınlığı 3m olup, k = 0,003 m/sn’dir. Max.günlük su ihtiyacını 200lt/N-G alarak sızdırma borularının çap ve uzunluğunu bulunuz. Çözüm :

max Qg × N

200 ×10000 = 23,15lt / sn = 0,023m 3 / sn 86400 86400 Sızdırma borusundaki su hızı V = 0,2 ≈ 0,4m / sn V = 0,3m / sn seçelim. Sızdırma borusu yarı dolu olarak hesap edilir.

Hesap debisi Q =

=

1πd 2 8Q 8 × 0,023 V⇒ d= = = 0,44m 2 πV π × 0,3 Boru çapı 0450 mm seçelim . Gerçek hız hesabı yapılır. S = H − h = 3 − 0,45 / 2 = 2,775m Q=

R = 3000.S K = 3000 × 2,775 × 0,003 = 457 m İki taraftan beslenme halinde

H 2 − h2 H = 3mt h = 0,45 / 2 = 0,225m Q = K .L R QR 0,023 × 457 L= = = 391,5mt ≡ 392mt 2 2 K ( H − h ) 0,003 × (3−2 − 0,225 2 ) Uygulama 3 ): Hesap debisi Q = 170lt / sn olan bir şehrin ihtiyacı, su yüzeyi eğimli yer altı suyundan sızdırma boruları ile temin edilecektir. Yer altı suyu eğimi J = 0,011 ve H = 4,5m’dir.d 10 = 0,4 mm olarak verildiğine göre sızdırma borusu ile toplama sandığını odasına bağlayan borunun çapını bulunuz. Sızdırma borularının uzunluğunu hesaplayınız.

Sızdırma borularındaki su hızını (0,2-0,4m/sn) 0,3m/sn seçelim. İhtiyaç debisinin yarısı toplama sandığının bir tarafından geleceğinden; Q 1 πd 2 4Q 4 × 0,170 = × V ⇒ ise d 2 = = ⎯ ⎯→ d = 0,72m πV π × 0,3 2 2 4

d = 0,850m olarak seçelim sızdırma boruları boyu L; Q = k .I .J .H L = Q / H .K .J K = 0,0116 L=

d102 = 0,0116(0,4) 2 = 0,0019m / sn

0,170 1808m 4,5 × 0,0019 × 0,0011

Toplama sandığı ile toplama odası arasındaki boru çapı:

V = 0,5m/sn ve yarı dolu olarak boyutlandırılır; Q=

πd 2 1

8Q 8 × 0,170 × ×V ⎯ ⎯→ d = = = 0,95mt πV π × 0,5 4 2 BÖLÜM IV SULARIN İLETİLMESİ (İSALE)

Suyun temin edileceği kaynak seçildikten sonra, sıra kaynakta derlenen suların ihtiyaç bölgesine iletilmesine gelir. Suları bulunduğu yerden, ihtiyaç bölgelerine götüren tesislere iletim (isale) hattı adı verilir. İsale hatları suyu genel olarak suyu taşıyan bir eleman ile bu elemanın gerektirdiği teçhizattan meydana gelir. Suyu taşıyan eleman olarak açık kanallar, tüneller, akadükler ve çeşitli malzemeden yapılmış borular kullanılabilir.

İsale Hattı Tipleri

İsale hatları akımın şekline göre: Basınçlı isale hatları, 1 ) Serbest yüzeyli isale hatları, 2 ) Terfili isale hatları, olmak üzere iki tipte teşkil edilebilir.

Su alma yerleri, yerleşim merkezindeki su deposuna göre yeterli yükseklikte ise su hazneye yer çekimi ile (cazibe ile) iletilir, aksi takdirde suların tulumbalarla hazneye basılması gerekir. Serbest yüzeyli isale hatlarının, isale hatlarına göre dezavantjları, üç grupta toplanabilir; A ) İsale hattının güzergahı yönünden: Açık kanallar ve galeriler belirli bir eğimde olacağı için boyları uzar ve akadük, tünel gibi özel yapıları gerektirir. Halbuki borular her tip zeminde, arazinin iniş ve çıkışlarına uyan hatlarla döşenebilir. B ) Kirlenmeye karşı koruma yönünden: Serbest yüzeyli isale hatlarından geçirimsizlik tam olarak temin edilemez. Temiz suların iletilmesi tehlikelidir, su ısı değişimlerinden etkilenebilir. Borulu sistemlerde bu dezavantajlar yoktur. C ) İşletme bakımından: Serbest yüzeyli isale hatlarında debinin ayarlanması zordur, borularda ise debi kolaylıkla ayarlanabilir.

İsale hatlarındaki elemanlar ya proje sonundaki ihtiyaçlara göre, boyutlandırılır, yada belli bir kapasitede bir boru hattı döşenir, ihtiyaç artınca ikincisi döşenir. Aynı anda birden fazla boru veya kanalın inşasının gerektirdiği durumlar aşağıda özetlenmiştir. 1 ) Nihai kapasite için gerekli boru çapının piyasada bulunmayacak kadar büyük

olması, 2 ) İsale hattındaki borunun kırılma ihtimalinin fazla ve tamir için gerekli zamanın uzun olacağının önceden bilinmesi. 3 ) Güzergahta dere geçidi vb. tehlikeli kısımların bulunması (en azından bu kısımların çift yapılması gerekir.)

Aynı debiyi geçirmek üzere, aynı tipte teşkil edilmiş çift isale hattı, tek hatta göre %30-40 daha pahalıdır. Serbest yüzeyli isale hatları

Serbest yüzeyli (basınçlı) isale hatlarında su atmosfer basıncında akar ve piyezometre çizgisi su yüzeyine pareledir. Basınçsız iletim hatları açık kanallar ve galeriler olmak üzere iki gurupta incelenir. Açık kanallar iletilecek debinin çok büyük olması halinde kaptajla tasfiye tesisi arasında kullanılabilir. Kanal cidarları beton veya betonarme kaplamalıdır. Eğimleri %0,01 ile %0,05 arasında değişir. Kanallardaki su hızı çökelmeye meydan vermeyecek kadar büyük (0,60m/sn), erozyona (aşınmya) sebep olmayacak derecede küçük (2m/sn) olmalıdır. Küçük debiler daire kesitli, büyük debiler ise at nalı, yumurta veya dikdörtgen kesitli galeriler ile nakledilir. Galeriler, kesme taş, tuğla, beton veya betonarmeden yapılabilir. Su hızı 0,60-1,20 m/sn arasında seçilir ve ¾ ünün dolu olduğu kabul edilerek boyutlandırılır. 6 m’ den daha derinde galeri inşa edilmesi gerektiğinde, tünel inşa etmek daha ekonomik olabilir.

BASINÇLI İSALE HATLARI

Su mühendisliğinde en büyük gelişme, suları basınç altında iletebilen tesislerin geliştirilmiş olmasıdır. Bu sayede isale hatlarının boyları kısalmış, ayrıca kirlenme tehlikesi de büyük ölçüde azalmıştır. Serbest yüzeyli isale hatlarında zaman zaman rastlanan tat, koku ve renk bozulmalarına borularda rastlanmaz. Boruların taşınması ve döşenmesi de kolaydır. Basınçlı isale hatları üç grupta incelenebilir;

1 ) Cazibeli isale hattı (suyun yer çekim kuvveti ile bulunduğu yerden hazneye kendi enerjisi ile akması) 2 ) Terfili isale hattı (suyun bulunduğu yerden tulumbalarla yükseltilmesi) 3 ) Kısmen cazibeli, kısmen terfili isale hattı.

Basınçlı isale hatlarında su hızının alt ve üst sınırları suyun berraklığına ve boru cinsine göre değişir. Silt sürükleyen sular için minimum hızın 0,50-0,60 m/sn olması gerekir. Üst sınır, iyi malzemeden yapılmış borularda 5m/sn ye kadar çıkabilir. Üst sınırın belirlenmesinde gözönüne alınacak önemli bir faktörde su darbeleridir. İsale hatlarında tavsiye edilen hız değerleri 0,80-1,80 m/sn arasında değişir. İsale borusu çapları ise ihtiyaçlara göre değişir, fakat 100mm küçük çaplı boruların kullanılması tavsiye edilmez. İsale Hattı Güzergahının Belirlenmesi

İsale hatlarının planlanmasında ilk iş, boru hattının ve diğer işletme teçhizatının gösterdiği topoğrafik haritanın hazırlanmasıdır. Kaptaj ile su haznesinin inşa edileceği bölge arasında şeritvari bir harita çıkarılır. Bu harita üzerinde isale hattı güzergahı tespit edilir. Güzergahta mümkün olduğu kadar fazla iniş çıkış olmamalıdır. Boruların yatay döşenmemesine dikkat edilmelidir, aksi takdirde boruyu gereken hallerde boşaltmak mümkün olmaz. Bunun için zeminin yatay olduğu bölgelerde döşenen borulara eğim verilmelidir. Bu eğimlerin akış yönünde çıkışlarda %0,20 inişlerde %0,5 olması yeterlidir.

İsale hattı geçirilirken genel olarak zemin topoğrafyası takip edilmekle beraber bazen zemin profiline tam olarak uyulamaz. Bazı yerler fazla derin, bazı yerler ise sığ yapılarak uygun bir hat geçirilir. Böylece boru hattında işletme teçhizatı azaltılarak ekonomi sağlanmış olur. Terfili isalede hattın sürekli yükselmesine dikkat edilir. Güzergahta keskin yön değişikliklerinden kaçınmalıdır. Ayrıca güzergah batak ve çürük zeminlerden geçmeyecek şekilde seçilmelidir. İsale Hatlarında Kullanılan Borular

Basınçlı su iletim hatlarında kullanılacak borular, maruz kalacakları su basıncına, iletilecek suyun ve boruların döşeneceği zeminin özelliklerine bağlı olarak seçilir. Borular, boru parçaları, vana, vantuz vb. donatım elemanları (mm) cinsinden ifade edilen, anma (itibari,nominal) çapı ile anılırlar. Borular için müsaade edilen işletme basıncı normal işletme şartları altında borunun sürekli olarak maruz kaldığı en yüksek reletif (Patm = 0) basınç olup, bunun tayininde basınç darbeleri dikkate alınmaz. Cazibe ile isalede maksimum statik basınç, terfili isale de ise maksimum dinamik basınç bu değerden küçük olmalıdır. Boru kırılmalarının, boru kırılmalarına karşı kullanılan emiyet tertibatı ve tulumbalarda elektirik kesilmelerinin sebep olduğu basınç darbeleri normal olmayan işletme şartlarıdır. Fabrika basıncı: Boru ve donatımı imal eden fabrikanın, borunun mukavemetini ve geçirimsizliğini kontrol için tatbik ettiği basınçtır. Deney basıncından daha büyüktür. Deney basıncı: Tamamlanmamış bir boru hattında yapı yerinde hendek topakla kapatılmadan önce tatbik edilen basınçtır. Bu deney, bağlantıların su sızdırıp sızdırmadığını, nakil ve döşeme sırasında çatlayan ve hasara uğrayan boru kısımlarının mevcut olup olmadığını gösterir. Deney basıncı, genellikle işletme basıncının 1,5 katıdır. Font borular: Korozyona karşı mukavemetleri yüksek ve ömürleri uzundur. (50 sene). Basınç mukavemeti fazla olmakla beraber kırılgandır. Borular ve boru özel parçaları koruyucu madde ile içten ve dıştan kaplanır. 1200 mm lik çapa kadar imal edilmektedir. 10 – 12-5ve 16 atü ( atmosfer basıncı) işletme basıncına dayanıklı tipleri mevcuttur. Dolayısıyla işçiliği fazladır. Font borularının bağlantı şekilleri flanşlı ve muflu (ambuatmanlı) olmak üzere başlıca iki çeşittir. 2 ) Çelik borular: Boyları uzun olduğu için (16m) ek yerleri sayısı azdır. 400mm’ den küçük çapta yapılmaz. 16-25-40 atü basınca dayanıklı tipleri mevcuttur. Taşıma ve döşemesi kolaydır. Korozyona karşı mukavemetleri azdır, ancak bitümlü maddeler ile kaplanarak bu olumsuzluk ortadan kaldırılabilir. Font borulara tatbik edilen bağlantı şekillerinin dışında kaynaklı bağlantılar çelik borularda çok kullanılır. Yüksek işletme basıncına sahip iyi kaliteli çelik borular, ince cidarlı yapılabilmeleri sayesinde hafif olduklarından dolayı özellikle büyük çaplı isale hatları için ekonomik olurlar. 3 ) Plastik borular: PE (polietilen) veya sert PVC (polivinil klorür) olan mamul olan plastik borular son yıllarda geniş uygulama alanı bulmuştur. Taşıması ve döşemesi kolaydır. Korozyona karşı mukavimdir. Normal olarak 60°C üzerindeki sıcaklıklarda kullanılmazlar. Belirli bir işletme basıncında, çalıştırılabilen bir plastik borunun ekonomik

olarak imal edilebileceği en büyük bir çap vardır, bu 16 atü lük işletme basıncı için 400mm’dir. Hidrolik olarak çok az yük kaybına sebep olurlar. 4 ) Betonarme borular: 100-500 mm’ çapında, en az B450 kalitesinde olmak üzere imal edilirler. 10 atü lük işletme basıncına kadar dayanıklı olabilirler. Boru boyları 6 m´ye kadar olabilirler. Taşıma ,döşenme ve yataklandırma esnasında dikkatli olunmalıdır. Darbe, çarpma ve nokta yüklere karşı hassastırlar. Cidar kalınlıkları fazla olduğundan ağırdırlar. Agresif su ve toprakta ve çürük zeminlerde tavsiye edilmez. Boruların Döşenmesi:

Plandaki boru güzergahı, arazi üzerine kazıklar çakılarak tespit edilir. Boruların döşeneceği hendek elle veya makine ile kazılabilir. Hendek kenarına getirilen borular iplerle yuvarlanarak veya gezer vinçlerle hendeğe iletilir. Gerek isale gerekse şebeke hatlarında don, yük ve ısı etkileri göz önüne alınarak boru üstünden zemin yüzeyine kadar zemin yüzeyi arası mesafe 1,25m’ olmalıdır. Minimum hendek genişliği 60 cm dir.boru çapının 200mm’ den büyük olması halinde hendek genişliği b, B= D+40 (cm) olacak şekilde hesaplanır. Hendeğin civarı düşey olarak açılır, gerektiği zaman iksa yapılır. Boruların birleşim yerlerinde hendeğin genişliği ve derinliği arttırılarak niş adı verilen çukurlar teşkil edilir.

Hendek tabanın kayaya rastlaması halinde hendek 20 cm derinleştirilir ve bu kısım kumla doldurulur. Kayalık arazide boru arızalarının %30’ u borunun kaya üzerine oturmasından ve kum miktarının az olmasından ileri gelir. Bataklık çürük zeminlerde boru döşemesi, mecbur kalınmadığı sürece değiştirilmesi daha uygun olur. Dağlık bir arazide akıcı zemin üzerine boru döşenmesi halinde tabanda teşkil edilen tespit kitlelerine boru bileziklerle bağlanır. Eğimin %20’ den az olması halinde, he boruya tespit kilidi yapılabilir. Borular hendeklere indirilip bağlantılar yapıldıktan sonra basınç deneyine tabii tutulur. Sızma noktalarının ve sızma miktarının tespiti için basınç deneyine tabi tutulur. Sızdırma noktalarını ve sızma miktarının tespiti için basınç deneylerine 24 saat devam edilir. Basınç deneylerinin olumlu olması halinde hendekler yavaş yavaş doldurulabilir. Hendek boru üstünden 20 cm ye kadar yumuşak toprakla, geri kalanı hendekten çıkan toprakla doldurulur ve her 10 cm de bir sıkıştırılır. Sıkıştırma boru üzerinde 30 cm lik dolgu elde edilinceye kadar sürdürülür.

Bazı durumlarda isale hattının göl veya akarsu altından geçirilmesi gerekebilir.çoğu zaman kuru olan sığ derelerden geçişte yeterli olan bir hendek tabanda açılır, boru hendek içerisine indirildikten sonra betonla doldurulur. Büyük nehirlerde alçak su seviyesi ile nehir tabanı arası mesafenin 3m’den büyük olması halinde su içerisine betonarme bir sandık yapılır, sandığın içi kum doldurularak, boru bu kum tabakası içerisine yerleştirilir. Bazı hallerde su köprüsü yapmak veya mevcut köprüyü konsolla boruya bağlamak sureti ile akarsular geçirilebilir.

İletim Hattı Hesabında Hidrolik Esaslar

Kaptaj kotunun, şehir suyu haznesinin giriş kotundan yeteri kadar büyük olması halinde sular cazibe (yerçekimi) ile iletilir. Cazibe ile iletimde, önce şerit vari topoğrafik harita üzerinde işaretlenen güzergah yardımıyla zemin profili çıkarılır. Daha sonra genellikle zemin profiline uygun olarak, boru profili çizilir. Profil üzerinde zemin kotları, boru taban kotları, ara mesafeler, başlangıca olan mesafeler, boru çapı, ipi, cinsi, boru eğimi ve planda gidiş gösterilir. Boru Çaplarının Hesabı:

İletim hattı borusunun profili çizildikten sonra mevcut hidrolik yüke ve iletilecek debiye göre boru çapı tayin edilir. Mevcut yük kaptajdaki su kotu ile haznedeki maksimum su kotu arasındaki farktır. Boru hattı boyunca hazneden daha yüksek kotlu tepelerin bulunması halinde ise, kaptajdaki su kotu ile kritik tepe noktası kotu arasındaki fark hidrolik yükü verecektir. Bu fark boru boyunca bölünerek hattın maksimum hidrolik eğimi bulunur.

İhtiyaç debisinin iletilmesi sırasında meydana gelecek yük kayıplarının mevcut yükten daha büyük olması gerekir. İletilecek debiye tavsiye edilen hız limitlerine ve karşılanabilecek yük kayıplarına göre bir boru çapı seçilir. Genel olarak seçilen borudan ihtiyaç debisinin geçmesi halindeki, hidrolik eğim, hattın max. hidrolik eğiminden daha küçüktür. Gerekli tedbirler alınmadığı takdirde, boru hattı boyunca, boru eğiminin hidrolik eğimden daha büyük olduğu bölgelerde serbest yüzeyli akımlar oluşur. Bunun önlenmesi için hazne girişlerine, varsa maslak (basınç kırıcı) girişlerine basınç düşürücü vanalar konur ve bu vanalar gerektiği şekilde ayarlanır.

Vananın gereği gibi açık olması halinde piyozometre çizgisi (1) şeklindedir vananın bulunmadığı veya tamamen açık olduğu durumlarda piyozometre çizgisi (2) durumunu alır. AB arasında serbest yüzeyli akım oluşur. Bu durum istenmez, ayrıca önlenmesi yönetmelik gereğidir. Boru hattının max. hidrolik eğimde geçirebileceği debiye, iletim hattının kapasitesi adı verilir. Hattan temin edilecek su miktarı bu değeri geçmez. İsale hatlarında boru çapları bilinen hidrolik formüllerden biri ile hesaplanabilir:

1 ) Darcy - Weisbach formülü: yük kaybı Δh = λ

Hidrolik eğim J =

LV 2 D2 g

λV 2 D2 g

λ

pürüzlük kat sayısı, V suyun hızını, L boru boyunu, D boru yarı çapını, g yer çekimi ivmesini, Δh, L boru boyunda meydana gelen yük kaybını, J hidrolik eğimi göstermektedir. λ kat sayısı R e sayısını ve relatif pürüzlülüğün (k/D) bir fonksiyonudur. K = mutlak pürüzlülük Nikuradse, yaptığı deneylerde λ ve R e , k/D arasındaki bağıntıyı grafik şeklinde laminer akım bölgesi, türbülanslı hidrolik yönden cilalı bölge, türbülanslı pürüzlü bölge ve geçiş bölgesi için ifade etmiştir. Grafik pratikte K,d,R e bilindiği zaman

λ bulunması için

kullanılır. K/D oranı sağ tarafta bulunur, eğriyi takip ederek hesap edilen R e değerine kadar gelinir. R e ile eğrinin kesim noktasından itibaren yatay gidilerek grafiğin sol tarafından okunur.

λ

2 ) Williams-Hazen Formülü: V = 0,85C ( D / 4) 0,63 − J 0,54 Q = 0,278C − D 2,63 J 0,54

R=D/4 3

D = boru Çapı (m) V = Su hızı(m/sn) Q = Debi(m /sn) J = Hidrolik Eğim C = Katsayı olup, font boruları için 95, kaynaklı çelik borular için 120 alınabilir. Williams-Hazen formülü ile boru çapı, hız ve yük kaybını hesaplamaya yarayan çizelgeler mevcuttur. Uzun isale hatlarında yersel yük kayıpları, sürekli yük kayıplarının yanında ihmal edilebilecek kadar küçüktür ve hesaplanmaz. Cazibeli İsale Hattında Donatım Elemanları

Borularda akışın kesintisiz bir şekilde sağlanması, boruların gerektirdiği hallerde boşaltılması, boruların çeşitli zararlardan korunması, gerektiğinde yüksek basınçların düşürülmesi vb. şartların yerine getirilmesi için borular çok sayıda işletme ve elemanlarla donatılır. Cazibeli isale hatlarında kullanılan donatım elemanları vanalar, vantuzlar (hava vanaları), maslaklar ve tespit kitleleridir. 1 ) Vanalar : Cazibeli isale hatlarında kullanılan vanalar.

a ) Tevkif (kapatma)vanalar b ) Tahliye (boşaltma) vanaları c ) Basınç kırıcı vanalar. İletim hattında meydana gelen arızaların tamirlerini yapabilmek için suyun kesilmesi işlemi, isale hattında belirli aralıklarla yerleştirilen tevkif vanaları yardımıyla yapılır. Tahliye vanaları boruların alçak yerlerinde biriken tortuları temizlemek ve hattı boşaltmak için güzergahın en çukur noktalarında teşkil edilir.

Basınç kırıcı vanalar, borudaki akışın basınç altında oluşmasını temin etmek üzere maslakların ve haznelerin girişine konur. 2 ) Vantuzlar ( hava vanaları): Suyun içerisinde erimiş halde bulunan hava miktarı basıncın artmasıyla birlikte artar. Basıncın her hangi bir şekilde azalması halinde eriyik halindeki havanın bir kısmı serbest halde açığa çıkar. İsale hatlarının yüksek noktalarında sık sık rastlanan bu durumda, boru içinde açığa çıkan hava boşaltılmazsa boru kesiti daralır ve suyun akışına mani olur, neticede boru hattının verimi düşer. Bunu önlemek için isalenin yüksek noktalarında hava boşaltma tertibatı konur.

Bir diğer durum da boruların ani olarak boşaltılması sonucu ortaya çıkar. Borunun kırılması halinde su boşalırken, boruya hava girmediği takdirde boru içerisinde vakum oluşur ve boruda göçmeler olabilir. Bu durumu önlemek için isale hattına, boruya hava girmesini temin eden cihazlar yerleştirilebilir. Borudaki havanın tahliyesini ve gerektiğinde de boru ya hava girmesini sağlayan cihazlara vantuz adı verilir. 3 ) Maslaklar (basınç düşürücüler): İsale hatlarında su basıncının fazla olduğu bölgelerinde, yüksek basınçlara dayanıklı boruların seçilmesi gerekir, bu durum ise maliyeti arttırır. Bunu önlemek için imkan olan durumlarda basınç düşürücüler kullanılarak basınçların azaltılması sağlanır. (atmosfer basıncına iner)

Basınç düşürücüler basit olarak giriş , çıkış, boşaltma boruları ile dolu savakla donatılmış bir hazneden ibarettir. Basınç düşürücünün yeri, mansap tarafındaki kritik noktadan yeteri kadar yukarıda seçilmelidir.

4 ) Tespit Kitleleri: Boruların eğimli arazilerde ve akıcı zeminlerde döşenmesi halinde, hendek üzerindeki toprak dolgu, borunun dengesini temin etmez. Bu durumda tespit kitleleri ile boruların dengesi temin edilir. Tespit kitleleri fazla eğimli arazideki borular için

ve boru özel parçaları (dirsekler) için teşkil edilen tespit kitleleri olmak üzere iki grupta incelenebilir. a ) Düz boru parçalarını tespiti:

b ) Dirseklerin tespiti: Dirseklerin maruz kaldığı kuvvetler, su hareketlerinden oluşan merkezkaç kuvveti, boru ve su ağırlığı ile basınç kuvvetleridir. Büyük çaplı borularda bile merkezkaç kuvveti ve borunun ağırlığı ihmal edilebilecek kadar küçük olduğundan dirseklerin tespitinde dikkate alınması gerekli kuvvet basınç kuvvetleridir. Dirseğe gelen etki kuvveti

R = 2 P.sin

a 2

P = γH

πD 2 4

H → mss. Basınç yüksekliğidir. Bulunan R kuvveti 1,25 gibi bir emniyet katsayısı ile çarpılabilir.

Uygulama 1 ) Şekildeki isale hattı gelecekteki nüfusu 28800 olan bir yerleşim merkezinin suyunu iletmektedir. Boruların işletme basıncı 15 atm , ort Q g = 150 H/N-G ve λ

= 0,03 için Darcy- Weisbach formülünü kullanarak a ) Boru çapını, b ) Hazneye girişte vananın kısma oranını bulunuz.

d/D K

1 0,10 Çözüm:

3/4 0,47

1/2 2,5

3/8 5,5

1/4 13

1,5 × 150 × 28800 = 75lt / sn 86400 300 − 275 = = 0,00625 3000 + 1000

a ) Qiht = J max

V = 1m / sn alarak A = D=

4A

π

=

4 × 0,075

π

Q 0,075 = = 0,075m 2 V 1

= 0,309mt.

D = 300 mm seçildi V=

Q 4 × 0,075 = = 1,06m / sn , A π × 0,3−2

J=

λ V2 D 2g

=

0,03 1, 0 6 2 . = 0,00573 0,3 2 g

J = 0,00573 < J max = 0,00625 b ) Δh = H 1 − H 2 − J × L = 300 − 275 − 0,00573 × 4000 = 2,08m

Δh = k .

V2 1,06 −2 ⇒ 2,08 = k . → k = 36 2g 2g Vana d/D oranı ¼-1/8 olacak şekilde kısılmalıdır.

1/8 65

1/16 140

Uygulama 2 ):

a ) şekildeki isale hattı gelecekteki nüfusu 48000 olan ve ort Qg = 160 H / N − G olan

bir yerleşim merkezinin içme suyu 16 atmosfere dayanıklı borularla iletilecektir.

λ = 0,03 için Darcy-Weisbach, C=110 olarak Williams-Hazen için piyezometre çizgisini çizip, hazne girişindeki piyezometre kotunu ve vana kısma oranını bulunuz. Gerekli işletme donanımını gösteriniz. b ) D = 400mm lik boru hattının iletilebileceği en büyük debiyi ve J’ yi WilliamsHazen formülü ile belirleyip, vana kısma oranını bulunuz. c ) İsale hattındaki max. Statik basınç ile (a) şıkkı için B ve C noktasındaki işletme basınçlarını bulunuz Çözüm: a ) Qiht =

1,5 × 160 × 48000 = 133,3lt / sn 86400

Vantuzun çalışması için 2 m’ lik su basıncı alırsak; J max =

550 − (530 + 2) = 4,39 × 10 −3 2500 + 1600

Darcy formülü ile, Vopt = 1m / sn → A =

D=

4× A

π

=

Q 0,1333 = = 0,1333m 2 V 1

4 × 0,1333

π

= 0,41m → D = 400mm seçildi.

A = 0,1257m 2 → V =

J=

λ V2 D 2g

=

Q 0,1333 = = 1,06m / sn A 0,1257

0,03 1,06 −2 4,30 × 10 −3 < J max = 4,39 × 10 −3 0,4 2 g

Williams-Hazen formülü ile; V = 0,85CR 0, 63 J 0,54

C = 110

D = 400mm → V = 1,06m / sn 0,4 0,63 0,54 ) J → J = 3,66 ×10 −3 4 Δh = JL = 3,66 × 10 −3 × 5500 = 20,13m Hazne girişindeki piyezometre kotu = 550-20,13=529,87m Vana tarafından kırılması gereken yük kaybı Δh1 = 529,87 − 523 = 6,87 m 1,06 = 0,85110(

Δh1 = k

V2 1,06 −2 → 6,87 = k → k = 120 2g 2g

Vana kısmı oranı 1/8> d/D>1/16 arasında olmalıdır. b)

J max = 4,39 × 10 −3

V = 0,85.110.(

0,4 0, 63 ) .(0,00439) 0,54 = 1,17m / sn 4

Qmax = V . A = 1,17 × 0,1257 = 0,147m 3 / sn Δh1 = 0,00439 × 5500 = 24,15m Δh1 = 550 − (523 + 24,15) = 2,85m

Δh1 = k .

V2 2,85 ×19,62 → kk = = 41 2g 1,17 −2

1/4 > d/D >1/8 olacak şekilde vana kısılmalıdır. c ) İşletme basıncı = piyezometre kotu- boru taban kotu Statik basınç = statik seviye-boru taban kotu İsale hattındaki en büyük statik basınç, B noktasında oluşur. (550-480) = 70m.s.s. B noktasındaki işletme basıncı 550-(480+2500 × 0,00366) = 60,85 m B noktasındaki işletme basıncı 550-(530+4100 × 0,00366) = 4,99mt.

Uygulama 3 ): Boy kesiti verilen isale hattı ile max. günlük su sarfiyatı 180 lt/N-G ve gelecekteki nüfusu 8800 olan bir kasabanın haznesine su iletilmektedir. Gerekli boru çapını hesaplayarak (font boru C=95) güzergah üzerindeki gerekli donatımı göstererek, vanalar tarafından kırılacak basınçları hesaplayınız. Piyezometre çizgilerini çiziniz. Boruların dayanabileceği max. işletme basıncı 80 m’dir Çözüm:

180× 8800 86400 Q = 18,33lt / sn font boru C = 95 D V = 0,85.C ( ) 0,63 J 0,54 4

Q=

Q = 0,85.C

D = 125 mm

πD 2 D

( ) 0,63 J 0,54 4 4

0,01833 = 0,85.95

π × 0,125 −2 4

×(

0,125 0,63 0,54 ) J 4

J = 0,03526 320-170 = 150mt olduğundan maslak yapılmalıdır. Maslak kotu = 170 + 80 = 250m olmalıdır. 1 noktasındaki piyezometre kotu 320-800 × 0,03526 = 291,80 mt işletme basıncı 291,80 –260 = 31,80mt 2 noktasındaki piyezometre kotu 320-1200 × 0,03526 = 277,7 mt işletme basıncı 277,7-265 = 12,7 mt M noktasındaki piyezometre kotu 320-1975 × 0,03526 = 271,50mt 271,50-250 = 21,50 mt

Maslak girişindeki vana Δhv = 21,50mt ’lik basınç kıracak şekilde ayarlanmalıdır. Vananın ayarlı olması halinde piyezometre çizgisinin boru eksenini kesmemesi gerekir. Piyezometre çizgisi ile boru ekseni arasında 3-4m’lik bir işletme basıncı bulunmalıdır. İsale hatlarının bu bakımdan kontrol ü gerekir. 2 noktası için bu değer 12,7 m > 3 m olduğundan boru çapı uygundur. 3 noktasındaki piyozometre kotu 250-0,03526 × 925 = 217,40 mt 217,40-170=47,40 m depo girişindeki piyozometre kotu 250-0,03526 × 1225=206,80mt 206,80-200=0,80mt Maslağın üç noktasına olan yatay uzaklığı 265 − 170 250 − 170 = → X = 925mt 1100 X Uygulama: Şekildeki gibi bir iletim hattından geçen debi Q olsun. Seçilen bir D çapına bağlı olarak, çizilen piyozometre çizgisi hattı M-N noktalarından keserek MBN bölümünde vakum oluşturmaktadır. Bu durum nasıl önlenebilir? Çözüm:

İsale hatlarında vakum meydana gelmesi istenmez, bundan dolayı boru hattının profilin B noktasında minimum 3-4 m basınç bulunacak şekilde yeniden boyutlandırılması gerekir. Bunun için KAB bölümünde hidrolik eğim J yerine J 1 ve çap D 1 , BCD bölümünde ise eğim J 2 ve çap D 2 olarak seçilir. Yalnız D 1 ≥ D, dolayısıyla J 1 ≤ J ve D2 ≤ D ve dolayısıyla J 2 ≥ J olarak belirlenmelidir ki, tepe (B) noktasına min basınç şartı sağlanmış olsun. Böylece vakum oluşumu engellenmiş olur. (istenilen Q debisi sabit kalmak şartı ile) Kw-sa cinsinden

Ν=

γ (kg/m 3 ) Q(m 3 /sn)

γ .Q.H 102η H(m) cinsinden yazılmalıdır.

Terfi Merkezi İçin Yer Seçimi Terfi merkezinin yeri seçilirken aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.

1) Tesisin bulunduğu yere kolayca gidilip gelinmeli, makine ve techizatın kolayca taşınması için yol kenarları tercih edilmelidir. 2) Feyezan bölgesinin dışında olmalıdır. Terfi Hatlarında Ekonimik Boru Çapı Hesabı 3) Taşıma gücü fazla olan zeminler seçilmelidir. 4) Y.A.S.S. fazla yüksek olmamalıdır. 5) Bu şartlar sağlanamadığı taktirde sular bir ön tulumba ile kaptajdan alınır ve yukarıdaki şartların sağlandığı yerde inşa edilen ana terfi merkezine basılır. Tulumba Sayısı Ve Seçimi

Her terfi merkezi için biri yedek olmak üzere en az iki tulumba seçilir. Aynı karakterde olan tulumbalar sıra ile çalıştırılır. Tulumbaların sayısı sarfiyat salınımlarına göre tayin edilir. 1)

Q

max

=2

Q

min

ise, her birinin kapasitesi

Q

min

’a eşit olan üç tulumba seçilr,

biri yedek biri min. debide çalışır. Sarfiyatın max. Olması halinde 2 tulumba birlikte çalışır. 2) Q =3 Q ise, max

a)

min

Herbirinin kapasitesi

Q

min

’e eşit olan dört tulumba seçilir. Biri yedek,

biri min. Dediye iletir. Ortalama sarfiyatta ikinci , max. sarfiyatta üçüncü tulumba devreye girer. b) Verimi Q ’e eşit bir, 2/3 Q ’a eşit olmak üzere üç tuluma min

max

seçilir. Büyük tulumbalardan bir tane yedek seçilir. Tulumba seçiminde aşağıdaki faktörler göz önünde tutulur: 1) Günlük su ihtiyacı 2) En fazla su sarf edilen günde süresi (l T ) (Saat )

Q 3) 4) 5) 6)

terfi

=

Q

iht

.

tulumbaların çalışma

24

l

T

Elektrik enerjisinin gündüz ve gece saatlerindeki fiyatı Kaptajın verimi Mümkün olan işletme kapasitesi Terfi borusundaki kabul edilebilecek yük kaybı ve terfi yüksekliği

Denge (Hava) Kazanları

Tulumbaların ani olarak herhangi bir sebeple durması sonucu borularda su darbesi oluşur. Aslında bu su darbesi yüksek basınç şokudur ve önlenmesi gerekir. Atalet kuvvetinden dolayı su hareketi tulumba ile birlikte ani olarak duramaz, bir süre devam eder. Bu durumda tulumbanın hemen yanındaki koru kısımlarında basınç düşer, bu olaya depresyon adı verilir. Bu depresyon dalgası boru içerisine doğru ilerler. Bu dalga boru sonundaki hazneden yansıyarak geri döner ve bu sırada basınç artışı oluşur. Bu Basinç artışına süpresyon adı verilir. Borulardaki su darbelerinin önlenmesi için denge kazanları kullanılır. Bu kazanlar bir boru ile tulumbalardan hemen sonra terfi borusuna bağlanır. Depresyon sırasında su kazandan boruya, süpresyon zamanında ise borudan kazana geçerek depresyon ve süpresyon basınçlarını azaltır. Kazan içerisindeki hava sıkışıp gevşemek suretiyle basınç durumunu ayarlar.

Terfili isale hatlarında toplam maliyet i minimum yapan bir boru çapının belirlenmesi gerekir, bu çapa ekonomik bou çapı denir. Terfi hatlarında toplam maliyet, inşa maliyeti ve işletme (bakım onarım, yedek parça, enerji vb. ) maliyet olmak üzere iki maliyetin toplamı hesaplanır. İnşa ve tesis maliyeti boru çapı büyüdükçe artar, buna karşılık belirli bir debi iletirken boru çapı büyüdükçe boruda ki yük kaybı ve buna bağlı olarak bterfi yüksekliği azalacağından işletme maliyeti azalır. Bu maliyetler bir grafik üzerinde gösterilirse;

•

Terfi hattında maliyet boru çapı bağıntısı

İşletme maliyeti pratikte, enerji maliyeti olarak düşünülebilir. (diğer masraflar bütün borular için yaklaşık eşit kabul edilebilir.) Senelik işletme maliyeti

A= 1

0,736.1000.Q.E.b .H 75η

(m / sn) 3

, H ( terfi yüksekliği ,m ) E ( enerji fiyatı ,Tl/kw-sa) , b ( tulmba yıllık çalışma süresi , saat) η ( pompa verimi ) ,H=H+J.L Q

Tesis masrafı

A

2

=

P .P 100

P (faiz ve amortisman yüzdesi ) P ( Birim boy maliyeti ) Toplam maliyet ise d e = 1,5 Q yaklaşık formülü ile hesaplanan ekonomik boru çapının civarındaki en az 3-4 boru için hesaplanır. Uygulama 1) Şekildeki pompa istasyonu ile ihtiyaç debisi 40 Lt/sn olan kasabanın içme suyu A noktasından B haznesine yükseltilecektir. 24 saat çalışaçak olan pompanın verimi η = 0,80 ve boru hattının uzunluğu 2500 m ‘dir. Senelik faiz ve amortisman değeri toplamı %24 elektriğin fiyatını 5,00 TL/kw-h alarak

a) Ekonomik boru çapını

b) Pompa gücünü hesaplayınız.

Boru Çapı mm

Boru döşemesi maliyeti (TL/m) 2120 2470 3280 5300

200 250 300 400

d = 1,5 Q = 1,5 0,010 ≅ 0,30mt. 0,736.1000.Q.E.b .H A= 75η e

1

A

2

=

= 21491 (h+JL)

P .P =0,24 P 100

=21491 J

A

1

9 x10

250

2,8 x10

300

1,1x10

400

2

(TL/m)

M= A1 + A2

−3

193

509

702

−3

60

593

653

24

787

811

6

1272

1278

−3

0,27 x10

A

(TL/m)

J

D (mm) 200

−3

Her boru için isale hattı uzunlukları aynı olduğundan maliyet karşılaştırması 1 m boru boyu için yapılacaktır. Ayrıca h değeri sabit olduğu için karşılaştırma yaparken bunun dikkate alınması gerekmez. En düşük M=653 TL/m olduğundan ekonomik boru çapı 250 mm ‘dir c) pompa gücü H=h+JL=65+2,8.2,5=72 m. 0,736.1000.Q.H 1000.0,010.72 N= = = 35kw 75η 102.0,8

ort. Q

g

Uygulama : Şekildeki terfili isale hattı gelecekteki nüfusu 10.000 = 150 Lt / N − G olan Bir kasabanın su ihtiyacını karşılayacaktır. Terfi süresi 12 saat,

pompa verimi η = 0,60 bulunuz. (λ = 0,03)

olduğuna göre terfi borusu çapını ve pompa gücünü

Q

İht

=

10.000.1,5.150 = 26lt / sn 86400

Ekonomik terfi borusu çapı

D

eko

= 0,35m alınırsa;

D

eko

Q

terfi

= 25.

24 = 52lt / sn 12

= 1,5. Q = 1,5. 0,052 = 0,34m

V=Q/A= 0,052/0,0962=0,54 m/sn (hız düşük)

D=0,25 m alınırsa

V=1,06 m/sn −2

0,03 1,06 = . = 0,0043 J= . D 2.g 0,25 2.g

λ V

2

HL=J.L=0,0043.1500=6,45 mt Manometrik basma yüksekliği Pompa gücü

N

teo

=

H

m

=

H

geo

+ H L = 320 − 260 + 6,45 = 66,45mt

λ.Q.H 1000.0,052.66,45 = = 56kw 102η 102.0,60

Uygulama: Şekildeki isale hattında J=0,004 olup, eldeki borular 10 atü’lük işletme basıncına dayanıklıdır. İletim hattı üzerindeki gerekli teçhizat belirleyip, piyozometre çizgisini çiziniz. η = 0,75 Q = 125 Lt/sn B noktasına tahliye vanası, C noktasına vantuz konacaktır. Depo, ayrıca menba çıkışı, tahliye , vantuz, hazne girişine vana konacaktır. Eldeki mevcut boru 100 mms. Dayanabildiğine göre ve A ile B arasındaki kot farkı 200 mt olduğuna göre maslak konması gerekmektedir.

400+100=500 mt

600-100=500 mt

Maslak 500 mt kotunda ve A noktasına 4 km mesafede inşa edilecektir. Bu durumda su 500 mt kotundaki C tepesini yer çekimi ile aşamaz pompaj gereklidir. Eğer daha yüksek

basınca dayanıklı boru temin edilebilseydi, suyun C noktasını yerçekimi ile enerji masrafına gerek kalmadan aşması mümkün olurdu. B noktasındaki piy. Çizgisi Kotu = 500-4000.0,004 = 484 m B noktasındaki işletme basıncı = 484-400 =84 m. Pompanın B’ ye olan mesafesi x kotu ise y olsun y − 400

χ

=

500 − 400 → 100 χ = 7000 y − 28 x105 7000 y=

100 X − 28 x105 7000

Ayrıca y=500-0,004(4000+x) 100 X − 28 x105 = 484 − 0,004 X 7000

→

x=4594 mt. Y=466 mt.

Pompa binası için 4 m ‘lik giriş basıncı ayrılırsa pompa kotu 466-4=462 m olur. 462 − 400 100 = → x 7000

X=4340 mt.

Pompa hesabı:

C deki vantuzu çalışması için bu noktadaki piyezometre kotu 500+3=503 m. olmalıdır. Pompa ile C arası mesafe 7000-4340=2660 m’dir. Δh = 2660.0,004 = 10,64mt ≅ 11mt pompanın su basma yüksekliği 503+11-462=52 m olmalıdır.

N

=

γ .Q.H 1000.0,125.52 = = 85kw 102η 102.0,75

Pompa piyozometre kotu = 462+52=514 mt. C ile D arasında 414 mt. Kotu noktaya ikinci maslak inşa edilmelidir. Her iki maslağın giriş ve çıkışına vana konmalıdır. 2. maslağın hazneye uzaklığı ; 500 − 350 414 − 350 = → x=3840 mt. 9000 x

BÖLÜM 5. İÇME SUYU HAZNELERİ (DEPOLAR)

Kaptajdan isale hatları ile alınan sular bir haznede biriktirildikten sona kullanım alanına dağıtılır. Gerçekte hazneler isale hattı ile şebeke arasında bir düzenleme yapısıdır; dolayısıyla isale ve şebeke ile birlikte incelenmelidir. Cazibeli isalede sular sabit bir debi ile akar, bu durumda sarfiyat salınımlarını karşılayabilmek için hazne inşaatı gereklidir. Halbuki terfili isalelerde tulumbaların debisi değiştirilmek suretiyle sarfiyattaki salınımlar dengelenebilir. Fakat buradan terfili isalelerde hazneden vazgeçilebilir şeklindeki bir sonuç çıkarmak da hatalıdır. Bu tip uygulama işletmede çok güçlükler çıkarır. İsale hatlarında arıza olabileceği ve su alma yerinde çeşitli tamir ve bakımlar yüzünden şebekeye su verilemeyeceği dikkate alınırsa hazne yapılması gereği ortaya çıkar. Ayrıca hazne yapılmayan sistemlerde boru çapları ve tulumba güçleri büyüdüğünden maliyet artar. İsale hatlarına başlanabilmesi için hazne verinin tayin edilmesi gerekir. Bunun için şebedeki en yüksek ve en alçak noktaların kotları bilinmelidir. Yüksek ve alçak noktalar arasındaki kot farkının 50 m’ den fazla olması halinde şebeke katlara ayrılarak birden fazla hazne yapılır. İçme suyu haznelerinin görevleri 1. Sarfiyatların Dengelenmesi: Haznelerin görevlerinin başında şebekedeki sarfiyat salınımlarının düzenlenmesi gelir. Günün çeşitli saatlerinde şebekede kullanılan su miktarlarının isaleden gelen su miktarına fazla olduğu zamanlarda aradaki fark hazneden karşılanır. Sarfiyatın az olduğu saatlerde isaleden gelen fazla sular ileride kullanılmak için biriktirilir. Hazne hacmi yeterince büyük tutulursa, tulumbaların çalışma süresini azaltmak ve elektrik tarifesinin düşük olduğu saatlerde çalıştırmak mümkün olur. 2. İşletme Emniyeti: İçme suyu hazneleri isale hatlarında ve tulumbalarda meydana gelecek arızalara karşı bir emniyet aracıdır. İsaledeki tamir ve bakım sırasında hazne şehre bir sure için su temin eder. Ayrıca su hazneleri şebeke borularının sürekli su ile dolu olmasını sağlar, böylece şebeke kirlenmeye karşı korunmuş olur. 3. Gerekli Basıncın Temini: İçme suyu şebekelerinde suların yüksek binaların üst katlarına çıkabilmesi için borulardaki su basıncının belirli bir değerin altına düşmemesi gerekir. Ülkemizde bu min. işletme basıncı 20-30 m’dir. Hazneler şebekedeki gerekli işletme basıncını temin ederler. 4. Yangın Suyunun Temini: Yangın sırasında sarf edilmek üzere bir miktar suyun sürekli olarak haznede depolanması gerekir. Hazne boyutlandırılırken normal sarfiyatların yanı sıra bu miktarın dikkate alınması gerekir. 5. Memba Vazifesinin Görmesi: Şebekenin birden fazla hazne ile beslenmesi halinde ( katlı şebekelerde ) haznelerin bir kısmı diğer hazneler iiçin memba vazifesi görebilirler. Haznelerin Sınıflandırılması A-) Şekil ve malzeme Yönünden:

Belirli hacimdeki su miktarının biriktirmek üzere inşa edilecek hazneye verilebilecek en ekonomik geometrik şekil küredir, ancak küre şeklindeki haznelerin inşası arasındaki zordur. Küreden sonra gelen ikinci ekonomik şekil silindirdir. 1000-5000m hazneler betonarmeden, daha büyük hacim ve hazneler ise metal ve ön gerilmeli betondan yapılır. Dikdörtgen ve kare şeklindeki hazneler kagir yapılabilir. Dikdörtgen hazneler, beton, betonarme veya ön gerilmli betondan da yapılabilir. Depoların kenear uzunluklarının ekonomi açısından kısa olması istenir. Uzun kenarın kısa kenarın 4/3’e eşit olması hali, kullanılan malzemeyi min. ve maliyeti de en ekonomik yapan durumdur. Bunun için kenar uzunlarının 3

denklemi yazılarak türev alınır, türev sıfıra eşitlenerek kenar uzunluklarının toplamının min. bulunur.

Depodaki suyu çevreleyen duvar uzunluğu U=(3y+4x) Deponun hacmine ve seçilen su yüksekliğine göre deponun taban alanı (S) sabittir. S=2xy=a(sabit) a ⇒y= , değeri U eşitliğinde yazılırsa ; 2x a du 3a ⎛ 1 ⎞ U = 3. + 4 x ⇒ = .⎜ − 2 ⎟ + 4 = 0 2x 2 ⎝ x ⎠ dx 3a ⎛ 1 ⎞ .⎜ − ⎟ + 4 = 0 2x ⎝ x ⎠

a = y yerine yazılırsa 2x

⎛ 1⎞ 3 y.⎜ − ⎟ + 4 = 0 ⎝ x⎠ y 4 = bulunur. x 3 Buradan çıkartılacak sonuç y, ile gösterilen kenar uzunluğu 4 birim , x3 birim alınırsa , iki gözlü depo minimum duvar uzunluğuna sahip olur. Hami 50m ’ den büyük olan hazneler iki gözlü yapılır. 3

B) Hazne Hacmi Yönünden: Hazneler hazne hacmi yönünden üç grupta incelenir;

a) Küçük hazneler V 〈 500m b) Orta büyüklükte hazneler 500m ≤ V ≤ 5000m c) Büyük hazneler V 〉 5000m 3

3

3

3

Hazne hacmi seçilirken, suyu haznede fazla bekletmenin kaliteyi bozduğu, büyük hazneler için yer bulmanın zor olduğu ve inşaat masraflarının fazla olduğu dikkate alınmalıdır. C) Haznenin Zemindeki Durumu Yönünden :

a) Gömülü Hazneler: Yerleşim merkezi civarında yeteri kadar yüksek kotlu tepelerin bulunması halinde inşa edilir. Hazne üzeri 0,5-1,0 m. arasında toprakla örtülür. Hazne mimarisi basit olup, sabotaja karşı emniyetlidir. Sıcaklıktan etkilenmezler. b) Yarı Gömülü Hazneler: Gömülü hazneler için gerekli topografik şartlar aynen istenir. Ancak haznenin bir kısmı zemin üzerinde bırakılarak su kotu artırılabilir, kazı hakkından ekonomik olabilirler, fakat ısıya karşı tecrid (yalıtım) özel maddelerle yapılır. c) Ayaklı Hazneler: Bu hazneler şehir merkezi civarında şebekedeki gerekli basıncı şekilde yüksek noktaların bulunmaması halinde inşa edilir. Sabotaj Bakımından emniyetli değildir. Ayrıca inşaat maliyeti büyük olduğundan (gömülü haznelere göre 4 misli fazla) hacimleri fazla büyük tutulmamalıdır. 50 yıllık ihtiyaca göre boyutlandırılırlar. Hazne hacmi 100-1000m , su yükü 5-7 m. dir. d) Hazne Yeri Yönünden Üç Grupta İncelenir ; 3

1-) Baş Hazneleri : Hazne kaptajla şehir arasında inşa edilir. Pompaj yüksekliği sabittir. Depodaki nsu devamlı olarak değiştiği için tazedir. Şebekedeki basınçlar üniform değildir. Şebeke bir taraftan beslendiği için normal olarak basınç giriş tarafında yüksek , uç tarafta küçüktür. Bu sebeple terfi masrafları yüksektir.

Şebeke ana borusu max. Saatlik ihtiyaç için boyutlandırılmalıdır. 2-) Uç Hazneler : Gerçekte en uygun hazne yeri en fazla su sarfedilen bölgenin ağırlık merkezidir. Ancak buralarda ya yeteri kadar yüksek bir tepe yoktur ya da şehir mimarisi yönünden istenmez . Bu durum da hazne kaptaja göre şehrin öbür tarafında inşa edilir. Bu uç haznelerinde , hazneye suyu getiren ve şebekeye suyu götüren boru tek borudur. Pompaj edilen suyun bir kısmı depoya gelir, bir kısmı doğrudan şebekeye verilir. Kent iki taraftan su alabilir, bu durumda boru çapları küçülür. İşletme emniyeti yüksektir, basınçlar üniformdur. Haznedeki suyun bayatlama ihtimali fazladır. Terfi yüksekliği ve işletme masrafları düşüktür. Çünkü suyun bir kısmı hazneye yükseltilir, geri kalanı şebekede dağıtılır.

3) Merkezi Hazne : Depo şehir merkezindedir. Çok iyi bir çözüm yolu olan bu durum daha çok ayaklı kuleler şeklindeki depolar sağlanır. Su kısa bir yolla kullanıma veriliir. Kaptaj ile depo arasındaki iletim hattı maximum günlük ihtiyaca göre boyutlandırılır, bundan dolayı hidrolik yönden uygundur, kayıpları az olur.

Hazne Su Derinliği : Küçük ve orta büyüklükteki hazneler için su derinliği 3-5 m arasında değişir. Su derinliği belirlerken , depo duvarı cinsi , deponun oturacağı zeminin taşıma gücü, hazne kotu ve haznenin büyüklüğü dikkate alınmalıdır. Su derinliğinin fazla seçilmesi halinde en kesit alanı küçüldüğünden, hazne yerinden tasarruf edilerek bir ekonomi sağlanabilirse de, yüksek hazneleri zemine görmek daha zor olabilir.

Gömme Depo Hacmi ( m3 )

Su Yüksekliği (m)

50-350 400-500 600-900 1000-2000 〉 2000

3,00 3,50 4,00 5,00 6,00

Hazne tabanı %0,5-1 eğimli olmak üzere yapılır. Bu eğim, uzak köşeden dip savak çukuruna doğru olmalıdır. Gömme depolarda, dış duvarlar, depo boş ve yukardan sabit yük geldiğine ve dışta sürsajsız toprak bulunduğuna, orta duvarlar ise yukardan sabit yük geldiğine ve deponun yanlız bir gözü su ile dolu olduğuna göre istinat duvarı gibi hesap edilir. Tavan döşemesi betonarme yapılır. Depodaki suyun dışarıya kaçmasını ve kirli suların depoya sızmasını önleyerek şekilde iç ve dış yalıtım yapılmalıdır. Hazne Yapılacak Yerin Özellikleri

1) Depo yeri mümkün olduğu kadar şebekeye yakın seçillmelidir, böylece sürtünme kayıpları min. olur. Haznenin çok yükseğe yapılmasına gerek kalmaz. Şehre giden ana boru kısaldığı için kırılma vb. Arızalar sık olmaz. Su alma yerinden depoya olan iletim hattının boyu bir miktar uzamasına rağmen, daha kalın çaptaki şebeke ana borusu kısalır. 2) Yeterince yüksek olmalıdır. (Şebekenin alçak noktası 80 m yüksek noktası 20 m. lik basınç sağlamalı) 3) Şebekedeki basınç dağılımını mümkün olduğu kadar uniform kılacak yer olmalıdır. 4) İstimlak edilecek yerin pahalı olmaması gerekir. 5) Kirlenmeye karşı iyi korunmuş ve ulaşılması kolay bir yer olmalıdır. 6) Şebekedeki boru boyunu ve çapını artırmamalıdır.

Hazne Kotunun Tayini:

Haznelerdeki su kotu şebekedeki sarfiyata bağlı olarak değişir. Şebekede çok az su sarfedilen gece saatlerinde haznedeki su kotu, hazne dolu savak kotuna eşit olup, max. su kotunu gösterir. Şebekedeki sarfiyatınm en büyük olduğu saatlerde ise, haznedeki su kotu hazne tabanına 10-15 cm. yaklaşır, buna da min. su kotu denir. Haznedeki min. su kotu şebekedeki hidrolik bakımdan en yüksek (en gayri müsait) noktanın kotu, şebekede istenen minimum işletme basıncı , hazne ile gayri müsait nokta arasındaki yük kayıplar yardımıyla hesaplanır. Bu değere haznedeki su derinliği ilave edilerek haznedeki max. su kotu ve hazne yerinin kotu elde edilir. Şebekedeki en çukur noktadaki statik su basıncının değeri de, belirli bir değeri geçmemelidir. Aksi takdirde sızma kayıpları ve boru maliyetleri artar. Ülkemizde bu değer 80 m ‘dir. Yukarıdaki gibi hesaplanan hazne kotuna göre şebekenin herhangi bir noktasında bu değer aşılırsa şebeke katlara ayrılır ve aynı esaslara göre her şebeke katı için ayrı bir hazne yapılır. HAZNE HACİMLERİ

İçme suyu haznelerinin hacmi 30 yıl sonraki ihtiyaca göre tayin edilir. Ayaklı haznelerde bu 50 yıla kadar olabilir. Hazne hacminin tayininde tulumbaların çalışma süresi, emniyet ve salınımların dengelenmesi büyük rol oynar. Hazne hacmi ne kadar büyük olursa emniyet açosından o kadar iyidir; fakat suyun bayatlaması söz konusudur. Cazibeli iletimde depo hacmi günlük su ihtiyacının 1/3-1/1 arasında olabilir, terfili iletimde ise depo hacmi günlük su ihtiyacının 1/1’ünden az olmamak üzere belirlenir. Haznelerde Şehrin büyüklüğüne ve yangına karşı hassas tesislerin durumuna göre belirlenen, bir yangın suyu hacmi de depolanmalıdır. a) Nüfus

〈 10000----- Vyangıa − 36m3

b) 10000 〈N 〈 50000----- Vy = 72m3 c) N 〉 50000----- Vy = 360m3 olarak hazne hacmine ilave edilmelidir. Sarfiyat Salınımları İçin Minimum Hazne Hesabı

Minimum hazne hacmi hesabı için, yerleşim erkezinin günün her saatinde kullanıldığı suyun bilinmesi gerekir, (Sarfiyat salınımı) ayrıca isalenin terfili olması halinde, tulumbaların çalışma süresi ve debilerin bilinmesi gerekir. Her saatte hazneye giren ve hazneden çıkan debiler günlük toplam sarfiyatın yüzdesi cinsinden ifade edilir. Haznelerin günlük sarfiyat salınımlarını dengeleyerek hazne hacmi hesapları grafik ve hesap metodu olmak üzere iki şekilde yapılır. 1) Grafik Metodu: Bu metoda once, toplam sarfiyat ve toplam gelen su eğrileri aynı eksen takımı üzerine çizilir. İsale hattı 24 saat uniform bir debi ile hazneyi besliyorsa, debi geliş eğrisi AB doğrusu şeklindedir.( Cazibeli isale veya 24 saat terfi) Tulumbaların saat 6-18 arasında 12 saat üniform debi ile çalışması halinde ise gelen su (debi geliş) eğrisi CD doğrusu şeklindedir. Toplam sarfiyat eğrisi ise AEFGB eğrisidir. 24 saatlik uniform beslenme halinde min. hazne hacmi günlük sarfiyatın %(a+b)’si kadardır.a ve b değerleri sarfiyat eğrisinin AB doğrusuna paralel teğetleri yardımıyla bulunur.

12 saatlik terfi halinde ise in. Hazne hacmi günlük sarfiyatın %(c+d)’si kadardır. Tulumbaların çalışma süresinin veya çalışma saatlerinin değiştirilmesi halinde minimum hazne hacmi de değişir.

2) Hesap Metodu: Bu metot da hazneye her saat giren ve çıkan suların , sarfiyat yüzdeleri cinsinden değerleri hesaplanır. Aradaki fark bulunarak, her saat için eksik ve fazla su miktarı yüzde olarak bulunur. Toplam olarak hazneye bir günde gelen su, aynı günde çekilen suya eşit olduğundan, eksik yüzdelerin toplamı, fazla yüzdelerin toplamına eşit olacaktır ve bu değer günlük ihtiyacın yüzdesi olarak minimum hazne hacmini verir. 24 saat üniform isalede her saatte gelen suyun yüzdesi; =100/24=4,16 ≅ 4,17 bulunur. 12 saat üniform terfide ise 100/12=8,33 ≅ 8,34’dür. Bulunan min. hazne hacimlerine yangın hacmi de ilave edilmelidir.

Hesaplanan gömme depo hacimlerin aşağıdaki gibi yakın olan kademelere yuvarlatılır. 50-500 m depo hacmi 50 m ’e 500-1000 m depo hacmi 100 m ’e 1000-2000 m depo hacmi 250 m ’e 〉 2000 m depo hacmi 500 m ’e 3

3

3

3

3

3

3

3

Uygulama : Ortalama su ihtiyacı 200 lt./N-G olan 20,000 nüfuslu bir kasabanın su ihtiyacını karşılayacak hazne hacmi cazibeli isale ve 6-18 saatleri arasında terfi halleri için hesaplayınız. Hazneyi boyutlandırınız.

Saat

Sarfiyat

Cazibeli isale hattı

6-18 saatleri arası terfi

(%) 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24

1,00 1,00 1,00 1,50 1,50 3,00 3,50 5,00 6,00 6,00 5,00 5,00 6,00 7,00 4,00 5,00 6,00 6,50 5,50 5,00 5,00 4,50 3,00 3,00

Gelen su Fazlalık (%) (%) 4,17 3,17 4,17 3,17 4,17 3,17 4,17 2,67 4,16 2,66 4,16 1,16 4,17 0,67 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 0,17 4,17 4,17 4,17 4,16 4,16 4,16 4,16 4,16 1,16 4,16 1,16 100 19,16

Eksiklik (%)

0,83 1,83 1,83 0,83 0,83 1,83 2,83 0,83 1,83 2,83 1,34 0,84 0,84 0,34 19,16

Gelen su Fazlalık (%) (%) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 8,33 1,83 18,33 3,33 8,33 2,33 8,33 2,33 8,33 3,33 8,33 3,33 8,33 2,33 8,33 1,33 8,34 4,34 8,34 3,34 8,34 2,34 8,34 1,84

100,00

35

Cazibeli isalede min. V (%)=%33 Max. Qg =0,200.1,5.20,000=6000 m /gün 3

Vmin = 0,33.6000+ Vy = 0,33.6000+72 Vmin = 2052 m V: hazne hacmi 2500 m ’e yuvarlatılır. Terfi isalede min. V (%)=%25 Vmin = 0,35.6000+72=2172 m ;V hazne hacmi 2500 m ’e yuvarlatılır. Hazne iki göz olarak teşkil edileceğinden 1 göz hacmi 1250 m Vh = 2500 m ⇒ h f = 6m. 3

3

3

3

3

3

Hazne alanı= 208,33 m =A 3

Lx=3.a

a=

A = 4,166 12

Ly=4.a

Vh = 2. h f .(3a.4a ) ⇒ a = Lx=3.4,166=12,5 m. Ly=4.4,166=16,66 m.

Vh = 24h f

2500 = 4,166m. 24.6

Lx: 12,5m. alınabilir. Ly: 17,0m. alınabilir.

Eksiklik (%) 1,00 1 1 1,5 1,5 3

5,5 5 5 4,5 3 3 35

Saat

Sarfiyat (%)

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24

1,00 1,00 1,00 1,50 1,50 3,00 3,50 5,00 6,00 6,00 5,00 5,00 6,00 7,00 4,00 5,00 6,00 6,50 5,50 5,00 5,00 4,50 3,00 3,00

Gelen Su (%) 4,17 4,17 4,17 4,17 4,16 4,16 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,17 4,16 4,16 4,16 4,16 4,16 4,16 100

3-2

∑ 3-2

3,17 3,17 3,17 2,67 2,66 1,16 0,66 -0,83 -1,83 -1,83 -0,83 0,83 -0,83 -2,83 -0,17 -0,83 1,83 -2,33 -1,34 -0,84 -0,84 -0,34 1,16 1,16

3,17 6,34 9,51 12,18 14,84 16,00 16,66 15,83 14,00 12,17 11,34 10,51 8,68 5,85 6,02 5,19 3,36 1,03 -0,31 -1,15 -1,99 -2,33 -1,17 0

Max.∑ (3 − 2) + min .(3 − 2) = Vhazne 3. Yol Grafik Çözüm:

AE noktaları arasında gelen su toplam çizgisinin teğetleri, daima sarfiyat toplam çizgisini ifade eden doğrunun eğiminden büyüktür. O halde burada gelen su ihtiyaçtan fazla demektir. E noktasına kadar toplam fazla gelen su miktarı (a)’ dır. E,G arasında , sarfiyat eğrisinin eğimi gelen su eğrisinden büyük olduğu için gelen su ihtiyaçtan azdır. Eksik gelen su miktarı (b)’dir. Dolayısıyla haznenin hacminin şehrin günlük sarfiyat salınımlarını karşılıyabilmesi için (a+b) hacmini depolaması gerekir. Fakat b hacmindeki suyun dengelenmenin başında t=0 anında bulumnması gerekir. Uygulama : Gelecekteki nüfusu 20,000 olan kasabaya, kesiti aşağıda verilen isale hattı ile su götürülecektir.Qort:160lt/N-G’dür. (λ = 0,03)

a) b) düşük

İsale hattı boru çapı ve cinsini bulunuz, piyezometre çizgisini çiziniz. Hazne yer veya yerlerini tespit edip, isalede gerekli techizatı gösteriniz. İsale en

İşletme basıncı 3m , şebekede en düşük işletme basıncı 30m , şebekede DE noktaları arasındaki toplam kayıp 6m ‚dir. Çözüm: a) İhtiyaç debisi

Q

1,5.160.20000 = 55,6lt / sn = 0,0556m3 / sn 86400

A ve C noktalarındaki kotlar ve isalede en düşük işletme basıncının 3m olduğu düşünürse suyun C noktasını cazibe ile aşabilmesi için J 〈 J max = V =

200 − (176 + 3) = 3,5.10−3 6000

Q 4.Q 4.0,0556 0,0708 = = = ⇒ 2 Π.D 2 A Π.D D2

λ V2

2

0,03 ⎛ 0,0708 ⎞ 1 J= * *⎜ ⇒ 3,5.10 = ⎟ * 2 D 2g D ⎝ D ⎠ 2g −3

D 5 = 2,189.10 −3 ⇒ D ≥ 0,29m D = 300mm seçelim.

J=

V=

0,0556.4 = 0,79m / sn Hız uygundur. Π.0,32

λ V 2 0,03 0,792 * = * = 3,18.10 −3 〈 J max D 2g 0,3 2g

Boru cinsi olarak da maslak gerektirmemesi için 150mss. Basınca dayanan boru seçilir. AC arasındaki yük kaybı J.L=3,18.10 −3 .6000=19,08m C’deki piyezometre kotu= 200-19,08=180,92m C’ deki işletme basıncı = 180,92-176=4,92 〉 3m Şebeke Ana Borusu Çapı

Qşebeke = 1,5.55,6 = 83,4lt / sn

(

)

V = 4.0,0834 / π .0,352 = 0,867m / sn J = λ / D.V 2 / 2 g = 0,03 / 0,35.0,867 2 / 2 g ⇒ J = 0,00328

D = 350mm

b) Hazne yeri şebekede (P γ )min = 30m olacak şekilde seçilmelidir.Şebekede min. Hazne kotu=120+30+ (Δh )HazneD + h f olur. h f =4m ve (Δh )HazneD =3 m.s.s kabul edelim.

Hazne kotu:120+30+4+3=157 m olur. Haznenin D noktasına yatay mesafesi X (157 − 120 ) = 3000 (176 − 120 ) ⇒ X = 1982m bulunur. Hazne ile D noktası arasında tahmin edilen (3 m.s.s) yük kaybı tahkik edilirse; (Δh )HazneD =1982.0,00328=6,5 m.s.s 〉 3 m.s.s olduğundan hazne kotu yeniden hesaplanmalıdr. (Δh )HazneD =8 m alalım Hazne kotu= 120+30+4+8=162 m Haznenin D noktasına yatay mesafesi X (162 − 120 ) = 3000 (176 − 120 ) ⇒ X = 2250m

Uygulama : Nüfusu 25000 olan bir kasabada sarfiyat salınımları verildiğine göre, Qg=200lt/N-G olduğuna göre, tulumbanın 8-20 saatleri arasında 12 saat ve 0-24 saatleri arasında 24 saat çalışması halinde gerekli hazne hacmini bulup hazneyi boyutlandırınız. Çözüm :

Saatler

Sarfiyat

0-4 4-8 8-12 12-16 16-20 20-24 Toplam=

4 22 25 20 19 10 100

8-20 Pompaj Gelen % Eksiklik % -4 -22 33,33 33,33 33,34 -10 100 -36

Fazlalık % 8,33 13,33 14,34 36

8-20 Pompaj Gelen % Eksiklik % 16,67 16,67 -5,33 16,67 -8,33 16,67 -3,33 16,66 -2,34 16,66 100 19,33

Fazlalık % 12,67

6,66 19,33

Kasabanın günlük su ihtiyacı (max.)=1,5.200.25000=7500 m 3 Hazne hacimleri a) V=0,36.7500+72=2772m 3 → 3000 m 3 b) V=0,25.7500+72=1947m 3 → 2000 m 3 b) Hazne teşkil edileceğinden; Vh 3000 Vh=2. h f .3a.4a → a= = = 4,56m 24.h f 24.6 X=3a=13,7m → x=14 m Y=4a=18,26 → y=18,5 m → alınabilir. Haznelerin Donatımı :

Haznelerin kullanılması sırasında bazı fonksiyonların yerine getirilmesi için hazneler çeşitli yardımcı elemanlarla donatılır. 1. Giriş ve Çıkış Boruları : Bu borular hazneye suyu getiren ve hazneden suyu alarak şebekeye götüren borulardır. Giriş borusu ağzı çoğu zaman dolu savak seviyesindedir. Çıkış borusu hazne tabanında teşkil edilen küçük bir çukura konur. Çökelen tortuların

boruya girmesini önlemek için boru ucuna krepin takılır. Krepin tabanı, hazne tabanından 15-25 cm yukarıda boru çapı seçilir. 2. Dip Savağı : Hazneyi zaman boşaltmak için haznenin en çukur yerinde bir boşaltma borusu (dip savak) teşkil edilir. Suyun kolayca boşalması için depo tabanı dip savağa doğru eğimli yapılır. Boşalma süresi 1-2 saat olacak şekilde boru çapı seçilir.

3. Dolu Savak : Haznelerde suyun tespit edilen max. Seviyenin üstüne çıkmaması için max. Isale dedisini geçirecek şekilde bir dolu savak teşkil edilir. Büyük haznelerde savak, küçük haznelerde boru şeklinde yapılır.

4. Havalandırma Tertibatı : Haznedeki suyun havalanması için her bölmede en az bir tane, genel olarak her 20 m²’lik yüzey için bir tane olmak üzere bacalar teşkil edilir.

5. Manevra Odaları : Haznelerde yukarıda anlatılan borular , vanalar, ölçü aletleri v.b. teçhizatın bulunduğu bölmedir. Haznenin hacmine göre boyutları değişir. Giriş ve çıkış boruları birbirine bir by-pass borusu ile birleştirilir. Böylece tamir ve temizlik sırasıunda sular hazneye girmeden şebekeye göderilir.

6. Ölçü Cihazları : Haznedeki su seviyesinin değişimini izlemek için bir gösterge konulur. Şebeke çıkış borusuna su örneği alınması için musluk takılır. Depo sarfiyatının ölçülmesi için ise sayaç konulur. 1000m 3 ’den büyük depolarda boru kırılması halinde deponun boşalmasınnı önlemek için otomatik lapelerle donatılır. 7. Drenaj : Depoların yüzeysel ve hazneden sızan sulara ve yer altı sularına karşı koruması için drenaj terleri alınmalıdır. Yüzeysel sulara karşı deponun etrafında yeterli uzaktıkta olmak üzere çevre hendeği yapılmalıdır. BÖLÜM VI İÇME SUYU ŞEBEKELERİ

İsale hattı ile haznelerde getirilen suları sarfiyat yerlerine dağıtan boru sistemine içme suyu şebekesi adı verilir. Bu şebeke, her binada yeteri kadar basınçlı suyu sağlayacak şekilde planlanır. Şebeke boruları devamlı su ile dolu ve basınç altında bulunmalıdır, aksi takdirde kirlenme ihtimali artar. Şebeke boruları ev ihtiyaçları ile birlikte sanayi, yangın, bahçe sulama ve diğer ihtiyaçalrı da temin edecek kapasitede olmlıdır. Hazne ile şebeke arasında su dağıtmayan ve sadece suyu hazneden şebekeye ileten bir şebeke ana borusu mevcuttur.

Şebeke Kademeleri (Kotları)

Küçük yerleşim merkezlerinde genel olarak bir hazneden beslenen tel bir su şebekesi mevcuttur. Büyük şehirde ise, çeşitli menbalardan beslenen farklı bölgeler mevcuttur. Şebekenin bölgelere ayrılması şehir planındaki dağınıklıktan dolayı yapılır. Bazı hallerde şebeke bölgeleri birbiriyle bağlantılı olabilir. Bazı hallerde fazla büyük olmayan yerleşim merkezleri, arazinin topografik yapısından dolayı tek bir hazne ile beslenemezler. Değişik noktalardaki kot farkları büyük olan şehirlerin tek hazneden beslenmeleri halinde borular büyük basınçlara maruz kalabilir. Halbuki şebekelerde max. statik basınç 80m’ yi geçmemelidir. Bundan dolayı şebeke çeşitli kotlara ayrılır ve her kat ayrı birhazneden beslenir.

Şebeke üç kademeye ayrılır. 1.kademe 170-120 2.kademe 120-70 3.kademe 70-20, kotları arasında kaln bölgedir. Su cazibe ile 1 nolu hazneye getirebilirse. H1 haznesi hem 1. kademeyi, hem de H2 haznesini besler. H2 haznesi hem 3 nolu hazneyi hem de 2. kademeyi besler. H3 haznesi ise sadece 3. kademeyi besler. İsalenin terfili olması halinde, şebeke kademelerinin beslenmesi değişik şekillerde olabilir. 1. Q 1 ,Q 2 ,Q 3 , sırasıyla 1,2 ve 3 kademelerin debisi olmak üzere ; H3 haznesine Q 1 ,Q 2 ,Q 3 debisi basılır.H3’den Q 1 ,Q 2 debisi H2’ye, H2’den Q 1 debisi olmak üzere, H3 haznesine 2. Q 3 debisi Q 1 ve Q 2 ’ye göre çok küçükse; Q 1 +Q 2 +Q 3 debisi H2’ye basılır. Q 3 cazibe ile H3’e gelir. Q 1 debisi H1’e yükseltilir. Bu durumda bir pompa azalır. 3. Q 2 debisi Q 1 ve Q 3 ’egöre çok küçükse Q 1 +Q 2 +Q 3 debisi önce H3’e basılır. Sonra Q 1 +Q 2 H1’e basılır. Q 2 debisi H2’e cazibe ile iletilir. 4. Boru boyları fazla uzun değil ise, her bir hazne ana tulumba istasyonundan ayrı ayrı beslenebilir.( Q 1 debisi H1’e . Q 3 debisi H3’e basılır.)

5. Q 1 +Q 2 +Q 3 debisiH3’e basılır. Buradan Q 2 debisi H2 haznesine, Q 1 debiside H1 haznesine ayrı ayrı basılabilir. Bu durumlardan ve diğer mümkün çözüm tarzlarından hangisinin uygun olacağı araştırılarak en ekonomik çözümün tercih edilmesi gerekir.

Şebeke Tipleri Şehrin 1/2000 ölçekli imar planı üzerinde şebeke planıçizilir. Yerleşim merkezinin trafik durumu, max. ve min. basınçlar ve debiler dikkate alınarak şebeke planına kadar verilir. Şebeke planları, dalsistem veya ağ sistem (Çok gözlü su şebekesi) olmak üzere iki ana grupta inceleneblir. 1. Dal Sistem : Bu sistemde borular, bir ağacın dalları gibi birbiri ile birleşmeden yerleşim merkezin edağılır. Daha ço, sahilde deniz ile yamaç arasında sıkışıp kalmış alanlarda ana caddeleri takip eden şeritvari iskan bölgelerinde söz konusu olur. Bu sistemin faydaları;

a) Hidrolik durum açıktır ve sistemin hesabı kolaydır. b) Boru çapları ve boyları daha küçük olduğundan sistem daha ekonomiktir. Sistemin Dezavantajları :

a) Boruların ve noktaları hem fiziki, hem de hesap bakımından ölü noktalardır, yani buraya kadar su tamamen dağıtıldığı için debi sıfırdır. Bundan dolayı hız küçük olup, yabancı maddeler sudan ayrılarak çökelir.Suyun bayatlama ihtimali fazladır. b) Bir boru kırılması veya tamir halinde, bu borulardan su alan tüm bölgeler susuz kalır. c) Sistemde bir yönlü akım mevcut olduğundan, yeni bölgelerin ilavesi halinde basınçlar çok düşer.

2.Ağ sistem : Bu sistemde borular birbirleriyle birleşmiş olup hiçbir fiziki ölü nokta mevcut değildir. Üstünlükleri;

a) Su çeşitli yönlerde akma imkanı sahip olduğundan işletme emniyeti yüksektir, yavaş akımlar oluşmaz. b) Boru kırılmaları ve tamir halinde, borular vanalar yardımıylatecrit edildiğinden sadece küçük bir bölge susuz kalır. c) Su sarfiyatındaki büyük değişimlerin olması, dal sisteme göre daha az etki yapar. Dezavantajları;

a) Hidrolik hersabı daha karmaşıktır. b) Daha fazla boru ve boru özel parçasına ihtiyaç vardır. İçme suyu Şebekesinin Teşkili

İçme suyu şebekelerinin maliyeti, toplam su temini tesislerinin maliyetinin önemli bir bölümünü teşkil eder. Bundan dolayı şebekelerin planlanmasında özel dikkat sarfedilmelidir. İçme suyu şebekeleri normal olarak ağ sisteminde teşkil edilir, kapalı gözoluşturuluç sokaklar dal sistemiyle beslenebilir. Şebeke suyu en kısa yoldan dağıtacak şekilde tertiplenmelidir. Mesela şekil B’de bu ilkeye uyulmadığı için, yük kayıpları fazla çıkarv eboru çapı gereğinden büyük bulunur.

Şebeke teşkil ederken 20-30 ha’lık şebeke gözleri meydana getirmeli ve topografik şartlarda dikkate alınmalıdır. Esas borular tüketim bölgelerinin ağırlık merkezlerinden geçirilmeye çalışlmalıdr. Caddelerin genişliğine göre şebeke boruları tek veya çift olarak döşenir. Genişliği 20m’den büyük yollarda ve nüfusun yoğun olduğu yerlerde, yolun her iki tarafına boru döşenebilir. Şehir şebekelerinde 100mm’den daha küçük çaplı boru kullanılmamalıdır. Şebeke borularında bir büyük çap, kendinden küçük çapa göre 2 misli debi geçirmesine rağmen, maliyet ancak %20 daha fazladır, dolayısıyla büyük çaplar tercih edilmelidir. Şebeke borularında su hızı 0,5m/sn’den az olmamalıdır. En çok kullanılan değerler 1m/sn civarındadır. 1,5m/sn’lik hızların üzerine çıkılması tavsiye edilir. Zorunlu olarak hızın 0,5m/sn’nin altına düşdüğü tali borularda uygun yerlere tahliye muslukları konur. Ana ve esas borular, trafiği az ve boru döşemek için serbest yeri bulunan sokak ve caddelerden geçirilmelidir., çok dar sokaklardan sadece tali borlar geçirilir. Ağ sistemdeki bir şebekede fiziki ölü nokta yoksa da, suyun tamamen dağıtılması sebebiyle debinin sıfır olduğu fiktif ölü noktalar vardır. Şekildeki şebeke gözünde her bir borunun etrafdaki abonelere dağıttığı debiler parantez içindeki gibi ve C’de bir ölü nokta olsun. AB borusunun başlangıcındaki debi Qb = 4 + 6 = 10lt / sn AD borusunun başlangıcında

debi Qb = 5 + 3 = 8lt / sn ’dir. Şebekeye giren debi Q=10+8=18lt/sn olmalıdır. Başka bir deyişle; bu şebeke gözüne (kapalı çerçeveye) 18lt/sn girmesi ve her bir borunun parantez içindeki yazılı debileri dağıtması halinde, C noktasında borularda su kalmayacaktır. Bu C noktasına ölü nokta adı verilir. Hidrolik durumdan bunun gerçekleşebilmesi için, ayrıca ADC ve ABC yollarında meydana gelen yük kayıplarının birbirine eşit olması gerekir. Şebeke Donatımı

İşletme esnasında, şebekeden beklenen görevlerin tam olarak elde edilebilmesi için şebeke boruları, bazı yardımcı teçhizatla donatılır. Bunlar yangın muslukları, kapatma vanaları, tahliye vanaları, sulama muslukları, şebeke düğüm noktaları ve boru parçalarıdır. a) Yangın Muslukları : Şebeke boruları üzerinde 100-150 m’de bir yangın muslukları yerleştirilmelidir. Şebeke planında yangın muslukları merkez olmak üzere 75 m yarıçaplı çizilen dairelerin bütün binaları içine alması gerekir. Yangın muslukları mümkünse köşelere yerleştirilmelidir. Yangın musluklarının min. çapları 100 mm’dir ve ya yaya kaldırımlarının altında yada kaldırım üzerinde sütun şeklinde tesis edilir. b) Kapatma Vanaları : Şebekede tamir ve bakım için borularda zaman zaman suyun kesilmesi amacıyla boru üzerine kapatma vanaları konur. Nüfusu 10 000 olan yerlerde her bir boruyu şebekeden tecrit etmek yerine bir bölgenin tecriti esasına göre vanalar yerleştirilir.

c) Tahliye Vanaları : Şebekenin alçak kotlu noktalarına ve boru sonlarına zaman zaman biriken çökeltileri temizlemek ve gerektiğinde boruları boşaltmak için tahliye vanaları konur. d) Sulama Muslukları : Sokakların temizlenmesi, park ve bahçelerin sulanması için uygun ve gerkli yerler sulama vanaları konur. e) Şebeke Düğüm Noktalarıve Boru Özel Parçaları : İçme suyu şebelerinde birden fazla borunun birbirine bağlandığı noktalara düğüm noktası adı verilir. Bu noktalarda boruları birbirne bağlamak ve gerekli ayırmaları yapmak için her boru cinsine göre özel parçalar kullanılır. Şebeke planlanırken, bu özel parçalardan mümkün olduğu kadar az kullanmaya dikkat etmelidir. Böylece hem maklzemeden tasarruf edilmiş, hem de şebekenin daha uygun hidrolik şartlarda çalışması sağlanır. Çünkü düğüm noktaları şebeke akımın yön değiştirdiği yerler olduğundan şebekenin en çok zorlamnan yerleridir.

Yangın suyu Miktarı :

Bir yangın ile mücadele sırasında yangın musluklarına bağlanan hortumlarla şebekeden su alınır. Etkili bir şekilde mücadele için, hortumun ucundaki çelik ağızlıktan 20 m’lik bir basınç yüksekliği altında Q=1000 lt/dak’lık standart bir su jeti fışkırtılabilmelidir.İstisnai yangın tehlikesinin mevcut olmaması halinde max. Qsaat debisine ilave edilecek yangın debisi değerleri İller Bankası İçme Suy Yönetmeliğine göre; Nüfus N 〈 10.000 10.000 〈 N 〈 50.000 N 〉 50.000

Ana Boru 5 lt/sn 10 lt/sn 20 lt/sn

Esas Boru 5 lt/sn 5 lt/sn 10 lt/sn

Tali Boru 2,5 lt/sn 2,5 lt/sn 5 lt/sn

Değişen Debili Borularda Yük Kayıpları

Su şebekelerinin hesabında boruların birim uzunluklarından abonelere sabit bir debinin dağıtıldığı kabul edilir. Bu üniform debi dağılımı sebebiyle, boru boyunca debi lineer olarak değişir, yani ya üçgen ya da trapez şeklinde bir debi dağılımı ortaya çıkar. Uç debisi sıfır olan noktalara ölü nokta adı verilir. a) Uç debisinin sıfır olma hali (Qu=0) : Borunun başlangıcında mevcut olan Qb (Qbaş) debisinin borunun L uzunluğu boyunca üniform olarak dağıtılıp bitirildiği farzedilirse uç debisi Qu 0 ve Qb =Qs olur. Burada Qs sarfedilen, yani boru boyunca üniform olarak dağıtılan toplam su miktarıdır. Borunun başlangıcından x mesafesi boyunca dağıtılan debi

Qh =

Q x Q = h (L − x ) L ve bu noktadaki debi L

J=

J=

λ.V ² D.2 g

,

λ.Q ² D. A²(2 g )

V =

Q , A

= k .Q ²,

A = ∏ D² / 4

k=

λ DA².2 g

J=

dhk dx x

hk = ∫ J .dx 0 x

hk = ∫ k .Q ².dx 0

x

hk = ∫ k . 0

Qh2 (L − x )².dx L²

x

2

x

x² x3 ⎞ ⎛L−x⎞ 2⎛ ⎟⎟ hk = k .Q ∫ ⎜ ⎟ .dx = k .Qh ⎜⎜ x + X ⎠ ⎝ L 3L ² ⎠ 0 0⎝ x= L konulursa L uzunluğundaki boruda oluşacak yük kaybı; k .Qh2 hk = .L bulunur. 3 2 h

Eğer boru etrafına su dağıtmayıp sabit Qh debisini iletseydi yük kaybı hk ² = k .Qh2 .L Buna göre su dağıtan borunun yük kaybı, baş debisini geçiren sabit debili borunun yük kaybının üçte biri kadar olmaktadır. Uzunlukları botunca su dağıtılan borularda yük kayıplarını eş değer bir C debisi yardımıyla, sabit debili bir borunun yük kaybı cinsinden ifade etmek mümkündür. C= Eşdeğer debi=hesap debisi hk = k .Qh2 .L = 1 / 3.k .Qh2 .L 1 C= .Qh = 0,577.Qh = 0,577Qs 3

Qs = Dağıtılan debi

c) Uç debinin mevcut olması hali (Qu ≠ 0)

Bu halde borunun sonunda bir Qu uç debisi mevcut olup; Qb=Qu+Qs yine bir eşdeğer C hesap debisi yardımıyla yük kaybı ifade edilir ve benzer işlemler yapılırsa; C=Qu+0,55Qs bulunur.

ÖLÜ NOKTALAR METODU İLE ŞEBEKE HESABI

Ağ sistemindeki şebekelerin ölü noktalar metodu ile hesaplanabilmesi için; her kapalı göz için ölü nokta seçilerek ağ sistemi dal sisteme dönüştürülür.

Örnek olarak iki gözlü bir şebeke seçilmiştir. Şebeke gözleri, boruları kalabalık ve geniş caddelerden geçirmek suretiyle teşkil edilir. Her gözdeki esas boruların toplam uzunluğu 1,2-2 km olacak şekilde (20-30ha’lık alan ) göz sayısı belirlenir. Bir gözden beslenen tali boruların uzunluğunun da 2-4 km arasındas olması istenir.Esas boruların uzunluğu 300-500m’yi geçmemelidir. Şekildeki şebeke parçasının 8640 kişilik bölgeye su verdiği ve max. günlük su sarfiyatının Qmax=200lt/N-G olduğu kabul edilirse; ölü nokta metoduna göre hesap aşağıdaki sıraya göre yapılır. 1.) Her kapalı göz için bir ölü nokta seçilir. Ölü noktanın yeri öyle seçilmelidir ki; farklı yönlerden bu noktalara gidildiğinde yaklaşık aynı yol kat edilmiş olsun. Örnekte D ve f noktaları ölü nokta olarak seçilmiştir. Ölünoktaya gelinceye kadar borudaki suyun dağıtılıp bittiği kabul edilir. Ölü noktada uç debisi sıfırdır. Boru boyuncasu sarfiyatının (dağıtımının) lineer olarak değiştiği kabul edilir. Hesaplara ölü noktadan başlandığı için şebeke borulrına en uçtaki ölü noktadan başlanarak numara vermek uygun olur. 8640.200.1,5 Qs = = 30lt / sn 86400 2.) Şebeke de dağıtılan debi; 3.) İtibari Boru boyları bulunur.Bunun için önce bütün cadde ve sokakların boru uzunlukları ölçülmeli ve nüfus yoğunluklarına göre kesafet(yoğunluk) katsayıları belirlenmeli.Bu katsayı ile boru boyları çarpılarak itibari boru boyları hesaplanır ve toplam bulunur. Li = 250.1,5 + 250.2 + 300.1,5 + 200.1 + 200.1 + 400.1,5 + 250.2 = 2825m. 4.) ∑ 5.) Her boruda dağıtılan debiler bulunur.Bunun için birim boru boyunda dağıtılan debi, 30 q= = 0,0106195lt / sn / m. 2825 6.) olarak bulunur. 7.) Her boruda dğıtılan debi,birim boyda dağıtılan debi ile söz konusu borunun itibari boru boyu çarpılarak bulunur.EF borusu için 600.0,0106195=6,37 lt/sn= Qd = Qs Q = c + Qy 8.) Her borunun hesap debisi , h C = Qi + Quç , C = k .Qd 9.) 10.) Qd, dağıtılan debiyi, Qy nüfus ve boru cinsine göre seçilen yangın debisini , k bir sabiti Qi

Q =0 Quç ≠ 0 ise k=0,577 ise 11.) İse itibari debiyi göstermektedir. uç k=0,55 12.) Baş debisi Qb=Qu+Qd 13.) Ölü noktalarda Qu=0 olduğundan, uçtaki borunun baş debisi kendisine dağıtılan debiye eşit olur. Ayrıca her borunun baş debisi kendisinden sonraki borunun uç debisine eşittir. 14.) Önce Qi itibari debiler uç debisinin durumuna göre hesaplanıp duruma göre 6 veya 7 kolona yazılır. Uç debiler 8 baş debiler 9. kolona yazılır. Sonra C=Quç+Qi eşitliğinden hesap debisinin bulunmasında esas alınacak debi alınacakdebi bulunup 10. kolona yazılır. Her boru için yangın debiler 11.kolona yazılır. 12.kolon, 10 ve 11 kolonların toplamı olup hesap debisini verir. 15.) 16.) Akım hızı tavsiye edilen değerler arasında kalacak şekilde,Williams- Hazen veya Prandtle Colebrook tablolarından boru çapı, hidrolik eğim ve hız okunarak sırasıyla 13,14 ve 16 kolonlara yazılır.15. kolona 2 ve 14 kolnların yani hakiki boru boyları ile hidrolik eğimin çarpılması ile elde edilen yük kayıpları yazılır. 17.) Piyozometre kotlarının hesaplanması için şehrin topografik haritasından boru taban kotları bulunup 17 ve 18 kolonlara yazılır. 18.) Piyozometre kotlarının hesaplanması için haznedeki su kotunun şebeke ana borusu çapının ve uzunluğunun bilinmesi gerekir. Hazne su kotundan şebeke ana boborusundaki yük kayıtları çıkartıllarak ilk şebeke düğüm noktasındaki (A) Piyozometre kotu bulunur. Sonra sırasıyla bu noktaya bağlı borulardaki piyozometre kotları bulunur. Bu değerler başta ve sonda olmak üzere 19. ve 20. kolonlara yazılır. 19.) Her noktadaki piyozometre kotundan o noktadaki boru taban kotları çıkartılmak suretiyle su basınçları hesaplanır., bulunan değerler 21. ve 22. kolonlara yazılır.(21 ve 22. kolonlar 17 ile 19 ve 18 ile 20. kolonların farkıdır.) 20.) Her bir kapalı göz için yük kaybı tahkikleriyapılarak hesaplar kontrol edilir. Ölü noktaların yeri doğru seçilmişse, kapalı çevre boyunca yük kayıplarının cebirsel toplamı sıfır olmalıdır. Genel olarak bunu sağlamak zor olduğundan , İller bankası yönetmeliği bu konuda bir tölerans tanımıştır. Gelecekteki nüfusu 50.000’e kadar olan beldelerde 1m’ye kadar daha büyük beldelerde 2m’ye kapanma hatasına müsaade edilmektedir. Bunun için ölü noktalara iki yönden gidildiğinden meydana gelen yük kayıpları arasındaki fark hesaplanır, bu farkın tolerans sınırından az olması halinde hesaplar doğru kabul edilir. Aksi takdirde ölü noktanın yeri veya bazı boru çapalrı değiştirilerek şebeke dengelenir. Dengeleme yapıldığında farl toleranstan büyükse ölü noktanın kayıpların büyük olduğu tarafa doğru kaydırılması gerekir. Kaydırma uzunluğu, kayıp farkı kadar kayıp oluşacak boru boyunun yarısı kadar olmalıdır. Mesela ; ölü noktanın üzerine bulunduğu Δh 2 L= = = 100m 2 . J 2 . 0 , 01 borudaki J=0,01 ve dengeme hatası2m ise ölü noktayı

H K e İt i D a Q Q U B C Y a H e D J ( E J. V

B

kaydırmak gerekir.

Boru Taban

Piyozome Su tre Basıncı

375

0,98

2,19 10,62 14,60 12,81 5

17,813

150 9,02

2,26 1,00 40 38

70,20

67,94

30,20

29,94

-

-

30 5

35,00

200 6,00

4,80 1,12 40

75,00

70,20

-

30,20

H A

250 1,5

A B

600 -

B D

ÖLÜ NOKTA METODU İLE ŞEBEKE HESABI 32,54

29,94

64,54

35,60

32,54

60,60

33,07

30,20

68,07

31,67

33,07

63,67

37,10

33,07

67,12

34,80

37,12

59,80

m M/sn m m

m

mm M/km

m

Lt/sn

m

Lt/sn Lt/sn Lt/sn Lt/sn Lt/sn Lt/sn

1 1 1 18 5 6 7

m

Lt/sn

1 14 3 67,12

7,32 1,11 30 25

M

12

68,07

0,95 0,71 35 30

100 18,29

3,68

m. -

6 7 8 9 1 11 0

68,07

4,40 0,99 35 32

150 4,73

12,54

3,68 0 6,37 3,68 5

6,37

600

400 1,5

5

70,20

2,13 1,10 40 35

100 14,66

7,76

1,166 6,37 8,49 7,536 5

2,12

200

200 1,0

4

64,54

3,94 1,03 32 35

150 10,67

19,44

2,758 0 4,78 2,758 5

4,78

450

300 1,5

2 3

64,94

3,401 1,08 38 32

100 15,75

8,06

D F

125 13,58

13,23

A C 1,66 13,27 15,39 14,436 5

2,12

200

200 1,0

C D

3,06 0 5,31 3,06 5

5,31

500

250 2,0

C E

2,92 5,31 10,62 3,23 5

5,31

500

250 2,0

-

1 19 20 21 22

EF Sonda

Başta

Sonda

Başta

Başta Sonda

Uygulama : Şekildeki dal Şebekeye ait AB ve CA borularının herbiri çevresine 3000 kişinin ihtiyacı kadar su dağıtmaktadır. AH borusuna ise 500 nüfus bağlıdır. Max. Qg=300lt/N-G olup yangın debileri dikkate alınacaktır. Buna göre şehir merkezinde ki ayaklı su deposunun taban kotunu hesaplayınız. Boru taban kotları paranatez içinde verilmiştir. Yük kayıpları (hk )BA = 4,0m , (hk )CA = 8,0m min işletme basıncı (P / γ )min = 20m γ = 0,03

Dağıtılan debiler; (Qd )AB =

1,5.300.3000 = 15,62lt / sn 86400

(Qd )AB = 1,5.300.5000 = 26,04lt / sn

86400 AH borusundaki debi C=15,62+15,62+0,55.26,04=45,56lt/sn Q 4.0,04556 = = 0,928m / sn A ∏ .0,25² (hk )AB = 0,03 . 0,928² = 2,63mt 0,25 2 g Hazne min su seviyesi kotu A.B.C noktalarına göre bulunmaktadır. B nok. → Z1 = 95 + 20 + (hk )AB + (hk )AH = 115 + 4 + 2,63 = 121,63m. A nok. → Z1 = 100 + 20 + (hk )AH = 100 + 20 + 2,63 = 122,63m. C nok. → Z1 = 80 + 20 + (hk )AB + (hk )AH = 100 + 8 + 2,63 = 110,63m. Buna göre ayaklı su deposunun taban kotu 122,63m olmalıdır. V=

Şebeke Hesap Planı: Şebeke hesap planını yapılması ve yapılan hesapların mantıklı sonuçlar verip vermediğini kolaylıkla görebilmek için çizilen şebeke hesapları planı 1/1000 veya 1/2000 ölçeğinde olur. Plan üzerinde sadece hesabı yapılacak borular gösterilir; yollar tesviye eğrileri, binalar vb. Gösterilmez. Çizilen boru planı üzerinden boru uzunlukları ölçülerek kullanılacak boru boyları (L) bulunur ve bu boylar plana işlenir. Plan üzerinde her borunun başlangıç ve bitimine uygun numara verilir. Numaralar (15), her sokağın kesafet katsayıları (k=i,0), zemin kotları (50,000), esas ve tali borularda suyun akış yönü ( → ), boru çapı ( φ100 ) uzunluğu (L=200) , uç debileri; yük kayıpları (1,50) ve ölü noktalar şebeke hesap planı üzerinde gösterilir.

Şebeke İnşaat Planı: Şebeke hesap planı ve hesap tablosu yapıldıktan sonra şebeke inşaat planının çizimine geçilir.İmar planından sadece sokaklar ve tesviye eğrileri ince çizgilerle çizilir.(Aynı Ölçekte) .Daha sonra şebeke hesap planı üzerinden sokaklara döşenen boru hatları kopya edilir ve her borunun üzerine D çapı,altına L uzunluğu yazılır.Düğüm noktalarının numaraları ve kotları aynen yazılır.Şebeke donatım elemanları bu plan üzerinde gösterilir.(Vanalr,yangın muslukları vb.) Ölü noktalar şebeke inşaat planında gösterilemez. Çevre Sağlığı Tesislerinin Elemanları:

1.)Kullanılmış suları oluştukları yerden caddedeki kanallara götüren bağlantı kanalları 2.)Yağmur suyu ağızlıkları:Cadde arklarında biriken yağış sularının kanallara girmesini sağlar. 3.)Cadde ve toplama Kanalları:Evlerden ve küçük caddelerden gelen kullanılmış suları alırlar. 4.)Ana toplama Kanalları:Şehrin en düşük kotlu noktalarından geçer ve toplama kanallarının suyunu alır. 5.)Muayene ve havalandırma bacaları:Kanalların kontrolunü ve havalandırmasını sağlar. 6.)Ters sifon,dolu savak ve su tutma hazneleri:

Bacalar :Kanalların zemin yüzeyi ile bağlantısını sağlayan elemanlardır.Kanalların kontrolü,temizlenmesi ve havalandırılması amacıyla yapılırlar.Kanalların kavşak yerlerinde,eğim ve çapın değiştiği yerlerde,kanal yönünün değiştiği noktalarda,Kanl başlangıcında teşkil edilir.Ayrıca kavşak noktaları arasındaki mesafeler max. baca aralığından büyükse ara noktalarda da baca yapılır. İller Bankası Talimatnamesine göre max.baca aralığı 0,20-0,50 m çaplı kanallar için 50 m,0,60-0,80 m çaplı kanallar için 70 m’dir.

BÖLÜM 7 ÇEVRE SAĞLIĞI TESİSLERİ

Su temini tesisleri ile yerleşim merkezlerine dağıtılan sular kullanıldıktan sonra başka bir sistemle uzaklaştırılır.Meskun bölgelere düşen yağış suları da çevreye zarar vermeden drene edilir.Kullanılmış sular ve yağmur suları kanallard toplandıktan sonra,çevreye zarar vermeyecek şekilde uzaklaştırılır.Yağmur suları kullanılmış suşlara göre daha temiz olduğundan,yüzey suların averilmeleri,sulama suyu amaçlı göllerde biriktirilmesi veya zemine sızdırılması mümkündür.Kullanılmış sular da toplandıktan sonra yüzey sularına veya zemine verilerek uzaklaştırılabilir.Kullanılmış suların verildiği oratma alıcı ortam denir.Kullanılmış sular alıcı ortama verilmeden önce alıcı ortamın özelliklerine ve kullanma amacına bağlı olarak belirli derecelerle arıtılmalıdır.Kullanılmış suları ve yağış sularını toplayan,alıcı ortamlara veren,verilmeden önce gerektiği kadar temizleyen tesislerin tümüne çevre sağlığı tesisleri denir. Çevre sağlığı tesislrinin çevre kirlenmesi açısından önemi büyüktür.Kullanılmış suların çevreye zarar vermeden toplanması halk sağlığı problemlerini azaltır.Çevre sağlığı tesislerinin inşasından sonra salgın hastalıklardan ölenlerin oranında önemli düşüşler olmuştur. Çevre Sağlığı Tesislerine Gelen Suların Kaynakları ve Özellikleri 1.)Evlerden Gelen Kullanılmış Sular:Bu sular şehir içme uyu şebekesi ile evlere verilen temiz suların çeşitli şekillerde kullanıldıktan sonra aldıkları şekildir.İçerisnde bol miktarda organik madde,sabun,deterjen ve diğer mutfak artıkları içerir.Bu sular hastalıkları yapan bakterilere de sahip olduğundan bekletilmeden ve tekniğine uygun şekilde arıtıldıktan sonra uzaklaştırılmalıdır. 2.)Sanayi Tesislerinden Gelen Sular: Bu suların özelliği sanayi tesisisnin cinsine bağlıdır.Alıcı ortamlara doğrudan verilebilcek kadar temiz olanların yanında,Kanalizasyon maddeleri bulunduran sular kanallara doğrudan verilmez. 3.)Yağış Suları : Binaların çatılarından, caddelerden gelen yağmur sularıdır.Toz,toprak,kum, çakıl,çöp artıkları vb.maddeleri ihtiva edebilirler.Alıcı ortama verilirken özelliklerinin belirlenmesi yararlı olur. Çevre Sağlığı Tesislerinin Sınıflandırılması

Bir yerleşim merkezindeki kullanılmış suları,sanayi sularını ve yağmur sularını toplayan kanallar üç grupta incelenir; 1.)Ayırıcı Sistem Kanal Şebekesi: Bu sistemde evlerden ve sanayiden gelen kullanılmış suları toplamak üzere bir, yağış sularını toplamak üzere de bir tane olmak üzere iki ayrı kanal şebekesi yapılır.Son 50 yıldır en çok kullanılan sistemdir.

2.)Birleşik Sistem Kanal Şebekesi: Bu sistemde kullanılmış suları ve yağış sularını toplayan bir kanal yapılır.Bu karışımdaki yağış suları,kullanılmış suya göre çok fazladır.(50100 misli) Toplanan debi çok büyük olduğundan,uzun bir mansap kanalı ile iletilmesi tasfiyesi,ekonomik ve teknik açıdan problem yaratır.

3.)Karışık Sistem Kanal Şebekesi:Büyük şehirlerin bazı bölgelerinde birleşik sistem bazı bölgelerinde ise ayrık sistem inşa edilebilir. Sistemlerin Karşılaştırılması

Bir bölgede kanal şebekesi planlanırken,en uygun sistemin seçilmesi gerekir.Bir yerleşim merkezi için hangi sitemin daha iyi olacağı yerel şartlara bağlıdır. A) Sistemlerin Çevre Sağlığı Yönünden Karşılıştırılması: Birleşik sistem kanal şebekesinde yağışlar sırasında kanllarda akan kullanılmış su yağmur suyu karışımının büyük bir kısım arıtma yapılmadan savaklar yardımı ile alınarak çevredeki yüzeysel sulara verilir.Bu durum yüzey suyunu mansapta kullananlar için tehlikeli olabilir.

Şiddetli yağmurlar sonucu kanalların kapasitesi aşılabilr,bu durumda zaman zaman binaların bodrum katlarını su basabilir.Ayrık sitemde bu iki dezavantaj birleşik sisteme göre azdır. Kurak mevsimlerde,büyük çaplı kanallarda küçük debiler aktığı için su hızı küçüktür.Bundan dolayı kanal tabanında kullanılmış su içerisindeki katı madeler birikir,sıcaklığın etkisi ile çevreye kötü koku verir. B) Sistemlerin İşletme ve Emniyet Yönünden Karşılaştırılması: Şiddetli yağışlar sonucunda birlşeik sistem kanal sularının bodrum katlarına taşması sağlık problemleri yanında işletme güçlüğünü de sebep olur.Ayrık sistemde bodrum katlarının yağmur suyu kanalları ile bağlantısı olmadığından böyle bir tehlike yoktur.

Ayrık sistemde kullanılmış suların tasfiyesi hem kolay hem ucuzdur.Terfi durumunda tulumbaların terfi dbilerinin değişim sınırları küçük ve işletme masrafları azdır. Ayrık sistemde,kullanılmış su kanallarının eğimi sabit caddeye paraleldir.Yağmur suyu kanllarının istenilen derinlikte başlatarak eğimini arttırmak ve kesiti küçültmek mümkündür.Birleşik sistemde bu mümkün olmaz.Birleşik sistem kanallarının çapları,yağmur suyu kanllarının çapları ile hemen hemen aynıdır.Yağmur suları derinde döşenmediği için kazı ve kanal inşa masrafları azdır.Halbuki birleşik sistem kanalları bölgedeki bütün evlerin sularını alabilecek şekilde yetri kadar derinde döşenmelidir. Birleşik sistem kanallarında,katı maddelerin tabana çökmemesi için gerekli minimum hızın sağlanması zoıdur.Bunun için yumurta kesitli kanal kullanılır veya sık sık yıkanır.

C) Sistemlerin Maliyet Yönünden Karşılaştırılması: Çift kanal döşendiği için,ayrık sistem kanallarının maliyeti çoğu zaman birleşik sistemden daha fazladır.Fakat özellikle nehir veya deniz kenarlarındaki yerleşim merkezlerindeki yağmur suları kısa yoldan yüzeysel sulara verilebiliyorsa ayrık sistemin maliyeti düşük olabilir.

Tasfiye ve terfi tesislerinin maliyeti ayrık sistemlerde daha azdır.İşletme organları maliyeti isde ayrık istemlrden daha fazladır. Birleşik sistemde bakım ve onarım gereken kanal uzunluğu daha azdır. Sistem Seçimi: Çevre sağlığı tesislerinin projeleri yapılırken sistem seçiminde yukarıda anlatılanların dışında, bölgenin topografik durumu, iklim şartları, yağışların şiddeti, süre ve frekansları ile şehrin sosyoekonomik yapısı da göz önüne alınmalıdır. Genel olarak ayrık sistemin tercih edildiği durumlar :

1.) Kullanılmış su kanallarının bir noktada toplama zorunluluğuolması ve yağmur suyu kanallarının çeşitli noktalardan deşarj imkanlarının bulunması halinde; 2.) Kullanılmış suların terfi edilmesi gerektiğinde; 3.) Düz arazilerde kanalların derinde olması ve kazı maliyetinin artması halinde; 4.) Kullanılmış su kanalarının, yağmur suyu kanalarından daha küçük döşenmesi gerekirse 5.) Drenaj alanlarının, yağış sularını yüzeyden akıtabilecek kadar kısa ve dik olması hali, 6.) Mevcut kanalların sadece kullanılmış suları alabilecek kapasitede fakat yağmur sularını alamayacak kadar küçük olması halinde, 7.) Mali imkanların ancak kullanılmış su kanallarını inşa etmeye yeterli olması hali, 8.) Birleşik sistem kanal sularının binaların bodrum katlarını basma ihtimalinin fazla olması halinde, Genel olarak birleşik sistem kanalarının tercih edildiği haller :

1.) Hem yağmur sularının hem de kullanılmış suların terfi edilmesi gerektiğinde 2.) Kanal döşenecek caddelerin, iki kanal döşenecek kadar geniş olmaması halinde, 3.) Gerekli düzenleme yapıları teşkil edilerek, yağmur sırasındaki yağış sularının kanaldan alınıp yüzey sularına verilebilmesi ve kurak hava debisine eşit miktardaki kullanılmış suyun tasfiye tesisine iletilebilmesi halinde, 4.) Mevcut yağmur suyu kanallarının debisi yanında max. kullanılmış su debisisinin çok küçük olaması ve kullanılmış suların bu kanallara bağlanmasının çevre sağlığı yönünden sakıncasının bulunmaması halinde; Kanal Şebekesine Verilen Şekiller :

Bir yerleşim merkezinin kanal şebekesinin şekli yerleşim merkezinin topografyasına bağlıdır. Şebekenin ucuza mal edilmesi, ileride kolayca büyütülebilmesi ve işletmenin kolaylaştırılması bakımından , kanaların kullanılmış suları en çabuk ve en kısa yoldan akılacak şekilde düzenlenmesi gerekir. Tasfiye tesinin ve terfi merkezlerinin yeri susuların alıcı ortama verildiği noktalar uygun olarak seçilmelidir. Başlangıç ve cadde kanallarının büyük çaplı kanallara bağlanmadan önce kapasitelerinin mümkün olduğu kadar tamamının kullanılmasını temin edecek şekilde kanal şebekesi teşkil edilmelidir. Bölgenin özelliklerine göre kanal şebekelerine verilebilecek şekille şunlardır. 1.) Ana kanalı sahile paralel kanal şebekesi : Deniz, göl veya nehir kenarındaki yerleşim merkezlerinde uygulanabilir. Ana toplayıcı kanallar sahile paralel, tali toplayıcılar bunlara dik döşenir, cadde kanalları toplayıcılara dik bağlanır. Ayrık

sistemde yağmur suları en kısa yoldan alıcı ortama verilir. Nehrin şehri ikiye bölmesi halinde, nehir iki kenarında yer alan toplayıcılar, ters sifonla birleştirilerek tek kanalla tasfiye tesisine götürülür.

2.) Katlı paralel kanal şebekesi : Yerleşim merkezi yükseklik bakımından nehre paralel olarak kademelere ayrılır, her kademede kullanılmış sular sahile paralel toplayıcılarla alınır. Bu kanallar birleşerek ana toplama kanalını oluşturur. Ana toplayıcı kanal suları tasfiye veya drenaj yerine götürülür. Suların terfisinin gerektiği hallerde tulumbaların yükü de azaltılmış olur.

3.) Dikey kanal şebekesi : Sahil yerleşimlerinde uygulanabilen en ucuz kanal ağı şeklidir. Sular sahile dik toplama kanalları ile en kısa yoldan alıcı ortama verilir. Cadde kanalları sahile paraleldir. Alıcı suyun çok akıntılı ve debisinin çok büyük olması gerekir. Küçük nüfusu az olan yerlerde uygulanır aksi taktirde arıtma tesisi gerekir.

4.) Yelpaze şeklinde kanal şebekesi : Düz yerleşim merkezlerinde uygulanabilir. Değişik yerlerden gelen aynı büyüklükteki toplayıcı kanallar bir noktada birleşir. Toplanan sular (gerektiğinde tulumba ile) tasfiye tesisine veya alıcı ortama iletilir.

5.) Radyal kanal şebekesi : Daha çok bir tepe etrafında kurulmuş büyük yerleşim bölgelerinde uygulanır. Şehir yağış bölgelerine ayrılır. Her bir bölgenin suları ayrı ayrı toplanarak farklı alıcı ortamlara veya farklı tasfiye tesislerine verilir.

6.) Halka şeklindeki kanal şebekesi : Bir tepe üzerinde kurulmuş yerleşim merkezlerinde ana toplayıcı kanal şehrin çevresinde teşkil edilir, tali kanallar en kısa yoldan bu kanala bağlanır.

Kanal Şebekisinin Şeçimine Etki Eden Faktörler

1.) Topografik durum 2.) Çevredeki derin vadiler, nehir ve derelerin durumu su ayrım çizgileri 3.) Yerleşim merkezindeki bina ve evlerin durumu ( Bitişik nizam , kat yüksekliği , bodrum derinliği ) 4.) Şehirdeki yolların durumu ve kaplama cinsleri 5.) Bölgenin jeolojik yapısı , yer altı su seviyesi ve değişimi 6.) Şehrin içme suyu şebekesinin durumu 7.) Sanayi tesisleri ve bu tesislerden gelen suyun özellikleri 8.) Alıcı ortam olarak kullanılabilecek yüzey sularının özellikleri 9.) Alıcı ortam ve son boşaltma noktasının yeri 10.) Tasfiye derecesi ve tasfiye tesislerinin yeri Kanal Güzergahının Belirlenmesi : Kanal şebekesi oluşturulacak yerin merkezi ;

1.) Yüzey sularının ayrım çizgilerine 2.) Sanayi, ticaret, turistik , şık ve seyrk iskan yerlerine 3.) Terfi merkezleri ve tasfiye tesislrinin gerekli olmasına göre bölgelere ayrılır.

Bu bölgelerde kanalların yönleri, suların toplama yerleri ayrı ayrı belirtilir. Bölgelerin sınırları tesviye eğrili haritalardan su ayrımı çizgileri yardımı ile bulunur. Şehir bölgelere ayrıldıktan sonra kanalların güzergahları aşağıdaki şekilde belirlenir. 1.) Ana kanalların güzergahı : Ana kanal güzergahı bütün bölgenin sularını cazibe ile alabilecek şekilde olmalıdır, bunun için kanallar şehrin en düşük kotlu notalarından ve mümkün olduğunca tesviye eğrilerine dik şekide geçirilir. Kanal şebekesi geçirilirken terfinin gerekmediği ters sifon vb. Yapıların az olduğu çözüm tarzları bulunmaya çalışmalıdır. 2.) Cadde kanallarının güzergahı : Bölgenin iskan durumuna göre değişik olabilir: a) Bina adasını dört taraftan çevreleyen cadde kanalları : Yoğun iskan bölgelerinde ve bitişik nizamda kullanılır. Her binanın kullnılmış suları, cadde kanallarına ayrı ayrı bağlanır.

b) Bina adalarının sadece bir tarafından geçen cadde kanallar : Eğimli arazide teşkil edilmiş düzgün bina adalarında uygulanır. Kanal binaların aşağı tarafına döşenir. Bu durumda kanal boyları birincil duruma göre %20-40 azlır.

c) Kadastro adalarından geçen kanallar : Caddelerde genel kanal şebekesi yoksa bahçeli tarzda yapılmış kooperatif evleri veya lojmanlarda bu sistem uygulanabilir. Kanal boyları birinci duruma göre %30-50 oranında azalır. Ancak bu sitemin uygulanabilmesi için her adadaki binaların, kanalların bu şekiilde teşkiline uygun tarzda inşa edilmesi gerekir. Caddede Kanalların Yeri ve Sayısı

Cadde kanallarının yol en kesitindeki yeri cadde altındaki tesislerin yerine bağlıdır, sayısı ise cadde genişliğine göre belirlenir. Genişliği 30 m’ye kadar olan caddelerde bir 30 m’den büyük olanlarda iki kanal döşenir. Kanalların çift yapılması halinde kanallar kaldırım altında teşkil edilir. Kanalın tek olaması halinde trafik şeridinin 5,5 m’den az olduğu caddelerde kanal bordür taşının dış tarafına yerleştirilir. Trafik şeridinin geniş olması halinde ise kanal ortada yapılır. Kullanılmış su kanalları, içme suyu kanallarına göre dahaderinde ( en az 30 cm ) ve planda şaşırtmalı olarak döşenmelidir. Ayrık sistemde kullanılmış su ve yağmur suyu kanalları aynı anda inşa edilebildikleri taktirde her iki kanal aynı hendek içerisine döşenmesi ekonomik olabilirse de bazı işletme güçlükleri ortaya çıkar. Yağmur suyu kanalları , kullanılmış su kanallarından daha yukarıda ve planda şaşırtmalı yapılır. Kanallrın Derinliği : Başlangıç kanallarında seçilerek derinlik bütün kanal şebekesinin derinliğini etkiler. Kanalların tesis maliyeti hendek derinliği ile artar. Bunun için kanal derinliği gereğinden fazla seçilmez, kanallar mümkün olduğu kadar minimum derinlikte ve caddelere paralel döşenir. Kanalların derinliği caddedeki bodrum katların sularını alacak şekilde seçilir. Bodrum katı bulunmayan bölgelerde başka bir faktör bulunmadıkça minimum hendek derinliği , donma derinliği ve trfik yüküne göre, küçük çaplı kanallarda 11,5 m olabilir. Bina bağlantılarınnın temiz su borularının altından cadde kanallarına bağlanabilmesi için bu derinlik 2-2,5 m alınmalıdır, büyük şehirlerde bu 3-4 m’ye çıkarılabilir. Fakat az sayıda derin bodrumların durumu dikkate alınmayabilir. Bu binalar sularını tulumba ile genel kanallara verilmelidir. Not : Atık su kanal şebekeleri cazibe ile su taşıyan serbest yüzeyli tesisler olduğundan devamlı alçalan bir eğimle döşenmelidir.

Kanalların Eğimi, Hız Değerleri : Kanal kpasitesi akış kesitinin ve su hızının bir fonksiyonudur, su hızı da büyük ölçüde kanal eğimine bağlıdır. Kanal en kesiti ve eğimi sabit olmasına rağmen su hızı ve kanaldaki su derinliği sürekli olarak değişir. Kullanılmış suların içindeki katı maddelerin kanal tabanında çökelmemesi için ( kısmen dolu akışta ) minimum su hızı 0,5 m/sn minimum su yüksekliği 2 cm olmalıdır. Kanalların dolu olması halinde bu değer 0,6 m/s’dir. Minimum hıza karşılık gelen eğime minimum eğim denir ve kanallar bu minimum eğimden daha küçük eğimde döşenir, bu durumda kanal boyu artıkça kanal derinliği de artar, ancak kanal derinliğinin 6 m’den fazla olması istenmez. Derinliğin bu değeri aşmasından sonra kanalların devam etmesi ekonomik olmaz; bu noktadan itibaren kullanılmış su tulumbaları kullanılır.

Kullanılmış suların taşıdığı yabancı maddelerin boru cidarlarını aşındırmaması için, kanallardaki su hızının, kullanılmış su ve birleşik sistem kanallarında 3m/sn , yağmur suyu kanalların da 4 m/sn’den büyük olması istenmez. Kanallarda max. hızları oluşturan eğime max. eğim denir ve kanalların bu değerden daha büyük eğimde döşenmemesi gerekir. Eğimleri max. kanal eğiminden daha büyük olan caddelerde kanallar max. eğimde döşenir ve belirli aralıklarla düşüm yapılarak eğimler arasındaki fark dengelenir. Kanallara verilecek çapların da bir alt sınırı vardır. Yönetmeliklere göre; minimum kanal çapı ev bağlantıların da 15 cm , kullanılmış su kanallarında 20 cm , birleşik sistem ve yağmur suyu kanallarında 30cm’dir. Kanallar: 1- Zeminden veya trafik darbelerinden gelen etkilerle kırılmaya karşı korumak 2- Donmaları önlemek 3- Düşük kotlu tesisat elemanlarının sularını tahliye etmeye imkan vermek için yeterli derinliğe döşenmelidir.

Mecraların zemin içindeki derinlikleri mahali iklim şartlarına, binaların bodrum derinliklerine ve halen döşenmiş su elektrik PTT havagazı tesislerinin derinliklerine bağlı oalrak değişir. Cadde kanallarının derinliğinin tespitinde ev bağlantılarının yeterli eğimde yapılmasına özen gösterilmelidir. Kanal Tipi

Minimum Eğim

Maksimum Eğim

Tavsiye Edilen Eğim

Normal

İstisnai Durum

Ev Bağlantıları 1/100 (15 cm.)

1/15

1/7

1/50

1/300 Başlangıç Kanalları (2030 cm.)

1/15

1/7

1/50-1/1502

Tali Kanalları 1/500 (35-60 cm.)

1/25

1/15

1/100-1/200

Ana Kanallar 1/1000 (65-100 cm )

1/50

-

1/200-1/500

1/3000

1/75

-

1/300-1/750

Ana Toplayıcılar (100-200 cm.)

Cadde Eğimlerine Göre Kanal Boy Kesitleri

Kanal boy kesitleri , max ve min eğim ile kanal derinliği kriterlerine göre geçirilip boyutlandırılır. Düşüm gerekirse, düşüm yüksekliği 2 m’yi geçmemelidir. Zorunlu hallerde 4 m’ye kadar artırılabilir. hmin (2m) hmax (6m) derinlikleri: kanal sırtı ile cadde (zemin) yüzeyi arasındaki mesafedir. Açılacak hendeğin max. derinliği zemin durumu, ekonomi ve binaların bodrum ve temel derinliklerine bağlıdır. Proje kriterleri arasında verilmesi gereken bir değer de iki baca arasındaki max. mesafedir. Bacaları daha sık yapmakla kazı hacmi azaltılabilir, fakat kazı hacminden yapılacak tasarruf ile ilave baca maliyetinin karşılaştırılması gerekir. Kanal boy kesitleri geçirilip eğimler tespit edildikten sonra kanalların çapı belirlenir. Dikkat edilecek husus , boru çaplarının kanal ağı boyunca artması veya aynı kalmasıdır. Eğimin uygun olması halinde, hesap çapı küçültme imkanı verse de buna izin verilmez. Mesela yukarıdaki kanalın çapı 25 cm ise aşağıdaki kanalın eğimi büyük olsa 20 cm ‚ye indirilmemelidir. Caddelerin eğimine ve kanalların cadde başlarındaki derinliklerine göre kanalların eğimleri değişik değerler alabilir; A) h〉 hmin ; j〉 jmax 1) Bu halde başlangıç kanal sırt derinliği , minimum derinlikten büyüktür. Kazı hacmini azaltmak için kanalın sonunda hmin derinliğe düşünmeye çalışmalıdır. İki baca arasında Lmax 50m’ye izin verildiğine göre, A’dan 50m. ileride derinlik minimuma indirilmeye çalışılır. Kanal sırtı AC ile gösterilmiştir. AC doğrusu eğimi ise ; J max 〈 J 〈 J min olduğu taktirde ;AC boy kesiti yani J eğimi uygundur. Kanal J = J min eğimine döşendiği takdirde ABC boy kesiti için kazı hacmi daha az çıkarsa da BB’de ilave ile baca gerekir. AB mesafesi çok küçük çıkabilir. Yani daha sık baca kullanılmış olur. İlave baca için harcanacak para, kazıdan yapılacak tasarruftan daha fazla ise, bu çözüm istenmez. Burada kadar verilmesi gereken husus, L baca aralığını ekonomik olarak azaltılabileceği min. değerdir. C’den sonra caddeye paralel gidilemez, çünkü J 2 = J c 〉 J max dır. Bo sebeple CD = Δhmax kadar düşüm yapılır. Kanal sırt çizgisi DE olarak devam eder. DE, J max eğimne sahiptir. E’den sonra da caddeye paralel gidilemeyeceği için E’de yine düşüm yapılır ve F noktasına gelinir. Şekil : Kanalı J max 〈 J 〈 J min eğimi ile min. derinliğe indirdikten sonra düşüm yapıması Kanal sırt çizgisi C’den sonra hep aynı şekilde devam eder ve L mesafesi boyunca düşümler devam eder ; L mesafesi L = (Δhmax ) / (J 2 − J max ) ile bulunur.A noktasından sonra kanala J max eğimini kazıyı artıracağından doğru değildir. 2) AB çizgisinin eğimi minimum eğiminden küçük olduğundan kanal sırtı J = J min eğimine sahip AB doğrusu üzerine döşenmiştir. A’dan Lmax = 50m ileride Bnoktasından min.’dan daha büyük bir BB sırt derinliği ortaya çıkar. Kanal J min eğimde daha ileriye götürülerek C’de derinlik

minimuma dönüştürülür. Bu sebeple min. derinliğe ulaştıktan sonra yukarıda hesaplanan L uzunluklu kanalları tekrarlayarak boy kesit geçilir. Dolayısıyla CD ve Ef ‘de düşümler tekrarlanır. A’dan J max eğimi ile kanal döşenmek hatalıdır, çünkü boy kesit taralı hacim kadar fazla kazıya sebep olur. Şekil : Kanalı J = J min eğimi ile min. derinliğe indirdikten sonra düşüm yapılması 3) Çok büyük eğimli sokaklarda, A noktasına Lmax = 50m ileride çizilen düşey doğru ile h = hmin olmak üzere zemine paralel çizilen doğrunun K kesişme noktasına Aile birleştirilen AK doğrusunun eğimi J max ’dan büyüktür. Bu sebeple kanal AK sırtı çizgisine sahip olacak şekilde J 〉 J max eğiminde döşenmez. A noktasından J = J max eğiminde gidilir ve D’de h = hmin olacak şekilde kanala boy kesit verilir, daha sonra düşümlü bacalarla devam edilir. Kanalı J = J min eğimde döşeyerek B’de hmin derinliğini elde etmek daha küçük kazı hacmi verilirse de, daha sık baca kullanılması gerektirir. Mümkün olan en büyük baca aralığının kullanma şartı varsa AD boy kesiti seçilmelidir.

Şekil : Kanal J = J max eğimi ile min. derinliği indirildikten sonra düşüm yapılması Görüldüğü gibi, minimum kazı hacini ve mümkün olan en büyük baca aralığını elde etmek için , kanal uygun bir eğimle devam ettirilmeli ve min. hendek derinliği indirilmelidir. Bundan sonra mümkün olan en büyük baca aralığı , yani min. sayıda baca ile kanalları döşemek için max. eğimi kullanmak gerekir. B.) h〉 hmin ; J 2 〉 J max Bu halde kanal yine min. ‚dan büyük bir derinlikte başlamak mta olup sokağın eğimi max. eğimden küçüktür. Bu halde kanalı caddeye paralel döşemek mümkündür, fakat önce kanalı min. derinliğe indirmek gerekir. Max. baca aralığına eşit bir mesafe öteki C noktası için, AC doğrusunun eğimi (J), J min 〈 J 〈 J max olacak şekilde kanalı, sırt çizgisi AC doğrusu ile çakışık olacak şekilde döşemek mümkündür. AC doğrusunun eğimi min.’dan küçük çıkarsa, bu taktirde kanala min. eğim vermek gerekir. Şekil : ha 〉 hmin ve J 2 〉 J max için kanal boy kesitlerinin geçirilmesi

C) h = hmin

Bu halde kanal min. derinlikle başlar. Kanal derinliğini azaltmak mümkün olmadığından ;kazı hacminin min. olması için , kanal caddeye paralel döşenir. Fakat bu eğim min. eğimden büyük izin verilen max. eğimden küçük olmalıdır. J = J max ⇒ J min 〈 J 〈 J max Cadde eğiminin min. eğimden küçük olması halinde kanal min. eğimde döşenir. Bu takdirde derinlik gittikçe artar. Derin hendeklere kanal insasının , pompajdan daha pahalı hale geldiği bir noktada, terfi merkezi yapılarak atık suların yükseltilmesi yoluna gidilir. Uygulama 1.) Zemin durumu şekilde verildiğine göre kanal boy kesitini geçirip gerekli kotları hesaplayınız. (J min = 0,0033, J max = 0,09, hmin = 2,10m, hmax = 5m, Lmax = 50m )

Başlangıçtaki derinlik hmin ’dan büyük olduğundan kanalı min. derinliği indirmek gerekir. Z A − Z B 97 − 96,90 = = 0,002〈0,0033 olduğundan , L 50 kanalı min. eğimden küçük olan 0,002 eğiminde döşemek mümkün değildir. Bu sebeple AB kanalı J = J min = 0,0033 eğiminde döşenecektir. Kanalın sonundaki derinlik ; Z = 99,00 − 2,10 = 96,90m

J=

h B = 99,00 − [97 − (0,0033.50 )] = 2,17 m〉 2,10m.

Kanalın sonundaki sırt kotu :99-2,17=96,83 m. bulunur.

Uygulama 2.) Zemin durumu şekilde verildiğine göre kanal boy kesitini geçirip, gerekli kotları bulunuz.

(J min = 0,003, J max = 0,075, hmin = 2m, hmax = 6m, Lmax = 50m ) Δhmax = Max Düşüş Yüksekliği = 2m. Mümkün olan en büyük baca aralığı kullanılacak ve min. derinliğe ulaşılmadan düşüm yapılmayacaktır. Prensip olarak, kanal min. derinliğe getirildikten sonra düşüm yapılır. Max. baca aralığını elde etmek için max. eğim kullanılır.

Zemin eğimi= J 2 =

103,75 − 85,00 = 0,125 150

J 2 〉 J max ilk kanal parçasının uzunluğunu J max için hesaplayalım : J max =

98,25 − [103,75 − (0,125.L ) − 2,00] L

103,75-98,25-2,00=(0,125-0,075).L ⇒ L=70m. L 〉 50 m. olduğundan kanalm parçasını ancak J 〉 J max olan bir eğimle min.derinlğe indirmek mümkündür. 103,75-98,25-2,00=(0,125-J).50 ⇒ J=0,055

J min = 0,003〈 J = 0,055〈 J max = 0,075 ⇒ J = 0,055 Kanal J = J min eğimde döşendiyse , daha az kazıya rağmen L 〈 50m. olurdu. Bundan sonra yapılacak iş mümkün olan en büyük baca aralığı kullanmak şartıyla , uç noktaları min. derinliğe indirilmiş kanal kısımlarının uzunlukları belirlemektir. Bu şart ancak J = J max ve Δh = Δhmax içi geçerlidir. B noktasında zemin kotu =103,75-(50).(0,125)=97,50m. AB kanalının B ucunda sırt kotu =97,50-2,00=95,50m.

Δhmax = 2m.

BC kanalının B ucundaki sırt kotu =95,50-2,00=93,50m. J max =

93,50 − (97,50 − 0,125.L − 2) = 0,075 ⇒ L = 40m. L

Bu şekilde bulunan L uzunluğu max. baca aralığı50 m.’den fazla olduğu takdirde L=50m. olacak şekilde kanallara max. eğimden daha küçük bir eğim vermek gerekir. CD kanalı, BC kanalının aynısı olacağından l=40m.’dir Geriye kalan DE kanalı 150-(50-40-40) =20m olur. E noktasında kanalın min.derinliğe indirilmesi istendiğinden sırt kotu 83 m. olacaktır. DE kanalı da J max eğiminde döşeneceğine göre D noktasında gerekli düşüm hesapla bulunabilir ; CD kanalının D ucunda sırt kotu; 87,50-2,00=85,50m. Δh = 85,50 − [83 + (20.0,075)] = 1,00m.〈 2,00m.

Kanalların Hidrolik Hesabı ve Kanallardaki Akış

Kanallarda çoğunlukla dairesel kesit kullanılır. Daire kesitten farklı bir kesit kullanılması ancak teknik ve ekonomik sebeplerden olur. Birleşik sistem kanallarında min. ve max. debi arasındaki fark büyüktür. Kurak havalarda , kanalda yeterli bir hız sağlanmak için, kanalın alt kısmı sivri olan ve küçük debileri yeterli bir su yüksekliği ve hızı ile iletebilen yumurta kesitler yapılmıştır. Bu kesitin diğer bir faydası dış yüklere karşı dayanıklı olmasıdır. At nalı ve dikdörtgen kesitlerde zaman zaman kullanılan kanal en kesitleri arasındadır. Atık su kanalları :1) Serbest yüzeyli olarak 2) Permenant ve üniform olmayan akım şartlarını yerine getirecek tarzda 3) Atık maddeleri çökme, ayrışmaya meydan vermeden veya normal sınırlar içerisinde tutarak iletecek şekilde hesap ve projelendirilir., Dolu akan atık su kanallarındaki akımların hesabında başlıca üç formül kullanılır;

Kutter Formulü, Manning Formulü, Prandtl Colebrook Formulü; 2

1

1 Manning Formulü; V = R 3 J 2 N N, cidar pürüzlülüğü ile ilgili katsayı olup , uygun ve doğru belirlenmesi son derece önemlidir. Kanal iç yüzeyinin iyi olması durumunda;İbeton boru için 0,013, font boru için 0,012, perçinli çelik borular için 0,015 alınabilir.

Betondna yapılmış atık su kanallarının hesabında kullanılan Ganguillet-Kutter formülüne 100 R olup burada m=0,35 alınmaktadır. Kullanılan diğer bir formül göre V = C. R.J C = m+ R ⎛ 2,51.v H k ⎞⎟ + ise Prandtl Colebrook formulüdür. Q = − D ² 2 g.lD . log⎜⎜ ⎟ D 2 ⎝ 2.g.lD 3,71.D ⎠

Pürüzlük katsayısı k, 1-2 mm. Arasında değişmektedir. Her üç formüle göre çeşitli en kesitler için eğim –çap debi-hız değerleri arasındaki ilişki tablolar halinde verilmiştir. ( Dolu akan kanallar için) Ayrık sistemin yağmur suyu kanalları tam dolu , atık su kanalları ise%40-60 doluolacak şekilde hesaplanır. Ancak kanallara yeraltı suyunun sızmadığı ve binalardan yağmur suyunun gelmediği kesin ise d/D =0,80 alınabilir. Birleşik sistem kanalları ise yağış zamanlarında dolu aktıklarına göre hesaplanır, kurak hava debisine göre hız ve derinlik kontrolleri yapılır. Kanalların yarı dolu olarak hesaplanmalarının sebepleri : a) Kullanılmış suların kimyasal özelliklerinden dolayı, kanal kapasitesinin azlması b) Kullanılmış suların zamanla ayrışarak gaz meydana getirmeleri (bu gazların ayrılmamalarını sağlayacak gerekli hacim) c) Yeraltından kanallara sızan sular genellikle hesaba katılmadığından bunun için kapasite ayrılması d) İleride artacak kullanılmış suların kısmende olsa alınabilmesi

Gerek kanallara gelen debinin zamanla değişik değerler alması gerekse kullanılmış suların içinde bulunan yabancı maddelerin kanal karakterini değiştirmesi dolayısıyla kanallardaki akışlar düzgün değildir. Bunun diğer sebepleri: 1) Normal akan bir kanala yandan ikinci bir kanalın bağlanması akımın rejimini bozar. 2) Kanal çapının, eğiminin ve yönünün değiştiği yerlerde sular kabarıp, alçalabilir. 3) Kanal üzerindeki özel yapılar akımın özelliğini değiştirir. 4) Atık su içerisindeki katı maddeler, kanal tabanında birikerek akış rejimini değiştirebilir.

Atık su kanalları kısmen dolu olarak hesaplandığına göre kısmen dolu akıştaki kanallardaki hidrolik büyüklükleri hesaplamak gerekmektedir. Bunun için kısmen dolu akışlarda doluluk eğrilerinden faydalanır.d(h) kısmen dolu akıştaki su derinliğini D boru çapını v ve q kısmen dolu akıştaki hız ve debiyi göstermek üzere d/D,v/V,q/Q değerleri arasındaki ilişki bir grafikte verilmiştir. Grafiğiğn Kullanılması : q/Q oranı apsiste işaretlenir, bu noktadan dik çıkılarak q/Q eğrisi kestirilir, bu noktadan sola yatay gidilecek ordinat değeri d/D okunur. Aynı noktadan sağa yatay gidilerek v/V oranı bulunur. Tablolardan tam dolu akıştaki akım büyüklükleri Q,V,D belli olduğuna göre bu oranalr yardımıyla kısmen dolu akıştaki akım büyüklükleri hesaplanabilir.

Atık su kanallarında kısmen dolu akışlarda ,min. akış derinliği çapını%10’u kadar olmalıdır. (20 cm çaplı kanalda min. akış derinliği 2cm’dir.) Kullanılmış su kanallarında v〈0,5m / sn ve d = h〈 2cm olması halinde yıkama bacası yapılır. Ayrık sistemlerde , atık su kanallarının başlangıç kısımlarında ,kanal eğiminin yetersiz olması nedeniyle çökmeler oluşur. Bu maddeleri bol su ile zaman zaman yıkayıp uzaklaştırmak gerekir. Bu nedenle başlangıç noktaların da ve diğer gerekli noktaların da yıkama bacakları inşa edilir. Uygulama 1 : J=0,003 eğiminde döşenmiş 600mm. Çapındaki bir kanalda su derinliği 400mm. Olduğuna göre

a) Kanaldaki Debiyi b) Akış Hızını bulunuz. Çözüm: a) Kanal çapı ve kanaldaki su derinliği belli olduğuna göre doluluk oranı d/D;d/D=400/600=0,667 bulunur. Doluluk eğrisinden d/D =0,667 ⇒ q/Q=0,75 ⇒ v/V=%107 bulunur.

600mm’lik kanalın %0,3 eğiminde geçirilebileceği debi ve su hızı Kutter tablosundan okunur.Q=317lt/sn V=1,12m/sn Buna göre q=0,75.317=237,75lt/sn b)v/V =1,07 ⇒ v=1,07.1,12=1,2m/sn bulunur. Aynı soruyu Manning Formülüne göre çözersek; 2

1 1 ∏ .0,6² ⎛ 0,6 ⎞ Q= .⎜ . ⎟ .(0,003)2 = 0,336m² / sn = 336lt / sn. 4 ⎝ 2 ⎠ 0,013

V=Q/A=1,19 m/sn bulunur. Yukarıdaki oranlar yardımıyla q=0,75.336=252lt/sn.

V=1,07.1,19=1,27m/sn elde edilir.

Uygulama 2 : 600mm çaplı bir kullanılmış su kanalı J=0,004 eğiminde döşenmiştir. A) Kanal dolu akarken hız ve debiyi B) Kanaldaki su derinliği 15 cm olduğu zaman hız ve debiyi C) Kanal kapasitesinin %50’sini taşırken kanaldaki su derinliğini ve hızını bulunuz. Çözüm : a) Kanal çapı ve eğimli belli olduğundan tam dolu hal için Kutter tablolarından

J=0,004 ve D=600mm ⇒ Q=365lt/sn ve V=1,29m/sn bulunur. b) Kanaldaki su derinliği 15 cm olduğuna göre doluluk oranı d/D=15/60=0,25=%25 Bu değer yardımıyla doluluk eğrilerinden q/Q=%13 ve v/V 0,70 okunur.

Q=0,13.Q=0,13.365=47,45lt/sn v=0,70.V=0,70.1,29=0,90m/sn bulunur. c) Kanal kapasitesinin %50’sini taşırken q/Q=0,50 demektir. Bu değer yardımıyla doluluk eğrilerinden d/D=0,50 ve v/V=1,00 okunur. D=0,50.D0,50.60=30cm v=1,00.V 0 =1,00.1,29=1,29m/sn bulunur. Kullanılmış Su Kanallarına Gelen Debilerin Hesabı

Kullanılmış su kanallarının kapasitesi , su veren alanlarda yaşayan nüfusa, iş ve ticaret hayatında kullanılan suya, endütriyel faaliyete ve kanallara sızan yer altı suyu debisine bağlı olarak tespit edilir. Evlerden gelen kullanılmış suyun miktarı ,içme suyu şebekeleri ile

verilen su miktarı ile ilgilidir ve kanallara gelen su evlere verilen suyun %70-80’i civarındadır. Kanallardaki kullanılmış suyun saatlere göre değişimi , su ihtiyacındaki değişimlere benzer. Kanallara gelen debi her bir kanala su veren nüfus sayısını (N) ve kişi başına günde sarf edilen su miktarı (qmax ) bilindiğine göre; QKul =

N .(qmax ) a.3600

a= Şehir büyüklüğüne göre değişen katsayı olup 8-16 arasında değişmektedir. Ülkemizde a=12 olarak hesap yapılır. Sanayi kuruluşlarından kanallara verilen atık suların miktarı , fabrika büyüklüğüne ve sanayi türüne bağlıdır.Değişik tipdeki sanayi kuruluşlarından gelecek kullanılmış su miktarı m3 / ton cinsinden tablolar halinde verilmiştir. Çeşitli ticaret merkezleri, dükkanlar, oteller vb. Yerlerden gelecek kullanılmış sularda da hesaba katılmaktadır. Kişi başına su sarfiyatı hesaplanırken ya bütün yerleşim merkezi için tek bir değer alınır, veya sanayi ve ticaret merkezleri ayrıca hesaba katılır. Her bir kanal parçasına gelen debiler kanal şebeke planı üzerinde her kanala su veren alan ve bu alanlarda insan sayısına göre hesaplanır.N, Birim alanda yaşayan kişi sayısı (kişi/ha) olmak üzere , birim alandan gelen debi; q=

n.qmax denklemi ile hesaplanır. a.3600

Bir yerleşim merkezinin değişik bölgelerinde nüfus yoğunluğu farklı olabileceği için birim alandan gelen kullanılmış su miktarı da bölgeden bölgeye değişir. Her bir kanalın debisi, bizzat suların alındığı bölgeden gelen debi ile kendisine bağlanan kanalların debileri toplanarak bulunur.Kanl hesaplarına en uçtan başlanır. Kanalların küçük rakam kanal başlangıcını gösterecek tarzda numaralandırılması tavsiye edilir. Her kanala su veren alanlar, caddeler arasındaki adaların açı ortaylarını çizmek suretiyle bulunur. Toplam kullanılmış su debisi belirlendikten sonra birim debi borulara su veren alanlar yerine fiktif boru boyları kullanılarak da belirlenebilir. Bunun için her cadde veya sokağın bir ağırlık katsayısı tespit edilir. Sokak uzunlukları ile ağırlık katsayılarının çarpımlarının toplamı bulunur. Toplan debi toplam fiktif boru uzunluğuna bölünerek birim kullanılmış su debisi (lt/sn/m) cinsinden belirlenir. Daha sonra her bir boruya gelen atık su debisi birim debi ile boru uzunluğunun çarpılmasıyla bulunur.

Uygulama : Şekildeki verilen yerleşim merkezinin kullanılmış su ağırlıklarını boyutlandırınız.

Q=6,25lt/sn

n=0,013

Kanal min. Sırt derinliği=3m

Manning Formulü V = 1 / n.R 2 3 .J 1 2

n=0,013

Min. kanal çapı D=20 cm, max. V=3m/sn min=V=0,5m/sn J = (V .n.R 2 3 )

2

Max. J=0,822 Min J=0,0023

1-2 Kanalının Hesabı

l=132 metre Drenaj Alanı =0,082 ha Kanala Gelen Debi=Q=q.A=6,20.0,82=0,51 lt/sn Cadde Eğimi=80,94-79,75/132=0,009=J2 J min 〈 J Z 〈 J max D=20 cm

J k = J Z = 0,009 alınabilir. Zemine Paralel J k = 0,009

Vd = 1 / n.R 2 3 .J 1 2 = 1 / 0,013.(0,2 / 4 ) .(0,009)1 2 23

Vd = 0,99m / sn Qd = 0,031m3 / sn

=31lt/sn

Q/Qd=0,51/31=0,016 doluluk eğrisinden h/D=0,07 → h=20.0,07=1,4cm 〈 2 cm V/Vd=0,28 → V=0,28.0,99=0,28m/sn 〈 0,5m/sn Olduğundan (1) yıkama bacası olarak yapılacaktır. 2-4 Kanalının Hesabı :

Q-Q 1−2 +Q2−4 = 0,51 + 6,25(0,021 + 0,052 )

L=40m A=0,073 ha

Q=0,96 lt/sn J min 〈 J Z 〈 J max

J z = 79,72 − 77,80 / 40 = 0,048

Ve başlangıçta d=dmin olduğundan J k = J Z = 0,48 alınmalıdır. (Zemine paralel) Tablodan Vd = 2,29m / sn

Qd = 0,072m / sn

Doluluk oranı Q/Qd =0,96-72= 0,014 doluluk eğrisinden h/D=0,065 → h=0,065.20=1,3cm 〈 2 cm v/V =0,37 → v=0,37.2,29=0,85m/sn 〉 0,5m/sn a

b

2 Baca No

1

a

Ara Mesafe (m)

79, 75 76,7 5

3.00

3,00

3.00

φ 20, %09

77.1 5

77.5 4

φ 20, %09

44 80. 15

80. 54

Çap ve Eğim

3.00

Hendek Sırt Der. (m)

44

77.9 4

Mecrasırt Kotu (m)

44 80. 94

Zemin Kotu (m)

b

φ 20,%09

3-4 Kanalı Hesabı

L>50 m

araya iki adet muayene bacası konur. (L=45 m)

L=136 m A=0,082+0,151=0,23 ha Kanala gelen debi Q=6,25*0,23=1,46 lt/sn Cadde eğimi Jz=(79,77-77,80)/136=0,0145

Jmin
Jk=Jz=0,0145 ve D=20 cm ise Vd=1,24 m/sn Qd=39 lt/sn Doluluk oranı Q/Qd=1,46/39=0,037…>Doluluk Eğrisinden…> h/D=0,125...> h=2,5 cm>2 cm v/V=0.415...> V=0.415*1,24=0,52 m/sn>0,5 m/sn, 4-6 Kanalının Hesabı

L=56 m

A=0,053+0,097=0,150 ha

Kanala gelen Debi Q = Q2−4 + Q3−4 + A.q = 0,96 + 1,46 + 0,150.6,25 = 3,36 lt/sn J Z = (77,80 − 76,51)/ 56 = 0,023

J min 〈 J Z 〈 J max

J k = 0,023 ve D=20 cm → Vd = 1,59m / sn

J k = 0,023

Qd = 0,050m / sn

Doluluk oranı Q/Qd=3,36/50=0,0672 h/d=0,18 → h=3,6cm 〉 2cm v/V=0,55 → v=0,87 m/sn 〉 0,5m/sn

KULLANILMIŞ SU HESAP TABLOSU

Başta Sonda

Kullanılmış Su Kısmi Bir Alan kısma Debisi A su veren mecra q A.q ∑ A.q sıra no

Q Endüstriden P gelen

Uzunluk

Sıra Baca No No

Hesap debisi

Çap Eğim J.L D J

Qh=A.q+Qe

-

-

-

M

Ha

-

Lt/sn Lt/sn Lt/sn ha

Lt/sn Lt/sn

Cm %0

M

1

2

3

4

5

6

7

10

11

12

13

14

1

1

2

132 0,082 -

6,25 0,51 0,51

-

0,51

20

9

1,19

2

2

4

40

6,25 0,45 0,96

-

0,96

20

48

1,92

3

3

4

136 0,23

-

6,25 1,46 1,46

-

1,46

20

14,5 1,97

4

4

6

56

2+3

6,25 0,94 3,36

-

3,36

20

23

0,073 1 0,15

8

9

1,29

Hesap Debisi İçin

D su Q 4 Debi V 4 Hız V Hız derinliği lt/sn m/sn m/sn cm

Doluluk Oranı %

Kanal Dolu İken

Zemin Kotu

Kanal Taban Kotu

Kanal Sırt Kotu

Kanal Sırt Derinliği

Düşünceler

Başta m Sonda Başta Sonda Başta Sonda Başta Sonda m m m m m m m

15

16

17

18

19

20

21

22

23

31

0,99

0,28

1,4

7

80,94

79,75

77,74 76,55

72

2,29

0,61

1,3

6,5

79,75

77,80

39

1,24

0,52

2,5

12, 5

79,77

50

1,59

0,92

1,2

21

77,80

24

25

26

27

28

77,94 76,75

3

3

Yıkama Bacası

76,55 74,60

76,75 74,80

3

3

Yıkama Bacası

77,80

76,57 71,60

76,77 74,80

3

3

76,51

74,60 73,31

74,80 73,51

3

3

YAĞIŞ SULARININ TOPLANMASI

Yağmur suyu kanalları serbest yüzeyli akıma göre hesaplanır ve atık su kanllrında olduğu gibi bacalar yapılır.Min.Kanal çapı 30 cmdir.Yağmur suyu kanallarının min.derinliği bodrum katlarının taban katlarından çok,inşaat ve ekonomik durumlarına göre belirlenir.Yüzeysel akış, cadde arklarında,yağmur suyu giriş yerlerine(ızgaralar) ve buradan da yağmur suyu kanallarına verilir.Yollardaki trafik şeritlerinin su altında kalmasının önlemek için yağmur suyu giriş yerleri yeteri sayıda ve büyük yapılmalıdır.Yeri ve sayısı belirlenirken yaya geçitlerinin su baskınından korunması da göz önüne alınmalıdır.Bağlantı borularının kontrol ve temizlenmesine imkan vermek için yağmur suyu giriş yerlerinin bacalar bağlanması tercih edilir. Yağmur suyu giriş yerlerinin iki çeşidi vardır.Bordürde bırakılan girişler ve cadde arkında teşkil edilen girişler.Birinci tip,bordür taşı altında bırakılan bir açıklık olup,yan savak gibi çalışır.Trafiği engellemek gibi bir üstünlüğe karşılık hidrolik bakımdan daha az etkilidir.Ayrıca sürüntü maddesi ile daha az tıkanırlar. Ark girişlerinin hidrolik kapasiteleri daha iyi olmakla beraber,özellikle bisiklet tekerlekleri ve trafik geçişleri için rahatsızlık meydana getirmek ve sürüntü maddesi ile daha fazla tıkanmak gibi mahsurları vardır. Yağmur suyu giriş yerlerinin mevkileri ve sayıları,proje mühendisi tarafından belirlenir.Önemli yollarda,yolun iki tarafındaki su arkında akım genişliği 1,80 myi geçince bir yağmur suyu girişi yeri yapılır.Bu sırada su seviyesinin bordür taşının belirli bir miktar altında kalması gerekir.Caddenin eğim durumuna göre kesişen caddeler arası mesafe 100-150 m’yi geçince,çatıdan gelen yağmur suları doğrudan cadde arkına veriliyorsa arktaki su derinliği trafiği engelleyecek bir değere ulaşabilir.Bu durumda orda başka giriş yerleri yapılır.Bu mesafeler,yağmur suyu kanalı yapılmadan,suların cadde yüzeyinde akıtabileceği uzunlukları da gösterirler.

YAĞMUR SUYU KANALLARININ HESABI

Yağmur suyu ve bileşik sistem kanallarının hesabında dikkate alınması gerekli iki önemli faktör hesaba esas alınacak yağmurun verimi ve bunun sebep olduğu akıştır.Bir bölgeye düşen yağmurların süresi,şiddeti ve tekerrürü meteoroloji istasyonlarınca ölçülüp,kayıt edilir yayınlanır.Mihendisin görevi ise bu kayıtlardan bölge şartlarına en uygun olan hesap yağmuru seçmektir. Yağmur suyu kanallarında akan suyun miktarının hesabı için kullanılan yöntemler; a) Yağış alanında mevcut şartlar göz önünde tutularak kullanılabilen deneyimlere dayanılarak hazırlanmış grafikler yardımı ile yapılan hesapları içeren metotlar. b)Yağış ile akış arasındaki bağıntıyı veren rasyonel tahmin metotlarıdır. Yağmur Şiddet,Süre,Verim ve Tekerrür

Su toplama havzalarından kanallara gelen yağış sularının miktarı,yağış alanın özellikleri de yağmurun süre ve şiddetine bağlıdır.Yağmur süresi ve şiddetine ait değerler kayıt edici yağmur ölçekleri ile tespit edilir.Yağmurun başlangıcı ile bitişi arasında geçen zamana yağmurun süresi denir.Birim zamanda düşen yağmur miktarına ise yağmurun şiddeti denir.Bir T süresinde yüzeye düşen yağmur yüksekliği H ise;yağmur şiddeti (İ) İ=II (mm)/T (dak) ifadesi ile hesaplanır.Debi hesaplarında daha çok birim alandan birim zamanda kanallara gelen su miktarı dikkate alınır.Bu değere ise yağmurun verimi adı verilir.Yağmur şiddetinin bilinmesi halinde yağmur verimi t(lt/sn*ha);ı=166,67i eşitliği ile bulunur. Süresi ve şiddeti eşit olan yağmurların bir yıl içindeki sayısına bu yağmurun tekerrürü denir.Ve 20-30 yıllık rasatlardan şiddetleri ve süreleri eşit olan yağmurlar sınıflandırılarak bulunur, (n) ile gösterilir. n=1 senede bir tekerrür eden yağmurdur.n=0,5 iki senede bir tekerrürü gösterir.Tekerrür sayısı küçük olan yağışların şiddetleri büyüktür.Sık sık tekerrür eden yağmurların şiddeti küçüktür.Ve kanal hesaplarında pek kullanılmaz.Yağmurun süresi,yağışın şiddetiyle de değişir.Kısa süreli yağmurların verimleri daha yüksektir. Yağışların süre ve şiddetleri arasındaki bağıntı genel olarak İ=A/B+T şeklindedir.Burada A ve B bölgeye göre değişen sabitlerdir. Hesap Yağmuru:Yağmur suyu ve bileşik sistem kanallarının boyutlandırılmasında esas alınan yağmura hesap yağmuru adı verilir.Hesap yağmuralrı uzun süre yapılan rasat sonuçlarından ekonomik şartlara göre seçilir.Çok büyük şiddetli yağmurlar ancak 8-10 senede bir meydana gelir.Dolayısıyla kanalları bu yağmurlara göre boyutlandırmak ekonomik olmaz.Çok şiddetli yağmuraların hesap yağmuru olarak seçilmesi halinde kanal çapları küçük çıkar,ancak bu durumda hesap yağmurundan daha şiddetli yağışaların sayısı fazla olduğundan senede birkaç defa kanallrın kapasitesi aşılır ve bodrum katları su basabilir. Kanalların maliyeti ile yağışların vereceği zarar karşılaştırılarak optimum çözüme gidilebilir.Hesap yağmurunun tekerrür süresi yerleşim merkezinin büyüklüğüne göre belirlenir.

Küçük yerleşim merkezlerinde,kasabalarda n=3 Orta büyüklükteki şehirlerde n=2 Bodrum katı olan bölgelerde n=1/3 Büyük şehirlerde n=1 Şehir merkezi ve önemli bölgelerde n=1/5-1/25 Hesap yağmurunun giriş süresi genel olarak havzanın eğimine bağlıdır: Büyük eğimli yerlerde J>1/20 T=5 dak Orta eğimli yerlerde 1/20J T=15 dak

Ülkemizde İller Bankası talimatnamesine göre N>100,000 olan yerleşimlerde tekerrür süresi önemli olan bölgelerde 1/10-1/50,diğer yerlerde 1/5-1/10, N<100,000 olan yerlerde önemli bölgelerde 1/5-1/25,diğer yerlerde ½ -1/5 alınabilir. Akış Katsayısı: Bir kanalın toplama havzasına düşen yağmurların tamamı kanallara ulaşmaz,bir kısmı buharlaşır,bir kısmı yüzey boşluklarında tutulur,bir kısmı zemine sızar,geriye kalanı kanallara ulaşır.Kanallara ulaşan kısmı akış katsayıları yardımıyla bulunur.Akış katsayısı C,belirli bir havza için kanalın en büyük debisi ile,birim zamanda bölgeye düşen max.yağış miktarı arasındaki orandır.(C=Qmax/Rmax). 0-1 arasında değişen bir katsayıdır ve aşağıdaki faktörlere bağlı olarak değişir.

a-Yüzey kaplama cinsi b-Toprak cinsi ve zemin özellikleri c-Bitki örtüsü d-Yüzey eğimi e-Yağmurun süresi ve şiddeti f-Bölge iklimi g-Hava sıcaklığı ve rutubeti