DIFFERENTIAL QUADRATURE METHOD FOR FLOOD ROUTING USING
DIFFUSION WAVE MODEL
Journal Name:
- Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi
Keywords (Original Language):
| Author Name | University of Author |
|---|---|
Abstract (2. Language):
The flooding event occurs when the discharge of a river is more than the river capacity. With high and rough
topographic structure, Turkey is located in a semi-arid climate zone and both spatial and seasonal distribution of
precipitation is quite irregular. These irregular precipitations create the flooding events with landform,
topographic structure, faulty land use, unplanned urbanization and destruction of forest areas. Since floods are
characterized by discharge velocity, discharge level and high water levels, these flood characteristics should be
known and preventive actions must be taken for all buildings to be built in river basins. The solutions which are
made for determining flood characteristics are called as flood routing and developed by means of St. Venant
equations. St. Venant equations can be solved in different wave approaches and named hydraulic methods in
flood routing phenomenon. In addition to hydraulic methods, hydrological methods that based only mass
conservation can also be used in flood routing phenomenon. St. Venant equations can be linearized
mathematically with some assumptions, however different wave approaches can be used, it can be denoted as
diffusion wave approach. The diffusion wave equation can be solved by different methods like finite difference
and finite element methods. In this study, the differential quadrature method (DQM) is used for the numerical
solution of diffusion wave equation and it is employed to real flood events data obtained from Sivapalan(1997) and Ozdogan(2010). The DQM results are compared with finite difference results [1,2]. As seen from the
examples, for the solution in DQM it is enough to use fewer solution points.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Taşkın, yeryüzüne düşen yağışların, akarsu yatak kapasitesinin dışına çıkarak taşması olayıdır. Yüksek ve
engebeli topoğrafik yapısı ve yarı kurak iklim kuşağında yer alan Türkiye’de yağışların hem mevsimsel hem de
alansal dağılımı oldukça düzensizdir. Bu düzensiz yağışlar yüzey şekilleri, topoğrafik yapı, arazi kullanımı,
çarpık kentleşme, orman arazilerinin tahribatı ve insan faaliyetleri neticesinde taşkınlara dönüşmektedir.
Akarsular üzerinde inşa edilecek tüm yapılar için akımın hızı, akımın seviyesi ve kesit boyunca taşıdığı hacim
miktarı gibi taşkına ait karakteristiklerin bilinmesi ve bu karakteristiklere göre önlemlerin alınması gerekir.
Taşkın karakteristiklerinin belirlenmesi amacıyla yapılan ve taşkınların ötelenmesi olarak tanımlanan hesaplar
St.Venant denklemleri ile yapılmaktadır. St.Venant denklemleri değişik dalga yaklaşımları altında
çözülebilmekte ve taşkın ötelenmesinde hidrolik yöntemler olarak tanımlanmaktadır. Bunun yanında sadece
kütlenin korunumu esasına dayanan hidrolojik yöntemler de kullanılabilmektedir. St.Venant denklemleri
matematiksel olarak bazı kabullerle doğrusallaştırılabilmekte, farklı dalga yaklaşımları kullanılsa da difüzyon
dalga denklemi şeklinde ifade edilebilmektedir. Elde edilen denklem sonlu farklar, sonlu hacimler gibi sayısal
çözüm yöntemleri ile çözülebilmektedir. Bu çalışmada difüzyon dalga denkleminin çözümünde Diferansiyel
Kuadratür Yöntemi (DKY) kullanılmış ve Sivapalan (1997) ve Özdoğan (2010)’dan alınan gerçek taşkın
örnekleri üzerinde uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar, sonlu fark yöntemleri ile elde edilen sonuçlarla
karşılaştırılmıştır [1, 2]. Her iki örnek çözümden de görüldüğü üzere, çözüm için DKY’de az sayıda hesap
noktası kullanılması yeterli olmaktadır.
FULL TEXT (PDF):
- 2