Rehber | Kategoriler | Konular
HiDROLiK
Hidroliğin târihçesi: Nehir kenarında kurulan çok eski medeniyetlerde insan, hayvan ve bitkilere su sağlamak üzere pratik hidrolik bilgileri kullanılmıştır. Binlerce yıl önce Mısırlılar çok geniş rezervuar (hazne, sun'î göl), sulama ve su yolları ağlarını planlamış ve inşâ etmiştir. Süleymân aleyhisselâm devrinden kalma su hazneleri hâlâ hayranlık uyandırır. M.Ö. 3000 yıllarından Mennes'in, Memphis bölgelerini sellerden korumak için Nil üzerine kargir bir baraj yaptığı söylenmektedir. Bu baraj, içme ve kullanma suyu da sağlıyordu. M.Ö. 2000 yıllarında Mısırlıların Nil Deltasını Kızıldeniz'e bağlayan bir kanal yaptığı ve bunun 1000 yıldan fazla bir süre Akdeniz ile Kızıldeniz arasında gemi geçişi için kullanıldığı sanılmaktadır.
Muhtemelen M.Ö. 2300'de Mısırlılardan da önce mancınıklı kova şeklinde su yükseltme aracı Dicle-Fırat vâdilerinde geliştirilmiş, M.Ö. 2400 yılında Bâbilliler Dicle Nehri üzerinde büyük bir baraj, geniş bir sulama ve su iletim ağı inşâ etmiştir. Bunun kalıntıları hâlâ görülmektedir. Eski devirlere âit gelişmiş sulama tesislerinin kalıntılarına bugün İsrail'in elinde bulunan Necef bölgesinde, Arabistan'ın güneyinde ve Çin'de rastlanmaktadır.
Asur kraliçesi putperest Semiramis (M.Ö. 800) zamânında Van Ovasına su getirmek için yapılan 56 km'lik 4 m3/sn debili, Şamran Kanalı hâlâ sulamada kullanılmaktadır. M.Ö. 385'te Kızıldeniz Akdeniz'e bağlıydı. Şam'da her evde su vardı. Çinliler 500 m derinlikte kuyu kazmıştı. Peru'da Kızılderililer mükemmel su tesisleri yapmıştı. Yunanlılar ve Romalılar büyük su kemerleri, tüneller ve limanlar da yapmış olmalarına rağmen önceleri hız ve diğer temel kavramları pek bilmiyorlardı. M.Ö. 3. yüzyılda Arşimet meşhur prensibini buldu. M.S. 100 yılında İskenderiyeli Hero birçok hidrolik makinalar planladı. Kendisi hız, debi vb. kavramları da biliyordu. Bundan yüzlerce yıl sonra bile, kendinden sonra gelen zamânın bilginleri bunları anlayamadılar. Hindistan'da çok sayıda büyük hacimli açık su hazneleri yapılmıştı. Bergama'da 20 atmosfer basınca dayanan borular kullanılmıştı.
Hazret-i Muâviye zamânında Mekke'ye su getiren kemerler yapıldı. Halife Me'mûn zamânında 9. yüzyılda Nil üzerinde seviye ölçümü başlatıldı. Halîfe Mütevekkil zamânında ve sonraları ölçü tertibatı yenilendi ve hâlâ çalışmaktadır. Câbir, Bîrûnî, Cezerî, Harezmî, Hâzinî, Tûsî, Kerecî, Âmulî, Hirevî gibi âlimler hidroloji, hidrolik yer altı suyu mevzuunda eserler yazmış ve bunlara âit prensipler kullanarak otomatik âletler yapmışlardır. Öz ağırlık ölçümü için hassas terâzi yaptılar. Bunda ısı etkisini bile hesaba katmışlardı.
Rönesans'tan sonra Leonardo da Vinci, kendisine kadar pek gelişmeyen hidrolik konusunda, deneysel ve teorik çalışmalar yapmış, dalgalar, çevrintiler ve borulardaki akışı anlatmış ve dalgaların yayılma, yansıma ve girişimini şekillerle göstermiştir. Galileo, serbest düşme kânunu ile dolaylı olarak hidroliğe katkıda bulunmuştur. Evangelista Toricelli bu kânunu orifislerden (deliklerden) çıkan suya uygulamıştır.
On yedinci yüzyılda Blaise Pascal, Hidrolik pres ve basınç iletilebilirliği prensiplerine açıklık getirerek hidrostatik teorisini tamamlamış, aynı yüzyılın sonunda İsaac Newton hareket kânunlarını kurup, akışkan viskozitesi ve atâletten doğan akış direnci tariflerini geliştirmiştir. Bunun çalışmaları hidrolikte büyük ehemmiyet taşıyan "enerjinin korunumu" ve "momentumun korunumu" kânunlarına temel teşkil etmiştir.
Modern gelişmeler: On sekizinci yüzyılın ilk yarısında sürtünmesiz (ideal) akışkanların matematiksel incelemesini yapan Leonard Euler ve Daniel Bernouilli ile klasik hidrodinamik hızla gelişmiştir. Aynı yüzyılın ikinci yarısı ve 19. yüzyılın başlarında matematiksel hidrodinamik ve deneysel hidrolik birbirinden bağımsız iki disiplin olmuştur. Bunlardan ilki Lord Kelvin, Lord Rayleigh, Sir George G.Stokes, Harace Lamb ve diğerleri tarafından, ikincisi ise Antoine de Chezy, Henry Darcy, Henry Bazin, James B.Francis, Robert Manning ve diğer birçok araştırıcı tarafından geliştirilmiş, 20. yüzyılda ise bu iki alan akışkanlar mekaniği olarak birleştirilmiştir. Boyut analizi ve küçültülmüş modellerin geliştirilmesi bu modern sentezi sağlamıştır. Osborne Reynolds hareketli tabanlı (kum gibi) nehir modelini ortaya koymuş ve William Froude bir deney tankında su içinde gemi modellerini çekme tekniklerini geliştirmiştir. Böyle modelle tabiat arasında geçerli ampirik bağıntılar elde edilmesi mümkün olmuştur. Ludwig Prandtl'ın 1904'te geliştirdiği sınır tabaka teorisi ideal akışkanın matematiksel teorisi ile hakîkî akışkanların gerçek davranışı arasındaki boşluğu doldurmuştur.
Hâlen üniversite ve hükûmete âit (Ankara DSİ Araştırma Laboratuvarı gibi) laboratuvarlarda hidrolik konusundaki araştırmalar sürmektedir. Sıvıların mekaniği statik ve kinetik olarak ikiye ayrılır. Kinetik ise kinematik ve dinamik kısımlarından ibârettir. Fiziksel hidrostatik kanunları, sükûnetteki (durgun) akışkanların tesirlerini ve özellikle basınç, basınç kuvveti, mutlak veya rölatif dengeyi inceler. Sıvı içinde birim yüzeye sâhip bir noktadaki toplam (mutlak) basınç, yüzeydeki atmosfer basıncı ile o nokta üzerindeki sıvının ağırlığının toplamına eşittir. Havanın her tarafta var olması düşünülerek, aksi gerekmedikçe genellikle mutlak basınç yerine sâdece sıvı ağırlığının doğurduğu efektif (etkin) basınç kullanılır. Ucu atmosfere açık basınç ölçekleri de bu basıncı gösterdiğinden buna ölçüm basıncı da denir. Basınç kuvveti, basınçla tesir alanının çarpımına eşittir. Sıvı içinde bir noktadaki basınç, her yönde aynı olduğundan ve sıvılar basıncı her tarafa aynen ilettiğinden, kaldırma kuvveti de bu basıncın yukarı yönelmiş değeri ile etki alanının çarpımından doğar. Basınç kuvveti etki ettiği yüzeye diktir. Küresel yüzeylerde merkezden geçer. Mutlak dengede sıvı tam durgun haldedir. Rölatif dengede, sıvıyı taşıyan kap hareket etmektedir. Hidrokinematik, etkiyen kuvvetler gözönüne alınmaksızın akışkan hareketini inceler. Hidrodinamik, ilgili kuvvetler ve birlikte meydana gelen enerji değişimleri de dâhil olarak akışkan hareketini ele alır.
Akışkan özellikleri, rölatif zaman ve mekan durumu, akışın basınçlı (boru içinde) veya câzibeli (açık kanal veya boru içinde yerçekimi etkisiyle) cereyan etmesi, hidrolik olayların karakteristiklerini teşkil eder.
Sıvı özellikleri: Hidrolik, homojen olduğu kabûl edilen kütlesel boyuttaki sıvılarla ilgilenir, moleküler boyutlarla meşgul olmaz. Katılardan farklı olarak, denge hâlindeyken sıvılar kesme kuvvetine mukâvemet edemezler. Belirli bir şekle sâhib olmayan bir sıvı kütlesinin sıcaklık ve basınçla sâdece pek az değişen muayyen bir hacmi vardır.
Fizik kânunları matematik eşitliklerle ifâde edilir. Mekaniğin üç temel prensibi, hidrolikte de aynen uygulanır. Bunlar kütlenin korunumu (süreklilik), enerjinin korunumu (Bernoulli) ve momentumun korunumu prensipleridir. Hidrolik problemlerinin çözümünde bu prensipler ve ilgili eşitlikler yardımıyla gerekli hesaplamalar yapılmaktadır.
Hidroliğin uygulama alanları: İnşaat mühendisliği içindeki hidrolik (su) mühendisliği alanında su getirme, kanalizasyon, sulama, kurutma, su ulaştırması, taşkın kontrolu, hidroelektrik enerji, erozyon kontrolu, arâzi ıslahı, çevre kirlenmesi kontrolu, dinlenme tesisleri vb. projelerinde hidrolik bilgileri kullanılmaktadır. Su alma, iletim, biriktirme, dağıtma, toplama, tasfiye, ölçme ve kontrol yapıları vb. hep hidrolik esaslarına göre şekillendirilmektedir. Bu maksatla baraj, bağlama, kuyu, pompa, boru, galeri, açık kanal, denge bacası, cebri boru, türbin, kanal, menfez, hazne, sedde, kıyı duvarları, dalgakıran, kaplama duvarı, savak, köprü ayağı, gemi geçit ve inşâ tesisleri, kapak, vana, ızgara, kum ve silt tutucu, çökeltim havuzu, havalandırma havuzu, yüzme havuzu, yüzdürme havuzu, çürütme tankı, kurutma yatağı vb. teşkilinde hep hidrolikten istifâde edilmektedir. Hidrolik yardımı ile bilhassa sıvıların takriben sıkışmama ve aldıkları basıncı aynen iletme özelliklerinden faydalanılarak çeşitli makina ve mekanizmalar geliştirilmiştir. Cendereler, liftler, otomatik kontrol tertibatları, frenler, inşaat makinaları, silahlar, hava ve deniz vâsıtalarına âit makinalar vb. hep hidrolik prensiplerine dayanmaktadır. Hidrolik, boru içinde katı madde taşınması, bitkilerde su ve kan dolaşımının incelenmesinde de kullanılmaktadır.
e-posta adresimize mail atabilirsiniz.