Açık Kanal Akımları

Açık kanal akımları; akarsuyun su yüzeyinin atmosfere açık olduğu akımlardır.  Su yüzeyinin hava ile temas halinde olan bir yüzeyi mevcuttur. Akarsular, sulama kanalları, kanalizasyon şebekeleri, drenaj kanalları ve yağmur suyu kanallarındaki akımlar vb. şekilde yapılmış olan sulama kanalları açık kanal akımlarıdır.

Açık kanallarda akım tipleri değişik ölçütlere göre isimlendirilirler.

Açık Kanal Akımları;

• Kararsız Akım
  • Üniform Akım
  • Üniform Olmayan Akım
    • Tedrici Değişken
    • Ani Değişken
• Kararlı Akım
  • Üniform Akım
  • Üniform Olmayan Akım
    • Tedrici Değişken
    • Ani Değişken

şeklinde sınıflandırılmaktadır.

Bir akarsu akımında, herhangi bir noktadaki suyun derinliği, hızı, suyun temas halinde olduğu kesiti, suyun debisi gibi hidrolik parametreleri zamanla değişmiyorsa veya belirli zaman aralığında sabit kabul ediliyorsa bu akım türüne kararlı akım denir. Eğer yukarıda sayılan hidrolik parametreler zamanla değişiyorsa bu akım türüne ise kararlı olmayan akım denir.

Zaman ölçütü dışında akımların bir diğer sınıflandırma çeşidi de konumlarına göre sınıflandırılmalarıdır. Kanaldaki akan suyun derinliği kanalın her noktasında aynı ise üniform (değişken olmayan) akım, her noktasında aynı değil yani akım derinliği değişkense üniform olmayan (değişken) akım denir. Bu durum hem kararlı akımlarda, hem de kararsız olmayan akımlarda gözlemlenebilmektedir.

Açık Kanallarda Üniform Akımlar

Kanal kesitinin sabit kaldığı, bunun sonucunda da su derinliğinin de değişmediği akımlara üniform akımlar denir. Genellikle bir kanal tasarlanırken akımın üniform olması istenir. Çünkü üniform akım boyunca suyun derinliği, hızı ve dolayısıyla debisi  sabit kalmaktadır. Bu nedenle tasarlanan su kanallarında bu kriterler göz önünde tutularak su daha kolay kontrol edilmek istenmektedir. Yapılan projelerde kanal kesiti oldukça sabit tutulur ve üniform akım koşulları sağlanacak şekilde tasarımlar yapılır.

Doğal akarsularda üniform akım koşullarının oluşması çok zordur. Ancak hesaplamalardaki kabullerde akarsulardaki su hesaplarında da üniform akım şartları dikkate alınarak hesaplar yapılır.

Açık Kanallarda Üniform Olmayan Akımlar

Doğal akarsu kanallarında, taban eğimi, pürüzlülük ve debi en kesitten başka birkesite geçildiğinde değişeceğinden üniform akım söz konusu olamayacaktır ve üniform akış şartları için verilen denklem ve ifadeler de kullanılamayacaktır. Ayrıca, bir akarsu kanalına inşa edilecek herhangi bir su yapısı veya kanalda oluşturulan herhangi bir değişiklik de üniform akım şartlarını bozacaktır. Bu durumlarda, kanal derinliği ve akım hızı, kanal boyunca alınan bir x mesafesinin fonksiyonu olarak hesaplanacaktır. Akım çizgileri birbirine paralel olmayacak ve dolayısıyla akarsu kesitinde hidrostatik basınç dağılımında sapmalar meydana gelecektir.

Üniform olmayan açık kanal akımları iki kısma ayrılır.

1. Tedrici(yavaş) değişen akımlar (enerji ve sürtünme kuvveti ile ilgili denklemler geçerli)
2. Ani değişen akımlar (enerji ve impuls- momentum denklemleri geçerli)