Barajlar Ayrıntılı Anlatım

[Medeniyet Mühendisi]

BARAJLAR

1 Giris

Baraj, su biriktirmek amacı ile hazne olusturmak üzere bir akarsu vadisini kapatarak
akısı engelleyen yapıdır. Barajın su biriktirme yanında, su seviyesi yükseltme ve genis su
yüzeyi meydana getirme gibi iki önemli fonksiyonu daha vardır.
Bağlama ise su seviyesini yükseltmek amacı ile akarsuyun iki kıyısını birbirine
bağlayan yapıdır. Aralarındaki en önemli fark, esas olarak barajın su biriktirmek, bağlamanın
ise su seviyesini yükseltmek amacıyla yapılmasıdır. Geçmiste her iki terim yerine bent
kullanılmıstır.

Baraj kelimesi, XX. Yüzyılın ortasından sonra Fransızca’dan dilimize geçmis olup
sözlükte engel anlamına gelmektedir.



Talvegden yükseklik : Akarsu tabanından baraj tepesine kadar olan düsey uzaklık.
Temelden yükseklik : Baraj temelinden tepesine kadar olan yükseklik.
Hidrolik yükseklik : Akarsu tabanından maksimum hazne seviyesine kadar baraj eksenindeki düsey uzaklık.


2 Baraj Yapımının Tarihçesi
Dünyada ilk barajın M.Ö. 4000 yıllarında Nil nehri üzerinde insa edildiği tahmin
edilmektedir. Uzunluğu 110 m ve yüksekliği 12 m olan bu baraj sulama ve içme su ihtiyacı
için kullanılmıstır. Gene Nil nehri üzerinde Sadd-el-Kafara barajının M.Ö. 2950-2750 yılları
arasında yapıldığı bilinmektedir. Çin’de ise M.Ö. 200 yıllarında yapılan Tu-Kiang barajı, 200
bin ha’lık pirinç tarlalarını sulamak için günümüzde hala kullanılmaktadır. Hindistan ve
Seylan’da 2000 yıl önce yapılmıs barajlar vardır. Đlk önemli kargir baraj 10 m yüksekliğinde
ve Türkiye’de yapılan Kesis Gölü barajıdır.

Ağırlık, Toprak dolgu, Kaya dolgu, Kemer, Payandalı ve Silindir sıkıstırmalı beton
barajların tarihçelerini Prof. Dr. Necati Ağıralioğlu’nun Baraj Planlama ve Tasarımı Cilt 1
kitabında bulabilirsiniz.




1. Gölet gövdesi, 2. Yaklasım kanalı, 3. Dolusavak Kontrol Kesiti, 4. Bosaltım Kanalı,
5. Enerji kırıcı tesis, 6. Su alma ağzı ve dipsavak, 7. Su yükseltme ve vana odası, 8. Tahliye
büzü, 9. Ulasım yolu


3 Barajların Kısımları

1. Baraj gövdesi: Bütün vadiyi kapatarak yapay bir göl olusmasını sağlar. Genellikle beton veya dolgu malzemesinden insa edilen sabit bir yapıdır.

2. Baraj gölü: Baraj gövdesinin arkasında suyun depolandığı vadi kısmıdır. Baraj gölü, ölü hacim, faydalı hazne hacmi ve taskın koruma hacminden olusur.

3. Su alma yapısı: Baraj gölünde toplanan suyun alınmasını sağlayan yapıdır.4. Dip savak: Gerektiğinde baraj gölünü tamamen bosaltmak, dolusavak debisini azaltmak, akarsu mansabına bırakılması gerekli miktarda suyu vermek için kullanılan tesistir.

5. Dolu savak: Taskın sularının mansaba aktarılarak yapının emniyetini sağlayan tesistir.

6. Derivasyon tesisleri: Bir derivasyon sistemi baraj insaatının kuru bir ortamda yapılmasını sağlar. Suyun insaat alanına girmesini önleyen batardolardan ve suyun mansaba aktarılmasını sağlayan açık veya kapalı iletim tesislerinden olusur.

7. Büro, atölye, laboratuar, lojman, ambar, garaj, park yerleri gibi barajın özellik ve büyüklüğüne bağlı olarak ihtiyaçlara cevap verecek sekilde boyutlandırılmıs yapılar.

8. Diğer tesisler: Barajın hizmet ettiği amaca uygun olarak enerji santralleri, içme suyu arıtma tesisleri, balık geçidi, tomruk geçidi gibi yapılar öngörülür.


4 Baraj Yerinin Seçimi
Baraj planlama çalısmaları esnasında akarsu vadisinde baraj yapımına uygun yerler belirlenir. Daha sonra baraj yeri alternatifleri ayrıntılı olarak incelenir, üstün ve sakıncalı yönleri karsılastırılarak en uygun baraj yeri belirlenir.

1. Baraj yerinin özellikleri: Baraj yerinin topoğrafyası, temelin ve yamaçların jeolojik yapısı, tasıma gücü, muhtemel faylar, çatlaklar, alüviyon kalınlığı, dolu savak yeri ve kapasitesi, derivasyon sartları, ulasım durumu, baraj insaatında kullanılacak malzemenin baraj yerine uzaklığı, yapının doğa ile uyumu gibi hususlar incelenir.

2. Göl bölgesinin özellikleri: Göl bölgesinin topoğrafyası ve jeolojik yapısı, kayaların cinsi, kalınlığı ve geçirimsizliği, göl bölgesinin su tutma gibi özellikleri, göl yamaçlarının stabilitesi ve heyelan durumu incelenir.

3. Yağıs havzasının hidrolik ve hidrolojik özellikleri: Yağıs havzasının hidrolik, hidrolojik, meteorolojik, morfolojik özellikleri incelenmelidir. Bu çerçevede yağıs akıs iliskilerine bağlı olarak, akarsuyun malzeme tasıma miktarı, sediment birikimi, sızma, buharlasma, akarsu drenaj sistemi ve bitki örtüsü incelenir.

4. İskan, istimlak ve yenileme ile ilgili maliyetler: Baraj gölü nedeni ile bölgede su altında kalacak yerlesim yerleri, endüstriyel tesisler, tarım arazileri, ulasım yolları gibi tesislerin iskan, istimlak ve yenileme olanakları incelenir.

5. Çevre etkisi: Baraj nedeni ile bölge ikliminde ve canlı yasamı dengelerinde olusacak etkiler, tarım için yeraltı suyu dengesinin korunması (tuzlanma), tarihi yerlerin su altında kalması, bölgenin doğal yapısının bozulmasının sosyal yasam üzerindeki etkileri incelenir.


5 Baraj Yapma Amaçları
Bir baraj asağıdaki amaçlardan biri veya birkaçına hizmet etmek için yapılır.

1. Sehirlerin içme ve kullanma suyu ihtiyacı: Artan nüfus ve refah seviyesinin yükselmesi ile birlikte yerlesim yerlerinin içme ve kullanma suyu talepleri de artmaktadır.

2. Sanayi su temini: Sanayi üretim için mutlaka suya ihtiyaç duyar. Dolayısıyla sanayinin su talebi de büyük ölçüde baraj ve göletlerden temin edilmektedir.

3. Sulama suyu: Ülkemizde günümüz itibariyle teknik ve ekonomik olarak sulanabilen 8,5 milyon ha (hektar) arazi mevcuttur. Sulu ziraat yapılması halinde susuz ziraata nazaran 5 ila 14 misli bir gelir artısı olmaktadır. Ayrıca ürün deseni de zenginlesmektedir. Susuz tarımla arpa-buğday ekilen arazilere pamuk, patates, mısır gibi ürünler de yetistirilebilmektedir. Sulama suyu genellikle akarsular üzerine insa edilen baraj ve göletlerden sağlanmaktadır.

4. Hidroelektrik enerji üretimi: Su kaynaklarından ekonomik olarak istifade edilmesi açısından Hidroelektrik Enerji Üretiminin rolü çok büyüktür. Zira hidroelektrik enerji, ülke kaynaklarının kullanılması ile üretildiği için, dısa bağımlı değildir. Bir ülkenin elektrik enerjisi tüketimi o ülkenin kalkınmıslığının bir göstergesidir. Ülkemizin 2005 yılında kisi basına yıllık elektrik enerjisi sarfiyatı 2 100 kWh iken, gelismis ülkelerde 9 000 kWh, ABD ve Kanada gibi ülkelerde ise 12 000 kWh’dır. Ülkemizde 2005 yılı sonunda 160,332 milyar kWh elektrik tüketilmistir. Elektrik sarfiyatı yılda % 6 ila % 8 arasında bir artıs göstermektedir. Yani yılda % 7 civarında bir artıs söz konusudur. Buna göre 2010 yılında 225 milyar kWh, 2020 yılında ise 440 milyar kWh civarında bir ihtiyaç olacağı tahmin edilmektedir.

Günümüz itibariyle Türkiye’de 137 adet hidroelektrik santral isletmededir. 137 santral 12 846 MW ‘lik bir kurulu güce ve 45 milyar kWh yıllık ortalama üretim kapasitesine sahiptir. Bu durumda ekonomik potansiyelimizin % 35’i, teknik potansiyelin ise % 21’i kullanılabilmektedir. ABD, Kanada hatta Norveç gibi ülkelerde bu oran % 80’lere ulasmıstır.


5. Su ürünlerinin üretimi: İnşaa edilen barajların göllerinde balıkçılık yapılmak suretiyle önemli ölçüde gelir sağlanır. DSĐ’nin; Đzmir (Ürkmez), Adana (Seyhan), Elazığ (Keban), Sanlıurfa (Atatürk Barajı), Bolu (Gölköy), Amasya (Yedikır), Edirne (İpsala), Sivas (Çamlıgöze) olmak üzere 8 adet su ürünleri üretim tesisinde yılda 28 milyon adet yavru balık üretilerek barajlara bırakılmaktadır.

6. Mesirelik kullanım: Barajlar insa edildikleri bölgeye hayat vermektedir. Baraj civarlarında teskil edilen rekreasyon sahaları, yesil alanlar, orman alanları civarda yasayan insanların mesirelik olarak kullanabilecekleri dinlenme yerleridir.



6. Barajların Çevre Etkileri
Bir akarsu vadisinde yapılan baraj bölgenin ve çevrenin bazı özelliklerinde önemli değismelere sebep olabilir. Bu etkilerin en önemlileri sunlardır:

1. Ekonomi ve sosyal yasam üzerindeki etkisi
2. Bölge ekolojisi üzerindeki etkiler
3. Bölgenin iklimine etkisi ve bitki örtüsüne etkisi
4. Gaz emisyonları ile sera etkisi
5. Balıkçılığa etkisi
6. Memba ve mansap bölgesindeki yeraltı sularına etkisi
7. Akarsu ulasımına etkisi
8. Mansap kesimindeki yatay oyulmalarına ve akıs rejimine etkisi
9. Rekreasyon ve turistik aktivitelere etkisi


7 Barajların Sınıflandırılması

7.1. Büyüklüklerine göre sınıflandırma
Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD : International Comission on Large Dam) büyük baraj tanımı için asağıdaki sartları vermektedir:

- Kreti ile temeli arasındaki yükseklik 15 m’den fazla olan barajlar ile
- yüksekliği 10-15 m arasında olan fakat buna ek olarak,
- kret uzunluğu > 500m
- hazne hacmi > 1.106 m3
- en büyük taskın debisi > 1000 m3/sn

olma özelliklerinden en az birisini tasıyan barajlar büyük baraj olarak isimlendirilir.

Gölet (küçük baraj): Büyük baraj tanımının dısında kalan, projesi daha basit ve çabuk sonuç alınan yapılardır.

Yüksek baraj: Yüksekliği 50 m’den fazla olan barajlara denir.


7.2 Yapılıs amaçlarına göre sınıflandırma
Bir baraj tek veya çok amaçlı olarak planlanır. Tek amaçlı barajlar içme suyu temini, endüstri suyu temini, sulama, hidroelektrik enerji, taskın kontrolü vb. için yapılırlar. Bunların birkaçını birlikte temin eden baraja çok amaçlı baraj denir.


7.3 Hem gövde dolgu malzemesi, hem de gövde biçimine göre sınıflandırma


a. Dolgu barajlar
1. Toprak dolgu
2. Kaya dolgu
3. Önyüzü betonarme kaplı kaya dolgu


b. Beton barajlar
1. Beton ağırlık
2. Payandalı
3. Beton kemer
4. Silindirle sıkıstırılmıs beton barajlar


8 Baraj Tipinin Seçimi
Bir baraj yerinde genellikle birden fazla baraj tipinin yapımı söz konusudur. Bu nedenle baraj yerine ve yapılıs amacına uygun ve en ekonomik olan baraj tipinin belirlenmesi için birçok faktörün incelenmesi gerekmektedir. Bu faktörlerin baslıcaları sunlardır:

1. Baraj yerinin topoğrafik durumu: Baraj yerinin topoğrafyası, baraj tipinin seçiminde dikkate alınan ilk kriterdir.
Dar vadiler: Kemer ve ağırlık barajların projelendirilmesinde elverislidir. Ağırlık barajların vadi genisledikçe ve tabanda alüvyon kalınlığı arttıkça ekonomisi azalır ve durum dolgu gövde lehine gelisir. Payandalı (bosluklu) beton barajlar daha genis vadilerde ekonomik olabilir.

Derin bir vadi ile üst kotlarda yatık yamaç kombinasyonlarında karma tipte baraj gövdeleri projelendirilebilir. Beton barajlar genellikle genis vadilerde ekonomik değildir. Az dalgalı araziler ve genis vadiler: Dolgu baraj için uygundur. Derin ve dar vadiler: Özellikle dolu savağın yerlestirileceği uygun bir boyun olusmadığı durumda, eğer vadinin yamaçları sağlamsa kemer baraj, aksi durumda beton baraj düsünülür. Çünkü bunların dolu savakları gövdelerin üzerine yerlestirilebilir (Berkün, 2005).

2. Temel zemini ve jeolojik yapı: Baraj yerinin jeolojisi baraj türü üzerinde etki eden etkenlerden en önemlisidir. Baraj yerindeki temel durumu her baraj türü için uygun değildir. Tabiatta çok çesitli temel türüne rastlamakla birlikte, genel olarak temeller dört grupta toplanabilir:

a. Sağlam kaya temeller: Bunlar tasıma güçleri yüksek, homojen ve genel olarak geçirimsizdirler. Her tür baraj için uygundurlar. Bu tür temellerde, ayrısmıs olan yüzey kayasının sıyrılması ve çatlakların enjeksiyonla tıkanması gerekir.

b. Çakıl temeller: Bu temellerde, tasıma gücü oldukça iyi, oturma miktarları ihmal edilebilir mertebede, fakat geçirimlilik yüksektir. Bunlar genel olarak kemer ve payandalı barajlar için elverisli değildir. İyi sıkısmıs durumda iseler, toprak dolgu, kaya dolgu ve alçak beton ağırlık barajı için uygundurlar. Fazla miktarda su sızdırabilecekleri için, bunlarda bir takım sızdırmayı azaltıcı tedbirlerin alınması gerekir.

c. Silt veya ince kum temeller: Tasıma güçleri az, oturma miktarları çok ve geçirimlilikleri çok olan bu temellerde erozyon (asınma) meydana gelebilir. Bu bakımdan alçak beton ve toprak dolgu barajlar için elverisli temellerdir. Temel oturmaları, asırı sızma kaybı ve mansap eteğinin oyulması bunların önemli problemlerdir.

d. Kil temeller: Bunların tasıma gücü çok az, konsolidasyondan dolayı oturma miktarları çok yüksek ve geçirimlilikleri azdır. Bu yüzden ancak alçak toprak dolgu barajlar için tavsiye edilirler. Böyle temeller özel projeler ve tecrübeli mühendisler gerektirir (Ağıralioğlu, 2004).

3. Baraj insaatında kullanılacak uygun malzemenin yeri ve cinsi: Baraj insaatı için üç çesit doğal malzemeye gereksinim vardır. Bunlar, dolgu için toprak, dolgu ve riprap için kaya ve beton için agregadır. Bunlar mümkün olduğunca baraj yerine yakın bir alandan karsılanır. Malzeme tasıma maliyetinin azaltılması toplam proje maliyetini önemli ölçüde düsürür. En
ekonomik baraj tipi, baraj sahasına oldukça yakın ve yeterli kapasite ve malzeme kalitesine sahip ocaklarının bulunabilmesi ile sağlanabilir. Kum, çakıl ve agrega yapmaya elverisli kayaların yeterince bulunduğu yerlerde beton baraj tipi uygundur. Uygun özellikte toprak ve kayaların yeterince bulunduğu yerlerde ise dolgu baraj tipleri yapılabilir. Bir baraj aksı için dolgu ve beton baraj tipinin her ikisi de uygun görülüyorsa, dolgu malzeme ocaklarının uzaklığı, beton baraj tipinin tercihini gerektirebilir. Bunun için bir maliyet karsılastırması yapılmalıdır.

4. Ulasım olanakları: Baraj yerinin, mevcut yollara yakın olması yeni yol yapımını azaltacağından, maliyeti düsürür. Baraj yeri seçilirken malzeme ocaklarına ulasım olanakları da önemlidir.

5. Çevirme (derivasyon) kosulları: Baraj insaatını kuru kosullar altında yapabilmek için, insaatın yapılacağı kısmın memba ve mansap tarafları batardo denilen yüksekliği düsük barajlar ile kapatılarak, gelen su derivasyon tüneli veya kanalı denilen yapay bir yatak vasıtası ile mansap tarafına akıtılır. Bu tünel ileride esas yapının dip savağı veya kuvvet tüneli olarak da kullanılabilir.

6. Dolu savak kapasitesi ve yeri: Dolgular olusacak hareketlere karsı toleranslı yapılar olarak bilinmesine rağmen, suyun kreten asmasına karsı oldukça düsük direnç gösterirler. Bu durum, dolgu barajların hava payı ve dolusavak kapasitesi yönünden tutucu tasarımını öngörmektedir. Beton barajlarda ise, kret üzerinden su asımında proje toleransı yüksektir. Büyük akarsularda gelebilecek büyük taskınlar büyük kapasiteli savakların yapılmasını gerektirir. Bunun için dolu savağın baraj gövdesi üzerinde yer alabildiği beton veya kemer barajlar uygun olur. Dolu savağın yerlestirilebileceği dar boyunların bulunduğu vadilerde dolgu baraj tipi uygun olabilir
(Berkün, 2005).

7. Deprem: Barajın yapılacağı alan aktif bir deprem bölgesi ise, depremden doğacak dinamik yüklerin dikkate alınması gerekir. Deprem etkilerine karsı barajların hassaslık sırası kemer, payandalı, kaya dolgu, ağırlık, silindirle sıkıstırılan beton ve toprak dolgudur (Ağıralioğlu, 2004).

8. İklim kosulları ve yapım süresi: Bölgenin iklim kosulları uygun değilse ve herhangi bir sebepten dolayı insaat süresi kısıtlı ise, çabuk insa edilebilecek bir baraj tipi seçilir. Eğer insaatta killi yapı malzemesi büyük çapta söz konusu oluyor, fakat iklim sartları bunun islenmesine uygun olmuyorsa, (örneğin her mevsimin yağıslı veya uzun süre don olusması durumunda) beton baraj tipinin seçimine gidilir. Burada insaat süresi de beraber düsünülmesi gereken bir faktördür.

9. Heyelan: Baraj gölü yamaçlarından heyelan ile göle akabilecek zemin kütleleri büyük dalgalar olusturulabilir. Dolgu barajlar kreten dalga asmasına karsı dayanıksız yapılardır. Bu gibi durumlarda beton barajlar tercih edilebilir.

10. Ülkenin ekonomik durumu: Barajlar bir ülkenin ekonomisini ciddi ölçüde etkileyebilecek derecede çok yüksek maliyeti olan yapılardır. Tip seçimi maliyetler arasında büyük farklar olusturabilir. Bu nedenle bir bölgede yapılabilirliği mümkün görülen birkaç tip arasında yapılacak seçimde, ülkedeki yararlanılabilir teknoloji uzmanı kadro gibi olanaklar mümkün olduğunca iyi değerlendirilmelidir.

11. Makine parkı alanı mevcudiyeti, makinelerin tip ve kapasiteleri: Barajda genis hacimli ve çesitleri oldukça farklı ağır vasıtalar ve diğer cihazlar devamlı hareket halindedir. Bu nedenle bu araçların gereğinde rahatlıkla park ve manevra yapabilecekleri yeterli genislikte bir alanların bulunması, insaat islerinin sürekliliğinin sağlanması için en önemli özelliklerinden birisidir. Mevcut makinelerin tip ve kapasiteleri de baraj tipine göre insaatın hızını ve sürekliliğini etkileyen önemli bir etken olabilir(Berkün, 2005).



Konu Devamı : Linklerin Görülmesine İzin Verilmiyor Üye Ol veya Giriş Yap