Barajların Sürdürülebilirliği ve Verimi

 

 

Murat AKDOĞAN[1]               Turgut UZEL[2]            Ahmet Y. ÜRÜŞAN[2]

 

 

 

Bugüne kadar en uygun baraj yerleri kullanıldığından yeni yapılacak barajların maliyetleri yüksek, verimi düşük olabileceğinden; mevcut barajların sürdürülebilirlik anlayışı içinde verimli işletilmesi gerekmektedir. Barajlarda muayene, bakım ve onarım hizmetlerine ihtiyaç vardır. Mansap bölgesinde can, mal ve çevre kayıpları asgariye indirilmelidir. Rezervuar kısmında çevre sorunları ve bazı kazalar yaşanabilmektedir. Su toplama havzasında erozyon tehditleri olabilmektedir. Rezervuar kısmı su bitkileri ile kaplanmakta askıda malzeme ile içinde görüş 0-50 cm ye düşmektedir. Su toplama havzasından gelen birikinti ürünleri (silt) tabaka oluşturmakta, baraj kapaklarının açılmasının engellenmesine, rezerv hacminin azalmasına ve kullanım ömrünün kısalmasına neden olabilmektedir. Baraj gövde betonunda zaman içerisinde hasar olabilmektedir. Zeminde, betonda su kaçakları olabilmektedir. Baraj tesisleri (kapaklar, tüneller, vanalar, by-pass borusu vb.) arıza yapabilmekte, bakımları gerekmektedir.

 

Bu çalışmada, yukarıda adı geçen konular, iyileştirme çalışmaları gerçekleştirilen bir uygulama ile ele alınmış ve barajların verimliliğinin korunmasına ilişkin başka ne gibi önlemlerin alınabileceği gözden geçirilmiştir.

 

Anahtar Sözcükler : Baraj güvenliği, Baraj bakımı, Baraj verimliliği

 

​

Giriş

 

Türkiye, tektonik oluşumu, jeolojik yapısı, topografyası ve meteorolojik özellikleri gibi nedenlerle, her zaman çeşitli doğal afet tehlikelerine sahip olan bir ülke olmuştur. Bunların başında deprem gelmektedir. Türkiye, Akdeniz, Alp ve Himalaya deprem kuşağı içerisinde yer almaktadır. Afrika, Arap, Avrasya ve Anadolu plakalarının birbirine göre göreceli hareketi sonucunda Anadolu plakasında bir sıkışma meydana gelmektedir. Uluslararası Yer Dönme ve Referans Sistemleri merkezi (IERS) verilerine göre Afrika plakasının 9 mm/yıl kuzey doğuya, Arabistan plakasının 23 mm/yıl kuzeye hareket ederek Anadolu plakasını sıkıştırmaktadır. Böylece Anadolu plakası her yıl 25 mm batıya doğru hareket etmektedir. Batı Anadolu’da yer değiştirme 30 mm olarak güneybatıya doğru yönelmektedir. Bu hareketlerin bir sonucu olarak ülkede başta Kuzey Anadolu Fay (KAF) hattı, Doğu Anadolu Fay (DAF) hattı ve Bitlis Zonu gibi büyük fay hatlarının yanı sıra irili ufaklı pek çok yanal ve dikey atımlı fay kırıkları bulunmaktadır (Barka, 1992). Tarih boyunca meydana gelen irili ufaklı depremlerle Türkiye, dünyada bir deprem ülkesi olarak dikkat çekmektedir. Özellikle 1990 sonrası meydana gelen depremlere bakılacak olursa 1992 Erzincan, 1995 Dinar, 1998 Ceyhan, 1999 Gölcük ve Düzce 2002 Afyon, 2003 Bingöl, 2011 Van depremleri can ve mal kaybının yoğun olduğu depremler olarak ön plana çıkmaktadır. Ülkenin doğal afetler sıralamasında can ve mal kaybı göz önüne alındığında deprem en üst sırada yer almaktadır.

​​

​

​​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

 

 

Şekil 1 - Türkiye Fay-Baraj haritası (Bu çalışma için üretildi)

 

Doğal afetler konusunda Türkiye’nin en büyük ikinci sıkıntısı ise su baskınlarıdır. Küresel ısınmanın da etkisiyle değişen bölgesel iklimler, bölgenin meteorolojik ve hidrojeolojik yapısı dikkate alınmadan izin verilen plansız yapılaşma ve ormanların yangınlarla veya bilinçsizce yok edilmesiyle kelleşen alanlar su baskınlarına açık hale gelmektedir. Özellikle, kurak bölgelerde arazinin dik olması ve ortadan kalkan bitki örtüsü sağanak yağışların ardından sel baskınları, pek çok can ve mal kaybıyla sonuçlanabilmektedir.

DSİ istatistiklerine göre bugüne kadar su baskınları sonucunda hayatını kaybedenlerin sayısı 1250’lere ulaşmış, 60.000’i aşkın konutta kullanılamaz hale gelmiştir.

Türkiye’de özellikle son 30 yılda sulama, enerji sağlama ve sel baskınlarını kontrol etme amacıyla birçok baraj inşa edilmiştir. Ancak bunların önemli bir kısmı deprem riski olan bölgelerde bulunmaktadır. Yıkıcı gücü yüksek bir deprem sonrası bu barajların hasar görmesi, su baskını riskini artırmaktadır.

Türkiye’de bir başka önemli konu toprak erozyonudur. Her yıl erozyon nedeniyle taşınan toprak miktarı 1 milyar tondur Bu miktarın yarısına yakın bir kısmı Keban, Karakaya ve Atatürk barajlarında toplanarak, barajların ekonomik ömürlerini kısaltmaktadır  (Ergünay,  ). Bu konuda en büyük mücadeleyi, çeşitli ağaçlandırma projeleriyle, bir sivil toplum kuruluşu olan TEMA ve Çevre ve Orman Bakanlığı yapmaktadırlar.

 

Türkiye’de Barajların Enerjideki Yeri ve Çevresel Etkileri

Türkiye’de ilk hidroelektrik santrali 1902 yılında Tarsus çayı üzerinde kurulmuştur. Bunu, 1929 yılında hizmete giren ve ilk depolamasız nehir tipi HES olan Visera Santrali ve 1940 yılında kurulan Konya-İvriz santrali izlemiştir (Aksungur ve diğ., 2011). Konya ki bu santral enerjisinin Türkiye’de, içme suyu ve sulamanın yanı sıra, özellikle son yıllarda artan enerji ihtiyacını karşılamak üzere birçok Hidroelektrik Santrali (HES) inşa edilmiştir. Kurulu güçleri bakımından Türkiye’de en büyük baraj ve HES’ler sırasıyla Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) kapsamında yapılan Atatürk (2400 MW), Karakaya (1800 MW), 1975’te hizmete giren Keban (1330 MW) ve yine GAP projesi kapsamında inşa edilen Ilısu (1200 MW) şeklindedir (DSİ, 2012). 

Ülke genelinde 26 adet ana su toplama havzası bulunmaktadır.  Bu havzalarda 2012 yılı sonu itibariyle işletmede olan 370 HES’in toplam kurulu kapasitesi 19.936 MW ve ortalama yıllık üretimi 70.734 GWh tır. 2014 yılı sonuna kadar Su Kullanım Hakkı Anlaşması çerçevesinde özel sektör tarafından halen inşa edilmekte olan toplam 5.000 MW kurulu gücündeki yıllık enerji üretimi 18.000 GWh olan 180 adet projenin Ülke ekonomisine kazandırılması hedeflenmektedir. (DSİ Raporu 2012). Son DSİ raporuna göre Türkiye’de toplam enerji üretiminin % 24’ü  HES’lerden karşılanmaktadır.

Enerji üretiminde baraj ve hidroelektrik santrallerin faydaları ve rolü kaçınılmazdır. Ancak, sağladığı faydaların yanında barajların etkileri genel bir çerçevede ele alındığında; nehir ekolojisi, sosyo-ekonomik ve kültürel, bölge iklimi üzerindeki etkilerden söz edilebilir.

Barajların önemli çevresel etkileri operasyon şeklinden ve rezervuar mevcudiyetinden kaynaklanan etkiler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

 

​

​

​

​

​

​​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​​

​

​​

​​Tablo 1- Barajların Önemli Çevresel Etkileri(Berkün ve diğ. 2008)

​

Barajların ve rezervuarların inşası nehirlerin doğal akış düzenini bozmalarından ve su canlılarının göç yollarını tıkamalarından dolayı tatlı sulardaki biyolojik yaşamın yanı sıra sular altında kalan canlı türlerinin de yok olmasına yol açmaktadır (Berkün ve diğ. 2008). Barajların yapım aşamasında hafriyatların gelişigüzel dere yataklarına bırakılması, su kotu altındaki çalışmaların uzun süreli bulanıklık yaratması ve atık suların dinlendirilmeden dere yatağına verilmesi en büyük tehlikedir. İşletme aşamasında ise dere yatağına bırakılması gereken can suyu miktarının yeterli olmaması ve balık geçitlerinin gelişigüzel inşa edilerek işlevlerini yerine getirememesi, aşağı ve yukarı göç yollarını tıkaması, tatlı su canlılarının geleceği açısından tehdit oluşturmaktadır (Aksungur ve diğ. 2011).

Su altında kalan arazinin değeri, kamulaştırma çalışmaları ve oluşturduğu göçler sosyo-ekonomik etkileri olarak sıralanabilir. Getirdiği ekonomik hareketlilik ve alt yapı, okul gibi sosyal hizmetler özellikle entegre projelerde bölgeye olumlu etki yapabilmektedir. Bölgedeki kültür ve tabiat varlıklarının korunması da çok önemlidir. Ilısu barajındaki yarasaların mağarasının daha üst kotlara taşınması, Hasankeyf in sular altında kalacak olmasından dolayı yapılan tarihi mozaiklerin ve taşınabilir bütün diğer tarihi kalıntıların korunmaya çalışılması önemli örnekler olarak verilebilir.

İklimsel anlamda, barajda su tutulmaya başlamasının ardından göl yüzeyinin nehir yüzeyine göre daha geniş olmasından dolayı yarattığı daha fazla su buharı bölgede havadaki nem oranını artırmakta ve yağış rejimi değişmektedir. Örnek olarak Erzurum’da yapılan 22 baraj ve HES bölgedeki iklimi değiştirmiş ve tarihinde ilk kez 2011 yılında Şubat ayına kadar Erzurum’a kar yağmamıştır. Hatta üniversitelerarası kış olimpiyatlarının aksamaması için pistlere suni kar yağdırılmıştır. Bu değişim bölgedeki doğal bitki örtüsünü değiştirmekte, kara ve suda yaşayan canlıları yeni iklim koşullarına ayak uydurmaya zorlamaktadır. 

Yukarıda kısaca barajların ülkeye ve bulundukları bölgeye getirdiği olumlu ve olumsuz ekonomik, kültürel, tarihi, sosyal, ekolojik, iklimsel ve habitat etkileri değerlendirilmeye çalışılmıştır. Çalışmada özellikle vurgulanmak istenen konu; barajların periyodik bakımlarının mutlaka yapılarak ekonomiye ve enerjiye sağladıkları katkının üst düzeyde tutulması böylece ihtiyacı karşılayacak daha az baraj inşa edilerek tabiat ve kültür varlıklarımızın, bölgesel iklim özelliklerimizin canlı yaşamımızın korunmaya çalışılmasıdır. Bu maksatla yapılan iyileştirme çalışmaları, gerçekleştirilen bir uygulama ile ele alınmıştır ve barajların verimliliğinin korunmasına ilişkin başka ne gibi önlemlerin alınabileceği gözden geçirilmiştir.

 

Materyal

Kullanılan ekipmanlar

Aletli(Scuba) Dalış Ekipmanları, Satıhtan Beslemeli Dalış Donanımları, Air-Lift Donanımı (hava kaldıracı yöntemiyle sualtı hafriyat), Dip Tarama (Tarak) Pompası, Su Jeti, Yüzer Katamaran Platform, Sualtı Hidrolik Kırıcı, Jeneratör, Kompresör, Vinç

 

Metodlar

İyileştirmede kullanılan yöntemler

Batimetrik harita, araştırma-geliştirme, rekreasyon, su ürünleri çalışması vb yapmak gerekebilir. Siltasyon tespiti, taranması, askıda malzemenin uzaklaştırılması, su kaçak yerlerine enjeksiyon, bakım-onarım ve benzeri yapılabilir.

​

Uygulama

1-Konusu

HES bünyesinde, dip savak yapısı üzerine biriken silt ve katılaşmış malzemenin sualtı temizliği yapılarak dip savak yapısından su alınacak halde teslim edilmesi işi.

2-Yapılan Çalışmalar

Dip savak yapısı üzeri biriken siltin taranması, katılaşmış kırılması, batardo kapağının karaya alınması, by-pass borusunun temizlenmesi ve körlenmesi, kapak yuvası ve dip savak yapısı iç temizliği, kapağın yerine konulması, ızgara önü temizliği.

3-Ekip

Dalış eğitmeni sertifikalı 1 makine mühendisi, Profesyonel Sualtı Adamları Yönetmeliği’nde belirtilen özelliklere sahip, UDH Bakanlığı’ndan sertifikalı 5 dalgıç personel, 1 makineci.

4-Dalışlar

640 metre irtifaya sahip bölgede yapılan çalışmada, zorlu ve riskli dalış koşulları göz önüne alınarak, 0–700 metre rakım için hazırlanmış Buhlmann-Hahn Dalış Tabloları ile 8-9 adam.dalış/gün çalışma yapılmıştır.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​​

​

​

​

​​

​

​​​Şekil 2 - Ekiplerin Dalış Tablosu

 

5-Çalışma Öncesi Durum

Dip savak tüneli, batardo kapağı ve giriş ızgarası tamamen silt ve katı malzeme altında olduğu

belirtildi.

 

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

 

​

​

​

Şekil 3 – Çalışma başlamadan evvel barajın ilk durumu

​

​

6-Mobilizasyon, Kurulum, Üst Silt Tabakasının Taranması, Sert Zemin Tespiti

 

Sözleşmenin yapılmasına müteakip ön hazırlıkların tamamlanmasının ardından şantiye ve ekipman kurulumu tamamlanarak işe başlanmıştır.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

Şekil 4 - Ekipmanların hazırlanması ve temizleme çalışmaların başlaması

​

7-Üst Silt Tabakasının Taranması, Sert Zemin Tespiti

70 cm silt kazısı sonrası sert zemin tabakasına rastlanmıştır.

15 gün süren çalışma sonrası batardo kapağı civarında kapağı sarmış olan sert malzeme sualtında hidrolik kırıcılarla kırım yapılarak set üstüne alınmaya hazır hale getirilmiş ve kapak set üzerine alınıp işletmeye teslim edilmiştir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil 5 - Batardo kapağının set üstüne alınması çalışmaları

​

 

8-By-Pass Borusunun Temizlenmesi ve Körlenmesi

Kapağın set üzerine alınmasını takiben kapak arkasında kalan sert malzeme temizliği yapılarak 8” by-pass borusu ortaya çıkarılmış ve galeri içindeki dirseğe kadar sualtında boru içi temizliği yapılmıştır. Temizlik sonrası özel imalat kep ile körlenerek işletmenin hat üzerine vana montajı yapması için uygun duruma getirilmiştir.

 

9-Kapak Yuvasının Temizlenmesi

Kapağın set üzerine alınmasını takiben dip savak yapısının üzerindeki 2 metreyi bulan sert malzeme kırılarak bölgeden uzaklaştırılmış, ardından kapak yuvası, dip savak yapısının içi ve ızgaranın tünel tarafından temizliği yapılmıştır.

10-Kapağın Yerine Konulması

Kapak yuvasının temizliği sonrası kapak vinç ve dalgıç marifetiyle yuvasına yerleştirilmiştir. Bu işlemin ardından işletme tarafından konik vana açılarak tünel içinde kalan silt malzeme by-pass vanasından alınan suyun yardımıyla temizlenmiştir.

​

11-Izgara Önü Temizliği

Dalgıçlar için güvenli çalışma alanı ve gerekli su akış kesiti oluşturmak amacıyla dip savak yapısının bitiminden memba tarafına doğru 4 metre sert zemin kırılmış, sert zemin altındaki silt malzeme ise mekanik yöntemlerle bertaraf edilerek ızgara önü temizlenmiştir. Olası yıkılmalara karşı ızgara tabanında 2x3,5 metre alan oluşturulmuştur. Izgara temizliği yapılarak ızgara kontrol edilmiş, ızgarada herhangi bir hasara rastlanmamıştır.

​

12-Dip Savak Vanası Testi

Izgara temizliği sonrası batardo kapağı vinç ve dalgıç marifetiyle %10-%100 arası açılmış, konik vana işletme tarafından açılarak akış görülmüş, test işlemi başarıyla tamamlanmıştır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil 6 - Izgara temizleme ve batardo kapağının yerine yerleştirilmesinin ardından yapılan test işlemi başarıyla tamamlanmıştır.

   

13-Çalışma Sonrası Durum

Kazı çalışması sonrası, batardo kapağı %100 açık halde iken dip savak konik vanası işletmenin belirlediği oranda ve sürede açık tutularak su akışı sağlanmıştır. Operasyon sonrası dip savak yapısının sualtı görüntüleri alınmış, ızgara önünde herhangi bir malzeme yıkılması, su akışını bloke edecek bir durum gözlenmemiştir.

 

​

​

​

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

​

​

​

​

​

 

​

​

​

Şekil 7 - Çalışma sonrası dip savak su altı görüntüsünde ızgara önü ve su akış yolu temiz görülmektedir.

 

Sonuç ve Öneriler

Enerji ve sulamada barajlardan faydalanırken, bölge için getirecekleri afet riski, doğal ve kültürel hayatın devamlılığı, sosyo-ekonomik fayda ve zararları mutlaka bilimsel olarak göz önüne alınmalı, barajın bulunduğu havza için toplam etki hesaplanmalıdır.

Düzenlenen Çevresel Etki Değerlendirme (ÇED) raporlarının gerçekliği bilimsel temelde, üniversitelerle işbirliği yoluyla araştırılmalıdır. 

Mevzuata uygun olarak, koruma ve kullanma planı yapmak, baraj koruma bölgelerini belirlemek, su toplama havzasında arazi kullanma planı, erozyon projesi ve ağaçlandırma planı vb. yapmak gereklidir.

En az yılda bir kez olmak üzere uzman ekiplerce siltasyon miktarını, askıda malzeme miktarını tespit etmek, gerekirse tarama yapmak, kapakların, tünellerin, ızgaraların, vanaların, by-pass borusu vb. kontrol ve bakımını yapmak verimliliği ve güveni arttıracaktır. Bu konuda özel sektör katkı sağlayabilir.

Mevcut barajların bakımları yapılarak maksimum kapasitede uzun yıllar hizmet vermeleri için üniversiteler, sivil toplum kuruluşları, devlet ve özel sektör işbirliği ile periyodik bakım anlaşmaları yapılabilir. 

 

Kaynaklar

< >Aksungur M, Ak O, Özdemir A, (2011), Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerinin Sucul Ekosisteme Etkisi: Trabzon Örneği, Journal of FisherisSciences.com, E-ISSN 1307-234X, 5(1):79-92, DOI:10.3153/jfscom.2011010.Barka AA (1992) North Anatolian Fault Zone. Anales Tectonicae Special Issue-Supplemenet to Volume VI-164-195.Berkün M, Aras E, Koç T, (2008), Barajların ve Hidroelektrik Santrallerinin Nehir Ekolojisi Üzerinde Oluşturduğu Etkiler, TMH-Türkiye Mühendislik Haberleri / Sayı:452-2008/6.DSİ, 2012, Faaliyet Raporu, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, AnkaraErgünay O, 2007, Türkiye’nin Afet Profili, TMMOB Afet Sempozyumu, İMO Kongre ve Kültür Merkezi, Ankara.

[1] Ege Sualtı Mühendislik, Motif Sualtı Hizmetleri ve Tur. İnşaat San. Tic. Ltd. Şti., İstanbul Tel: (212) 238 5107/08 – (532) 514 3821 / e-mail : murat.akdogan@egesualti.com

 

[2]İstanbul Kültür Üniversitesi, Geomatik Uygulama ve Araştırma Merkezi, Ataköy Yerleşkesi, Bakırköy/İstanbul