Baraj Nedir? Çeşitleri ve Kullanım Amaçları

Baraj Nedir? Çeşitleri ve Kullanım Amaçları

Mayıs 19, 2021 0 Yazar: Gürsoy Yurtalan

Baraj; insanların su ihtiyacının karşılanması, elektrik üretimi ve tarım alanların sulanması amacıyla bir akarsuyun uygun kesitine inşa edilen su yapılarına denilmektedir.

Akarsu vadisi taş, beton gibi malzemeler ile kapatılarak baraj gölünde suyun birikmesi sağlanır.

Fransızcadan dilimize geçmiş bir kelimedir ve sözlükte engel manasına karşılık bulmaktadır.

Barajın tarihçesi, dünyanın en yüksek barajları, barajların sınıflandırılması, kısımları, kullanım amaçları, çeşitleri ve baraj ile ilgili kullanılan terimler hakkında bilgi verilecektir.

Barajın Tarihçesi

Dünyada ilk baraj, insanların su ihtiyacını gidermek maksadı ile M.Ö. 4000 yıllarında Nil nehri üzerinde yapıldığı tahmin edilmektedir. 110 m uzunluğunda ve 12 m yüksekliğindedir.

Nil nehrinde yapılan bir başka baraj ise Sadd-el-Kafara’dır. M.Ö. 2950-2750 tarihleri arasında inşa edilmiştir.

M.Ö. 200 tarihinde Çin’de yapılan Tu-Kiang barajı günümüzde hala kullanılmaktadır. 200 bin hektarlık pirinç tarlalarının sulanmasında kullanılmaktadır.

2000 yıl öncesine ait Seylan ve Hindistan’da yapılan barajlar mevcuttur.

Türkiye’de yapılan Kesis Gölü barajı ise 10 m yüksekliğe sahiptir ve ilk önemli kargir barajıdır.

Dünyanın En Yüksek Barajları

Dünyanın en yüksek barajları arasında Çin’in Yalong Nehri üzerinde yapılmış olan Jinping-I Barajı zirvededir. Artvin’in Çoruh Nehri üzerine inşaa edilen Yusufeli yapım aşamasındadır. Tamamlandığında 275 m yüksekliği ile en yüksek barajlar arasında kendisine yer bulacaktır.

İlk 15 baraj aşağıda gösterilmiştir

Baraj İsmi Yükseklik Türü Ülke Nehir
Jinping-I 305 m Beton kemer  Çin Yalong Nehri
Nurek 300 m Toprak dolgu  Tacikistan Vakhsh Nehri
Xiaowan 292 m Beton kemer Çin Lancang Nehri
Grande Dixence 285 m Beton ağırlık İsviçre Dixence Nehri
İnguri 271.5 m Beton kemer  Gürcistan İnguri Nehri
Vajont 261.6 m Beton kemer  İtalya Vajont Nehri
Chicoasén 261 m Earthen embankment  Meksika Grijalva Nehri
Tehri 261 m Toprak dolgu  Hindistan Bhagirathi Nehri
Álvaro Obregón (Oviáchic) 260 m Beton kemer  Meksika Rio Yaqui Nehri
Mauvoisin 250 m Beton kemer  İsviçre Bagnes Nehri
Laxiwa 250 m Beton kemer  Çin Sarı Nehir
Deriner 249 m Beton çift-kemer  Türkiye Çoruh Nehri
Alberto Lleras (Guavio) 243 m Kaya dolgu  Kolombiya Guavio Nehri
Mica 243 m Toprak dolgu  Kanada Kolumbiya Nehri
Sayano Shushenskaya 242 m Beton kemer-ağırlık  Rusya Yenisey Nehri

Barajların Sınıflandırılması

Kullanılan Malzemeye Göre Yüksekliğe göre (m) Su hacmine göre (m3)
BETON Ağırlık H<10 Gölet V<5.104
Kemer
Payandalı
DOLGU Toprak 10<H<15 Küçük Baraj 5.104 V<106
Kaya H>15 Büyük Baraj V>106
Toprak+Kaya

Barajların Kısımları

Baraj gövdesi

Çoğunlukla beton ya da dolgu malzemeden yapılan, vadinin tamamını kapatarak yapay göl meydana gelmesini sağlar. Senelerce suyun depolanmasını sağlayan ana kısımdır.

Baraj gölü

Ölü hacim, faydalı hazne hacmi ve taşkın koruma hacmi olmak üzere 3 kısımdan meydana gelir. Suyun depolandığı baraj gövdesi arkasındaki kısımdır.

Su alma yapısı

Baraj gölünde toplanan suyun alınmasını sağlayan kısımdır.

Dip savak

Gerektiğinde baraj gölünü tamamen boşaltmak, dolusavak debisini   azaltmak, akarsu mansabına bırakılması gerekli miktarda suyu vermek için kullanılan tesistir.

Dolu savak

Taskın sularının mansaba aktarılarak yapının emniyetini sağlayan tesistir.

Derivasyon tesisleri

Bir derivasyon sistemi baraj inşaatının kuru bir ortamda yapılmasını sağlar. Suyun insaat alanına girmesini önleyen batardolardan ve suyun mansaba aktarılmasını sağlayan açık veya kapalı iletim tesislerinden oluşur.

İhtiyaca göre yapılan farklı yapılar

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

Diğer tesisler

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

Barajların Kullanım Amaçları

Kullanım amaçları maddeler halinde sıralanmıştır.

  • Şehirlerin içme ve kullanma suyu ihtiyacı
  • Sanayi su temini
  • Sulama suyu
  • Hidroelektrik enerji üretimi
  • Su ürünlerinin üretimi (Balık üretim tesisleri)
  • Mesirelik kullanım amacıyla yapılırlar.

Baraj Çeşitleri

Kullanılan malzemeye göre beton ve dolgulu olmak üzere iki kısma ayrılırlar.

Beton Barajlar

Ağırlık, payandalı ve kemer olmak üzere 3 kısma ayrılırlar.

Ağırlık Barajları

Ağırlık barajları

Ağırlık barajları

Baraj gölündeki suyun itme kuvvetine ağırlıkları ile karşı koyan barajlardır. Düz olarak veya memba tarafına doğru hafif kavisli veya ikisinin birleşmesi şeklinde yapılır. Genelde üçgen ve trapez (yamuk) kesitli olan ağırlık barajları temel kayasının sağlam olduğu durumlarda yapılır. Çatlaklı kayalar ve alüvyonlar enjeksiyonla sağlamlaştırıldıkları durumda bunların üzerine de ağırlık tipi beton baraj yapılabilir.

Payandalı Ağırlık Barajları

Payandalı ağırlık barajları

Payandalı ağırlık barajlar suyun itme gücüne payandalarla desteklenmiş düz veya hafif eğimli bir duvar şeklindeki beton gövde ile karşı koyarlar Su basıncı payandalarla temele aktarılır. Payandalı ağırlık barajları geniş kanyon tipi vadiler için uygun ve
ekonomiktir. Bu tip barajlarda daha az malzeme ve beton kullanılmakta ve daha az kazı yapılmaktadır Ayrıca dolu savak ve kuvvet santralleri gibi barajla ilgili diğer yapılar payandalar arasına yerleştirilerek ekonomik bir çözüm getirilir Bu tür barajlarda beton dökme ve kalıp işçiliği önemlidir

Kemer Barajlar

Kemer barajlar

Kemer tipi barajlar ise akarsuyun memba tarafına doğru kavisli tek bir duvar şeklinde yapılır. Baraj gövdesinin kavisli şeklinden dolayı suyun itme kuvveti vadi yamaçlarına iletilir. Bu nedenle kemer tipi barajlar yamaçları sağlam vadilerde inşa edilir. Kemer tipi barajlar güvenlik açısından tercih edilirler.

Dolgu Barajlar

Doğal blok, çakıl, kum, silt ve kil gibi ayrık malzemeler kullanılarak yapılan barajlara dolgulu barajlar denir. Bunlar kullanılan malzeme cinsine göre

1. toprak dolgulu,
2. kaya dolgulu,
3. toprak kaya dolgulu olabilirler.

Dolgulu barajlar daha çok geçirimsiz ancak sağlam olmayan heterojen kayaçların bulunduğu geniş ve yayvan akarsu vadilerinde yapılır.

Toprak Dolgulu

Toprak dolgu barajlar

Toprak dolgu barajlar

Malzeme durumuna göre

  • zonlu gövdeli
  • homojen gövdeli toprak baraj olabilir

Bu tür barajlar daha çok geçirimsiz, sağlam olarak kabul edilmeyen heterojen ortamlarda, geniş ve yayvan akarsu vadilerinde inşa edilirler.

Kaya Dolgulu

Atatürk barajı

Baraj yerine ekonomik uzaklıkta malzeme bulunmaması durumunda kaya dolgulu barajlar yapılır Keban Barajı temelden 207 m yükseklikte 1097 m uzunlukta kaya dolgulu ve beton ağırlık karışımı bir barajdır. Atatürk Barajı ise kaya dolgu türü barajdır.

Barajlarda Dolu Savaklar

Baraj göl alanına gelen taşkın sularının baraj gövdesine ve göl alanı yamaçlarına zarar vermemesi için bu fazla suyun boşaltılması için yapılan kanallara dolu savak denir. Dolu savaklar barajların güvenliğini sağlar. Dolu savaklar baraj tipine göre üstten akan, yandan çevirmeli ve kuyu tipte olabilir.

Üstten Aşmalı Dolu Savak

Üstten akan dolu savak

Üstten akan dolu savak

Üstten akan dolu savaklar daha çok beton barajlarda uygulanır. Dolu savak akan suyun türbülanssız akacak şekilde ve baraj gövdesine zarar vermeyecek şekilde projelendirilir. En basit dolu savak baraj üzerinde içinde kapak bulunan bir boşluk bırakılarak yapılır. Trapez veya dikdörtgen şeklinde olan bu dolu savakta kapak mekanik veya otomatik olarak çalışır.

Yandan Çevirmeli Dolu Savak

Yandan Dolu Savak

Yandan Dolu Savak

Topografyanın uygun olması durumunda dolgulu barajlarda baraj gövdesinin oturduğu yamaçta uygun kazılar yapılarak çevirmeli şekilde dolu savak yerleştirilir.

Kuyu Tipi Dolu Savak

Kuyu tipi dolu savak

Dar vadilerde yapılan barajlarda ve topografyanın elverişsiz olması durumunda kuyu tipi dolu savak yapılır. Bu tür dolu savaklar huni gibi görev yapar.

Barajlarda Kullanılan Terimler

Barajlarda kullanılan terimler

Barajlarda kullanılan terimler

Abatman: Baraj inşa edilen vadinin her iki tarafındaki eğimli olan yüzeylere denilir.

Vadi Kesiti: Baraj gövdesinin akarsu yatağında oturduğu kesimin enine kesitidir.

Barajın memba eteği: Barajın memba tarafındaki yüzünün temel kayaya oturduğu kısım

Baraj topuğu: Baraj gövdesinin mansap yüzünün temel kayaya oturduğu kısım

Baraj tepesi (kret): Barajın en üst kısmı

Kenar duvarı (parapet): Baraj tepesinin her iki tarafında yapılan koruma duvarları

Serbest kısım (dalga payı): Baraj tepesi ile maksimum su seviyesi arasında kalan kısım

Baraj ekseni : Baraj tepesinin ortasından geçen çizgi

Baraj kesiti: Baraj eksenine dik kesiti

Galeriler: Baraj gövdesi içinde baraj eksenine paralel, dik ve eğik olarak yerleştirilen bu galeriler sızıntıları kontrol etmek,
drene etmek veya önlemek için enjeksiyon yapmak amaçları ile kullanılır.

Dip savak: Ölü hacmin üzerindeki suyu boşaltmaya yarayan tünel

Ölü hacim yüzeyi: Barajın içinde kalan ve boşaltılamayan su seviyesi

Baraj yüksekliği: Akarsu talveginden veya temelden baraj tepesine kadar olan yükseklik

Kuyruk suyu yüzeyi: Barajın savaklarından veya tribünden çıkan suyun mansaptaki yüzeyi

Maksimum su yüzeyi: Baraj gölünde dolu savak seviyesindeki su düzeyi

Minimum su yüzeyi: Baraj gölündeki faydalı şekilde kullanılabilecek en düşük su yüzeyi

Dolu savak: Baraja maksimum su seviyesinin üstünde gelen suyu boşaltmaya yarayan yapı

Çevirme (derivasyon) tüneli: Barajın gövde inşaatı sırasında akarsuyun yönünü değiştiren tünel

Batardo: Baraj inşaatı sırasında akarsuyun çevirme tüneline girmesine yardımcı olan küçük baraj

Video