OBRUK BARAJI DEFORMASYON ÖLÇMELERİ DEFORMATION MEASUREMENTS ON OBRUK DAM

Transkript

1 OBRUK BARAJI DEFORMASYON ÖLÇMELERİ R. M. ALKAN 1, V. E. GÜLAL 2, V. İLÇİ 3, İ. M. OZULU 3, M. N. ALKAN 3, Z. KÖSE 3, K. ALADOĞAN 3, F. E. TOMBUŞ 3, M. ŞAHİN 3, H. YAVAŞOGLU 1, G. OKU 2 1 İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, İstanbul, 2 Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Harita Mühendisliği Bölümü, İstanbul, 3 Hitit Üniversitesi, Mimarlık ve Şehir Planlama Bölümü, Harita ve Kadastro Programı, Çorum, Özet Bu çalışma Obruk Barajı ve çevresinde meydana gelebilecek olası yatay ve düşey deformasyonların belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Baraj gövdesi ve çevresinde 8 noktadan oluşan referans ağı kurulmuş, ilaveten 6 adet RS noktası ve ayrıca gövdede 44 adet obje noktası tesis edilmiştir. İlk ölçüm periyodu olan Ekim 2015 de nivelman ve uydu ölçümleri yapılmıştır. İkinci ölçüm periyodu olan Nisan 2016 da ise hassas nivelman ölçümleri, uydu ölçümlerinin ile birlikte yatay doğrultular, eğik kenar uzunlukları ile düşey açılar da ölçülmüştür. Anahtar kelimeler: Obruk Barajı, deformasyon ölçmeleri, yatay deformasyonlar, düşey deformasyonlar Abstract DEFORMATION MEASUREMENTS ON OBRUK DAM This study was conducted to determine the possible horizontal and vertical deformations at the Obruk Dam body and its surroundings. At the dam embankment and its surroundings a reference network was established consisting of 8 points. Additionally, 6 RS points and 44 object points were established. In the first measurement period (October 2015) levelling measurements and GNSS observations were conducted. In the second measurement period (April 2016) in addition with the precise levelling measurements and GNSS observations, we carried out horizontal and vertical directions, and slope distances. Keywords: Obruk Dam, deformation analysis, horizontal deformations, vertical deformations 1. Giriş Su insanoğlu için vazgeçilmez hayat kaynağıdır. Bu sebeple 2000 yıl öncesinde yaşamış olan Hititlerden buyana insanlar suyun hem günlük kullanım hem de sulama amacıyla gölet veya barajlar inşaa etmişlerdir. İnşaa edilmiş olan bu yapılarda, 1920 lerde İsviçre de başlayan baraj deformasyon ölçmeleri, günümüzde gerek ölçmelerde kullanılan cihazların ve gerekse yeni yazılım ve algoritmaların oldukça gelişmesi sebepleriyle çok daha hassas olarak uygulanabilmektedirler. Bu amaçla Uluslararası Ölçmeciler Federasyonuna (FIG) tarafından kurulmuş olan Deformasyon Ölçmeleri ve Analizleri

2 2 Çalışma Grubu (FIG Working Group 6.1) yapıların gözlenmesi ve anali edilmesi konusunda yeni metotların geliştirilmesi konusunda çalışmalar yapmaktadır (Gulal, 2013). Ülkemizde de klasik yersel ve uydu gözlemleri kullanılarak pek çok baraj deformasyon çalışmaları yapılmıştır (Niemeier ve Mekik, 2001; Temel, 2006; Hoşbaş ve ark. 2007; Kalkan 2009; Erkaya ve ark., 2009; Kalkan ve ark, 2010; Kalkan, 2014). Bu çalışma, Obruk baraj gövdesi ve çevresinde meydana gelebilecek olan yatay ve düşey deformasyonların araştırılması amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çorum ili sınırları içerisinde, Oğuzlar ve Dodurga ilçeleri arasında yer almakta olan Obruk barajı Kızılırmak üzerine sulama ve enerji amaçlı olarak inşa edilmiştir. Gövdesi kil çekirdekli yarı geçirimli toprak dolgu olan Baraj yılları arasında inşa edilmiştir. Talvegden 67, temelden ise 125 metre yüksekliğe sahip olan barajın gövde hacmi dam 3, normal su kotunda göl hacmi 661 hm 3, gölalanı ise 50 km 2 dir. Hidroelektrik santralin kurulu gücü 203 MW ve yıllık enerji üretimi 473 GWh dir. 2. Yatay Kontrol Ağı Barajdaki yatay deformasyonların belirlenmesi amacıyla 8 adet referans noktası sağlam zeminlere tesis edilmiştir. Bu noktalardan 2 tanesi memba kısmında(n.7 ve N.8), 1 tanesi gövde üzerinde(n.6), diğer 5 tanesi de mansap tarafında(n.1, N.2, N.3, N.4 ve N.5) bulunmaktadır. Ayrıca barajın memba tarafında bir sırada 9 ve mansap kısmında bulunan 4 sırada ise 35 olmak üzere toplamda 44 adet obje noktası bulunmaktadır. Gövde üzerinde Devlet Su İşleri tarafından daha önce tesis edilen düzgün dağılımlı noktalar bulunmaktadır. Bu noktalar 1 memba, 4 de mansap tarafında olmak üzere toplamda 5 yatay kesit oluşturmaktadır. Noktaların aralıkları yaklaşık 50 metre olup, deformasyon ölçümleri için uygun bir dağılım göstermektedir. Daha evvelden beton olarak tesis edilen bu noktaların üzerine, robotik total station ölçümleri için birer adet reflektör aparatı, prezisyonlu nivelman ölçümleri için de birer adet yükseklik aparatı monte edilmiştir. Yükseklik için monte edilen aparatlar, aynı zamanda reflektör yüksekliklerinin belirlenmesinde de kullanılmaktadır. Bu sayede preziyonlu nivelman ölçümleri ile robotik total station ölçümleri arasında hassas bağlantı kurulabilmiştir. Bu noktaların tamamında (52 adet) uydu ve yersel gözlemler yapılmıştır.

3 3 Şekil 1. Referans ve obje noktalarının dağılımı 2.1. GNSS ölçümleri 8 adet referans noktasından oluşan jeodezik kontrol ağında çift frekanslı GNSS alıcıları kullanılarak 8 er saatlik eş zamanlı ölçümler yapılmıştır. Uzun süreli bu gözlemlerden yararlanarak referans noktaları GAMIT ve LGO yazılımları kullanılarak bölgedeki 9 adet IGS ve 7 adet Tusaga-Aktif noktalarına dayalı olarak değerlendirilmiştir. Değerlendirme işleminde kullanılan IGS ve Tusaga-Aktif noktaları Tablo 1 de görülmektedir. Referans noktalarının tekrarlana bilirlikleri incelenmiş ve 1. ve 2. periyottaki sonuçlar Tablo 2 de verilmiştir. Ayrıca gövde üzerinde bulunan 44 adet obje noktası üzerinde de 30 ar dakikalık GNSS gözlemleri yapılmıştır. Kısa süreli bu gözlemler ise referans noktalarına dayalı olarak LeicaGeoOffice yazılımı kullanılarak değerlendirilmiştir (Şekil 2). Obje noktalarına ait standart sapma değerleri Tablo 3 de verilmektedir. Bu gözlemlerde yatay doğrulukları 3mm+0.1ppm ve düşey doğrulukları 3.5mm+0.4ppm olan 6 adet Spectra Epoch50 ve 2 adet Spectra SP80 GNSS alıcıları kullanılmıştır. Tüm GNSS gözlemlerinde örnekleme aralığı 10 saniye ve uydu yükseklik açısı 10 olarak belirlenmiştir. Tablo 1. Post process değerlendirmede kullanılan IGS ve Tusaga-Aktif İstasyonları İstasyonlar Nokta Adı Sistem Nokta Adı Sistem TEHN IGS AMAS TUSAGA-AKTİF ZECK IGS VEZI TUSAGA-AKTİF RAMO IGS CORU TUSAGA-AKTİF CRAO IGS BOYT TUSAGA-AKTİF NICO IGS SUNL TUSAGA-AKTİF GLSV IGS KSTM TUSAGA-AKTİF ISTA IGS CANK TUSAGA-AKTİF SOFI IGS MATE IGS

4 4 Şekil 2. Referans noktalarına dayalı olarak değerlendirilen 44 adet obje ağı kanavası Tablo 2. Gamit ve LGO yazılımınlarından elde edilen referans noktalara ait standart sapma değerleri tekrarlılık sonuçları 1. Periyot 2. Periyot sx (mm) sy (mm) sz (mm) sx (mm) sy (mm) sz (mm) N N N N N N N N Tablo 3. Obje noktalarının standart sapma değerleri 1. Periyot 2. Periyot SE (m) SN (m) SH (m) SE (m) SN (m) SH (m) minimum maksimum ortalama Yersel ölçümler Yersel açı ve mesafe ölçmeleri uygun cihaz olmadığı için 1. Periyotta ölçülememiştir. 2. Periyot da yatay ve düşey açı ölçme doğruluğu 0.3 mgon/1mm+1ppm olan Leica TS16 Robotik total station 8 tüm referans noktalarına kurulmuş ve diğer tüm referans ve obje noktalarına eğik kenar, yatay açı ve düşey

5 5 açı gözlemleri 4 tam silsile gerçekleştirilmiştir (Şekil 3). Yatay ve düşey doğrultulara ait standart sapma değerleri Tablo 4 de verilmektedir. 2. Periyot ölçümlerine ait nirengi ağı doğrultu ve kenar dengelemesi sonuçlarından elde edilen standart sapma değerleri Tablo 5 de, kısmi redundanz değerleri Tablo 6 da ve redundanz grafiği Şekil 4 de verilmektedir. Şekil 3. Robotik total station kullanılarak yapılan açı, mesafe ölçmeleri Tablo 4. Ölçülen doğrultulara ait standart sapma değerleri Bir doğrultunun standart sapması Yatay Açı (mgon) Düşey Açı (mgon) N N N N N N N N Tablo 5. Nirengi ağı dengelemesi sonuçlarına ait standart sapma istatistiği Minimum Maksimum Ortalama sy (mm) sx (mm) Tablo 6. Nirengi ağı dengelemesi sonuçlarına ait kısmi redundanz istatistiği Minimum Maksimum Ortalama Doğrultu Kenar

6 6 Şekil 4. Nirengi ağı doğrultu ve kenar dengelemesi redundanz değerleri 3. Düşey Kontrol Ağı Baraj gövdesindeki düşey deformasyonların belirlenmesi amacıyla 8 adet referans noktasına, 6 adet baraj inşaatında imal edilmiş olan sağlam beton zeminlere RS noktası bronz şeklinde imal edilmiştir. Ayrıca baraj gövdesinde bulunan 44 adet obje noktası üzerine nivelman aparatı imal edilmiştir. Toplamda 58 adet noktanın tamamında ölçme doğruluğu 0.6mm/km olan TOPCON DL-503 nivo ve invar miralar kullanılarak gidiş-dönüş olarak hassas nivelman yapılmıştır (Şekil 5). 6 adet RS noktasının yatay koordinatları bulunmamakla beraber, bu noktalar sadece rölatif yükseklik ölçümleri için kullanmıştır. 2. Periyot ölçümlerine ait nivelman ağı dengelemesi sonuçlarından elde edilen standart sapma değerleri Tablo 7 de, kısmi redundanz değerleri Tablo 8 de ve redundanz grafiği Şekil 5 de verilmektedir. Tablo 7. Nivelman ağı dengelemesi sonuçlarına ait standart sapma istatistiği Minimum Maksimum Ortalama sh (mm) Tablo 8. Nivelman ağı dengelemesi sonuçlarına ait kısmi redundanz istatistiği Minimum Maksimum Ortalama Yükseklik farkı

7 7 Şekil 5. Nivelman Kanavası Şekil 5. Nivelman dengelemesi redundanz değerleri 4. Sonuçlar Obruk barajı gövdesi ve çevresinde meydana gelen deformasyonların izlenmesi amacıyla Nisan 2015 de GNSS ölçmeleri, nivelman ölçmeleri gerçekleştirilirken, Nisan 2016 da GNSS ölçmeleri ve nivelman ölçmeleri ile birlikte robotik total station kullanılarak açı-kenar ölçmeleri de gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalara ait değerlendirmeler yukarıda verilmekle birlikte 1. Periyotda açı kenar ölçmelerinin yapılamamış olması sebebiyle tam bir değerlendirme yapılamamıştır. Temmuz 2016 da yapılan 3. Periyot ölçmelerinin değerlendirilmesi ise bu bildiri gönderimine yetişmediğinden ileride yapılacak olan yayın çalışmalarında daha ayrıntılı bilgilerin verilmesi düşünülmektedir. Kaynakça Gulal, E., (2013). Structural Deformations Analysis By Means Of Kalman-Filtering, Bol. Ciênc. Geod., sec. Artigos, Curitiba, 19, 1,

8 8 Niemeier, W. ve Mekik, Ç., (2001). Yerel Deformasyon Çalışmalarında Global Konumlama Sisteminin (GPS) Potansiyeli, Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası Dergisi, 87, Bayrak, T., (2006). Yamula Barajında Deformasyon Analizi, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 1, Hoşbaş, R. G., Pırtı, A., Ersoy, N., ve Öcalan, T., (2007). Alibey Baraj Inda Düşey Değişimlerin Hassas Geometrik Nivelman Yöntemiyle İzlenmesi ( Yılları Arası), 3. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu Ekim 2007, Konya. Kalkan, Y., (2009). Atatürk Barajında Deformasyon İzleme Çalışmaları Ve Düşey Deformasyonlar, Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 1115 Mayıs 2009, Ankara. Erkaya, H., Hoşbaş, R. G., Gülal, V. E., Ersoy, N., Doğan, U., Pırtı, A., Soycan, M., Kümüş, K., Öcalan, T., Aykut, N. O., Akpınar, B. Ve Poyraz, F., (2009). Beton Kemer Barajlarda Deformasyonların Modern Ölçme Teknikleri İle Belirlenmesi, 12. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Mayıs 2009, Ankara. Kalkan, Y., Alkan, R. M., Bilgi, S. (2010). Deformation Monitoring Studies at Atatürk Dam, FIG Congress 2010, Sydney, Australia, April Kalkan, Y., (2014). Baraj Emniyeti ve Deformasyon İzleme Çalışmaları Atatürk Barajı Örneği, Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6, 3,