Olası taşkınların altyapı tesislerine etkileri: Harşit Çayı-Gümüşhane

Transkript

1 56 Olası taşkınların altyapı tesislerine etkileri: Harşit Çayı-Gümüşhane *S. Serkan NAS 1, Evin NAS 2 1 Gümüşhane Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, İnşaat Müh. Bölümü, Gümüşhane, Türkiye 2 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon Meslek Yüksekokulu, İnşaat Bölümü, Trabzon, Türkiye ÖZET Anahtar Kelimeler: Coğrafi Bilgi Sistemleri, Hidrolik Modellemeler, Harşit Çayı, Risk Analizi, Altyapı Tesisleri Zararları yönünden değerlendirildiğinde taşkınlar meteorolojik karakterli en büyük doğal afetlerden biridir. Taşkınların doğal afet olarak değerlendirilmesinin başında plansız yapılaşma ve taşkın koruma önlemlerinin yetersizliği gelmektedir. Çeşitli yineleme değerlerine sahip taşkınların modellemesi ve oluşturacağı taşkın alanlarının önceden belirlenmesi zararların azaltılması yönünden sorunun çözümüne önemli bir katkı sağlayacaktır. Su koruma ve düzenleme yapıları ile atıksu arıtma yapılarının planlama ve yönetiminde, bilişim teknolojisi uygulamaları (coğrafik bilgi sistemleri teknolojisi (CBS), uzaktan algılama (UA) yöntemleri, küresel veri tabanları uygulamaları ve özel yazılımlar) aracılığı ile yapılan neden-sonuç ilişkileri ve risk analizleri metotlarının büyük bir etkisi bulunmaktadır. Bu çalışmada kente sağladığı içme ve sulama suyu açısından önemli bir yere sahip, ancak ıslah adı altında daraltılmış yatağıyla adeta bir katı ve sıvı atık kanalı görünümü almış, bozuk bir karayolu güzergâhı, kum, çakıl, taş ocakları ve plansız bir yapılaşmanın içerisinde yer alan Harşit Çayı nın akış güzergâhında bulunan Gümüşhane altyapı tesislerinin (kuyular, terfi hatları ve merkezleri, depolar, ana kolektör, atıksu arıtma tesisi vb.) CBS aracılığıyla olası taşkınlar ( yıllık) karşısında hidrolik modelleme yapılarak taşkın risk analizleri oluşturulmakta ve bu tesislerin karşılaşabileceği sorunların coğrafi analizlerle belirlenmesi amaçlanmaktadır. The effect of probable floods on substructure facilities: Harsit Creek-Gümüshane ABSTRACT When considered in terms of the damage they give, the floods are among the most serious natural disasters. Key Words: Floods are called as natural disasters due to unplanned construction and lack of flood precautions. Geographic Modelling the floods which have different iteration values and determining the flood areas beforehand will Information contribute to the solution of the problem considerably. For planning and management of water conservation Systems, and regulatory structures has a great influence of cause effect relationship, which is made by means of Hydraulic information technology applications (Geographic information technology (GIS), remote sensing (RS), Modeling, global database programs and special software) and risk analysis methods. Harsit Creek, In this study, after hydraulic modelling is conducted with Geographical Information System (GIS), risk Risk Analysis, analyses have been done for probable floods ( years) in some Gümüshane Substructure substructure facilities such as wells, water pumping points, and centrals, tanks, main sewer, waste water Facilities treatment plant which are on the way of Harşit River which has an important role as it supplies drinking water and irrigation water to the city, but looks like liquid and solid waste canal due to its narrowed bed. It is also planned that using geographical analyses, it is possible to identify the problems that those facilities may come across in the future. *Sorumlu Yazar (Corresponding author) e-posta: serkannas@gmail.com

2 1. Giriş 57 Başta can kayıpları olmak üzere ekonomik ve sosyal kayıplar oluşturan, genel hayatı ve canlı aktivitelerini belirli bir süre kesintiye uğratarak yaşandığı bölgedeki geniş kitleleri çok yönlü olarak etkileyen, doğal veya insan faaliyeti kaynaklı olaylar genel bir ifade ile afet olarak tanımlanmaktadır. Doğal afet olarak nitelendirilen doğa olayları, genelde doğanın iç dengelerini yeniden düzenlemesine yönelik döngünün doğal sonuçları olup, insan topluluklarının bu döngüden zarar görmesi durumunda doğal afet olarak adlandırılmaktadır. Farklı meteorolojik, jeolojik ve topografik şartlar; deprem, taşkın, kuraklık, yangın, heyelan, erozyon gibi çeşitli doğal afetlerle karşı karşıya olmasına neden olmaktadır. Afetleri oluşturan doğa olaylarını önleyebilmek mümkün değildir, ancak afetlerden korunma önlemlerinin alınması, sonrasında oluşacak can ve mal kayıplarının azaltılmasına yardımcı olacaktır. Türkiye de depremlerden sonra, en fazla can ve ekonomik kayıplara neden olan doğal afet türü taşkındır. İnsanların hayatını devam ettirebilmesi için olmazsa olmaz olan su, doğrudan veya dolaylı olarak afetlere neden olmaktadır. Doğrudan oluşan durumlar göz önüne alındığında, suyun olmadığı durumlarda kuraklıkla, suyun aşırı olduğu durumlarda da taşkın, erozyon ve taşkın sularının beraberinde sürüklediği ve sular çekildikten sonra kalan sedimantasyon, salgın hastalıklar sorunları gibi olaylarla karşılaşılabilmektedir [1 5]. Taşkın yatakları, yerleşim yeri olarak çoğu zaman insanlar tarafından tercih edilmektedir. Suya yakın olmasından ötürü yeşil alan olabilen bu yerler aynı zamanda da düşük eğimli olduklarından ulaşılması kolay bölgelerdir. Ancak potansiyel olarak taşkınların neden olduğu zararlara maruz kalabilirler. Normalde bu bölgelerin yeşil alan olarak korunması, spor sahaları, mesire alanları, parklar, bahçeler vb. gibi taşkın anında boş kalabilecek faaliyetler için ayrılması gerekse de taşkınlardan bütünüyle korunmak genellikle ekonomik açıdan uygulanamadığından, bu yapıların gerçekçi olarak projelendirilmesinde taşkın risk değeri dikkate alınmamaktadır. Taşkın olayı her zaman meydana gelebilmektedir. Bu olayı afete dönüştüren ise genelde insan faktörüdür. Taşkın riski bulunan sahalarda önceden tedbir almadan yapılan kontrolsüz yerleşimler taşkın afetinin en önemli nedenlerindendir. Taşkınlar hidrometeorolojik afet olarak çevreye ve insanlara en çok zarar veren afet türüdür ve Türkiye de dâhil olmak üzere dünyanın pek çok yerinde önemli ölçüde can ve mal kaybına neden olmaktadırlar [3, 5 8]. Özellikle son yıllarda küresel iklim değişiklikleri nedeniyle su kaynaklarının yönetimi daha da önem kazanmaktadır. Sera gazlarının hızlı artışı, muhtemel bir iklim değişikliği tehlikesini de beraberinde getirmektedir. Akarsularda taşkınlara sebep olan yağışlar ya hiç yağmamakta ya da kısa zamanda çok fazla yağmaktadır. Yağışın olmadığı dönemlerde kuru dere gibi gözüken yataklara yerleşim yerleri inşa edilerek yatak genişliği azaltılmaktadır. Böylece yatak kapasitesinin üzerinde ve aniden oluşan debilerin kontrolü çok zorlaşmakta, can ve mal kaybıyla sonuçlanan büyük taşkın afetleri yaşanmaktadır. Bu yüzden, oluşabilecek taşkın debilerinin önceden belirlenmesi ve bu taşkınların oluşturabileceği tehlikenin önüne geçebilecek önlemlerin alınması gerekmektedir. Geçmiş yılların akım ve/veya yağış verileri istatistiksel çalışmalarla değerlendirilerek çeşitli tekerrürlere (yineleme dönemi) sahip taşkın debileri tahmin edilmeli ve fayda/maliyet açısından en uygun olan debiye göre akarsuların taşkın yatağı olabilecek bölgeleri tespit edilmelidir [3, 5, 9, 10]. 2. Gereç ve yöntem Coğrafik Bilgi Sistemleri (CBS) konuma dayalı gözlemlerle elde edilen grafik ve grafik olmayan bilgilerin toplanması, depolanması, saklanması, işlenmesi ve kullanıcıya sunulması işlevlerini bir bütünlük içerisinde gerçekleştiren bir sistemdir. CBS, kullanım suyu kalitesi belirlenmesi, taşkın önlemlerinin alınması ve su getirme gibi su kaynakları problemlerinin çözümlenmesinde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Özellikle hidrolojistler bu problemlerin çözümünde hazırlayacakları CBS çözümleri için yoğun miktarda su kaynakları, yağış, drenaj, akım hareketi ve su kalitesi gibi verilere ihtiyaç duyarlar. Taşkınların risk altına alabileceği alanların belirlenmesi kapsamında, CBS aracılığıyla kurulacak olan 3 boyutlu arazi modelleri üzerinde HEC-RAS (Hydrologic Engineering Centers River Analysis System) programıyla oluşturulan su yüzü profillerinin topografya üzerinde hangi bölgelere denk geleceğinin tespiti ve önlemlerin alınabilmesi için altyapının oluşturulması gerekmektedir [4, 5, 10 13]. Akarsu havzaları, ölçülebilir doğal özniteliklerinin var olduğu doğal bir sistemdir. Bu sistem, bitki örtüsü, iklim, sıcaklık, yağış, nem, sızma, buharlaşma ve jeomorfolojik karakteristiklerine sahip havzanın yağış sonucu ortaya çıkan akışın var olduğu bir sistemdir. Havza sisteminde, havza parametrelerinin belirlenmesiyle giriş akımına ilişkin çıkış akımının belirlenmesi mümkündür. Bunun için, ölçülebilir öznitelikler havza sistemindeki parametrelerin (su seviyesi, deşarj, toprağın nemi vb.) doğru belirlenmesi için gereklidir. Havzanın tanımlanmasında giriş ve çıkış akımları arasında var olan ilişkiye etki eden doğal parametrelerin hatasız belirlenmesi mümkün olmadığından dolayı hidrolojik bir sistem üzerinde göz önüne alınan farklı fazlar sadece idealleştirilmiş halin model formunda temsil edilmesini sağlar [1, 5, 14-16]. Hidrolik yapıların tasarlanması, su kaynakları sistemlerinin yönetimi ve taşkın ötelenmesi gibi mühendislik aktivitelerinde taşkın karakteristiklerinin doğru tahminleri gerekmektedir. Eğer gereğinden büyük tahmin yapılmışsa maliyette önemli artışlar, eksik tahmin yapılmışsa can ve mal kayıpları riski meydana gelebilmektedir. Bu yüzden hidrolojik frekans analizlerinde bir dağılımın verilere uygun olup olmadığı kesin olarak bilinmediği için çeşitli olasılık dağılımları denenerek bunların arasından veriye hem en yakın dağılımı saptamak, hem de yapılan tahminlerin ne denli doğru olduğunun da değerlendirmesinin yapılması çok önemlidir. Havzalara ait maksimum taşkın debilerinin 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 ve 1000 yıllık tekrarlama sıklıkları Normal (Gauss), 3 Parametreli Log-Normal Dağılımı (LN3), Pearson Tip III ve Log Pearson Tip III, Wakeby Dağılımı, Log Lojistik Dağılımı, Gumbel Dağılımı, Log Boughton vb. olasılık dağılım fonksiyonları kullanılarak hesaplanabilmektedir [4, 6, 14, 17, 18]. Modelleme için gerekli olan geometrik veri ve değişik akım hesaplamaları için HEC-RAS 4.1 hidrolik modelleme yazılımı kullanılmıştır. Hec-GeoRAS, HEC-RAS sistemi için tasarlanmış CBS ara yüzüdür. HEC-RAS, çok kollu ve prizmatik olmayan en kesitli akarsularda, tek boyutlu hidrodinamik hesapları yapabilecek şekilde tasarlanıp geliştirilmiştir.

3 58 Sistem; nehir rejimi, taşkın rejimi ya da hidrolik sıçrama gibi karışık rejim durumlarında hesap yapabilmektedir. Birçok hidrolik yapı ve su seviyesi kontrol elemanının su yüzü profiline etkisini de hesaplayabilmektedir. Kararlı akım hidrolik analiz bileşeni, Manning formülüne dayanmaktadır [4, 17]. Taşkın alanında oluşabilecek çeşitli yineleme periyotlarına sahip debilerin, tüm nehir yatağında oluşturacağı, su seviyelerinin tespiti için, topografyanın değiştiği yerlerde kesitler alınarak, hesaplamalarının elde yapılması zaman açısından pek mümkün değildir. Aynı zamanda debinin veya kesitlerden bazılarının değişmesi durumunda tüm hesaplar baştan yapılmak zorundadır. Bu nedenle, CBS ile uyumlu olarak hidrolik analizlerin yapılabileceği hazır bir bilgisayar programından yararlanmak ve dinamik bir model ortaya çıkarmak gereklidir. Bir boyutlu zamanla değişmeyen ve zamanla değişen nehir akım modellemeleri yapılan Hec- RAS bu programlardan bir tanesidir [3, 19 21]. Hec-GeoRAS; ArcGIS ve Hec-RAS arasında köprü görevi yapıp, Hec-RAS ta hidrolik analiz yapmak için gerekli geometrik verilerin ArcGIS ile edilip Hec-RAS a aktarılmasını ve hidrolik analiz yaptıktan sonra bulunan sonuçların görselleştirilmesi amacıyla su yüzü kotlarını içeren çıktının ArcGIS e alınıp haritalanmasını sağlayan hazır bir makro (kodu yazılarak sonradan ArcGIS e eklenen) programdır. Hec-GeoRAS ta akarsu kolları, enkesitlerin alınacağı eksenler, seddeler, engelleyici yapılar, farklı bölgelerin Manning pürüzlülük değerleri, köprülerin konumları tanımlanabilir. Akarsu kolları ve enkesitlerin Hec- GeoRAS ta tanımlanmaları zorunlu iken; diğer katmanlar Hec-RAS ortamında da girilebilir. Ancak her analizde tekrar topografik bilgilerin Hec-RAS ta girilmesi zaman kaybına neden olacağından belirlenecek tüm detaylar, sayısallaştırmalar Hec-GeoRAS üzerinden gerçekleştirilmelidir. [4, 5, 7 9, 15]. Bir akarsudaki akım (debi) miktarı süreklilik denklemi gereği Q V. A 1 V. R n 2 / 3. J 1/ 2 ile hesaplanmaktadır. Burada n, R ve J sırası ile pürüzlülük katsayısı, hidrolik yarıçap (R=A/U) ve akarsu eğimidir. Bu bağıntıya göre Q nun (debinin) artması durumunda (seltaşkın hali) kesit alanı artmaktadır. Bu artış özellikle kesit alanında kesit yüksekliğinin artışı ve su miktarının yataktan taşarak çevreye zarar vermesi ile sonuçlanmaktadır / 3 1/ Q. R. J. A n Genel denkleminde kesite ve çaya ait hidrogeometrik özellikler yerine yazıldığında, mevcut yineleme debilerinden yararlanarak bu debilere karşılık gelen derinlik (h) değerleri bulunmaktadır. DSİ tarafından belirlenen taşkın frekans değerleri havza büyüklüğüne göre farklı yöntemlerle (Sentetik- DSİ Sentetik, (1) (2) (3) Mockus, Snyder, Gözlenmiş Akımlarla Tahmin-Noktasal Frekans, Bölgesel Taşkın Frekans, Ampirik-Rasyonel, Mc- Math) belirlenmektedir. Taşkın alanı çalışmalarında genellikle Q100, 500 ve Q1000 yineleme debileri kullanılmakta ise de bu çalışma kapsamında Q2, Q5, Q10, Q25, Q50 debilerine karşılık gelen derinlik değerleri de hesaplanarak analizlerde dikkate alınmıştır. Hesaplamalarda kullanılan debi değerleri Bölgesel Taşkın Frekans Analiz Sonuçlarından DSİ tarafından elde edilmiştir [7, 16, 17] Yapılan çalışmalar Gümüşhane Doğu Karadeniz Bölgesinin iç kısmında 39-41º Doğu Boylamları, 40-41º Kuzey Enlemleri arasında karasal iklime sahip bir yerleşimdir. Yüzölçümü km 2 ortalama deniz yüksekliği 1210 metredir. Gümüşhane nin kuzey bölümü Doğu Karadeniz Havzasında kalmakta ve bu kısım suları Harşit Çayı aracılığıyla Karadeniz e boşalmaktadır. Havza bütünüyle Karadeniz kıvrım sistemi içinde kaldığından, çok dalgalı ve engebelidir. Yeryüzü şekilleri bakımından güney kesimi yüksek bir plato özelliği gösterirken, kuzey kesimi oldukça engebelidir. [7, 16, 17, 22, URL 1]. Harşit Çayı Gümüşhane il sınırlarındaki Vauk Yaylasından doğmaktadır. 160 km uzunluğundaki çayın il sınırları içindeki uzunluğu 50 km'dir. Yaklaşık km 2 genişliğindeki bir havzanın sularını toplayan Harşit Suyu kaynağını Gümüşhane Dağları ndan alır. Harşit Çayı, Merkez İlçe ve Torul dan geçtikten sonra, Balaban Dağları ndan beslenen bol sulu birçok kol alır. Akarsuyun bu orta kesiminde, vadi çok dar ve yamaçları diktir. Ancak yine de, özellikle bahçe tarımına elverişli, düz taraçalar oluşturur. Gümüşhane iklim özellikleri bakımından Doğu Anadolu ile Karadeniz bölümü arasında bir geçiş teşkil etmektedir. Kuzeydeki dağlar soğuk ve nemli kuzey rüzgarlarını engeller. Doğu Karadeniz havzasında kalan bölgelerde iklim nemli ve ılıktır. Senelik yağış miktarı ortalama 460 milimetredir (Şekil 1) [7, 16, 17, 22, URL 1]. Gümüşhane Merkezi Harşit Çayının dar vadisinde m yükseklikte yer almakta, 8-10 km boyunca uzanan ama genişliği genelde 500 m'yi geçmeyen bahçeler içindeki dağınık evlerden ve mahallelerden oluşan, tam bir süreklilik göstermeyen, yer yer yerleşime elverişsiz eğimli veya kayalık alanların kentsel yerleşimi parçaladığı tipik bir yol boyu yerleşimi karakteri göstermektedir. Kentin imar planındaki en düşük kotu 1105 m, en yüksek kotu ise 1455 m dir. Harşit Çayına paralel ilerleyen Trabzon-İran transit yolu Harşit Çayının bazen sağ, bazen sol sahilinden ili kuzeybatı-güneydoğu yönünde geçmektedir. Transit yol boyunca, iki tarafta da dar bir şerit halinde konutlar sıralanmaktadır. Harşit Çayının kuzeyinde kalan kısımda yerleşim alanı daha büyük olmakla birlikte, yerleşim yamaçlara doğru kaymaktadır [7, 14, 16, 17, 22, URL 1]. Gümüşhane de topografya Harşit Çayına dik yönde ve aşırı derecede eğimlidir. Yağmursuları bilinen anlamda yüzeysel akış veya birikerek zarar vermesinin aksine topografyanın bu özelliğinden dolayı hızla akışa geçmesi nedeniyle etkili olmaktadır. Yöredeki granitik kayaçlarda meydana gelen arenalaşmadan ve bazı kayaçlardaki yüzeysel ayrışmalardan dolayı sürüntü maddesi miktarı da oldukça fazladır.

4 59 Şekil 1. Harşit Havzası ve Özellikleri Bu nedenle aşırı yağışlarla ve mevsim geçişlerinde (karların erimesi vb.) Harşit Çayını besleyen yan derelerin taşıdığı su ve malzemeler kesitin dar olduğu kısımlarda dönem dönem taşkınlara sebep olmaktadır. Son olarak Mart 2013 de karlarında erimesiyle Harşit Çayı'nın taşması sonucu merkeze bağlı Bağlarbaşı ve Özlem mahalleleri ile Torul'un Harmancık köyünde çay kenarındaki araziler ve 30 yerleşim su altında kalmıştır (Şekil 2) [7, 16, 17, 22, URL 1]. Doğu Karadeniz Bölgesinde taşkınlar bu yörelerdeki yerleşimlerin dere yataklarının içinde veya çok yakınında olması sebebiyle fazlaca can ve mal kaybına neden olmaktadır. Bölge uzun yıllar yağış ortalamalarına göre Türkiye nin en fazla yağış alan bölgesidir. Yıllık toplam normal yağış yükseklik değerleri 2200 mm ye kadar ulaşabilirken, Türkiye genelinde bu değer 652 mm dir. Hem topografik hem de iklimsel nedenlerden dolayı, Doğu Karadeniz Bölgesi taşkın afeti açısından en riskli bölgelerden biri halini almıştır [6, 17]. Taşkın anında oluşacak çeşitli yineleme periyotlarına sahip debilerin, tüm nehir yatağında oluşturacağı su seviyelerinin tespiti için kritik olarak görülen yerlerden kesitler alınarak, hesaplamaların elde yapılması pek mümkün değildir. Aynı zamanda, debinin veya kesitlerden bazılarının değişmesi durumunda tüm hesaplar baştan yapılmak zorundadır. Bu nedenle, CBS ile uyumlu olarak hidrolik analizlerin yapılabileceği hazır bir bilgisayar programından yararlanmak ve dinamik bir model ortaya çıkarmak gereklidir. Bu doğrultuda, literatürde CBS ile birlikte kullanılan HEC-RAS programıyla analizler yapılmıştır [5, 8, 9, 17, 22]. HEC-RAS hidrolik analiz programında akım nehir rejiminde ise hesaplamalar mansaptan membaya doğru yapılmaktadır. Tüm kesit noktalarının geometrik özellikleri, pürüzlülük katsayıları ve kesitler arasında ki mesafeler sol ve sağ sahil için ayrı ayrı girildikten sonra Q2, Q5, Q10, Q25, Q50, Q100 ve Q500 yineleme debi değerleri de programa girilmiştir. Ardından program koşturularak su yüzü profilleri ve her bir debiye bağlı olarak suyun artış değerleri gösterilmiştir. Kesitlerde sağ sahil akış yönüne göre karayolu tarafında olan şevleri göstermektedir (Şekil 3) Bulgular Bölgesel Taşkın Frekans Analiz Sonuçlarından DSİ tarafından elde edilen Q2 (80m 3 /s), Q5 (117,18m 3 /s), Q10 (147,79m 3 /s), Q25 (195,91m 3 /s), Q50 (240,71m 3 /s), Q100 (295,37m 3 /s), Q500 (397,49m 3 /s) debileri için kesit özellikleri saptanan alt yapı tesislerinin bulunduğu kuyular (Akçakale, Sema Doğan), terfi hatları (Kağanlar Köprü), menfezler (Sarıköprü, Eskibağlar), depolar (Akçakale, Sema Doğan, Belediye Blokları Karşısı), ara kolektör, atıksu arıtma tesisi, şebeke-kanalizasyon köprü geçişleri (Kamberli, Ziraat, Ali Günday, Çevre Şehircilik, Harşit Lisesi) dâhil 14 noktada su derinlikleri Manning katsayısının yatak taban genişliği ve yan yüzeyler eğimi ile taban eğimi belirlendikten sonra ayrı ayrı hesaplanmıştır. Manning pürüzlülük değerleri dere yataklarının yan yüzeyleri için; iki tarafı beton duvar iken 0,022; tek tarafı beton duvar diğer tarafı çalılık-ağaçlık iken 0,026; iki tarafı da çalılık-ağaçlık iken 0,045 alınmıştır. [16, 17, 22, URL 1]. Şehrin içme suyu tesisi ilk olarak 1950 yılında yapılmış, 1973 ve 1992 senesindeki ilaveler ve 1994 tarihinde onaylanan ve 2001 senesinde tamamlanan proje ile bugünkü halini almıştır. İlin 35 yıllık (2028 yılı) müstakbel toplam içme suyu ihtiyacı 165 L/sn olarak düşünülmekte, bu ihtiyacın büyük bir kısmı Harşit Çayı kenarındaki mevcut keson kuyulardan (Akçakale) karşılanmaktadır. İçme suyu projesinde 4 adet iletim hattı bulunmaktadır ve bu hatlar genellikle depolar arasındaki bağlantıları sağladıklarından kısadırlar.

5 m 3 lük ana depoda (DY1) toplanan su diğer terfi merkezleri ile şebekenin çeşitli yerlerindeki depolara terfi edilmektedir. Bazı şebeke katlarının ihtiyaç debileri ise yüksek kot farkları nedeni ile bu depoların kendi şebeke katlarını maslaklar yardımıyla beslemesiyle sağlanmaktadır [17, URL 1]. Şekil 2. Harşit Çayı Taşkın Mart 2013 (Bağlarbaşı Mevkii) Şekil 3. Yineleme debilerinin Hec-RAS a Girilmesi Şekil 4. Akçakale Kuyular Mevkii (Kesit 1) ve Su Yüzü Profili

6 61 Şekil 5. Sema Doğan Parkı Kuyular Mevkii (Kesit 2) ve Su Yüzü Profili Şekil 6. Sema Doğan Kuyu Geçişi (Kesit 3) ve Su Yüzü Profili Şekil 7. Harşit Lisesi Köprü Geçişi (Kesit 4) ve Su Yüzü Profili

7 62 Şekil 8. Belediye Blokları Mevkii (Kesit 5) ve Su Yüzü Profili Şekil 9. Sarı Köprü Mevkii (Kesit 6) ve Su Yüzü Profili Şekil 10. Eski Bağlar Mevkii (Kesit 7) ve Su Yüzü Profili

8 63 Şekil 11. Çevre Şehircilik Köprü Geçişi (Kesit 8) ve Su Yüzü Profili Şekil 12. Ali Günday Köprü Geçişi (Kesit 9) ve Su Yüzü Profili Terfi Merkezi Şekil 13. Kağanoğlu Köprü Terfi Merkezi (Kesit 10) ve Su Yüzü Profili

9 64 Şekil 14. Orta Köprü Mevkii Kolektör Hattı (Kesit 11) ve Su Yüzü Profili Şekil 15. Ziraat Köprü Geçişi Mevkii (Kesit 12) ve Su Yüzü Profili Şekil 16. Kamberli Köprü Geçişi Mevkii (Kesit 13) ve Su Yüzü Profili

10 65 Şekil 17. Atıksu Arıtma Tesisi Mevkii (Kesit 14) ve Su Yüzü Profili 4. Tartışma ve sonuçlar Çalışmada başlangıç olarak seçilen Akçakale Kuyular Mevkiinin (Şekil 4) hem karayolu tarafında (sağ sahil) hem de diğer yamacında (sol sahil) taşkın koruma yapısı bulunmamaktadır. Kesitin sol sahilinde su yüzü profilinden görüldüğü üzere 500 yılda gelebilecek olan debiye karşın problem yaşanmazken, sol sahilde keson kuyuların ve terfi merkezinin bulunduğu kısımlarda 100 yıl ve üzeri yineleme debilerinde su altında kalma riski bulunmaktadır. Sema Doğan Kuyular Mevkiinde (Şekil 5) karayolu tarafında (sağ sahil) betonarme istinat duvarı diğer yamacında (sol sahil) ise istifli taş kaplama düzenleme yapıları bulunmaktadır. Kesitin sağ sahilinde taşkın riski bulunmazken sol sahilde kuyuların bulunduğu kısımlarda Q50 ve üzeri yineleme debilerinde alanların su altında kalma, özellikle Q500 gelmesi durumunda kuyuların kullanılamaz hale gelebileceği düşünülmektedir. Sema Doğan Kuyu Geçişi lokasyonunda (Şekil 6) sağ ve sol sahillerin doğal ve korumasız, kesitin dar olması nedeniyle sol sahilin 100 yıl ve üzeri, sağ sahilin ise 50 yıl ve üzeri yineleme taşkın debilerinde sular altında kalabileceği, bu kesitte taşınan malzeme ile (ağaç, kütük, iri plastik ve hafif metal parçalar vb.) akışın daha da düzensizleşerek kuyular açısından sorun oluşturabileceği öngörülmektedir. Harşit Çayının şehir merkezi yerleşiminin hem sol hem de sağ kısmından aktığı topografyada bu geçişler köprülerle, içme suyu (şebeke) ve kanalizasyon geçişleri de bu Harşit Lisesi, Sarı Köprü, Çevre Şehircilik, Ali Günday, Kağanoğlu, Orta Köprü, Ziraat ve Kanberli köprülerinin alt-üst ve yan kısımlarından geçirilmek sureti ile sağlanmaktadır. Harşit Lisesi Köprü geçişinde (Şekil 7) su yüzü profillerinin incelenmesinde 50 yıl ve üzeri debilerin sağ sahil (yol kısmı) için alanların su altında kalması yönünde bir sonuç doğurabileceği ancak sol sahilde köprü üzerinden zemine yönlendirilen şebeke borularının 5 yıl ve üzeri gelebilecek tüm taşkınlarda su altında kalabileceği, hatta taşınan malzemelerle (taş, kaya vb.) borularda çatlama-kırılmakopma tehlikelerinin ortaya çıkabileceği düşünülmektedir. Gümüşhane de topografyanın Harşit Çayına dik yönde ve aşırı derecede eğimli, yağmursularının da yüzeysel akış veya birikerek zarar vermesinin aksine topografyanın bu özelliğinden dolayı hızla akışa geçerek etkili olması nedenleriyle yerleşim yoğunlukları ve çaya dik yönde yer alan dere lokasyonlarında (Belediye Blokları, Sarı Köprü ve Eskibağlar vb.) menfezler bulunmaktadır. Belediye Blokları Mevkiinde (Şekil 8) yapılan incelemelerde hem sağ sahilin (yol kısmı) hem de sol sahilin (su deposu) ancak 500 yıllık yineleme debilerinde sular altında kalabileceği öngörülürken, sağ sahilde yer alan menfezin 10 yıl ve üzeri yineleme taşkın debilerinde sular altında kalabileceği düşünülmektedir. Benzer şekilde Sarı Köprü Mevkiinde (Şekil 9) ve Eskibağlar Mevkiinde de (Şekil 10) sağ sahilde (yol kısmı) 500 yıllık taşkın debilerinin tehlike oluşturabileceği hesaplanırken sol sahillerinde Eskibağlar mevkiinde 50 yıl ve üzeri debilerin taşkına sebep olabileceği görülmektedir. Sarı Köprü ve Eskibağlar mevkilerinde de yer alan menfezlerin 10 yıl ve üzeri yineleme taşkın debilerinde sular altında kalabileceği düşünülmektedir. Geçmiş yıllarda meydana gelen taşkınlarda o lokasyondaki yerleşimlerin düşük kotlarının su altında kaldığı bilinmektedir. Bunun nedeni kesitlerin alındığı lokasyonda menfezin bulunması olabilir. Bilindiği gibi menfezlerin tasarımı yapılırken 10 yıllık yineleme debisine göre projelendirilme ve 100 yıllık debiye göre de kontrolü yapılmaktadır. Ancak kabarma seviyesi çevrede su basmalarına neden olacaksa 100 yıllık yineleme debisine göre projelendirilme yapılmalıdır. Bu noktada titiz bir çalışma yapılmamış olabilir. Sağ sahil taşkın koruma yapılarının iyileştiriliyor olması bu sorunu ortadan kaldıracaktır. Çevre Şehircilik Köprü geçişinde (Şekil 11) yapılan hesaplamalar 100 yıl ve üzeri debilerin sağ sahilde (yol kısmı) sorun oluşturabileceğini, sol sahilde ise şebeke geçişinin ancak 500 yılda gelebilecek bir taşkınla su altında kalabileceğini göstermektedir. Ali Günday Köprü geçişinde (Şekil 12) ise sağ ve sol sahilde şebeke geçişlerinin Q500 gelmesi durumunda, bununla beraber kanalizasyon geçişinin ise 10 yıl ve üzeri tüm yineleme debilerinde tehlike oluşturabileceği düşünülmektedir. Kanalizasyon geçişleri açısından bu lokasyonun tespit kütleleri ile kontrol ve koruma altına alınması önerilmektedir. Kağanoğlu Köprü Terfi Merkezi lokasyonunda (Şekil 13) su yüzü profiline bakıldığında ise sol sahilde (karayolu) mevcut debi

11 66 değerleri göz önüne alındığında ancak 500 yıllık debi değerine karşın bir problemle karşılaşılabileceği, sağ sahil tarafında ise 5 yıl ve üzeri yineleme debilerinde olası taşkınların bu lokasyonda tehlike oluşturabileceği düşünülmektedir. Kesitin Orta Köprüye doğru daralmaya başladığı, eğimin düşük ve koruma yapısının bulunmadığı bu kısmın sağ sahilinin olası taşkınlarda hassas bir lokasyon olacağı görülmektedir. Ayrıca yapılan hesaplamalar Kağanoğlu Köprü kanalizasyon terfi merkezi girişinin 10 yıl ve üzeri tüm taşkınlarda su altında kalabileceğini ve taşınabilecek malzemelerle (taş, kaya vb.) bağlantı noktasında çatlama-kırılma-kopma tehlikelerinin oluşabileceğini göstermektedir. Orta Köprü Mevkii sağ sahil kolektör hattında (Şekil 14) ise incelemeler sağ ve sol sahilde (karayolu) 500 yıllık taşkın debilerinin tehlike oluşturabileceğini gösterirken akarsu talveginden 1,2 1,5m yukarıda bulunan sağ sahil kolektörünün 25 yıl ve üzeri yineleme debilerinde sular altında kalabileceğini öngörmektedir. Bu durum hattın çalışması yönünden bir sorun oluşturmayacağı gibi taşınan malzemenin çarpma vb. etkisiyle hattın yer yer çatlamakırılma-kopmalar nedeniyle kesilebileceği ve kullanılamaz hale gelebileceği düşünülmektedir. Ziraat Köprü geçişinde (Şekil 15) yapılan hesaplamalar sağ sahilde bir taşkın tehlikesi öngörmezken, 100 yıl ve üzeri debilerin sol sahilde (yol kısmı) sorun oluşturabileceğini, şebeke geçişinin ise ancak 500 yılda gelebilecek bir taşkınla su altında kalabileceğini göstermektedir. Kanberli Köprü geçişinde ise (Şekil 16) su yüzü profilinden de görüldüğü üzere sol sahilde (yol kısmı) farklı taşkın yineleme debilerinde herhangi bir problem oluşmazken, meyve ağaçlarının ve bahçelerin bulunduğu sağ sahil kısmında Q25 ve üzeri taşkın yineleme debileri geldiğinde ciddi risk oluşturacağı düşünülmektedir. Hesaplamalar Kanberli Köprü şebeke ve kanalizasyon geçişlerinin olası taşkınlardan olumsuz yönde etkilenmeyeceğini göstermektedir. Çalışmada bitiş olarak seçilen Atıksu Arıtma Tesisi Mevkiinde (Şekil 17) her iki sahilde de taşkın koruma olmamasına rağmen sağ sahil (yol) tarafında su yüzü profilleri incelendiğinde bir taşkın tehlikesi görülmemektedir. Fakat şu an yapım aşamasında olan arıtma tesisi sol sahil tarafında ise Q50, Q100 ve Q500 değerleri için sorun oluşacağı görülmektedir. Bu debi değerlerinde arıtma tesisinin riskli bir lokasyonda bulunduğu düşünülse de tesiste debi değerleri için gerekli yapısal önlemler projelendirmede dikkate alınmış ve taşkın koruma yapısının 369,21m 3 /s lik debi ve 50cm hava payı dikkate alınarak yeterli yükseklikte inşasına devam edilmektedir. Sonuç olarak taşkın öteleme imkanına sahip olmayan ve depolamalı debi kontrol yapısı bulunmayan Gümüşhane (Harşit Çayı örneği) gibi taşkınlara maruz kalan/kalacak birçok yerleşimde erken uyarı sistemleri kullanılarak yaşanabilecek can kayıpları azaltılabilir hatta tamamen önlenebilir. Ancak yine de özellikle yüksek debili taşkınlarda yapısal zararlar meydana gelecektir. Çünkü tüm dere/akarsu yataklarının en büyük risklere göre korunabilmeleri ekonomiklik yönünden mümkün olmayacaktır. Yine de taşkın zararlarını en aza indirmek için akarsu koruma ve düzenleme yapılarının (taşkın kanalları-yargın-sel kapanları-geciktirme havuzları-biriktirme tesisleri-seddeler vb.) maliyet analizlerinin ilgili akarsuyun hidrolik ve hidrogeometrik özellikleri yönünden optimize edilmesi gerekmektedir. Harşit Çayının üst kotlarında çeşitli büyüklüklerde depolamalı koruma yapısı inşasının uygun bir çözüm olabileceği düşünülmektedir. Harşit Havzası kenarındaki yerleşimlerin varlığı yatağın daralmasına, taşkın sularının hızını arttırmasıyla suların yüksek enerjiyle çevreye yayılmasına neden olmaktadır. Bu da çevredeki özellikle tarım alanları için son derece risk taşımaktadır. Çalışmada kullanılan hidrometrik veriler DSİ 22. Bölge Müdürlüğü tarafından temin edilmiştir. Bölgesel Taşkın Frekans Analiz Sonuçlarından elde edilen bu yineleme debi değerleri diğer yöntemlere ve olasılık dağılımlarına göre değerlendirildiğinde farklılıklar gösterecektir. Bu da başka bir yönteme göre elde edilen debi değerlerinin hesaplamalarda dikkate alınması durumunda kritik olmayan kesitlerin kritik kesit, kritik olan kesitlerin de kritik olmayan kesit haline dönüşmesine sebep olabilecektir. Bu durumda olasılık dağılımlarına göre çeşitli yineleme periyotları için analitik yollarla bulunan debilerin en uygun dağılım tespitinde Ki-Kare, Smirnov-Kolmogorov gibi uyum iyiliği testlerinin yapılması önerilmektedir. Ayrıca kritik debi değerlerinin oluştuğu taşkın anlarında Sediment miktarının hem kesitlerde yığılma ve tıkanmalara sebep olurken hem de suyun yoğunluğunu artırarak zararlı etkisini (impuls) artırdığı ve bunun anılan bu dağılımlarla tespitinin yapılamayacağı da unutulmamalıdır. Kaynaklar 1. Atasoy, E., Akdeniz Ulusal Eylem Planı, Havza Bilgisi Veri Toplama ve Değerlendirme, Kimya ve Çevre Enstitüsü Paydaş Toplantısı, Ankara, Durdu, Ö. F., İnşaat Mühendisliği Eğitiminde Bilgi Teknolojisinin Önemi, Akademik Bilişim Konferansları, Çukurova Üniversitesi, Adana, Usul, N., Mühendislik Hidrolojisi, ODTÜ Basımevi, Ankara, Özcan, O., Musaoğlu, N., Şeker, D.Z., Taşkın Alanlarının CBS ve UA Yardımıyla Belirlenmesi ve Risk Yönetimi; Sakarya Havzası Örneği, TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 12. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, Ankara, Singh, V.P., Hydrologic Modeling with GIS, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Uçar, İ., Trabzon Değirmendere Havzasında Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Bir Hidrolik Model Yardımıyla Taşkın Analizi Yapılması, Gazi Üniversitesi, Ankara, Yomralıoğlu, T., Nişancı,R., Reis, S., Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama Teknikleri İle Doğu Karadeniz Bölgesinin Arazi Modellemesi, 9. Ulusal Bölge Bilimi/Bölge Planlama Kongresi, KTÜ, Trabzon, HEC, HEC-GeoRAS GIS Tools for Support of HEC-RAS using ArcGIS, U.S. Army Corps of Engineers, Institute for Water Resources, User s Manual 4.2, USA, HEC, HEC-RAS River Analysis System, U.S. Army Corps of Engineers, Institute for Water Resources, Hydraulics Reference Manual 4.1., USA, Durdu, Ö. F., Robust Control of Irrigation Canals, Ph.D. Dissertation, Colorado State University, Civil Engineering Department, Fort Collins CO, USA

12 Kılıçer, Ü., Değirmencioğlu, N., Yayvan, M., Meteorolojik Kaynaklı Doğal Afetler Alt Komisyon Raporu, Ankara, Özcan O., Sakarya Nehri Alt Havzası nın Taşkın Riski Analizinin Uzaktan Algılama ve CBS ile Belirlenmesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Özdemir, H., Havran Çayı Havzasının (Balıkesir) CBS ve Uzaktan Algılama Yöntemleriyle Taşkın ve Heyelan Risk Analizi, Basılmamış Doktora Tezi, İ.Ü. Sosyal Bilimler Enstitüsü, Coğrafya Anabilim Dalı, İstanbul, Anlı, A., Giresun Aksu Havzası Maksimum Akımlarının Frekans Analizi, Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19 (1), Beyazıt, M., Hidrolojik Modeller, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul Temuçin S. Harşit Çayı Kuraklık Risk Analizi, Bitirme Çalışması, G. Ü., Mühendislik Fakültesi, Gümüşhane, Akbulut, Z., Harşit Çayı Taşkın Risk Haritaları, Bitirme Çalışması, G.Ü., Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Gümüşhane, Haktanır, T., Çıtakoğlu, H., Çobaner, M., Üç Barajın Muhtemel Maksimum Taşkın Hidrografları Pik Debileri Tekerrür Periyotlarının Taşkın Frekans Analizi İle Tahmini, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Taşkın ve Heyelan Sempozyumu, , Trabzon, Dursun. Ö., Murat Nehrinin Elazığ İli Palu İlçesi Civarındaki Taşkın Seviyesinin Belirlenmesi, DSİ 9. Bölge Müdürlüğü, Etüt ve Plan Şube Müdürlüğü, Elazığ, Özdemir, H., Farklı Senaryolara Göre Taşkın Risk Analiz Havran Çayı Örneği, İstanbul Üniversitesi, Haktanır, T., Gözlenmiş Yıllık Taşkın Pikleri Örnek Serilerinin Frekans Analizi için Paket Program, DSİ Genel Müdürlüğü, I. Ulusal Taşkın Sempozyumu, Ankara, Nas, S.S., Nas, E. Taşkın Alanlarının Coğrafi Bilgi Sistemleri Yardımıyla Belirlenmesi ve Risk Analizi: Harşit Çayı (Gümüşhane) Örneği, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, Taşkın ve Heyelan Sempozyumu, , Trabzon, URL 1,