1 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Dr.Öğr.Üyesi Orhan ARKOÇ e-posta: orhan.arkoc@kirklareli.edu.tr Web : http://personel.kirklareli.edu.tr/orhan.arkoc
2 BÖLÜM 12 Baraj Jeolojisi
3 12.1.Baraj nedir? Barajlar (dams); enerji üretimi, içme suyu sağlanması, sulama ve taşkın önlemeye yönelik su kaynakları oluşturmak amacıyla akarsu vâdileri üzerinde yapay göller oluşturmak için yapılan büyük su setleri (su tutma tesisi) dir.
4 12.2. Barajların sınıflandırılması Barajlar, amaçlarına enerji, sulama, atık toplama ya da yapımlarında kullanılan malzemeye göre; Beton, Dolgu, taş örme (kâgir) ahşap ve çelik olarak sınıflandırılırlar.
5
12.3.Beton ve Dolgu Barajların Kısımları 6
1- Abatman : Sanat yapısının yatay ya da düşey yüklerini taşıyan ayak, ya da barajın üzerine inşa edildiği vâdinin her iki tarafındaki destek, vâdi yamaç ve duvarları. 2- Vâdi kesiti : Baraj gövdesinin akarsu yatağında oturduğu kesimin enine kesiti. 3- Baraj memba eteği : Barajın memba yüzünün temel kayasına oturduğu kısım. Memba : Suyun baraja, ya da sanat yapısına geldiği taraf, kısım. 4- Baraj topuğu : Barajın mansap yüzünün temel kayasına oturduğu kısım. Mansap : Akış aşağı, suyun barajdan, ya da diğer sanat yapılarından çıktığı taraf. 7
8 7- Serbest kısım : Baraj tepesi ile barajın taşkındaki maksimum su seviyesi arasında kalan kısım, mesafe. Bu kısma dalga payı ya da emniyet payı denir. 8- Baraj ekseni : Baraj tepesi yüzeyinin tam ortasından veya barajın memba yüzü tarafından yamaçlara doğru geçirilen hayalî çizgi. 5- Baraj tepesi (kret): Barajın en üst kısmı. 6- Kenar duvarı (parapet): Baraj tepesinin her iki kısmında dalga veya trafik emniyeti için yapılan duvarlar. Bu duvarlar baraj tepesinin yol olarak kullanılması hâlinde emniyetli trafiği sağlamaktadır.
9 9- Baraj kesiti : Barajın eksenine dik kesiti. 10- Galeriler : Gözlem yapmayı sağlamak için baraj gövdesi içinde, baraj eksenine paralel, dik ve eğik olarak yapılmış açıklıklar (tek ucu açık tünel). 11- Dip savak : Ölü hacminin üstündeki suyu boşaltmaya yarayan tünel. Dip savak, gerekli hâllerde bir kısım suyu ve taşkın sırasında gelen tortuyu (silt) atmak amacıyla kullanılabilir. 12- Ölü hacim yüzeyi : Barajın içinde daimî kalan, boşaltılamayan/atılamayan suyun üst seviyesi. Bu hacim, barajlarda toplanacak silti depolamaya yarar.
10 13- Baraj yüksekliği, tepe yüksekliği: Talvegten (H1) ya da temelden (H2) baraj tepesine kadar olan mesafe, yükseklik (Talveg: Vâdinin veya akarsuyun en derin noktası) 14- Kuyruk suyu yüzeyi: Barajın dolu savak, dip savak ya da türbinlerden çıkan suyun mansaptaki yüzeyi. 15- Maksimum su yüzeyi: Baraj göl alanında (rezervuar) su seviyesinin en yüksek olduğu (dolu savaktan akmadan) seviye. 16- Minimum su yüzeyi: Baraj gölünde, faydalı şekilde kullanılabilecek en düşük su yüzeyi.
17- Dolu savak : Baraja maksimum su seviyesinin üstünde gelen taşkın sularını baraj gövdesine ve göl alanının yamaçlarına zarar vermeden boşaltmaya yarayan kanal. 18- Çevirme tüneli, derivasyon tüneli: Barajın gövde inşaatı sırasında akarsuyun yönünü değiştirmeye yarayan tünel. (Derivasyon: Çalışma alanını kuruya almak için suyun yönlendirilmesi işlemi.) 11
12 Beton Barajlar Ağırlık Barajları Suyun kaldırma ve döndürme kuvvetine karşı kendi ağırlıklarıyla duran masif yapılardır. Ağırlık barajlarının inşa edileceği temel kayasının sağlam olması istenir. Geniş kanyon tipi vâdiler, ağırlık barajları yapımı için en ekonomik ve uygun olanlardır. Vâdi yamaçları az eğimli, geniş ve V şekilli olabilirler.
13 Payandalı (destekli) ağırlık barajları Su basıncına karşı koymada düz ya da hafif eğimli bir duvar ve duvarı takviye eden desteklerden ibarettir ve su basıncı, payanda (destek) vasıtasıyla temele aktarılır (Şekil 11.6.B ve C). Bu tip barajlarda daha az malzeme ve beton kullanılmakta, daha az kazı yapılmakta olup geniş kanyon şekilli vâdiler için uygun ve ekonomiktirler.
14 Dolgu barajlar Bloktan kil boyutuna kadar ayrık (zemin) malzemelerden yararlanılarak yapılan su tutma yapılarına 'dolgu baraj'lar denir. Dolgu barajlar; a) Kil çekirdekli ve sıkıştırılmış topraktan oluşan homojen ya da zonlu toprak barajlar
b) Geçirimsiz bir zon ile sıkıştırılmış ve kaya dolgu yüzdesinin hâkim olduğu granüler malzeme ile inşa edilmiş olan kaya dolgu barajlar olarak sınıflandırılırlar. 15
16 12.4. Diğer su tutma yapıları Barajlara oranla daha az su tutan değişik amaçlarla inşa edilen su yapıları da vardır. Bunlar; çoğunlukla ufak akarsular ve kuru dere yatakları üzerinde ya da yer altında yapılırlar. Bu tür yapılar; göletler, sel kapanları, regülâtörler, vâdi dışı depolama ve yeraltı barajlarıdır.
17 Gölet; yükseklikleri 10 m - 15 m ve daha küçük ya da topladıkları su hacmi 5x10 4 m 3 ve daha az olan, çoğunlukla homojen gövdeli toprak dolgu türünde yapılan su tutma yapısıdır. Göletler, kurak-yarı kurak bölgelerde, susuz ya da çok az sulu vâdilerde, sulama, taşkın önleme amacıyla inşa edilir.
Sel kapanları; sağanak şeklinde olan yağış sularını tutarak, yerleşim alanlarını ve ovaları taşkın sularından koruyan su tutma yapılarıdır. Tutulan su daha sonra savaklarla kontrollü olarak boşaltılır. 18
Regülâtörler; akarsu yatağında, akarsuların yolunu çevirmede kullanılan su yapılarıdır. Taş örme ya da betondan yapılan bu yapılar, akarsuyu sulama kanalına, hidroelektrik santralleri, tünel ya da kanallarına akıtılmasında kullanılır. 19
Yeraltı barajları; daha çok kumlu-çakıllı alüvyonlarla dolu vâdilerin uygun yerlerinde yer altında geçirimsiz bir perde inşaasıyla oluşturulan ve buharlaşmanın fazla olduğu kurak ve yarı kurak bölgelerde yüzeyde oluşan yağış sularının yer altında toplanabilmesi amacıyla yapılan su tutma yapılarıdır.(örn. ASKİ, Ankara-Elmadağ Yeraltı Barajı, 2012). 20
21 12.5. Baraj yeri seçimi ve jeolojisi Doğru jeoloji ve mühendislik jeolojisi incelemeleri ile yer seçimi yapılmadan gerçekleştirilen baraj inşaatlarında, barajın üzerine oturtulduğu tabakaların yapısı, baraj gölü suyunun kaçmasına neden olabilir. Baraj yapılacak yerdeki kayaçların geçirimsiz olması gerekir. Geçirimli olması durumunda enjeksiyonla iyileştirme mümkün ise de bunun baraj maliyetine etkisi fazladır. Ayrıca kayaçların suya karşı duraylılığı önemlidir.
22 Örneğin jips ve kireçtaşları üzerinde baraj yapılması durumunda bu kayaçların suda çözünmesi nedeniyle zamanla su kaçakları oluşabilir. Marnlı kayaçlar üzerine baraj yapıldığı zaman marnın su aldığında kabarması baraj gövdesinde deformasyona neden olur. Magmatik kayaçlar çatlaksız ve ayrışmamış oldukları zaman iyi bir baraj yeri olabilirler.
23 Tabakalı kayaçlar üzerinde baraj yapılması durumunda tabaka doğrultularının baraj eksenine paralel ve membaya eğimli olması gerekir. Tabaka eğiminin mansaba doğru eğimli olması durumunda baraj gölünden su kaçakları meydana gelir. Tabakalar yatay konumlu olduklarında enjeksiyon perdesi ile geçirimsizlik sağlanır. Antiklinal üzerinde baraj yapılırken baraj gövdesinin antiklinalin sol kanadı üzerinde kalması su kaçağını engeller. Senklinallerde ise su kaçağı engellenemez.
24
25
26 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Dr.Öğr.Üyesi Orhan ARKOÇ e-posta: orhan.arkoc@kirklareli.edu.tr Web : http://personel.kirklareli.edu.tr/orhan.arkoc