SULAMA ŞEBEKELERİNİN PROJELENDİRME ESASLARI Mesut KELEŞ DSİ Genel Müdürlüğü Proje ve İnşaat Dairesi Başkanlığı, Sulama ve Drenaj Şube Müdürü, Ankara ÖZET Ülkemizde nüfus artışına paralel olarak artan gıda ihtiyacı ile birlikte tarımsal su ihtiyacı da artmaktadır. Su kaynaklarının her geçen gün daha da önemli olduğu ülkemizde, sulama suyunun verimli kullanılması gerekmektedir. Bu nedenle 1990 lu yıllardan itibaren ülkemizde de gelişen boru teknolojisi ile su tasarrufu sağlayan, su kaynaklarını optimum seviyede kullanımına imkan veren orta ve yüksek basınçlı borulu sistemlerin inşaatına başlanılmıştır. Bu çalışmada; Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğünce inşa edilen sulama şebekelerinin, projelendirme öncesi yapılan çalışmaları ile (Kaplamalı) Açık Kanallı, Kanaletli ve Borulu Sulama Şebekelerinin projelendirilme esasları açıklanacaktır. Anahtar Kelimeler: Sulama, Kanal, Kanalet, Borulu Sulama, Yağmurlama Sulama, Damla Sulama 1. GİRİŞ Ülkemizde nüfus artışına paralel olarak artan gıda ihtiyacı ile birlikte tarımsal su ihtiyacı da artmaktadır. Su kaynaklarının her geçen gün daha da önemli olduğu ülkemizde, sulama suyunun verimli kullanılması gerekmektedir. Bu nedenle 1990 lu yıllardan itibaren ülkemizde de gelişen boru teknolojisi ile su tasarrufu sağlayan, su kaynaklarını optimum seviyede kullanımına imkan veren orta ve yüksek basınçlı borulu sistemlerin inşaatına başlanılmıştır. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Kaplamalı Kanalet Borulu İşletmede İnşaatı Devam Eden Planlanan Tablo 1. İşletmeye açılan, inşaatı devam eden ve planlanan sulamalar. Yukarıdaki tablodan da anlaşılacağı üzere basınçlı borulu sulama şebekeleri son yıllarda artış göstermektedir. Borulu sulama şebekeleri suyun ekonomik kullanılması, işletmesinin kolay olması ve ideal sulama yapılması nedenleriyle önem arz etmektedir. 1.1. Sulama Şebekeleri Kaynağından alınan suyu istenilen zamanda ve istenilen miktarda kontrollü bir şekilde araziye dağıtılmasına temin edecek olan sisteme sulama şebekesi denir. Devlet Su işleri Genel Müdürlüğü nce inşa edilen sulama şebekeleri; 1. (Kaplamalı) Açık Kanallı Sulama Şebekeleri 2. Kanaletli Sulama Şebekeleri 3. Borulu Sulama Şebekeleri a) Alçak Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri b) Orta Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri c) Yüksek Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleridir. 1
2. PROJE YAPIM HAZIRLIKLARI Sulama sisteminin projelendirilmesine başlamadan önce o sulamaya ait tüm veri ve dokümanların toplanmasına ve bir takım ön çalışmaların yapılmalıdır. 1. Projesi hazırlanacak olan sulamaya ait Planlama Raporu tedarik edilmelidir. 2. Sulama sahasına ait 1/5000 ölçekli haritalar, kurum harita servisinden veya Harita Genel Komutanlığı ndan tedarik edilmelidir. Haritalar fotogrametrik, topoğrafik veya bütünlenmiş harita olmalıdır. 3. Sulamanın su kaynağı belirlenir (Barajlar veya göletler, göller, akarsular ve YAS Kuyuları). 4. Planlama raporunda belirtilen sulama sınırları işaretlenir. 6.sınıf sulanamaz sahalar ile yerleşim, mezarlık, askeri bölgeler vb alanlar toplam sahadan çıkarılarak sulama alanı ölçülür. Ölçülen alan, planlama raporunda belirtilen toplam sulama sahasına eşit olmalıdır. Planlama raporunda belirtilen sulama sahasından başka ek sulama alanları söz konusu ise, Revize Planlama Raporu hazırlanarak su kaynağının yeterliliği ve ek sulama alanın toprak yapısı değerlendirilmelidir. Değerlendirme sonucu olumlu ise ek sulama alanları sulama sahasına dahil edilir. 5. Nehirler, yan dereler, yollar, çukur kesimler ve planlama raporunda açılması önerilen tahliyeler 1/5000 ölçekli paftalar üzerinde işaretlenir. Planlama raporundan varsa derin drenaj ve çiftlik drenaj alanları 1/5000 ölçekli paftalara işaretlenir. Bu hususlar doğrultusunda yedek, tersiyer kanalların sulayacakları alanlar belirlenmiş, sınırlar ortaya çıkmış olur. 6. Sulama sahasında hangi sulama sistemi uygulanacak ise, o sisteme ait sulama modülü (bitkinin ihtiyacı olan suyun, birim alan için saniyede verilmesi gereken miktarı lt/sn/ha) planlama raporundan alınır. Eğer sulama sisteminde değişikliğe gidilecek ise, yeni modül DSİ Genel Müdürlüğü, Etüt ve Planlama ve Tahsisler Dairesi Başkanlığından temin edilmelidir. Sulama sistemlerine göre diversiyon ve çiftlik randımanları farklılık gösterdiğinden dolayı, sulama modülü de farklılık göstermektedir. Sulama modülü hesap edilirken, kanal hatlarında meydana gelen kayıplar (diversiyon randımanı) ve tarla içinde meydana gelen kayıplar (çiftlik randımanı) dikkate alınmaktadır. Borulu sulama şebekelerinde, hatlarda sızma, buharlaşma ve kaçak su kullanımının olmaması ile diversiyon randımanı tarla içinde yağmurlama ve damla sulama yapılması sonucu salma sulama sisteme göre kayıplar az olması ile çiflik randımanı artmaktadır. 7. Sulama sistemine göre teorik parsel alanı ve hidrant debisi belirlenenir. Orta basınçlı borulu sulama sisteminde teorik parsel alanı 8 ha, hidrant debisi 20 lt/sn; alçak basınçlı borulu, açık kanal beton kaplamalı ve kanalet tipi sulama şebekelerinde ise teorik parsel alanı 8-10 ha olup hidrant debisi 30 lt/sn alınmaktadır. Sulama sistemi yağmurlama ve damla sulama olacak ise, bir teorik parsel alanı seçilerek, o parsele ait hidrant debisi hesaplanır, bu sistemlerde ortalama olarak 8 ha teorik parsele 10-12 lt/sn hidrant debisi alınır. 8. Sulama süresi ve net alan katsayısı belirlenir. Sulama süresi, çiftçilerin bir günlük çalışma süresidir. Pompaj sulamalarında 18 saat, cazibe sulamalarda 20 saat alınır. Net alan katsayısı, sulama sahası içerisinde sulama dışı kalan sahaların toplamının tüm sahadan çıkarıldıktan sonra kalan net sulama sahasını temsil eden bir katsayıdır. Bu katsayı, basınçlı borulu şebekelerde 0,873-0,900, diğer sulama sistemlerinde ise 0,846 olarak kabul edilir, bu katsayıyla brüt alanın çarpımı net sulama alanını verir. 9. Planlama raporundan, ana kanalın başlangıç kotu, eğer sulama sistemi baraj veya gölet dip savağından alınıp basınçlı borulu olarak teşkil edilecekse baraj minimum ve maksimum su kotları alınır. 10. Arazinin toplulaştırma durumu belirlenmelidir. Türkiye de halka ait tarım arazileri, aşırı bölünme nedeniyle, genelde düzensiz şekilli ve küçük parsellerden oluşmaktadır. Ortalama işletme büyüklüğü AB de 13 ha iken, Türkiye de 6.1 ha dır. Sulama şebekelerinin, parselasyon düzenlenmeden (toplulaştırma yapılmadan) inşa edilmesi, mülkiyetler sebebiyle uygulamayı zorlaştırmaktadır. Aynı zamanda kanal uzunlukları arttığından şebeke maliyetleri de artmaktadır (Şekil 1). Arazi toplulaştırması yapılan projelerde, sulama ve drenaj şebekesi için kamulaştırma yapmaya gerek kalmamaktadır. Parsel sınırlarındaki arazi kayıpları azalmakta ve tasarruf edilen arazi, kanal ve yol yerlerini karşılayabilmektedir (Şekil 2). Dolayısıyla sulama inşaatına başlamadan önce toplulaştırma yapmak zorunlu olmaktadır. 2
Şekil 1. Toplulaştırma yapılmadan önceki parselasyon durumu.. Şekil 2. Toplulaştırma yapıldıktan sonraki parselasyon durumu. 3
2.1. (Kaplamalı) Açık Kanallı Sulama Şebekeleri Açık kanallı sulama şebekelerinde, suyu taşıyan sulama kanalları tabii zemin üzerinde teşkil edilecek bir yatakta inşa edilirler. Sulama kanalları, en az sulama sahası kaybı sağlanacak şekilde belirlen eğim ile taşıyacağı su miktarına göre boyutlandırılarak beton ile kaplanırlar. Sulama şebekesinde sulama suyunu taşıyan kanallara sulama kanalları, sulamadan dönen veya yağışlarla sulama sahasına gelen yüzey sularını uzaklaştıran kanallara yüzeysel drenaj veya taliye kanalı, sahanın taban suyunu kontrol eden kanallara da derin drenaj kanalları adı verilmektedir. Sulama şebekesini teşkil eden kanallar fonksiyonlarına göre, iletim kanalı, ana kanal, yedek kanal, tersiyer kanal ve çiftçi arkı olarak isimlendirilirler. 2.1.1. (Kaplamalı) Açık Kanallı Sulama Şebekelerinin Projelendirilmesi Ana kanal, yedek kanal ve tersiyer kanalların hizmet edeceği alanlar 1/5000 ölçekli paftalar üzerinde işaretlenir. Mansaptan başlamak üzere önce tersiyer, sonra yedek ve sonra da ana kanalın hizmet edeceği alanlar tespit edilir. Daha sonra kanal debilerinin hesabı yapılır. Ülkemizde sulama şebekelerinin projelendirilmesinde talep sistemi uygulanmaktadır. Ancak sulama kanalları boyutlandırılırken, bütün priz yapılarının aynı anda çalışmadığı kabul edilerek en uygun priz sayısı Clement ihtimal formülüne göre hesaplanan değere karşılık gelen fleksibilite katsayısı dikkate alınarak belirlenir. Fleksibilite katsayısı 1 den büyük bir katsayıdır. Ancak ana kanal başlangıcındaki debi hesabında fleksibilite katsayısı dikkate alınmaz ve ana kanal başlangıç debisi Q(m 3 /s) =Anet * q formülü kullanılarak hesap edilir. Burada; Anet: Net alan (ha), q: Maksimum sulama modülü (lt/sn/ha) dır. Ana boru hattı üzerindeki toplam sulama alanı azaldıkça kesit debileri Q=Anet*q*f formülü ile hesaplanır. Burada; f:fleksibilite katsayısıdır. d t f 24 * *(1 1.645* t 1 24 * 1 A NET * a q A Fleksibilite katsayısı yukarıda verilen formül ile hesaplanır. Burada; t1: fiili sulama süresi (saat), a: teorik parsel alanıdır (ha). Ana boru hattı üzerindeki toplam sulama alanı azalmasına bağlı olarak fleksibiliteli olarak hesaplanan debinin ana kanal başlangıç debisinden büyük olduğu kesitlerde ana kanal başlangıç debisi kullanılmaktadır. Hesaplanan fleksibiliteli debinin başlangıç debisinden küçük olduğu kesitten itibaren kanal debisi fleksibilite ile hesaplanan debi esas alınacaktır(şekil 3). Şekil 3. Kanalların debi hesabı. 4
Q 1 * A* R n 2 3 * J 1 2 Kanal ebatları, Manning formülü ile Şekil 4 ve Şekil 5 deki grafikler yardımıyla belirlenir. Burada: n: Manning pürüzlülük katsayısı (Beton kanalda n=0.016 ), A: Kanal ıslak kesit alanı (m 2 ), R: Hidrolik yarıçap (m). (Hidrolik yarıçap, ıslak alanın ıslak çevreye oranıdır), j: kanal eğimi (m/m) dir. Şekil 4. Klasik trapez kanalda b ve h arasındaki ilişki Şekil 5. Kaplamalı kanallarda toprak ve beton hava payı 5
1/5000 ölçekli paftalar üzerinde su kaynağı işaretlenir, buradan başlamak üzere seçilen kanal eğimi dikkate alınarak kanal güzergahı çizilir(şekil 6) Genellikle boyuna eğim 0,0001 0,0005 arasında seçilir. Vaziyet planında güzergah geçilirken aynı anda kanal boy kesiti de çizilir. Arazinin enine meyline göre yarma dolgu dengesini sağlayacak şekilde kanal iç taban kotu profile işaretlenir. Şekil 6. Açık kanalın 1/5000 ölçekli vaziyet planına çizimi. Şekil 7. Ana ve yedek kanal tip enkesitleri. 6
Şekil 8. Tersiyer kanalı tip enkesitleri. Şekil 9. Tahliye kanalı tip enkesitleri. Şekil 10. Tek tarafı duvarlı kanal tip enkesitleri. Şekil 11. Duvarlı kanal tip enkesitleri. 7
2.2. Kanaletli Sulama Şebekeleri Kanaletli Sulama Şebekeleri, bir merkezde prefabrike olarak imal edilip muhtelif yükseklikteki ayaklar üzerine yerleştirilen sulama kanallarıdır. Kanal hatları prefabrik olarak imal edilen kanalet, eğer, ayak ve temel bloklarından oluşur. Çiftçiler sulamayı kanaletin içine koydukları portatif sifonlar vasıtasıyla yapmaktadırlar. İtalyan paternine göre 21 adet kanalet tipi vardır. Numaraları 70-1000 arasındadır. Kanaletler numaralarını, kanaletteki su hızının 1 m/sn olduğu an saniyede geçen su miktarından almaktadır. 70-600 numaralar arası kanaletler eliptik, 700-1000 numaralar arası kanaletler ise yarım daire şeklindedir. Kanalet boyları 5,00 ve 7,00 m olarak imal edilirler. 2.2.1. Kanaletli Sulama Şebekelerinin Projelendirilmesi Kanal debileri, açık kanallı sulama sistemlerinde olduğu gibi hesaplanır. Taşıyacakları debiye göre kanaletler değişik ebatlarda imal edilirler. Pratik uygulamada 10 çeşit kanalet tipi vardır. Bunlar 70-100-135-180-230-315-450-600-800-1000 lik kanaletlerdir. Hesap edilen debilere göre kanalet tipi seçilerek hatlar projelendirilir (Şekil 12). Şekil 12. Kanalet tip enkesitleri. 2.3. Borulu Sulama Şebekeleri Sulanacak arazilere su dağıtımı borulu bir iletim sistemiyle yapılan şebekelere borulu sulama şebekeleri denir. (Kaplamalı) Açık Kanallı Sulama Şebekeleri ve Kanaletli Sulama Şebekelerinde tarla parselinde suyun cazibe ile ilerlemesi esasken, Borulu Sulama Şebekelerinde su tarla parselinin içindeki kapalı borulara belli bir basınçla iletilir. Borulu Sulama şebekeleri basınçlarına göre sınıflandırılırlar. a) Alçak Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri b) Orta Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri c) Yüksek Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri 8
2.3.1. Alçak Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri Kanal debileri, açık kanallı sulama sistemlerinde olduğu gibi hesaplanır. Boru hatları, muflu betonarme borular ile teşkil edilir, borular muflarına conta yerliştirilerek birbirine bağlanırlar. Boru hatlarında belirlenen yerlere alfa-alfa vanalar konularak çiftçilerin su alması sağlanır. Hatlarda maksimum basıncın 6-7 metreden fazla olmasına izin verilmemelidir. Basıncın maksimuma ulaştığı yerlerde kapaklı baca yapılarak fazla basınç kırılmalıdır. Boru hatlarında, yatay ve düşey eğim değişimi ile çap değişimi olan yerlerde hava bacası yapılmalıdır (Şekil 13). Şekil 13. Alçak basınçlı borulu sulama hattı profili. 2.3.2. Yüksek Ve Orta Basınçlı Borulu Sulama Şebekeleri Sulama metotlarının, su uygulama yöntemlerinin ve şebeke türlerinin geliştirilmesinde bitkilerin gelişmesi için gerekli olan toprak neminin oluşmasında doğal olarak sağlanamayan suyu gereken zamanda, ölçülü, uygun ve doğal koşullara benzer bir şekilde uygulamaya çalışma düşüncesi ile son yıllarda su tasarrufunun sağlanması etken olmuştur. Bu açıdan bakıldığında, yüksek basınçlı sulamalar bugün dünyada ve Türkiye'de en gelişmiş sulama metotlarından biri olarak ortaya çıkmaktadır. Yüksek basınçlı sulama sistemleri, aşağıdaki sebeplerden dolayı tercih edilmektedir: 1. Salma sulama yöntemleriyle sulanamayan yüksek eğimli ve ondüleli araziler, yüksek basınçlı sulama sistemi ile hiç tesviyeye gerek duyulmadan veya çok az bir tesviye ile rahatlıkla sulanabilmektedir. 2. Yüksek basınçlı sulamalarda, ayrıntılı bir arazi tesviyesine gerek yoktur. Diğer taraftan salma sulaması, yoğun arazi tesviyesini gerektirmektedir (tesviye sırasında yapılan kazı işlemi sonucunda, verimli üst toprak kalınlığı azalacağından ürün verimi önemli ölçüde düşmektedir). 3. Yüksek basınçlı sulama ile sulama suyunun tarlaya uygulanmasında; derine sızma, iletim ve yüzeye akış yolu ile su kayıpları olmaması nedenleri ile çiftlik içi randımanı yüksek olmaktadır. Buna bağlı olarak sulama suyunun yetersiz olduğu yörelerde daha geniş alanların sulanmasına olanak sağlanmaktadır (yağmurlama ve damla sulamalarında ortalama çiftlik randımanı r ç =0,85, diversiyon randımanı r d =0,95 olmasına karşılık, orta basınçlı sulamalarda r ç =0,61-0,65, r d =0,95, klasik sulamalarda r ç =0,40-0.60, r d =0,85 olmaktadır). 4. Yüksek basınçlı sulamalarda suyun bitkiye ulaşımı arklar vasıtasıyla olmadığından drenaj sorunu olan arazilerde taban suyunun yükselmesi veya kumlu çakıllı topraklarda aşırı su kaybı önlenmektedir. 5. Eğimi yüksek tarım alanlarında yüzey sulama yöntemleri ile yapılan sulama sonucunda oluşan yüzeysel akış, ciddi erozyon sorunları meydana getirmekte ve erozyon kontrolünde sayısız güçlükler ile karşılaşılmaktadır. Yüksek basınçlı sulamalar, bu nitelikteki alanlarda erozyon sorunu oluşmadan başarıyla uygulanabilmektedir. 9
6. Yüksek basınçlı sulamalarda, parsel içi lateral sisteminin takılması, çalıştırılması ve sökülmesi konularında özel yetişmiş ve beceri sahibi kişilere gereksinim duyulmamaktadır. Ayrıca montaj ve demontaj işlemleri çok çabuk yapılabildiğinden, karık, tava, dip açma gibi işlemleri gerektirmediğinden işçilik ve zamandan tasarruf sağlanmaktadır. 7. Yüksek basınçlı sulamalarda arazi tesviyesine gerek olmaması sebebiyle ilk yıldan başlamak üzere tam üretim sağlanabilmektedir. 8. Yağmurlama sulaması ile tohumların çimlendirilmesi, fidelerin yer değiştirme ve seyreltilme işlemleri için sık sık, az miktarda ve yeknesak su uygulaması yapılabilen en uygun yöntemdir. Bu nitelikteki su uygulaması yonca, şeker pancarı gibi küçük tohumlu bitkilerin üretiminde büyük önem taşımaktadır. Ağır bünyeli topraklarda kuraklık nedeniyle görülen çimlenme güçlüğü, yağmurlama sulaması ile giderilebilmektedir. 9. Yüksek basınçlı sulamalarda, açık sulama kanallarına ve tarla içi arklara gerek olmadığından ekilebilen arazi alanının artması ile üretim de artacaktır. Ayrıca kanallarda ot temizleme ve yabancı otların yayılması gibi sorunlar ortaya çıkmamaktadır. 10. Yüksek basınçlı sulamalarında, suni gübreler sulama suyu ile birlikte, uygun teknik ile ikinci bir işçilik masrafı olmadan bitkilere verilebilmektedir. Ancak, gübreleme süresi, yağmurlama lateralinin bir konumda çalıştığı süreden az olmalıdır. Gübreleme bittikten sonra sulama suyu ile sistem temizlenmelidir. 11. Yağmurlama sulaması ile özellikle açıkta yetiştirilen çilek gibi küçük boylu domates, biber, bahçe bitkilerinde başarı yüksek olmaktadır. Bu sistem, bahçelerde, toprak yüzeyine yakın kısımlarda, sıcaklığın -6 C düşmesi halinde bile 2,5 mm/sa lik yağmurlama hızıyla bitkiyi don zararından koruyabilmektedir. Ayrıca, yurdumuzun bazı bölgelerinde zaman zaman etkisini gösteren sıcak ve kuru rüzgârların meydana getirdiği sürgün kurumaları zamanında yapılan yağmurlama sulaması ile önlenmektedir. 12. Yağmurlama sulaması ile ekim ve dikim işleri için gerekli olan tav suyu bitkiye en uygun biçimde verilebilmektedir. 13. Yağmurlama sulaması, diğer tarımsal işlemlerin yapılmasında esneklik sağlamakta ve yapılacak işlemlerin sayısını azaltmaktadır. 14. Tesviye edilmeleri sakıncalı olan sığ (yüzlek) topraklarda yağmurlama sulaması en uygun yöntem olmaktadır. 15. Yağmurlama sulaması ile toprak profilinde biriken tuzlar etkin bir biçimde yıkanabilmektedir. Düşük yağmurlama hızında uygulanan su, klasik göllendirme yöntemlerine göre daha fazla tuz yıkamaktadır. Ayrıca, suyun göllenmesini sağlayan seddelere gerek yoktur ve eğimli arazilerde de tuz yıkanması sağlanabilmektedir. 16. Yağmurlama sulaması ile özellikle denize yakın yörelerde rüzgarla taşınan tuzlu suların, yapraklarda bıraktığı tuz zerreleri ile yapraklarda biriken tozlar ve diğer zararlı maddeler, bitkiye zarar vermeden kolaylıkla yıkanabilmektedir. 17. Yağmurlama sulaması ile sulama sahası içerisinde bulunan ve topoğrafik nedenlerden dolayı yüzeysel sulama ile sulanamayan tarım arazileri de sulanabilmektedir. 18. Yüksek basınçlı sulama sistemleri, mansap kontrollü olarak işletilmekte olup, su zayiatı olmamaktadır. 19. Bu avantajların yanısıra, bitkilerin döllenmesinde yağmurlamanın olumsuz etkisi olmaktadır. 20. Damla sulamaları suyu direkt köklere verdiğinden, genellikle üzüm bağları ve ağaç sulamalarında daha uygun olmaktadır. 2.3.2.1. Yüksek Ve Orta Basınçlı Borulu Sulama Şebekelerinin Projelendirilmesi Yüksek basınçlı borulu sulaması projelerinde; kaynaktan alınan su şebekeye (kaplamalı) açık kanal veya basınçlı boru hatlarıyla ulaştırılır. Açık olarak teşkil edilen ana kanalların eğimi genellikle 0,00015-0,0002 arasında seçilerek MAK ve OMAK kapaklar ile ana kanalın mansap kontrollü olarak çalışması, ana kanalların devamlı su ile dolu olması sağlanarak borulu yedek kanallara hava girmemesi, bilhassa pompaj kanallarda enerji kaybının azaltılması, inşa edilecek olan otomatik çek kapak sayının az olması ve sulama alanının artırılması sağlanmaktadır. Açık kanaldan ayrılan boru hatlarının girişleri uygun filtrelerle teşkil edilerek boru hattına rüsubat girişi engellenmelidir. Su kaynağı baraj veya gölet olan sulamalarda, ana kanalların dip savaktan basınçlı borulu olarak teşkil edilmesi ile baraj veya göletteki su seviyesinin potansiyel enerjisinden istifade edilebilmekte, baraj veya göletin kendisi bir regülasyon havuzu gibi çalışabilmektedir. 10
Yüksek basınçlı teşkil edilecek boru hatlarının açık kanallar gibi münhani eğrilerini takip etmesi gibi bir zaruret olmadığı için, hatların yamaçlarda teşkil edilmesine gerek yoktur. Yedek ve tersiyer hatları geçirilirken, hatların en kısa mesafeden tarlaya ulaşmasına özen gösterilmeli, güzergahın hakim sırtlardan ve mevcut yol güzergahlarını izlemesine geçmesine dikkat edilmelidir. Böylelikle mevcut yollar işletme yolu olarak kullanılmış ve arazi istimlakinde tasarruf sağlanmış olacaktır. Hidrantlar, şebekeden gelen suyu, parsel içi elemanlarına ileten yapılardır. Hidrantları her tarla için bir hidrant yerleştirmek işletme açısından en doğru yoldur. Ancak, hidrant maliyetlerinin yüksek oluşundan dolayı, hesap edilen teorik parsel (8-16 ha) için bir hidrant konulmaktadır. Birden fazla parsele hizmet eden çok çıkışlı hidrantların tesisi ile su dağıtım ağında boru uzunluğunu dolayısıyla maliyeti azaltılır. Sulama şebekesinde hidrantların tarla sınırlarına yerleştirilmelerine özen gösterilmelidir. Hidrantlar, çıkış sayısına, debisine, çalışma basıncına vb. göre değişik özelliklerde imal edilirler. Yağmurlama sulamalarında, hidrant girişinde işletme basıncı min 30-35 mss, damla sulamalarında ise min 18-25 mss alınabilmekte, bu değerlerden daha düşük basınçlarda ise orta basınçlı sulamalar teşkil edilmektedir. Yağmurlama sulamalarında, sulama başlıkları ortalama olarak 20-25 mss basınçla çalışmaktadır. Başlıkların bulunduğu laterallerdeki ve çiftlik içi ana borusundaki sürtünme kayıpları ile hidrantın kendisinde oluşacak yük kayıpları dikkate alındığında, hidrant giriş basıncının 30-35 m alınması gerekmektedir. (Hidrantın gövdesinde 0.95m, nozulda 2.00m, basınç limitöründe 2.20m, debi limitöründe 4.90m, toplam 10.05 m yük kaybı oluşabilmektedir.) Baraj veya gölet dip savaklarından direkt basınçlı boru ile suyun alınması durumunda, işletme basıncına esas olacak piyezometre kotu, baraj veya göletin minimum su kotundan, dip savak sürtünme ve giriş-çıkış vana kaybı düşülerek elde edilir. Boru dayanım basınçları hesaplanırken ise gölet veya barajın maksimum su kotu dikkate alınmalıdır. Pompajlı sulamalarda basma kotu, en gayri müsait noktadaki hidrantların işletme basınçları dikkate alınarak belirlenmelidir. Basınçlı borulu sulama şebekesi çözümleri, NETWORK boru optimizasyon programı ile yapılmaktadır. Programa gerekli bilgiler input dosyası olarak (modül, çalışma süresi, net alan katsayısı, hidrant debisi, maksimum minimum hız limitleri, pürüzlülük katsayısı ve şebeke düğüm noktaları halinde numaralandırılarak oluşturulan veri dosyası) girilir. Program çalıştırıldıktan sonra alınan çıktılar incelenir. Çözümde istenen değerler elde edilememişse gerekli düzeltmeler yapılarak program tekrar çalıştırılır. Optimizasyon programı hidrolik çözüm yaparken Colebrook formülünü kullanmaktadır. J ( L* Q M * D N )/1000 (Colebrook Formülü) Burada; J: Eğim (m/m), (L,M,N: K katsayısına bağlı olarak değişen katsayılardır). (K=0.50 alınırsa L=1.400, M=1.960, N=5.190 olmaktadır). Q: Debi (m3/s), D: Boru iç çapı (m) dır. Baraj veya göletin minimum su seviyesi şebekede yüksek basıncı sağlayamaması durumunda, bu kez sistem borulu, ancak orta basınçlı olarak dizayn edilebilir. Bunun yanısıra 500-600 ha hizmet alanı olan bir yedek kanalda boru optimizasyonu sonucunda, bir veya birkaç hidrantın işletme basıncının bu değerin altında çıkması ihmal edilebilir. Basıncı düşük çıkan birkaç hidrant için boru çaplarının büyütülmesi gayri ekonomik bir çözüm olacaktır. Orta ve yüksek basınçlı sulama projelerinde, yedek boru hatlarının debi hesapları, hat sonlarına doğru debinin 80-100 lt/sn ye düştüğü yerde hat debileri fleksibiliteli olarak değil, cebirsel olarak toplanarak yapılmalıdır. Açık kaplamalı ana kanallardan veya baraj ile gölet dip savaklarından alınan su, teorik parsellerdeki priz noktalarına (hidrantlara) ulaştırılmasını yüksek veya orta basınçlı olarak çalışan borularla (AÇB, PVC, CTP, PE100, ÇELİK) sağlanır. Boru çapları genellikle Φ110 - Φ 2000 mm arasında değişmektedir. Ancak gerektiği hallerde daha büyük çaplı borular da kullanılabilmektedir. Şebekede kullanılacak boru cinslerinin minimum dayanım basınçları PE100 boruda 6 Atü (Φ110 - Φ225 mm arasında 8 Atü), CTP boruda 6 Atü ve Çelik boruda 16 Atü olmalıdır. 11
Küçük çaplı borularda minimum hız V min =0.60 m/s alınarak, boru hatlarında rüsubatın çökelmesi önlenmelidir, büyük çaplı borularda ise minimum hız V min =1.20-1.50 m/s alınarak boru çapları gereksiz yere büyütülmemelidir. Tüm borularda maksimum hızın ise V max =2.50 m/s'yi geçmemesi uygun olmaktadır. Hatlarda maksimum statik basıncın 100 mss nu geçmemesi gerekmektedir. Daha yüksek basınçlarda boru maliyetleri aşırı miktarda artmakta, boru hatları üzerindeki armatürler aşırı basınçtan olumsuz etkilenmektedir. Bu tür şebekelerin emniyetli ve uygun işletilmesi için, bir hava tankı, basınç kırıcı ve sabitleyici vanalar veya sahanın üst kotlarına bir regülasyon havuzu inşa ederek sağlanabilir. Maksimum basıncın 100 mss nu geçtiği kesimlerde maslaklarla sulama sistemi zonlara ayrılabilir veya basınç kırıcı ve sabitleyici vanalar kullanılarak fazla basınçlar kırılır. Boru hattı profilleri çizilirken boru eksen hattı esas alınmalı ve çok fazla eğim değişimi (kırıklık) yapılmamalıdır. Boy profillerde yüksek noktalara vantuz yerleştirilerek sistemde birikecek havanın dışarı atılması sağlanmalıdır, aksi takdirde biriken hava boru kesitinin daralmasına neden olacak ve istenen debi geçmeyecektir. Borular, bölgenin don derinlikleri göz önüne alınarak açılan hendeklere döşenmelidir. Türkiye şartlarında borularda don olmaması için boru üst kotundan itibaren 1,00 m hendek derinliği yeterli olabilmektedir. Ana hat üzerine, yüksek debisi olan yedek hat ayrımından hemen sonra çift yönlü akış kontrolünü sağlamak amacıyla tevkif vanası konulmalıdır. Anahat üzerinde hiçbir yedek hat ayrım yok ise, akış kontrolünü sağlamak üzere 3000-4000 m ara ile tevkif vanaları yerleştirilmelidir. Ana boru hatlarından ayrılan yedek ve tersiyerlerin başlangıcına ayrım vanası ve vantuz, sonlarına ise tahliye vanaları yerleştirilmelidir. Ancak yedek veya tersiyer hat yokuş yukarı ise, başlangıca ayrım vanası, hat sonuna vantuz konulmalıdır. Boy profillerde düşük noktalara tahliye vanası konulmalıdır. Tahliye vanaları sulama mevsimi bitiminde sistemdeki suyu boşaltmak amacıyla kullanılan yapılardır. Parsel içi elemanlar, hidrantlardan alınan suyu toprağa püskürtmek amacıyla yağmurlama başlıklarına ileten elemanlar veya bitki köküne suyu damlatan elemanlardır. Bu elemanlar; parsel içi ana borusu, bundan ayrılan lateraller, lateraller de belirli aralıklarla yerleştirilmiş ve yükselticiler üzerine monte edilmiş yağmurlama başlıkları veya damlama elemanlarından oluşur. Lateraller, bazen çelik olmakla beraber, çoğunlukla PVC veya alüminyum gibi hafif, çabuk sökülüp takılabilen bağlayıcılarla donanmış, genellikle konum değiştirmek ve böylece parsel içinde değişik pozisyonlarda kullanılmak üzere taşınabilir elemanlardır. Parsel içi ana borusu, hakim meyil yönünde, toprak üzerinden veya hendeğe gömülerek yerleştirilebilir. Üzerinde yağmurlama başlığı bulunan lateraller ise olanaklar elverdiğince tesviye eğrilerine parelel yerleştirilmelidir. Lateral boru hatlarının, yokuş yukarı eğimde döşenmesine ancak düşük eğimde ve boru hattının kısa olması koşulunda izin verilebilir. Lateral boru hatları zorunlu kalınmadıkça 250 m yi geçmemelidir. Lateral boyunca basınç değişimi, işletme basıncının % 20'sini geçmemelidir, aksi halde üniform bir su dağılımı yapılmamış olur. Lateral boylarının kısa tutulması, yer değişimi anında zamandan tasarruf edilmesi açısından önemlidir. Lateraller, hakim rüzgar yönüne dik bir düzen içerisinde yerleştirilmelidir. Basınç düzenlemelerinde kolaylık sağlaması amacıyla boru çaplarında değişim, parsel içi ana borusunda yapılmalıdır. Parsel içi çalışmaları çiftçiler kendi imkânlarıyla yapmaktadırlar. Bütün bunlara ilave olarak, her projede olduğu gibi, basınçlı sulama şebekelerinde de sulama projesinden beklenen faydanın tam ve eksiksiz olarak yerine getirilebilmesi sulama sahasında Arazi Toplulaştırma ve Tarla İçi Geliştirme Hizmetlerinin yapılması ile mümkündür. 12
KAYNAKLAR: [1] Kızılkaya T., Sulama ve Drenaj, DSİ Basım ve Foto Film İşletme Müdürlüğü Matbaası, Ankara, 1989 [2] Proje ve İnşaat Dairesi Başkanlığı, Sulama Şebekelerine Ait Tip Projeler Ve Abaklar Cilt 2, DSİ Basım ve Foto Film İşletme Müdürlüğü Matbaası, Ankara, 1982 [3] Aktekin L., Özkanoğlu M., Sarıoğlu S.T., Yüksek Basınçlı Sulama Şebekelerinde Vantuz Yerleşimi ve Seçimi, Proje Semineri, Ankara, Aralık 1998. [4] Kapıdere M., DSİ Sulama Projelerinde Yağmurlama Yönteminin İncelenmesi, Proje Semineri, Ankara, 1988. [5] Demirsoy E., DSİ Sulama İnşaatlarında Proje Esasları, Proje Semineri, Ankara, 13