3. Ulusal Taşkın Sempozyumu 29-30 Nisan 2013 İstanbul Sel ve Taşkın Kontrolunda Geçirgen Barajlar Prof. Dr. Hüseyin E. ÇELİK İÜ Orman Fakültesi hecelik@istanbul.edu.tr H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 1
Sel ve Taşkın Kontrolunda Geçirgen Barajlar Sel ve taşkın Sel kontrolu ve Orman Mühendisi Sel kontrolu Sel kontrolunda geçirgen barajlar Sonuç ve öneriler H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 2
Sel: çoğunlukla şiddetli yağışların ardından yan derelerden ani olarak gelen ve fazla miktarda katı materyal (asılı yük ve yatak yükü halinde taşıntı) içeren büyük su kitlesi SEL Yukarı havza, yüksek eğimli yan dere iri materyal materyal baskını verimlilik yok olur İng: torrent (EU) Ar: sel TAŞKIN Aşağı havza az eğimli vadi tabanı ince materyal asılı sediment verim artabilir flood feyezan H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 3
Ağustos 2005 Çamlıhemşin - bir yandere Rize Fırtına deresi SEL 10 dakika sonra DSİ Erozyon ve Rüsubat Kon. Şb H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 4
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 5
Erozyon ve Sel Kontrolu Görevler I. Suların yağış havzasından dere yatağına düzenli geçişini sağlamak, II. Sularla taşınan katı materyali nicelik ve nitelik bakımından normal ölçülere indirmek, III. Bu su ve materyali yatak boyunca çevreye zarar vermeden akıtmak, depolamak, tespit etmek. I ve II orman mühendisi, III büyük akarsularda inşaat mühendisi, dağlık arazide yatak yamaç stabilitesi orman mühendisi H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 6
Sel Kontrolunda Ormanların selleri azaltma etkileri: ağaç tepe çatısından intersepsiyon transpirasyon (solunum) orman ölü örtüsünün olumlu hidrofizik özellikleri sünger etkisi, infiltrasyon hidrolik pürüzlülük (Balcı 1996, Görcelioğlu 2003, EEA 2001, Nisbet 2005, Özhan 2004) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 7
Havzalarda sel kontrol çalışmalarından sonra yağışın azalmamasına karşın sel ve taşkın olayları yaşanmamıştır (Çelik vd 2006, Aydın 2008) Ancak ormanların sel ve taşkınları önlemedeki rolü sınırsız değil. Avrupa da orman alanları son 30 yılda % 10 artmış tarım alanları da % 2 oranında azalmış ancak sel olayları yaşanıyor (EEA, 2001). H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 8
Sel kontrolu: Dere yatağının stabilizasyonu Yamaçlarda kitle stabilizasyonu Yamaçta toprak hareketinin stabilizasyonu H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 9
Geçirimsiz Taşıntı Barajları Tahkim ve tersip Barajdan önce enkesit Barajdan sonra boykesit Barajdan sonra enkesit H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 10
Geçirimsiz Taşıntı Barajları Tahkim ve tersip bendi Taşıntı Barajının İşlevleri: Büyük yatak yükünün hareketini durdurmak Taban eğimini düşürmek Tabanı erozyona karşı korumak Daha yukarıdaki barajlara dayanak oluşturmak Dere tabanında birikmiş materyali yerinde tutmak Yukarıdan gelecek malzemeyi tutmak Depoladığı malzemeyle çürük yamaçlara destek olmak Bir miktar suyu geçici depolamak H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 11
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 12
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 13
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 14
Geçirgen barajlar (Sel kapanları) (Lien 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 15
İri taşıntı enerji kırıcı Yatak yükü ayıklayıcı Yatak yükü/taşkın ayarlama barajı Debris flow breaker Bedload sizing dam Bedload/flood dosing dam H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 16
Geçirimsiz Taşıntı Barajlarından Geçirgene Dönüş Geçirimsiz taşıntı barajlarının olumsuz yanları 1. Temizlenmezse etkinliği birkaç taşkınla sınırlı 2. Sıradan seller bile barajın depolama kapasitesini azaltabilir ve beklenen tuzaklama etkisini azalabilir 3. Her boyuttaki taşıntıyı tuzaklamak gerekli değildir çünkü asıl zararı kaba sediment verir ve akımı engeller 4. Sıradan sellerin bile taşıntısının tutulması sediment arzını azaltır ve yatak kazılmasına ve aşağıdaki nehirlerde ve kıyılarda sediment eksiğine neden olur H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 17
Geçirimsiz Taşıntı Barajlarından Geçirgene Dönüş 5. Geçirimsiz barajlar hüküm süren sediment transportunun (yatak yükü, iri taşıntı veya kütük) fonksiyonu halinde tuzaklama etkinliğine izin vermez 6. Geçirimsiz taşıntı barajları dağlık arazi akarsuyundaki sürekliliği keser, akarsu ekosistemine ve özellikle balık göçüne zarar verir 7. Geçirimli barajlar yerleşim alanlarındaki taşkınları azaltabilir H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 18
Ülkemizde birçok sel-taşkın olayında ortak özellikler: mansapta daraltılan yataklar açıklığı yetersiz köprüler ve bunları tıkayan ağaç gövdeleri vb taşıntı. Silivri Bolluca dere H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 19
Ülkemizde birçok sel-taşkın olayında ortak özellikler: mansapta daraltılan yataklar açıklığı yetersiz köprüler ve bunları tıkayan ağaç gövdeleri vb taşıntı. Çatalca İnceğiz köprüsü H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 20
Aşağı havzada köprü-üst geçit vb yapıların açıklıklarını tıkayan ağaç gövdeleri nedeniyle çok büyük olmayan yüksek akımlar bile taşkına dönüşmektedir. Köprüleri tıkayan ağaç gövdeleri akarsuyun ya kıyılarında, ya da içinde bulunmaktadır. İstanbul da Selimpaşa da 2009 yılındaki taşkın da yol korkuluğu ile yolun arasının tıkanması sonucunda meydana gelmiştir. H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 21
Fransa Taşıntı barajının yatak stabilizasyonu ve taşıntı depolama (tersip) fonksiyonları var. Geçirgen barajlar taşıntının bir kısmını ayıklayarak depolar ve aşağı yataktaki ıslah çalışmaları için yatak dengesini korur. Bu yaratıcı süreçler 1950 lerden başlayarak Fransa da farklı sel kontrolu sorunlarını (taşınan sedimentin süzülmesi, taşıntının enerjisinin kırılması, nehir ağızlarındaki sedimentin beslenmesi) çözmek için araştırma konusu olmuştur (Ferro 2010). H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 22
Genet barajı 1955 Fransa Taşıntı barajının yatak stabilizasyonu (tahkim) ve taşıntı depolama (tersip) fonksiyonları var. Geçirgen barajlar taşıntının bir kısmını ayıklayarak depolar ve aşağı yataktaki ıslah çalışmaları için yatak dengesini korur. Bu yaratıcı süreçler 1950 lerden başlayarak Fransa da farklı sel kontrolu sorunlarını (taşınan sedimentin süzülmesi, taşıntının enerjisinin kırılması, nehir ağızlarındaki sedimentin beslenmesi) çözmek için araştırma konusu olmuştur (Ferro 2010). H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 23
Avusturya 1980 lerden itibaren Avusturya da sel kontrolunda sistematik sel kontrolu ve taşıntı (debris) kontrolu yöntemi geliştirilmiştir. Önlemler koruma dan önlemeye, obje kontrolundan havza yönetimine ve entegre havza yönetimine dönüşmüştür. Taşıntı kontrolunda pasif önlemler, riskli alanları yerleşime kapatan arazi kullanım planlaması ve ekonomik zararı önleyici altyapı tesisleridir (Fiebiger 2008). H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 24
Aktif önlemler taşıntının kaynağında başlamakta, taşıntı konisine kadar devam etmektedir. Taşıntıyı azaltmada fonksiyonlar zinciri yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu önlemler çeşitli fonksiyonları ve bu fonksiyonları sağlayan yapıları kapsamaktadır. Yukarı havzada, taşıntının kaynağından aşağı havzada taşıntı konisine kadar fonksiyonlar zinciri devam etmektedir (Fiebiger 2008). H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 25
Geçirgen barajlar F, I, A ve Japonya da yayılıyor Zamanla şantiye mekanizasyonu, yapı malzemesinin kalitesi, sediment taşınma sürecinin tanınması ve modellenmesi ile çalışmalar ve hatalardan meydana gelen bilgi birikimi başarıyı artırıyor H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 26
Ayıklama/dozaj verme barajları bir kesitten geçen kaba taşıntı miktarını azaltmak amacıyla tasarlanıyor Açıklığın geometrisi genellikle dikdörtgen veya tek-çoğul dikdörtgen-dairesel Açıklığın üzerinde, Q100 veya Q200 e göre tasarlanan ters yamuk akım seksiyonu (dolu savak) var H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 27
Fonksiyonlar zincirini oluşturan geçirgen yapıların görevleri: Yatağın stabilizasyonu Tahkim (ıslah, konsolide) etme Depolama (tersip) Ayıklama sınıflandırma ve boyutlandırma Odunsu taşıntının tutulması Enerji kırma Yatak yükünün ayıklanması (ayarlama) Sel suyu miktarının ayarlanması (dozajı) (Fiebiger 2008). H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 28
Büyük barbakanlı baraj (Hübl 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 29
Yarık baraj (Hübl 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 30
Yarı geçirgen (bileşik) baraj (Hübl 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 31
Bölümlü baraj (Hübl 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 32
Kafes baraj (Hübl 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 33
Ağ baraj (Hübl 2003) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 34
tasarım H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 35
(Volkwein 2011) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 36
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 37
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 38
H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 39
Çınarlı dere Denizli (Çavuşoğlu 2006) 2001
Çok amaçlı seki Çınarlı dere Denizli (Çavuşoğlu 2006) H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 41
Çok amaçlı seki H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 42
SONUÇ Yüzyılın başından itibaren geçirimsiz barajlar uygulanmış. Ancak yüksek taşıntı akımını önleyememeleri nedeniyle bu yapılar pasif önlem olarak değerlendirilmiş. Dağlık havzalarda ana amaç taşıntı kaynaklarını stabilize etmek, restore etmek ve ağaçlandırmaktır. Ancak insan etkisinin artması, dünyada taşıntı barajlarını geçirgen barajlara dönüştürmüştür. Havzada bütüncül bir restorasyon beklemediği ve sel zararlarını süratle azalttığı için geçirgen baraj kullanımı hızla yayılmaktadır. H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 43
Geçirgen barajlar taşıntı ve yatak yükü yönetimi konusunda önemli imkanlar sunuyor. Dünyada başarıyla uygulanıyor Ülkemizde de havzada başarılı bir örneği var Öncelikle arazi kullanım hatası olmayan yukarı havzalardan gelecek özellikle odunsu ve iri taşıntıyı tutmak amacıyla kullanılmaya başlanabilir. H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 44
TEŞEKKÜRLER H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 45
KAYNAKLAR Aydın, A., 2008: Büyük Menderes Nehri Sağ Sahil Derelerindeki Sel Kontrol Çalışmalarının İrdelenmesi, Yayınlanmamış doktora tezi, İÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Balcı, A.N., 1996. Toprak Koruması, İ.Ü. Orman Fakültesi Yayınları, İ.Ü.Yayın No: 3947, Orman Fakültesi Yayın No: 439, İstanbul. Çavuşoğlu, M. 2006: Enine Yapılarda Farklı Bir Yaklaşım, DSİ Erozyon ve Rüsubat kontrol semineri, 4 8 eylül 2006, Van Çelik, H.E., ÇAVUŞOĞLU, M. ve AYDIN, A., 2006. Effectiveness of Classical Dams in Torrent Control Works in Western Anatolia: Kayran Torrent, İ.Ü.Orman Fakültesi Dergisi, Seri A, Cilt 56, Sayı 2. D Agostino, V. 2010: Filtering-Retention Check Dam Design in Mountain Torrents, Check Dams, Morphological Adjustments and Erosion Control in Torrential Streams, Editorsr: CC Garcia and MA Lenzi, Nova Science, ISBN 978-1-60876-146-3, New York EEA, 2001. Sustainable Water Use in Europe. Part 3: Extreme Hydrological Events: Floods and Droughts, European Environment Agency, Environmental Issue Report No.21, Copenhagen Fiebiger, G., 2008: The theory of the Chain of Functions in debris flow control, Proceedings of Debris Flows: Disasters, Risk, Forecast, Protection, Pyatigorsk, Rusya Görcelioğlu, E., 2003: Sel ve Çığ Kontrolu, İÜ Orman Fakültesi Yayını, ISBN 975-404-688-3 Hübl, J., Holzinger, G., Wehrmann, H., 2003: Entwicklung von Grundlagen zur Dimensionierung kronenoffener Bauwerke für die Geschiebebewirtschaftung in Wildbächen: Klassifikation von Wildbachsperren, WLS Report 50 Band 2. Im Auftrag des BMLFUW VC 7a (unveröffentlicht). Wien: Institut für Alpine Naturgefahren, Universität für Bodenkultur Lien, H., 2003: Desıgn Of Slıt Dams For Controllıng Stony Debrıs Flows, International Journal of Sediment Research, Vol. 18, No. 1, pp. 74-87 Nisbet, T.R., 2005. Water Use by Trees, Forestry Comission Information Note 65. Forestry Comission, Information Note (FCIN065), Edinburgh. Özhan, S., 2004. Havza Amenajmanı, İ.Ü.Orman Fakültesi Yayınları, İ.Ü.Rektörlük Yayın No:4510, Orman Fakültesi Yayın No:481, İstanbul. Uzunsoy, O., 1966: Erozyon ve Sel Kontrolu Çalışmalarında Orman Mühendisliğinin Vazifeleri, Çalışma Alanları, ve Çalışmaları için Öngörülen Yön ve Hareket Noktaları, Orman Mühendisliği I. Teknik Kongresi, Ankara Volkwein, A., Wendeler, C., Guastı, G., 2011: Design Of Flexible Debris Flow Barriers, Italian Journal of Engineering Geology and Environment - Book, www.ijege.uniroma1.it, Casa Editrice Università La Sapienza H. E. ÇELİK 3. ULUSAL TAŞKIN SEMPOZYUMU 46