Baraj risk sınıflandırma metotlarında havza süreçlerinin etkisinin belirlenmesi - Nilüfer Çayı havzası barajları örneği

Abstract

Barajlar akarsu akışlarını engelleyecek şekilde akarsu vadilerinde su depolamak, enerji üretmek ve taşkın kontrolü sağlamak gibi çeşitli amaçlarla inşa edilmektedirler. Küresel iklim değişikliği ile hızla değişen hidrolojik koşullar hem hidrolojik döngünün her bir noktasını hem de bununla bağlantılı olarak baraj yapılarını etkilemektedir. Uzun ömürlü olarak tasarlanan baraj yapıları değişen bu koşullara ayak uyduramayıp yetersiz kalabilmektedir. Dünyada var olan tüm baraj yapıları, gövdelerinin ardında biriktirdikleri devasa su kütleleri nedeniyle mansap hattında var olan tüm beşerî ve doğal yapılar için tehlikeler barındırmaktadırlar. Barajların mevcut durumlarını yorumlamak adına ise literatürde yaygın olarak kullanılan ICOLD ve Bureau metotları mevcuttur. Bu metotlar barajların yapı, mansap ve depremsellik özelliklerine dayanarak bir risk sınıflaması ortaya koyarlar. Dünyada yetersizlik gösteren veya yıkılan barajlara bakıldığında ise yaşanan olayların yaklaşık %30’luk kısmı üstten aşma ile meydana gelmektedir. Üstten aşma olayı barajların havzalarından toplanan suyu tahliye etmede yetersiz kalması ile suların, baraj duvarının üzerinden akış göstererek baraj yapısına hasar vermesi şeklinde meydana gelmektedir. Bu bağlamda barajların değerlendirilmesinde havza süreçlerinin kritik olduğu ancak mevcut metotlarda bu süreçlerin ele alınmadığı görülmektedir. Bu çalışmanın temel amacı barajların değerlendirilmesinde akarsu havza süreçlerinin de ele alınmasının, barajları daha kapsamlı ve tutarlı bir şekilde değerlendirmeyi sağlayacak bir yaklaşım olduğunu ortaya koymaktır. Çalışmada örnek saha olarak seçilen Nilüfer Çayı havzası, yoğun bir nüfus barındırmakla birlikte jeolojik ve jeomorfolojik olarak çeşitlilik arz eden, aktif tektonik yapıya sahip bir alanda yer almaktadır. Çalışmada Nilüfer Çayı havzasındaki barajlar inceleme altına alınmış olup hem kullanımdaki metotlar ile toplam riskleri hesaplanmış hem de havza süreçleri ele alınmıştır. Havza süreçleri ele alınırken havza morfometrisi ile akarsu havzalarının pik akım kabiliyeti yorumlanmış, Curve Number ile havzaların yüzeysel akış potansiyelleri tespit edilmiş ve ardıl baraj varlığı ile muhtemel tehlikeler baraj risk metotlarına dahil edilmiştir. Sonuç olarak kullanımdaki metotların görmezden geldiği bir süreç olarak havza süreçleri de toplam riski değerlendirmede ele alınmıştır.

Dams are constructed in river valleys for various purposes, such as storing water, generating energy and controlling floods by blocking river flows. Rapidly changing hydrological conditions due to global climate change are affecting every point of the hydrological cycle and, consequently, dam structures. Dam structures designed for long-term use may fail to adapt to these changing conditions and become inadequate. All existing dams worldwide pose risks to all human and natural structures downstream due to the massive water masses they accumulate behind their bodies. To assess the current condition of dams, the ICOLD and Bureau methods are widely used in the literature. These methods classify risks based on the structural, downstream, and seismic characteristics of dams. When examining dams that have failed or collapsed worldwide, approximately 30% of such incidents are caused by overtopping. Overflow occurs when dams are unable to discharge the water collected from their basins, causing the water to flow over the dam wall and damage the dam structure. In this context, it is seen that basin processes are critical in the evaluation of dams, but these processes are not addressed in the current methods. The main objective of this study is to demonstrate that considering river basin processes in the evaluation of dams provides a more comprehensive and consistent approach to evaluating dams. The Nilüfer River basin, selected as the study area, is located in an area with a dense population, geological and geomorphological diversity, and active tectonic structure. In the study, dams in the Nilüfer River basin were examined, and both the total risks were calculated using existing methods and basin processes were considered. While addressing basin processes, the peak flow capacity of river basins was interpreted using basin morphometry, the surface flow potentials of basins were determined using the Curve Number, and the presence of successive dams and potential hazards were included in dam risk methods. As a result, basin processes, which are overlooked by the methods in use, were also considered in the assessment of total risk.