Baraj nedir? Barajlar, suyun akışını kontrol altına alarak su kaynaklarını yönetmek için yapılan mühendislik yapılarıdır. Toprak dolgu, kaya dolgu, tüm örme ağırlıklı ve kemerli ağırlık gibi farklı tipleri vardır. Bu yazıda baraj türlerinin özellikleri ve yapımları hakkında detaylı bilgi bulabilirsiniz.
Baraj; suyun akışını denetim altına almak amacıyla akarsuların iki yanı arasında yapılan engel. Barajlar çok eski çağlardan başlayarak suların akışım bir kanala yöneltmek, su düzeyini yükseltip güç üretimi ya da gemi ulaşımı sağlamak, su taşmalarını önlemek, tarım alanlarına denetimli su sağlamak, içme suyu depolamak gibi çeşitli amaçlar için kullanılırlar. Endüstrileşme döneminde gereksinim duyulan elektrik enerjisinin kolay sağlanması amacı ile baraj yapımı, yeni tekniklerin geliştirilmesi ve büyük yatırımlarla hız kazandı.
Barajlar eski çağlardan başlayarak toprak dolgu, kaya dolgu, ağırlıklı tüm örme duvar biçiminde; 19. yüzyıldan bu yana da kemerli örme duvar, yapısal taş beton karma, çelik ya da ahşap destekli olmak üzere çeşitli biçimlerde yapıldı.
Toprak dolgu barajlar
Kökeni çok eskilere dayanan ve ilkel yöntemlerle yapılan bu barajlar, dayanıklı olmamaları nedeniyle uzun süre benimsenmedi. Pahalı olmalarına karşın toprak mekaniği biliminin gelişip yaygınlaşması, sel akıntılarını denetim, yöntem ve araçlarının geliştirilmesi, beton ve taş örme duvar barajlar için uygun arazinin giderek azalması, bu tür barajların yeniden önem kazanmalarına neden oldu. Bu tür barajların güvenilir sağlamlıkta olması; yeterli yükseklikte ve su aşındırmasına karşı dayanıklı olmasına, ayrıca eğimli yüzeylerin dış etkenlerden korunmasına bağlıdır. Toprak dolgu barajlar homojen (türdeş) ve hidrolik olmak üzere iki ana türe ayrılırlar.
Kaya dolgu barajlar
Bu tür barajlar, kaya parçalarının eğimli bir set biçiminde üst üste yığılmasıyla yapılır. Önceleri elle yığma yöntemi benimsenmişken 1950’den bu yana makineyle sıkıştırma yöntemi kullanılır. Bu tür barajlar, ortaya yığılan kayalarla bir ya da iki yandan duvar örülerek yapılır; bu setin yamacı su geçirmez tabakayla, genellikle betonla sıvanır. Kaya dolgu barajların sağlamlığı; drenaj (su fazlasını alacak ikinci yol) kanallarının ve set yüksekliğinin yeterliliği, iklim koşullarına dayanıklılığı, dolgunun ve eğimli yüzeylerin sağlam oluşuna bağlıdır.
Tüm örme ağırlıklı barajlar
Zorlayıcı güçlere kendi ağırlıklarıyla karşı koydukları, beton ya da taştan örme tek parça duvarlardan oluştukları için bu biçimde tanımlanırlar. Doğal koşullara karşı sağlamlığı, yüksekliği oranında geniş bir temele oturtularak sağlanır.
Bu tür barajların ilk ve en eski örneği, 16. yüzyıl başlarında yapıldığı sanılan ve günümüze kadar bozulmadan varlığını koruyan Almanza Barajı’dır (İspanya). Bu barajlar genellikle kayalık zemin üzerine oturtulurlarsa da amaca uygun gerekli önlemler alınarak değişik zeminlere de oturtulabilirler. Bu tür barajların en görkemli örneklerinden biri ABD’deki Columbia Irmağı üzerinde kurulu olan Grand Coulee Barajı, 170 m yüksekliğinde olup, elektrik üretimi dışında, çevre topraklarını sulama ve göl üstü taşımacılık hizmetlerini de karşılar. Tüm örme duvar kemerli barajlar. Önceleri çeşitli bina yapımlarında kullanılan kemerler, baraj yapılarında ancak 19. yüzyıl sonlarında uygulanmaya başlandı. Kemerli barajların ağırlıklı olanlara göre üstünlüğü, biçimleri nedeniyle daha hafif bir yapıyla daha büyük itici güçlere karşı koyabilmelerindedir.
Bu tür barajların yapımında karşılaşılan en büyük güçlük; kemeri oluşturan her dilimin basınca karşı gösterdiği direncin daire yarıçapıyla orantılı olarak değişmesi nedeniyle en uygun kemer yüksekliği, genişliği ve dilim yarıçaplarının hesaplanmasıdır. Bu hesaplamada bilgisayar yardımıyla yapılan deneme ve ölçekli maket yöntemleri kullanılır. Bu tür barajların sayısı özellikle 1960’tan bu yana giderek artmaktadır.
Kemerli ağırlık barajları
Alt yan dilimleri üsttekilerden daha kalın ve çok yüksek olan kemerli barajlarda yükler tabana bindirilir ve kemerin çalışması daha çok yatay ve düşey kirişler yönünde olur. Tepeye yakın yükleri kemerler, tabana gelen yükleri ise yatay yönlü kirişler ve kemerin ağırlığı taşıdığından bu tür barajlara kemerli ağırlık barajları adı verilir. ABD’nin güneybatısında, Colorado Irmağı üzerinde kurulu olan Hoover Barajı bu tür barajların en önemlilerinden olup, yaklaşık 220 m’yi bulan kemer tepe yarıçapıyla dünyanın en yüksek barajlarından biridir.
Yapısal taş-beton karma barajlar
Örme duvar barajlarda taş ya da betondan birkaç payanda kullanılarak örülü duvar hacmi oldukça azaltılır. Bu tür barajlarda su basıncının tümünü, akıntıya karşı olan yüzeyin üst kesimindeki betonarme bloklardan oluşan kemer biçimi bir yapı karşılar. Üst yapıları, kemer yerine betonarme bloklardan oluşan, düz teras ya da kubbe biçiminde olanları da vardır. 20. yüzyıl başlarında yapımı çoğunlukta olan bu tür barajlar sonraları ekonomi nedenleriyle yerini öteki türlere bıraktı.
Çelik-ahşap payandalı barajlar
Payandalar taş ve beton yerine çelik ya da ahşaptan yapılır. Kolay çökebilen, yapımı pahalı olan bu barajların günümüzde kullanımı azalmıştır. Kofedam adı verilen ve küçük boyutlu olan bu tür barajlar, normal koşullarda birkaç yıl, en iyi koşullarda ve sürekli bakım altında en çok elli yıl dayanırlar.
