DRENAJ ETTLER Geirgenlik Permeabilite Etkin Gzenek Hacmi Taban

DRENAJ ETÜTLERİ Geçirgenlik (Permeabilite) Etkin Gözenek Hacmi Taban Suyu etütleri Prof. Dr. Ahmet ÖZTÜRK

3. Pompaj Yöntemi Pompaj yönteminde, geçirimsiz tabakaya kadar veya geçirimsiz tabakanın bulunmadığı durumlarda taban suyu seviyesinden daha derinde açılmış bir kuyudaki suyu pompajla boşalttıktan sonra kuyu çevresinde radyal yönlerde açılmış olan gözlem kuyularındaki taban suyu seviyelerini inceleyerek bunlardan geçirgenlik katsayıları saptanmaktadır. Pompaj yöntemi için geliştirilen eşitliklerde deneme kuyusundaki ve gözlem kuyularındaki taban suyu seviyelerinin alçalma miktarları, gözlem kuyuları arasındaki radyal uzaklıklar, deneme kuyusundan sürekli olarak alınan sabit su miktarı (kuyu verimi) göz önüne alınmaktadır.

4. Boru Yöntemi Boru yönteminin esası, topraktaki taban suyu seviyesinden biraz daha aşağıya çakılmış olan altı açık bir borunun alt tarafından boru içerisine giren suyun yükselme hızından yararlanılarak geçirgenlik katsayısının bulunmasıdır. Önce boru içindeki su boşaltılır, alttan boru içerisine girerek yükselen su miktarı belirli zaman aralıklarında ölçülür ve eşitlikle geçirgenlik hesaplanır. k = Toprağın geçirgenlik katsayısı ho = Boru içerisinde deneme başındaki su seviyesi ile taban suyu arasındaki mesafe h 1 = Boru içerisinde deneme sonundaki su seviyesi ile taban suyu arasındaki mesafe A = Boru kesit alanı t 1 = Su seviyesinin ho dan h 1'e yükselmesi için geçen zaman E = Boru çapına ve taban suyu altındaki boru derinliğine bağlı bir katsayıdır

5. Piyezometre Yöntemi Piyezometre yönteminde, 8 -10 cm çapında kesit ağızları açık, plastik veya metal borular kullanılmaktadır. Taban suyu piyezometre borusunun altındaki açıklıktan boru içerisine girer. Bu amaçla ya toprak içinde suyun toplanarak boruya girmesini sağlamak için daha uzun bir boru yardımıyla en az 10 cm kadar yükseklikte bir boşluk oluşturulur, ya da piyezometre borusu çakıldığı derinlikten en az 10 cm kadar yukarı çekilir. Boru içinde tabansuyu önce 1 -2 kez boşaltılır. Sonra suyun yükselmesi ölçülür. Boşluğa su yatay yönde dolduğu için ölçülen geçirgenlik toprağın yatay geçirgenliğidir.

k = Toprak geçirgenlik katsayısı (cm/h) D = Piyezometre borusunun çapı (cm) t 1, t 2 = y 1 ve y 2 su seviyelerindeki zaman (s) y 1 = t 1 zamanındaki su seviyesi ile taban suyu arasındaki mesafe (cm) y 2 = t 2 zamanındaki su seviyesi ile taban suyu arasındaki mesafe (cm) A = Boru çapına ve borudan sonraki delik uzunluğuna bağlı bir katsayı Eşitlikteki A katsayısı yandaki grafikten bulunur.

Toprakların Etkin Gözenek Hacmi (Drene Edilebilir Gözenek Hacmi ve Drene Olabilir Su Miktarının Belirlenmesi) Etkin gözenek hacmi, taban suyu değişimlerini göz önüne alan kararsız akış koşullarında dren aralığı eşitliklerinin hesaplanmasında kullanılan önemli temel parametrelerden birisidir. Doygun tabansuyu seviyesi ile tarla kapasitesi arasındaki su düzeyi farkıdır.

f = Drene olabilir gözenek hacmi (cm 3/cm 3) (Pv)d = Doyma noktası (cm 3/cm 3) (Pv)tk = Tarla kapasitesi (cm 3/cm 3) dh = Taban suyunun drenaj öncesi ve sonrası yükseklik farkı (cm) q = Drene olabilir su miktarı (cm). Van Beers, toprağın etkin gözenek hacminin düşey doğrultuda taban suyu düzeyine olan uzaklığa bağlı olarak değiştiğini ve toprağa ilişkin etkin gözenek hacminin bilinmemesi durumunda bu toprağın cm/gün boyutundaki hidrolik iletkenlik değerinin kare kökünün (f=√k) etkin gözenek hacmi olarak kullanılabileceğini belirtmiştir.

Arazi koşullarında drene edilebilir (etkili) gözenek hacminin saptanması Arazi koşullarında drene edilebilir gözenek hacimleri aynı proje özelliklerini taşıyan kapalı drenaj aşağıdaki eşitlik ile saptanır. Drene edilebilir gözenek hacmi (m 3/m 3) = Drene olan su hacmi (m 3) /Drene olan toprak hacmi (m 3) n. sulamanın ilk günü TSS (n+1). sulamadan hemen önce TSS İki sulama arasında drenden çıkan toplam su (Drene olan su hacmi)

Taban Suyu Etütleri Taban suyu etütlerinin yapılmasının genel amacı 1. Taban suyunun beslenmesine veya boşaltılmasına neden olan çeşitli etkenlerin belirlenmesi, 2. Mevcut veya oluşabilecek drenaj sorunlarının kapsamını, derecesini ve özelliklerini saptamak, 3. Bitki gelişmesine zarar vermeyecek şekilde taban suyu düzeyinin düşürülmesine ilişkin önlemleri ortaya koymak. Taban suyunun sınıflandırılması Sınıfı Çok sığ Taban suyu derinliği (cm) 0 - 45 Sığ 45 - 90 Orta 90 - 150 Derin Çok derin 150 - 200 < Arazide taban suyu düzeyinin gözlenmesi genellikle 1. Gözlem kuyuları, 2. Piyezometre boruları, 3. İçme suyu kuyuları 4. Yüzey suları (göller, akarsular, kanallar ile yapılmaktadır.

1. Gözlem kuyuları, arazide taban suyu seviyesinde ortaya çıkan değişimleri zamana bağlı olarak incelemek amacıyla burgu deliklerinin içerisine yerleştirilen 5 - 7. 5 cm çapında, 2 - 4 m boyunda plastik veya çelikten yapılmış borulardan oluşmaktadır. Boruların yan yüzeylerinde taban suyunun boru içerisine girmesini sağlayan delikler vardır. Yağışlar, sızma, akarsu ve göl sularının yükselmeleri ve sulama suyunun etkileri gözlem kuyuları ile incelenebilir. Ancak gözlem kuyularıyla taban suyu seviyesindeki değişimlerin nedenini belirleme olanağı yoktur. Gözlem kuyuları araziye çakıldıktan sonra, taban suyu derinlikleri bir kıyas düzlemine göre okunacağı için alanda bir röper noktası (yüksekliği bilinen referans nokta=sabit nokta) kurulmalıdır. Böylece her gözlem kuyusundaki su seviyesi gerçek bir kota sahip olmuş olur.

1. Gözlem kuyuları arazinin hakim eğimine paralel ve dik olacak şekilde ızgara sisteminde yerleştirilir. Gözlem kuyuları, taban suyu seviyesinden en az 1 metre daha derine çakılır. Toprak burgusu ile açılan kuyuların dibine 10 cm yükseklikte çakıl doldurulur. Daha sonra gözlem borusu kuyu içerisine yerleştirilir. Bazı koşullarda deliklerin bulunduğu boruların etrafı yapay filtrelerle sarılarak boru içerisine silt birikimi önlenmektedir. Yüzey sularının boru kenarından aşağıya sızmasını önlemek için boruların toprak yüzeyiyle birleştiği boğaz kısımlarındaki toprak sıkıştırılır. Gözlem boruları toprak yüzeyinden 30 -50 cm yüksek olarak yerleştirilir ve üstüne bir kapak takılır. Bazen güvenlik amacıyla kuyu ağzı toprak içinde bırakılarak üstüne beton rögar kapağı tesis edilir.

1. Gözlem kuyularının aralıkları, drenaj sorunu ve toprak özelliğine göre en az 50 m, en çok 1000 m olabilir. Sağlıklı ölçümler için 100 ha’lık havzada 20, 1000 ha'lık havzada 40 adet, 10 000 ha'lık havzada ise 100 adet gözlem kuyusunun yerleştirilmesi gerekmektedir. Gözlem kuyularında taban suyu ölçümleriyle toprak yüzeyinden taban suyu düzeyine olan derinlik ve taban suyu düzeyinin herhangi bir kıyas noktasına göre yüksekliği saptanmaktadır. Gözlem kuyularında sulanan alanlarda özel durumlar dışında 15 günde veya ayda bir kere ölçüm yapılmaktadır. Özel durumlarda (yağışın etkisi, sulamanın etkisi ya da drenaj etkinliği gibi) bu ölçümler saatte bir okumaya kadar inebilir. Taban suyu gözlemlerinden elde edilen verilerle taban suyu eş seviye haritaları, taban suyu derinlik bölge haritaları ve gözlem kuyu hidrografları hazırlanır.

a. Taban Suyu Eş Seviye Haritaları Gözlem kuyularından elde edilen taban suyu kot değerleri dikkate alınarak aynen topoğrafik harita şeklinde hazırlanan haritalardır. Genellikle topoğrafik harita üzerine yerleştirilerek hazırlanır. Böylece herhangi bir noktada hem arazi, hem de taban suyu seviye kotu rahatlıkla görülebilir. Bu haritalar elde edilince tabansuyunun hareket (akış) yönü ve akış şiddeti belirlenebilir.

a. Taban Suyu Eş Seviye Haritaları

b. Taban Suyu Eş Derinlik Haritaları Taban suyu eş derinlik haritaları topoğrafik haritadaki tesviye eğrileri ile taban suyu eş seviye eğrileri arasındaki farktan yararlanılarak hazırlanır. Bu tip haritalar drenaja ihtiyaç gösteren bölgelerin ortaya çıkarılmasında kullanılır. Bu nedenle drenaj alanlarında, taban suyu düzeyinin en yüksek olduğu dönemlerde ve bitkilerin yüksek taban suyuna karşı en duyarlı olduğu tahmin edilen dönemlerde taban suyu eş derinlik haritaları hazırlanır. Bu haritalarda belirli taban suyu derinlik farklarına göre ayrılan bölgeler tarama ile belirtilir veya renklendirilir.

b. Taban Suyu Eş Derinlik Haritaları

c. Gözlem Kuyu Hidrografları Gözlem kuyu hidrografları, belirli bir zaman peryodunda gözlem kuyularındaki taban suyu seviyesinde ortaya çıkan yükseklik değişimlerini belirlemek amacıyla hazırlanır. Gözlem kuyu grafiklerinden yararlanarak taban suyu düzeyinin mevsimlere göre değişimi, en düşük ve en yüksek düzeyleri ile taban suyu kaynağını saptamak mümkündür.

2. Piyezometre boruları Piyezometreler, hidrolik yükün saptanması amacıyla istenilen toprak derinliğine kadar çakılan iki ucu açık borulardır. Piyezometre içerisindeki suyun seviyesi borunun alt ucundaki noktanın hidrolik yükünü gösterir. Gözlem kuyularındaki su seviyesi taban suyu seviyesini göstermesine rağmen, piyezometreler, çakıldığı noktanın hidrolik yükünü göstermektedir. Arazide yabancı kaynaklı suların oluş nedenini, giriş ve çıkış yönlerini, derinliğini ve artezyenik basıncın varlığını incelemek için kullanılan piyezometreler genellikle 2. 5 - 7. 5 cm çapında galvanizli borulardan yapılmaktadır.

2. Piyezometre boruları Piyezometreler kullanılırken şu noktalar gözönüne alınmalıdır. 1. Homojen, sınırlandırılmamış aküferlerde, her derinlikteki hidrolik yük taban suyu seviyesine eşit olduğundan piyezometrenin yerleştirildiği derinlik önemli değildir. 2. Homojen, yarı-sınırlandırılmış aküferlerde piyezometrelerin yerleştirileceği derinlik sınırlandırılmamış aküferlerde olduğu gibi önemli değildir. Ancak, piyezometrenin çakıldığı derinlik sızmadan etkilenmemesi için geçirimsiz tabakaya çok yakın olmamalıdır. 3. Homojen olmayan, yarı-sınırlandırılmış aküferlerde, piyezometrelerin içerisindeki suyun seviyesi piyezometrelerin çakıldığı derinliğe göre değişmektedir. Arazide piyezometre bataryaları kotlandıktan sonra yapılan ölçüm sonuçları grafikler haline dönüştürülerek taban suyunun geldiği yön ve derinliği belirlenir.

Piyezometrelerin tabansuyu araştırmalarında kullanılmasına ilişkin örnekler

3. İçme suyu kuyuları İçme ve kullanma suyu temini amacıyla açılmış olan kuyulardaki su seviyesi gözlenerek taban suyu hakkında bilgi edinilebilir. Ancak bu kuyuların derinliği fazla olduğundan birden fazla aküfer tabakasını kesebilir dolayısıyla artezyenik sular bulundurabilirler. 4. Yüzey suları Taban suyu etütlerinde, yüzey sularının seviyeleri incelenerek taban suyu seviyesi ile olan ilişkileri araştırılır. Yüzey suyu seviyelerinin bilinmesi drenaj alanının taban suyu özelliklerini etüt etmede önemli rol oynar. Akarsular ya taban suları tarafından beslenir veya akarsular taban sularını beslerler. Taban sularından beslenen akarsular bir drenaj kanalı görevi yaparken, taban suyunu besleyen akarsular taban suyu seviyesinin yükselmesine neden olurlar.