Baraj
Baraj, Bir akarsu üstüne, akışını kesmek ya da denetim altına almak için yapılan engel. Hidroelektrik santrallerle birlikte kurulan barajlar ayrıca, akarsuların taşıdığı enerjiyi elektriğe dönüştürmede kullanılırlar.
Kabarma döneminde sular, ırmak ya da göl sularını kesen savak barajlarını aşabilir. Buna karşılık, biriktirme barajlarında biriken suların, hiçbir zaman barajın en üst düzeyine ulaşmaması gerekir: Öngörülen en üst su düzeyi, her zaman baraj sırtının altında kalmalıdır. Bazı tesviye havuzları (alavere havuzları), debiyi düzenlemeye yarayan ırmak barajı görevi yapar.
BİRİKTİRME BARAJLARI
En önemli barajlar olan biriktirme barajları, çeşitli tiplerde olabilirler. Başlıcaları arasında ağırlık barajları, kemer barajlar ve karma barajlar sayılabilir.
Ağırlık barajları: Toplanan su kütlesinin basıncına, yalnızca ağırlıklarıyla karşı koyan yapılardır. Dıştan bakıldığında, sırttan aşağı doğru giderek genişleyen ve vadinin dibinde bir yolun geçebileceği genişliğe ulaşan basamaklar görülür. Bu basamaklar, dıştaki havuzlar tarafından daha geniş, içteki birikme gölü (baraj gölü) yanında daha dardır. Söz konusu basamaklar betondan yapılırsa dik üçgen biçiminde olur. Üçgenin sulara bakan tabanı, yüksekliğinin % 80'i kadardır.
Ağırlık barajları genellikle, vadi dibi baraj ağırlığını taşıyabilen ve yamaçları gevşek kaya tabakalarından oluşmuş yataklarda, betondan ya da taşla örülerek yapılır; baraj temelinde ve biriktirme gölü tabanında basınç yüzünden ortaya çıkabilecek aşınma ya da su kaçaklarının engellenmesi için, kayacın derinliklerine geçirimsiz gereç yerleştirilir. Ayrıca, sızma sonucu suların temele zarar vermemesi için, baraj duvarına düşey doğrultuda çimento örtüsü şırınga edilebilir.
Kemer barajlarda: Vadi yamaçları yeterince sıkı olursa, yan kayaçların direnciden yararlanılır. Suyun geldiği yöne dönük olarak kemer biçimleri nedeniyle, suyun itme gücüne dayanan kemer barajlar, görünüş açısından en güzel barajlardır. Yalnızca betonarme olarak yapılır ve uzun bir ön araştırma gerektirirler.
Karma barajlar: kemer barajlar kadar zarif değillerdir ama, yalın ağırlık barajlarından daha güzel görünüşlüdürler. Yalnızca betonarme yapılırlar. Biraz farklı bir biçimleri, birbirine eklenmiş birçok kemer üstüne oturan, yükü akış yönünde berkitme ayaklarına dağıtan çok kemerli barajlardır.
YER BİLİM İNCELEMELERİ
Bir baraj yapılmak istendiği zaman, ayrıntılı yerbilim incelemeİeri yapmak gerekir. Bu inceleme, barajın yapımı için olduğu kadar, biriktirme gölünün altında kalacak yüzey ve hacmin hesaplanması için de zorunludur.
Her şeyden önce, yapının dayanacağı kayaçların türünü belirlemek, bileşimlerini, damarlarını, tabakalarının yönünü, kırılma derecelerini, ufalanma oranını, içinde kırık olup olmadığını incelemek gerekir; bu araştırmanın amacı, kayaçların baraj kütlesini taşıyıp taşıyamayacaklarını öğrenmektir.
Ayrıca, sular altında kalacak alanın, hem akıntı yönünde olabilecek yer kaymalarını hesaplayabilmek, hem de gerçekleştirilecek havuzun geçirimsizliğini sağlamak için, incelenmesi gerekir. Bunların dışında, baraj gölünün bütününün ya da bir bölümünün kısa sürede dolmasını önlemek için, su akıntısının taş, toprak ve alüvyon sürükleme gücü de iyice belirlenmelidir. Yavaş değişiklikler sonucu ortaya çıkabilecek tehlikelerle karşı karşıya kalmamak için, baraj bölgesinde yerbilim incelemeleri, baraj yapıldıktan sonra bile sık sık yinelenmelidir.
Not: Fırat ırmağı üstünde 22 baraj ve 19 hidroelektrik tesisi içeren GAP tasarısı kapsamındaki Atatürk barajının yapım çalışmalarından görünüş. GAP tasarısının, yalnız Güney Doğu Anadolu'nun değil, komşu ülkelerin (özellikle Suriye'nin) de yazgısını değiştirmesi beklenmektedir.
BARAJLARIN TARİHÇESİ
Irmak vadilerine yerleşen ilk tarımcı topluluklar, akış hızını denetim altına almak ve sulama suyu sağlamak için barajlar yapmışlardır. Yunan tarihçisi Herodotos, Memfis kentini su baskınlarından korumak amacıyla Nil ırmağı üstünde İ.Ö. 2900'e doğru yapılmış bir barajdan söz etmiştir. Suriye'de Asi ırmağı üstünde İ.Ö. 1300'e doğru yapılan bir baraj, Humus kenti yakınlarındaki toprakları sulamak için günümüzde hâlâ kullanılmaktadır.
Çöl toplulukları yılın büyük bölümünde kuruyan dar sel suyu yatakları üstünde, ender, ama sağanak özellikli yağışların sularını tutmak için sık sık ilkel barajlar yapmışlardır. Orta Doğu'da yapılan kazılarda, depolar ve taş sarnıçlar gibi su toplama yapılarının yanı sıra, birçok eski baraj da ortaya çıkarılmıştır. Romalılar da imparatorlukları süresince birçok baraj yapmışlardır; İspanya'da Romalılardan kalma iki baraj, günümüzde hâlâ kullanılmaktadır.
Baraj yapımı, Roma İmparatorluğu'nun çöküşünden sonraki yüzyıllarda, Avrupa'da unutulan bir sanat olmuş, XIX. yy'da, bilimle birlikte yeniden doğmuştur. Bu dönemde özellikle, İskoç mühendisi W.J.M. Rankine'in çalışmaları ve çeşitli Fransız mühendislerinin çalışmaları önemlidir. Fransa'da 1861-1866 arasında yapılan Furens barajı, genellikle modern mühendislik ilkelerine dayanılarak yapılmış ilk baraj sayılmaktadır.
Baraj yapımında gerçek gelişme, XX. yy'da gerçekleşmiş, XX. yy'ın ilk yıllarında Avrupa'da ve ABD'de birçok büyük baraj yapılmış, özellikle ABD'de Boulder Kanyonu tasarısı (Hoover Barajı), Orta Arizona tasarısı, Tennesse vadisi tasarısı, Orta Utah tasarısı, vb. dev boyutlu çalışmaları da içeren 50 000'e yakın baraj hizmete sokulmuştur.
Avrupa, Orta Doğu, Güney Amerika ve Asya'da da çok büyük barajlar yapılmış ya da yapımına başlanmıştır: Mısır'da 1970'te hizmete giren, hem sulama, hem hidroelektrik üretimi amaçlı Asuan barajı; Paraguay ile Brezilya arasındaki, Parana ırmağı üstünde 1975'te hizmete giren, dünyanın en büyük hidroelektrik tesisi olan İtaipu barajı; Türkiye'de yapımı süren, tamamlandığında dünyanın en büyük barajları arasında yer alacak Atatürk barajı; Hindistan'da Gucerat eyaletinde, 30 barajlık bir tasarının ilk barajı olan Serdar Sarovan barajı, vb. Türkiye'de, 1992 verileriyle, tamamlanmış baraj sayısı 150, yapımı sürmekte olan baraj sayısı 48'dir.