Kanal Tipleri

Açık kanal tasarımı hakkında ölçütler,

a) Yüksek hız seçimi küçük kanal kesit alanı sonucunu çıkarır fakat aynı anda sürtünme kaybını arttırır ve buna bağlı olarak faydalı debiyi düşürür. Kuramsal olarak, güç kanalının hız ve en kesit alanı ile en büyük faydayı sağlayacak biçimde tasarlanır. Küçük hidroelektrik santralinde akarsu debisi küçüktür ve sayısız etkenin zorlaması altındadır. Örneğin siltlenmeye ve buz sorununa karşı korunma, yerel inşaat koşulları, açık kanalın kaplanmış olup olmaması v.b. Bazı model en kesitler Şekil 3.1’de verilmiştir.

i. Zeminin kazı- dolgu dengelemesi yapılan ii. Sert zeminler için düz şevli yapılan

iii. Saha malzemesi kullanılarak inşa edilmeye göreceli olarak değişken uygun kesit, Güncel koşullara bağlı olarak şev ve kesit biçimi açık kanal boyunca değişken olabilir ve bu aslında ihtiyaçlar ve siltlenme korunumu ilkeleri yardımıyla yapım koşullarına göre belirlenir.

b) Ençok – enaz akım hızı sadece kaplamasız toprak açık kanallar için hayati önemlidir.

c) Akaçlama hendekleri kanalın tepe yüzeyinde dış sahadan gelecek suyun şevde yapacağı hasarlardan korunmak için yapılır. Hendekte toplana çamurlu akım açık kanalı kesen gömülü borular ile boşaltılır. Bazı durumlarda kapaklı açık kanal sev yıkılması ve buz sorunundan korunmak için seçilir.

d) Açık kanal kaplaması aşağıda amaçlar için yapılır. i. Açık kanal akım kaçaklarını önlemek

m (a) (b) (c) Dolgu Doğal zemin Hendek Yığma Duvar Beton kaplama Doğal zemin Doğal zemin

Şekil 3.1 Bazı kanal enine kesitleri (a) yarma ve dolgu, (b)yarma, (c)yarma ve duvar (Jiandong vd 1996)

iii. Sızmayla oluşan oturma ve kaymaları engellemek iv. Sürtünme kayıplarını azaltmak

v. Bakım masraflarını düşürmek

3.2.1.1. Açık kanal kaplama çeşitleri

a) Kaplamasız Kanal: Yerel koşullara bağlı olarak kanal taban ve kenarları 0,15- 0,20 m kalınlığında sıkıştırılıp düzeltilir.

b) Moloz Çakıl taş kaplama: Kaplama kalınlığı 0,15 m yapılır. Eğer taş ocağı yakın uzaklıkta ve donmaya dayanıklı ise bu yöntem geçirimli zeminlerde kullanışlıdır. Bazı özel durumlarda kil harcı ile veya kil sıvaması yapılarak da döşenebilir.

c) Kireç- Kil karışımı ile: Sıkıştırmanın önemi büyüktür. 0,15–0,20 m kalınlığındaki karışımın ağırlıkça 1:4, 1:7 (hidrate kireç: kil) oranı ile hazırlanır. Bu uygulamanın 14 gün çokça sulanarak küflenmesi ve tekrarlanarak sıkıştırılmasıdır. 14 günlük kür süresi sonunda yaklaşık 1 m/s hıza ve 28 gün sonunda birkaç m/s hıza dayanır. Ancak çok soğuk bölgelerde kullanılmaz.

d) Toprak-çimento karışımı sıva yapmak, Genelde 0.15 m -0.20 m kalınlıkta ve sıkıştırarak uygulanır, karışımın ağırlıkça 1:10, 1:7 (hidrate kireç: kil).

e) Çimento harçlı kâgir taş kaplama: Genelde 0.20 m kalınlıklı özellikle kaplama malzemesini suyla kalkması veya donma-çözülme etkisi ile bozulması tehlikesi olan yerlerde yapılır. Uygulama yapılacak tabanın çok iyi akaçlanması gerekir.

f) Betonarme kaplama: Önüretimli veya yerinde dökme olmak üzere 0.12–0.15 m kalınlıklı düzgün yüzeyli olarak yapılır. Uygulama yapılacak tabanın çok iyi akaçlanması gerekir.

g) Geotekstil Örtü: Çok iyi düzeltilmiş kanal iç yüzeyine serilen sanayi üretimi örtülerdir. Taban akaçlaması yapılmalı, bazı tipleri için güneş ışığından korumalıdır. Darbelere karşı zayıf hali için önlemler alınmalıdır.

3.2.1.2. Açık kanalların sakıncaları

1) Tünel ile karşılaştırıldığında daha uzun ve büyük kesitlidir,

2) Bazı yörelerde boyu çok uzun olan açık kanallar yan akım ve derelerle çakışır ve bunları aşmak için sanat yapısı yapılması gerekir,

3) Kırıklaşan buz parçaları akış için sorun oluşturur, 4) Şev yıkılması ve yüzen maddeler kanalın içine dolar,

5) Zemine uygulanmasında gerek yüzey şekillerinin gerekse eğimin sonucu derin ve geniş kazı yapılması hem kazı metrajını arttırır hem de çevre sağlığı etkilerinin dikkate değer sorunlar haline gelmesine yol açar,

6) Kaçak ve sızma yoluyla uygun arazilerde şev kaymasının tetikleyicisi olabilirler, 7) Birçok projede tünel açma işinin fiyat/fayda oranı yüksektir,

8) Bakım masrafları göreceli olarak çoktur.

3.2.2. Tüneller

Tüneller 1960ların sonlarından buyana Küçük hidroelektrik santrallerde delme ve patlatma yöntemiyle yapılmaya başlanmıştır. Küçük hidroelektrik santralin çevrilmiş akımı genelde 4–5 m3/s den daha düşük olduğundan serbest yüzeyli akımlı tünelin net en kesiti zorunlu en küçük inşa koşulu olan 1,8*1,8~2*2 m boyutlarından daha küçüktür. Diğer bir yöntem olan ‘tünel açma makinesi’ ile yapılan tünellerin yapımı sırasında fay kırıkları veya tabakalı zemin bölgelerinde dahi sorunsuz çalışılabilmektedir. Volkanik kaya içindeki tüneller kaplama gereksinimi göstermez. Sadece fay kırıkları ve tabakalı zemin koşullarının görüldüğü bölgelerde yerel olarak kaplama yapılır. Tortul kayaçların içinden geçen tünellerde önüretimli kaplama elemanı kullanma ortaya çıkar (serbest yüzeyli akış durumunda tünelin sadece alt yarısı kaplama yapılabilir.) 1970lerden bu güne tünel yapımı işindeki artışlar sonucunda sektörde hızla gelişmeler olmuştur.

Tünel tasarımında dikkate alınacak konular:

1) Tünel yapımı sırasında kullanılacak birkaç adet giriş ağzı hazırlanmalıdır,

2) Açık kanal ile birleştirilecek kesitlerde değişecek hidrolik şartlara dikkat edilmelidir, 3) Tünel girişleri özenle konumlandırılmalı ve dikkatlice yapılmalıdır,

4) İşin başlangıcında ana fay kırıkları, kıvrıntılı yapılar, tabakalı zeminler, tortul kayaçların tanımlandığı detay haritalaması yapılmalıdır.

3.2.3. Plastik borular

Küçük hidroelektrik santral tesislerinde kullanılmaya başlanan plastik borular eğer bir hendeğin içine alınır ve üzeri 0,5–1,0 m kalınlığında toprak ile doldurulursa 20–30 yıl süresince sorunsuz çalışmaktadır. Boruların malzemesi polietilen, polipropilen, polivinilclorür olabilmektedir. Yararları:

i) Nakliye ve yerleştirme kolaylığı

ii) Yeryüzü şekillerine uyumlu olarak yapılabilirlik iii) Kimyasal dayanımın iyi olması

iv) Düşük sürtünme kayıpları (manning pürüzlülük katsayısı≤0.01) v) Düşük bakım masrafları

Tasarımda dikkat edilecek özellikler

1) Çevrilmiş akım debisine uygun yeterli çap bulunmayabilir, 2) Dış hava koşulları etkisi ile yaşlanma sorunu vardır,

3) Düşük basınçlı hatların girişinde kolaylıkla kullanılabilir ama özellikle hasar verici özdeciklerin giriş engellenmelidir.

4) Eğer borular arazi üzerine yatırılıyorsa; vakum için konulacak blöf vanası basıncın azaldığı en alçak kota konmalıdır. Borunun en yüksek noktası sistemin ‘en elverişsiz çalışma’ koşulundaki hidrolik eğimin altındaki seviyede konumlandırılır. (Jiandong vd 1996)