ANTALYA YERLEŞİMİNDE YAĞMUR SUYU DEBİLERİNİN TAYİNİ ve YAĞMUR SU YÜKLERİNİN İNCELENMESİ
*Ali COŞAR,**Fevzi ÖNEN
*YTÜ, İnş. Müh. Böl. İstanbul
**Dicle Üniv. İnş. Müh. Böl. Diyarbakır
ÖZET
Yerleşim yerlerindeki çevre ve altyapı sistemlerinin sağlıklı şartlarda sürdürülebilmesi için atık suların toplanması, uzaklaştırılması ve göl, deniz, dere gibi alıcı ortamlara zarar vermeyecek şekilde arıtılması gerekmektedir. Evsel ve endüstriyel atık sularla birlikte yağmur sularının da uzaklaştırıldığı ve klasik sistem olarak bilinen Birleşik Sistem Kanalizasyon genellikle eski şehirlerde mevcuttur. Birleşik sistem kanalizasyonunda arıtma, pompaj ve maliyet gibi unsurların mahzurlarından dolayı hemen hemen tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de ayrık sistem tercih edilmiş ve halen uygulanmaya devam edilmektedir. Bu çalışmada, Antalya ilinin değişik bölgelerindeki atık su kanallarına yağmur sularının ne kadar etkisi olabileceği araştırılmıştır. Çalışma sonucunda, ayrık sistem olarak inşaa edilen atık su kanalizasyon sistemlerinin önemli oranda yağmur suyu ile yüklendiği ve herhangi bir sağanak sırasında taşıma kapasitelerinin yetersiz kalacağı tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Atık su, Yağmur suyu, ayrık sistem, birleşik sistem.
ABSTRACT
In order to maintain hygienic conditions in the environmental and infra-structural systems of cities, wastewater must be collected, removed and disposed into a recipient body, such as a stream, lake or sea. In conventional practice, the domestic and public sewage, industrial wastes and the storm runoff are all collected and removed known as a combined system. Since the combined system has the problems such as the treatment and pumping facilities, it is recommended to construct a separate system in which two different collection systems carry the wastewater and the stormwater separately. The separate system has already ofen used in our country. In this study, the effect of storm runoff to sanitary sewer system is investigated in the ANTALYA. It is found that the capacity of sanitary system is not enough because of the sanitary sewage system contains the important ratio of storm runoff load.
Keywords: Sanitary sewer, Storm runoff, Separate system, combined system.
1. GİRİŞ
Kentsel nüfus arttıkça ve toplumsal yaşam seviyesi yükseldikçe evlerden, kuruluşlardan ve endüstriden kaynaklanan atık su miktarı da artmaktadır. Bu sular kanallar içine alınarak uzaklaştırılamazsa çevre ve toplum sağlığı açısından sakıncalar yaratır. Meskun bölge yağmur suları da kanallara alınarak uzaklaştırılmadığı taktirde sağanak yağmurlarda cadde ve sokaklarda yürümek güçleşmekte ve düşük kotlu semtlerdeki evlerin ve işyerlerinin bodrum katları su altında kalmaktadır. Bu sebeple, atık suları ve yağmur sularını ayrık veya birleşik sistem kanalizasyon şebekesi inşa etmek suretiyle meskun mahalden uzaklaştırmak gerekmektedir.
Evlerden ve endüstriden gelen atık sular ile bu meskun bölge içerisine düşen yağmur suları aynı kanal içerisinde uzaklaştırılırsa buna birleşik sistem kanalizasyon, ayrı kanallarla uzaklaştırılırsa ayrık sistem kanalizasyon denilmektedir [3]. Birleşik sistem kanalizasyon genellikle Londra, Paris gibi eski şehirlerde görülmektedir [2]. Birleşik sistem, şehirlerde mevcut yağmur suyu drenlerine atık suların verilmesi ile ortaya çıkmıştır. İstanbul’da da 1959 yılına kadar birleşik sistem tercih edilmiş daha sonra ayrık sisteme geçilmiştir.
Kanalizasyon sisteminin seçiminde ekonomi, çevre sağlığının korunması ve diğer teknik hususlar göz önünde tutulmaktadır. Meskun bölgenin iskan tarzı ve yoğunluğu, yerleşimin topografik ve jeolojik yapısı, yeraltı su seviyesi ve alıcı ortamın durumu sistem seçiminde etkili olan faktörlerdir. Birleşik sistemde caddeye tek bir boru döşenmesi ve tek bir bina bağlantısının olması sebebiyle inşa ve tesis masrafları daha düşüktür. Ancak topografik şartlar gereği terfiye ihtiyaç duyulursa ve arıtma yapılacaksa birleşik sistem daha maliyetlidir. Ayrık sistem kanalizasyon tercihi aşağıdaki şartlarda avantajlı olmaktadır [1]:
-Dik yamaçlarda kurulmuş yerleşimlerde, yağmur sularının sığ ve kısa mesafede alıcı ortama ulaştırılması mümkün olduğunda,
-Alıcı ortamın kurak hava debisi çok düşük ve doğal arıtma imkanları yetersiz olduğunda ek arıtma gerekiyorsa,
-Sadece atık suların terfisi gerekiyorsa,
-Ekonomik durum kısıtlı ve atık suların uzaklaştırılması öncelik arz ediyorsa,
-Kazı masraflarının çok olduğu kayalık zeminlerde yağmur suları toplanacak bölge alıcı ortama göre yeterli yükseklikte değilse birleşik sistemin dolu savaklarından akış imkanı bulunmadığında,
-Birleşik sistem sularının bodrum katlarını basma tehlikesi olasılığı olan yerlerde,
-Kurak havalarda akışın çok düşük olması nedeniyle kanallardaki akış hızı problemlerinin çok olduğu yerleşimlerde.
İnşaat kontrol mekanizmalarının iyi işletilmemesi ve bina çatı oluklarının ve yağmur suyu yol ızgaralarının bilinçli veya bilinçsiz olarak atık su kanallarına bağlanması, ayrık sistem atık su kanalizasyon şebekesini aşırı yüklemekte ve bunun sonucunda sağanak yağışlar sırasında şebeke basınçlı hale geçerek hem bodrum katlarını atık su basmakta ve hem de arıtma tesislerinin aşırı yüklenmesine sebep olmaktadır. Zira yağmur suyu atık suyun 50- 100 katı hatta daha fazla debi yükü yaratmaktadır [4]. Bu sebeple, ayrık sistem kanalizasyon inşaatında kalifiye eleman çalıştırılması, inşaat veya işletme sırasında herhangi bir şekilde çatı oluklarının ve yol ızgaralarının atık su kanallarına bağlanmasının önlenmesi büyük önem arz etmektedir.
Bu çalışmada, Antalya ilinde 6 ayrı bölgede harita üzerinde çalışma yapılmıştır. Antalya il merkezinde 6 ayrı bölge gözönüne alınarak incelenmiş ve burada 1. Bölge; Antalya
limanında olup Altındağ, B. Evleri, Deniz, Güvenlik, Kışla, Kızılsaray, Meltem, M.evleri, Soğuksu, Üçgen, Varlık ve Yıldız mahallelerinden, 2. Bölge; Antalya limanının güney batısında olup Arapsuyu, Gürsu, Hurma, Kuşkavağı, Liman, O. Evleri, Ulus ve Zümrüt mahallelerinden, 3. Bölge; Antalya limanının kuzey batısında olup Şafak, Santral, Ünsal, Ahatlı, Fatih, Göçerler ve Kepez mahallelerinden, 4. Bölge; Antalya limanının kuzeyinde olup Yavuzselim, Yeniemek, Atatürk, Barış, Çankaya, Erenköy, Esentepe, Fevzi çakmak, Kanal, Kazım Karabekir ve Kütükçü mahallelerinden, 5. Bölge; Antalya limanının kuzey doğusunda olup Beşkonaklar, Güneş, M. Akif Ersoy, Baraj, Düdenbaşı, Habibler, Hüsnükarakuş ve Sütçüler mahallelerinden ve 6. Bölge; Antalya limanının güney doğusunda olup Fener, Şirinyalı, Zümrütova, Çağlayan, Güzeloluk, Kırcami ve Yeşilbahçe mahallelerinden oluşturulmuştur. Çalışma sahası iskan durumu, yerleşim tarzı, sosyo- ekonomik durum ve kültür düzeylerine göre farklılıklar göstermektedir. Harita üzerinde yapılan çalışmalardan çatı alanları belirlenerek yağmur suyu debileri, bina yükseklikleri ve çatı alanlarından belirlenen daire sayılarına göre de atıksu debileri hesaplanarak bölgesel değerlendirmeye tabi tutulmuştur.
2. HARİTA ÇALIŞMASINDAN ELDE EDİLEN DEĞERLER
Harita üzerinde yapılan çalışmalarda tüm bölgeler ayrı ayrı değerlendirmeye tabi tutularak binaların çatı alanları tesbit edilmiştir. Çatı alanlarına göre binaların daire sayısı ve daire başı ortalama 5 nüfus kabulü ile toplam nüfus elde edilmiştir. Çalışma sonucu elde edilen veriler Çizelge 1’de verilmiştir.
Çizelge 1. Bölgelerin toplam çatı alanları ve nüfus değerleri
Bölgeler Bölge 1 Bölge 2 Bölge 3 Bölge 4 Bölge 5 Bölge 6 TOPLAM Çatı alanı
(m2) 1568240 553006 868492 493348 1121334 2057932 6662353 Nüfus
(kişi) 163900 76975 177775 104950 271400 278975 1073975
3. DEĞERLENDİRMELER
Harita üzerinde yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen ve Çizelge 1’de verilen tespitler değerlendirilerek, çalışma yapılan alanların çatı yağmur suyu debileri hesaplanmıştır.
Yağmur suyu debisinin tayininde Rasyonel Metot kullanılmış, yüzeysel akış katsayısı (Yağan yağmurun akışa geçen yüzdesi) 0.9 olarak alınmıştır. Yağmur şiddetinin tayininde Antalya Gözlem İstasyonuna ait 5 yıl tekerrürlü (n=0.2) ve T=15 dak. süreli yağmur göz önüne alınmıştır. Bu yağmura ait verim 160 lt/sn.ha olarak belirlenmiştir. Çalışma yapılan bölgelerde, ayrıca, yağmur suyu kanalizasyon sistemlerinin mevcudiyeti araştırılmış ve çalışma yapılan bölgelerdeki incelemelerden, bölgelerde yağmur suyu kanalizasyon hatlarının ara sokaklarda bulunmadığı, yalnızca bazı ana yollarda sadece yol drenajı olarak düzenlenmiş olduğu tespit edilmiştir. Çizelge 1’de elde edilen değerlerden çatı alanlarına düşen yağmur suyu debileri hesaplanarak Çizelge 2’de verilmiştir.
Çizelge 2. Bölgelere göre yağmur suyu ve atık su debileri.
BÖLGE 1.BÖLGE 2.BÖLGE 3.BÖLGE 4.BÖLGE 5.BÖLGE 6.BÖLGE Alan
(ha) 156.82 55.30 86.85 49.34 112.13 205.79
Yağış şiddeti
(lt/sn.ha) 160 160 160 160 160 160
Akış katsayısı
(c) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
Birim debi
(lt/sn.ha) 144 144 144 144 144 144
Toplam debi
(lt/sn) 22583 7963 12506 7104 16147 29634
Atıksu debisinin hesabı için günlük maksimum atık su üretimi (su tüketimine eşit) 250 lt/kişi/gün kabul edilerek çalışma yapılan bölgelerdeki ortalama atık su yükleri hesaplanmış ve pik faktör 1.73 olarak dikkate alınarak da atık su hesap debileri belirlenmiştir [5]. Daha sonra atık su kanalına verilen yağmur sularının atık su debilerine oranı belirlenerek Çizelge 3’de verilmiştir.
Çizelge 3. Atık su debileri ve yağmur suyu yüklerinin atık su yüklerine oranı.
BÖLGE 1.BÖLGE 2.BÖLGE 3.BÖLGE 4.BÖLGE 5.BÖLGE 6.BÖLGE Toplam Nüfus
(kişi) 163900 76975 177775 104950 271400 278975 Birim Debi
(lt/N.G) 250 250 250 250 250 250
Max. Pik Faktör 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73 1.73
Atık su hesap
debisi (lt/sn) 1386 651 1233 909 1762 1884
Yağmur suyu
debisi (lt/sn) 22583 7963 12506 7104 16147 29634 Yağmur suyu/
Atıksu debisi (%) 1629 1223 1014 781 916 1573 Çizelge 3’de görüldüğü gibi bina çatı olukları vasıtasıyla gelebilecek yağmur sularının aynı bölgelerden gelebilecek atıksu debilerine oranlarına bakıldığında 1. Bölgede 16.29, 2.
Bölgede 12.23, 3. Bölgede 10.14, 4. Bölgede 7.81, 5. Bölgede 9.16 ve 6. Bölgede 15.73 katı yağmur suyu gelebileceği görülebilir. Bu değerlendirmede kanallar içindeki gecikme dikkate alınmamıştır. Bu değerlerin 5 yıl tekerrürlü ve 15 dak. süreli yağmur için olduğu da göz önünde tutulmalıdır. Daha uzun tekerrür periyotlu ve daha kısa süreli yağmurlarda bu yüklerin çok daha fazla olması beklenmelidir. Yapılan bu değerlendirmelerde yol drenajlarının atık su kanallarına etkisi de dikkate alınmamıştır.
Yapılan incelemelerden ve hesaplamalardan sonra, yalnız atık su yükü ve yalnız yağmur suyu yükü halleri için ayrı ayrı olmak üzere gereken kanal çapları tayin edilmiştir. Kanal çaplarının tayininde, maksimum boru eğiminde (Jmak=1/15 olarak alınmıştır) ve minimum boru eğiminde (Jmin=1/300) gerekli minimum boru çapı değerleri ayrı ayrı göz önüne alınmıştır. Hidrolik hesaplarda beton ve UPVC için White-Colebrook bağıntısı (k=beton boru için 1,5 mm, upvc boru için 0,1 mm alınmıştır) bağıntısı kullanılmış ve maksimum
doluluk oranı %90 olarak dikkate alınmıştır. Elde edilen sonuçlar Çizelge 4’de toplu olarak verilmiştir.
Çizelge 4. Kanal Boyutlandırma Değerleri.
Bölgeler
Q (atıksu)
(lt/sn)
Q (yağmursuyu)
(lt/sn)
J=1/15 J=1/300
atık su çapları yağmursuyu
çapları atık su çapları yağmursuyu çapları beton
boru upvc
boru beton
boru upvc
boru beton
boru upvc
boru beton
boru upvc boru
Bölge 1 1386 22583 600 600 1700 1500 1100 1000 3000 2700
Bölge 2 651 7963 500 400 1200 1000 800 700 2000 1800
Bölge 3 1233 12506 600 500 1400 1200 1000 900 2400 2200
Bölge 4 909 7104 500 500 1100 1000 900 800 1900 1800
Bölge 5 1762 16147 700 600 1500 1400 1200 1000 2700 2400 Bölge 6 1884 29634 700 600 1900 1700 1200 1100 3300 3000 TOPLAM 7826 95938 1200 1000 2900 2600 2000 1800 5100 4700
Çizelge 4’de görüldüğü gibi atık su kanallarının boyutlandırılması sonucu elde edilen çapların yağmur suyu debilerini taşıyamayacağı açıkça belli olmaktadır. Normal boyutlandırma sınırları içerisinde kanalların yağmur suyunu da taşıyabilmesi için çapların 3 katına kadar büyütülmesi gerektiği görülmektedir.
4. SONUÇLAR
Antalya ilinde 6 bölgede yapılan çalışmalar sonucu elde edilen tespitler değerlendirildiğinde ayrık sistem kanalizasyon şebekesinin çatı yağmur sularının aşırı yüklemesine maruz kalması durumunda karşılaşılabilecek sonuçlar aşağıda özetlenmiştir.
1) Yağmur suyu kanallları inşa edilirken ve bina bağlantıları yapılırken bağlantıların düzgün olmasına, bağlantıların atık su kanallarına yapılmamasına ve mümkünse bağlantıların doğrudan bacaya yapılmasına dikkat edilmelidir.
2) Çalışma yapılan bölgelerde atık su kanalizasyon sistemine verilebilecek çatı yağmur suyu debilerinin atık su debilerine oranı 7,81 ila 16,29 katı arasında değiştiği hesaplanmıştır.
3) Hesaplamalarda 5 yıl tekerrür periyotlu ve T=15 dak süreli yağmur dikkate alınmıştır.
Çalışma yapılan bölgelerde daha büyük tekerrür periyotlu ve daha kısa süreli bir sağanak olması durumunda hesaplanan değerlerin daha büyük olacağı da dikkate alınmalıdır.
4) Yapılan boyutlandırmalarda yağmur suyunun etkisi de hesaba katıldığında atık su kanalizasyon sisteminin çapları yaklaşık olarak 3 kat artmaktadır.
5) Bölgede meydana gelebilecek bir sağanak durumunda atık su kanallarının basınçlı halde çalışacağı, bunun da düşük kotlu yerlerde ve bina bodrum katlarında su baskınlarına maruz kalabileceği görülmüştür.
6) Bu değerlendirmelere yol drenajlarının katkısı ile bahçe yüzeylerinden kaynaklanacak ilave yağmur suyu yükleri dahil değildir.
7) Bu çalışma Antalya ilinin nüfusunun bir bölümünü kapsamaktadır. Çalışmada elde edilen tespitler, hesaplamalar ve sonuçlar göz önüne alınarak bütün Antalya için bir değerlendirme yapılırsa yukarıda belirtilen değerlerin çok daha fazla olacağı ve etkilerinin de daha büyük olacağı görülebilir.
Teşekkür
Bu çalışmamızda bizden bilgilerini ve yardımlarını esirgemeyen ve bu çalışmada önemli katkıları bulunan Antalya Büyükşehir Belediyesi İmar Müdürlüğüne ve başta Remzi ŞEKER olmak üzere tüm çalışanlarına teşekkür ederiz.
KAYNAKÇA
[1] Kor N., Çevre Sağlığı ve Teknolojisi, Cilt 1, İTÜ Yayını, İstanbul, Türkiye, 1974.
[2] Van Der Zwan R., Urban Drainage and Waste Water Collection, Lecture Notes, I. H.
E., Delft, The Netherlands, 1990.
[3] Yanmaz A.M., Applied Water Resources Engineering, Ankara, Metu Press, Türkiye, 1997.
[4] Yücel M. ve Aksoğan S., Su Getirme Kanalizasyon ve Suların Arıtılması, Cilt 2, Pimaş Yayınları, İstanbul, Türkiye, 1987.
[5] İSKİ, Kanal Proje İhale Dökümanları-Kanalizasyon Projeleri Teknik Şartnamesi, İstanbul, Türkiye, 1987.
