TARİHTE YAĞMUR SUYU DEŞARJ SİSTEMLERİ
Su canlı varlıkların yaşamsal vazgeçilmez ihtiyacıdır. Tabiatta var olan her canlı suya muhtaçtır. Canlılar su ile hayat bulmakta, uygarlıklar su ile gelişmekte veya suyun bol, rahat temin edilen coğrafyasında büyümektedirler. Su yeryüzüne can için, hayat için indirilmiştir. Suyun yeryüzüne indirilerek iskân edilmesi, canlı hayattan önce olmuştur. Yere iskân edilen suyun %97,2 sı tuzlu su olarak okyanuslarda depolanmıştır. Yeryüzünün çukurlarını dolduran bu sular tuzlu ve acı denizi oluşturmaktadır. Kara alanlarında suyun %2,8 i bulunmaktadır. Bu suyun %2,14 ü kutuplarda ve değişik şapkalarda buzul şeklinde durmaktadır. Yerdeki tatlı suyun %0,61 kabuk kısmının 4000 metre derinliğindeki çatlak ve gözeneklerde, yeraltı suyu olarak barınmaktadır. Buna tatlı su denizi diyebiliriz. Okyanusların altında bu iki su üst üste yatmakta, asla acı olan okyanus suları, yerin çatlak ve gözeneklerindeki tatlı su denizine karışmamaktadır. Dünyadaki suyun çok azı insanlar tarafından kullanabilir nitelikteki tatlı sudan oluşmuştur. Kullanılabilen tatlı suyun %98 i yeraltı suyu olarak yerin 4000 m lik kabuk katmanında iskân edilmiştir. Mevcut suyun %0,001 miktarı herhangi bir anda atmosferde bulunmaktadır. [1]
Dünyadaki suyun %97,2 sini kapsayan tuzlu ve acı olan deniz ile %0,61 olan tatlı ve içimi kolay, hararet giderici tatlı su denizinin menzili, yer küreyi kapsamaktadır. Allah’ın en büyük nimeti ki her iki deniz biri diğerine kavuştuğu halde, ikisi arasındaki berzah sayesinde hadlerine tecavüz ve hususiyetlerini ifna etmeye mani olunmuştur. Eğer aralarında aşılmaz bir mânia olmasaydı, % 97,2 tuzlu ve acı olan deniz suyu, % 0,61 olan tatlı yer altı suyunu galebe çalardı, karışıp tatlı suyu yutup hususiyetini kendisine döndürürdü. İnsanın hangi bilgi ve becerisi tatlı olan içme suyunu laboratuvarlarında yapabilirdi?
HİDROLOJİK DÖNGÜ
Sümerli teologlar kozmik olayların yaratılışı için kendilerine göre bir akıl oluşturmuşlar; bu öğretiye göre yaratıcı ilahın bütün yapması gereken ismini koymak, programını yapmak, mekanizmayı oluşturup emrini vermekti. Yaratıcı gücün, emrine ve anlayışına uygun sözün ağızdan çıkması yetmektedir. Artık bu söz değişmeden sonsuza kadar geçerlidir. Kozmik varlıklar, işleyen hayatın gerçekleri, kültürel ve sosyal hayatın görüngüleri, var olduktan, yaratıldıktan itibaren, çatışma ve kargaşa olmadan düzen ve program değişmeden başlangıçtan beri var idi ve sonsuza kadar var olacaktı. Sümer’de Me sözcüğü ile adlandırılan bu kavrama, Sümerolog Samuel N. Kramer şunları yazmaktadır; ‘’Me genelde, her kozmik varlığa ve kültürel görüngüye, onu yaratan ilah tarafından hazırlanmış planlar uyarınca sonsuza kadar işlemesi amacıyla atanan bir kurallar ve düzenlemeler dizisini ifade ediyordur’’ Sümer’de; doğa olaylarından sorumlu yaratıcı tanrının, yarattığı doğa olayları tanrılarının; yaratılışındaki sebep ve hikmetleri olan Me kavramının yüklendiği deprem, sonsuza kadar kaosa sebep olmadan bu görevi yapmakla görevli kılınmıştır. Rüzgar, kasırga bir tanrının işi olduğu aklına varmışlardır.[2]
Şekil 1: Hidrojeolojik dolaşım
Yerdeki kıtalar, deniz ve göllerin yüzeyinden buhar olarak atmosfere çıkan su, atmosferden yağmur, dolu, kar şeklinde yere iner. Yerin katmanlarını geçerek yeraltı su deposuna ulaşır. Topraktaki yolunda beraberine atmosferden aldığı materyalleri serpiştirir.
Yerin yüzünde suya doygun olmayan tabaka mevcuttur. Bu tabakadaki zerrelerin arasında boşluklar hava ile doludur. Zeminde bulunan bu hava boşlukları büyük oranda buhar halindeki su veya gazların buhar fazında birleşenlerini ihtiva eder. Yeraltı suyu yükselirken topraktaki zerreler arasındaki nemli havayı atmosfere atmaktadır. Yeraltı suyu alçalırken, suların terk ettiği yerin boşlukları, atmosferin havası ile dolmaktadır. Toprağın boşluklarına dolan hava nem oranı az, kirli havadır.
Atmosferden yere inen su kara yüzeyinde buz, kar olarak beklediği gibi gölcüklerde geçici olarak da tüneyebilir. Biriken suyun bir miktarı doğrudan nehirlere karışır, buna kara akışı denmektedir. Suyun diğer kısmı yerin gözeneklerinden süzülerek yeraltı suyuna karışır. Serbest su kılcal yollarla, yerçekimi tesiri ile aşağıya hareket etmekte ve kılcal saçağı geçip altta depolanmaktadır. Kılcal saçak kuşağının altında, boşlukları tamamen su ile dolu tabaka bulunmaktadır. Suya doygun bu kuşağın üst yüzeyi su tablası olarak isimlendirilmektedir. Yeraltı suyunun kaynağı yağan yağmur dolu ve kardır.
TARİHİ SU KUYULARI
Yapı tabanlarına su kuyusu yapımı, tarihte kimin tarafından başlatıldığı bilgisine ulaşılmıyor. Ancak insanlık tarihi kadar eski olduğu kesin. Su kuyusunun yapı mühendisliği ile bütünleştiren Peygamber Hazreti İbrahim (a.s.) olduğunu iddia etmek zor değildir. [3]
Tarihin eski çağlarından günümüze kadar su kuyusu yapılmaktadır. Su kuyuları, yapılma amacına göre şekil almakta, arazideki yeraltı su seviyesine göre derinliği değişmektedir. Tespit ettiğimiz su kuyusu derinlikleri 1m ile 40m aralığındadır.
İstanbul Göztepe semtinde Dost Eller İşitme Engellileri Okulu alt yapısında su kuyularının üç çeşidi bir arada uygulanmıştır. Su kuyuları işlevlerine göre yapı temellerindeki yerleri belirlenmekte ve şekilleri değişmektedir.
Şekil 2: Nuri Osmaniye Camii temelindeki su kuyusu
Şekil 3: Dost Eller İşitme Engellileri Okulunun temelindeki su kuyuları
1-Yapı tabanında su kuyusu; Zeminin cinsine göre yapımı farklılıklar arz etmektedir. Kendini tutabilen zeminlerde cidarları kaplı değildir. Kendini tutamayan zeminlerde, kuyu cidarına taş duvar örülmektedir. Bu günkü bilim ile yapı altındaki su kuyusunun yapılma amaçlarını izah edebilmekteyiz. Kuyular, yapının zemin kat tabanındaki yükseltilmiş döşemeye açık olması, bina içine temiz hava doldurulması maksadı ile yapıldığını anlamaktayız. Su kuyusundan devamlı nemli ve temiz hava emilmekte, yükseltilmiş döşeme altında temiz hava depolanmaktadır. Bu kuyu ile deprem esnasında yapı temel zemininde oluşacak boşluk suyu basıncı tahliye edilmektedir. Yapı tabanındaki su kuyusu sayesinde bina içine nem oranı yüksek hava dolmakta, konutun yangın riski azalmaktadır. Ayrıca deprem esnasında temel izolatörü oluşmaktadır.
2-Yapıların temel duvarı dışında binaya yakın kuyular; Çatıdan gelen yağmur sularının toplanması maksadı ile yapılmaktadır. Huni şeklindeki kuyular yağmur sularını toplar ve en kısa yoldan yeraltı su tabakasına sızmasını sağlar. Deprem esnasında temel taban zemininde oluşacak boşluk suyu basıncı tahliye edilmesine de yardımcı olur.
3-Bahçenin komşu parsel köşesinde yapılan su kuyusu; bu kuyuya bostan kuyusu denmesi en uygundur. Çünkü bahçe sulamak maksadı ile yapılmaktadır.
Su kuyuları ile ilgili genel bir girişten sonra yapıların temel duvarı dışında binaya yakın yapılan huni şeklindeki kuyuları anlatalım.
GÜNÜMÜZDE YAĞMUR SUYU ŞEBEKE PROJELERİ
Yapılanma ve nüfus artışı, kentlerin ve çevresinin zemin doğal yapısını bozmaktadır. Kentlerde yapı temelleri, yollar, gezi alanları ve modern tarım alanları drenajsız zeminler oluşturmaktadır. Drenajsız zemin tabakaları altında toprak suya doygun, hava alamaz durumdadır. Yeraltı su yüzeyi toprak üstüne kadar çıkmaktadır. Kentlerin tabanında havalandırma tabakası yok olmakta veya azalmaktadır. Havalandırma tabakası azalınca, kepiler tabaka tamamen bitmektedir. Yere ulaşan her yağmur damlası kara akışı ile derelere, derelerden denize gitmektedir. Taşınma yolu uzarsa, sular sellere dönüşmektedir.
Şekil 4: Park ve bahçelerde yapılan su toplama kanalları
Şekil 5: Derelerin taban ve şevlerinin betonla kaplanması
Şekil 6
Şekil 7
Halen uygulanan yağmur suyu taşıma şebekesi, çatıdan başlayarak depo alanına kadar kapalı yollardan götürülen sistemdir. Çatıya düşen yağmursuyu yatay oluklara akar, yatay oluklarla düşey yağmur borularına taşınır. Bu yolla yağmur suyu zemine nakledilir. Zeminde borulara alınan yağmur suyu parsel bacalarına getirilir. Rögarlarda toplanan su, yollardaki beton büzlerle veya betonlanmış açık kanallarla, kapalı kanallara iletilir. Kanallar betonla kaplı su nakil yolları şeklindedir. Kanallar sularını derelere boşaltır. Dereler betonla kaplı büyük açık kanallar veya kapalı menfezler şeklindedir. Bu çalışmaların tümü çatılara yağan yağmur suyunun depo alanlarına taşıtılması içindir. Dolum sahası mesafesi yağmur suyunun nakil mesafesi olmaktadır. Eğer kot enerjisi yetmiyorsa mekanik yollarla kot enerjisi uygulayıp sulara kot kazandırılmaktadır. Kot enerjisine kavuşan sular aynı yolla taşınması yapılmaktadır.
Bu yöntem, suların kot enerjisinden istifade ile sulara akış yolları yapmak ve bu yollarla suları denizlere ulaştırmaktır. Gerek açık gerek kapalı yollar, beklenen yağışın kabul edilen bir periyottaki debisine göre projelendirilmektedir. Periyot uzun süreli hesaplara dayandırılırsa yolların maliyeti artmaktadır. Kısa periyotlara dayanan hesaplarla yapılan yollar, taşkınlara, sellere sebep olmaktadır. Yol uzarsa problemlerde artmaktadır. Yağışın fazlası toprak yüzeyinde kara akışına sebep olur. Kara akışı dereciklere dönüşür. Sular kendine ince yollar meydana getirir. Tıpkı insanın yaptığı beton kanallar gibi. İnce yollar büyük arıklara dönüşür. Derelere yığılan sular yol olarak dereleri seçer. Derelere baskınlar halinde yığılan sular, derelerin taşıma kapasitesinin çok üstünde suya dönüşür. Dereler kapasitesinin üstünde su taşımak zorunda kalır. Dereler nehirlerde yığılmalara sebep olur. Nehirler ovalara yayılır.
Derelerin şevleri ve tabanları beton ile kaplanmakta, kanallardan gelen sular beton kaplamalı derelerle denizlere taşınmaktadır. Derelerde beton kaplaması, suların yeraltı su tablasına süzülmesine engel olmaktadır. Derelerin şevlerinde bölgedeki yeraltı suyu tabakasının deşarj gözeleri ve membaları bulunmaktadır. Yerin yüzeyindeki akiferin tahliye gözleri kapanırsa, zemin yeraltı suyunu tahliye edemez. Yeni yağacak sular için zeminin havalandırma tabakasında boşluk teşekkül edemez. Bu durumda yeni yağışlar ancak kara akışı ile tahliye olur. Günümüzde bu sistemle yapılan yağmur sularının tahliyesi yöntemi, her yıl meydana gelen taşkın ve sellerle, yanlış olduğu anlaşılmaktadır. Tüm ülkelerde ve tüm yerleşim yerlerinde oluşan seller bu yöntemin yanlışını ortaya koymaktadır.
ESKİ YAPI MÜHENDİSLİĞİNDE YAĞMURSUYU DEŞARJ SİSTEMLERİ
Anadolu medeniyetinde M.Ö. 1800 yıllarında ilk uygulamasını gördüğümüz, su kuyuları yapma ustalığı, son yüzyıla kadar, her büyük medeniyetin bilimsel altlığı olmuştur. Çatılardan toplanan yağmur suları, ters armut biçimindeki su kuyularına aktarılmaktadır. Kuyunun yeraltı su tablasına kadarki uzantısı sayesinde, yağmur suyunun yeraltı su tablasına çabuk ulaşmasını sağlanmaktadır. Yeraltı su yüzeyine yığılan suların yayılmasının beklenmesi için, su kuyusu (yağmur suyu hunisi) üst bölümüne, depo imkânı sağlanmıştır. Bu maksatla su kuyusu üst bölümü cidarı genişletilmiştir. Ters armut biçimindeki su kuyularının Topkapı Sarayı yağmur su şebekesinde uygulandığını görmekteyiz.[Şekil 8]
Şekil 8: Topkapı Sarayı ikinci avluda çatı sularını toplamak maksadı ile yapılan armut şeklindeki su kuyusu.
Şekil 9: Topkapı Sarayında su kuyularını bağlayan kanallar
Yağmur sularının tahliyesi, tabiatın bizzat yapısında var olan sistem ile yapılmalıdır. Yağmur suları tabi olarak şu yöntemle tahliye olmaktadır. Yağmur, alçak basıncın oluştuğu coğrafyaya rüzgârların getirdiği bulutların çarpışması ile olmaktadır. Bu bölge alçak basınca girince yeraltı suyu basınç yükünün azalması ile boşluk suyunun kinetik enerjisi artmakta, su tablası suyunu boşaltmaya başlamaktadır. Maksat yağacak yağmura depo yeri hazırlamaktır. Atmosferden yağmur, dolu, kar şeklinde yere inen sular toprağın gözeneklerinde birikir ve kapiler kanallarla süzülerek yeraltı su tablasına yığılır. Yağış alan bölgede atmosfer basıncı yükselir, yeraltı su tablasındaki suların boşluksuyu basıncı artar, boşluk suyu basıncının artması su tablasının daha çok su almasını sağlar. Yeraltı su tablasına yığılan sular yeraltında mevcut su yolları ile membalara akar. Menbalardan derelere boşalır. Dereler vasıtası ile yağmur suyu nehirlere karışır. Nehirlerde sular, depo alanları olan göllere, denizlere ulaşır. Burada yağan yağmurun bizzat kendisi denize ulaşmamaktadır. Denize akan, yeraltı su denizinin yerüstü denizine açık olan gözelerden boşalan sudur. Bu sistemle sular, en kısa yoldan yeraltı su denizine depolanmaktadır. Bu uygulamada, ilk depolama bölgesi toprakraki havalandırma tabakasıdır. Vadoz tabakası dediğimiz bu tabaka yağmur sularının zerreler arasındaki boşluklara dolması demektir. Yere düşen yağmurun ilk deposu, toprağın yüzündeki gölcük ve göllerde oluşur. Yağmur suları için bu depolar geçici bekleme yerleridir. Bu depolardan sular süzülerek yeraltı su tablasında yığılır. Ancak süzülmek için zamana ihtiyaç vardır. Eski bilgeler bu maksat için su kuyularına ters armut biçimi vermişlerdir.
Günümüzde parsel bacası olarak bilinen rögarların ters armut kesitli su kuyularına (yağmur suyu hunisi) dönüştürülmesini önermekteyiz. Halen uygulanmakta olan yağmur suyu şebekesindeki baca ve rögarların tamamı su kuyusu (yağmur suyu hunisi) şeklinde projelendirilip kanalların yapımı kaldırılmalıdır. Ancak gelişmiş ve harcamadan kaçınılmayan projelerde su kuyuları (yağmur suyu hunisi) bir biri ile yumurta kesitli galerilerle birleştirilir. Resim 8. Bacalar arazinin su tabakası seviyesine kadar indirilmektedir. Su kuyularını bir birine bağlayan yüzeysel arıklar feyezan durumunda, dolu savak görevi yapacak şekilde yapılmalıdır. Arıklar su taşıma derelerine kadar uzatılmaktadır.
Şekil 10
,
Şekil 11
DETAYLI ANLATIMI
Uygulamanın esası, Yağmur sularının yerin yüzeyinde birikmesinin önlenmesi, tahliye yolunun kısaltılması esasına dayanmaktadır. Birikintilerin ve göllenmenin önüne geçilmesi esastır. Suların kontrolsüz olarak yol almasının önüne geçilmeli ve en kısa yolla yeraltı su tabakasına aktarılmalıdır. Sular kontrol dişi yol alırsa önce dereciklere, sonrada sellere dönüşür. Hiçbir su birikintisine kontrolsüz yol vermemek gerekir.
Çatılarda biriken sular kontrollü olarak zemine indirilmelidir. Zeminde biriktirilen sular en kısa yoldan bahçede yapılan su kuyusuna aktarılmalıdır. Su kuyusuna aktarılan yağmur suyu yerin kabuğundaki sonsuz yüzey olan su tablasına yığılır. Suların yerin altındaki sonsuz su tablası yüzeyinde yayılması yavaş olduğundan yığışmalara sebep olur. Yağmur suresince yığılmanın taşkınlara sebep olmaması için çatılardan gelen sular, su kuyusunda bekletilmesi lazımdır. Bunun için su kuyusuna, gerektiğinde depo görevi yaptırılması için, strüktürüne depolama özelliği verilmelidir. Hidrolik hesaplarla belirlenen, su kuyusuna yığılan su miktarını, yine hidrolik hesaplarla belirlenen kuyuda suyun boşalım süresi, kuyunun kesit hesaplarının oluşmasına yardımcı olur. Su kuyusuna verilecek depolama şekli suların süzülmeden önce tünemesine yardımcı olacaktır. Çatılardan ve parsellerden gelen suların tahliyesini, bu şekilde en kısa yoldan yerin altındaki tatlı su denizine ulaştırılmalıdır.
Yol ve kaldırımlarda toplanan sular yol kenarlarında oluşan açık kanallarla parsel ve temizleme rögarına gelir. Parsel bacası ve temizleme rögarları su kuyusu strüktüründe yapılır. Ters armut şeklindeki kuyularda toplanan sular yeraltı su tablasına akıtılır. Süzülme sureci yeteri kadar uzatılırsa, bu yolla yağmur suları yeraltı su tablasına yığılır. Ancak beklenmedik yağışlar için yollardaki su kuyuları dolu savak şeklindeki kanallarla biri birine bağlanır. Kanallara bir düzen verilerek fazla suların derelere ulaşması sağlanır.
Derelerin taban ve şevlerin kaplanması değiştirilmelidir. Şevler akiferlerden gelen suların dereye rahat ulaşımının sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Bu maksatla dere şevleri geçirimli kaplama yöntemi ile yapılmalıdır. Derelere ulaşan sular göllerde bekletilmelidir. Dere tabanındaki süzülmeyi artırmak için su kuyuları teşkil etmek, göllenmeyi artırmak için seddeler oluşturmak gerekir.
Şekil 12
SONUÇLAR
Anadolu yapı medeniyetini oluşturan atalarımız, günümüzden 4000 yıl önce, yağmur suyu deşarj sistemini bulmuşlar ve binlerce yıl uygulamışlardır. Bir bilge kişinin keşfi olan sistem, tabiatta var olan yağmur suyunun süzülerek yer altı denizine ulaşmasını gözleyerek, geliştirdiğini anlıyoruz. Sistemi bu günkü bilimle irdelersek, doğru olduğunu görürüz. Günümüzde yerleşim alanlarında oluşan sel baskınları, bu mühendislik çalışması ile önleneceğini söyleyebiliriz.
KAYNAKLAR
[1] Fetter C.W. , “Uygulamalı Hidrojeoloji” 4. Baskı, Gazi Kitabevi. Ankara 2004, 2–6
[2] Kramer S. N. ,“Sümerler”, 1.baskı, Kabalca Yayınevi, İstanbul, 2002, 155–156
[3] BAYRAKTAR A. , “Yığma Yapı Mühendisliğinin Gelişim Tarihi Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımları”, 1. Baskı, Beta Basımevi, İstanbul, 2011, 54–77.