Baraj, eski zamanlardan beri insanlığın su ihtiyacını karşılamak ve tarımsal alanların sulanması amacıyla inşa edilen su yapılarıdır. Günümüzün modern barajları stratejik öneme sahiplerdir. Çünkü;
Enerji üretiminde gelişmekte olan ülkelerde büyük pay sahibidirler.
Ülkenin tarımsal hayatı için büyük önem taşırlar.
Taşkın önleme amacıyla inşa edildiklerinden, yıkılmaları halinde büyük alanlarda su baskınları yaşanmaktadır.
Bir ülkenin enerji üretiminin en doğal ve en ucuz yoludur. Hidroelektrik enerji üreten barajlar, diğer enerji üretim türlerine göre daha çevrecilerdir. Yalnız son zamanlarda büyük barajların inşaları durdurulmuştur. Alansal olarak çok büyük barajlar, bulunduğu bölgenin iklimini değiştirmekte ve ekolojik dengeyi değiştirmektedirler.
Özellikle bol yağış alan yerlerde taşkın önleme amacıyla bağlamalar, barajlar ve göletler inşa edilmektedir.
Tarımsal arazilerin sulanması için büyük önem taşırlar. Barajlardan arazilere açılan kanallarla su taşınır.
Tarihi
Dünyadaki ilk barajın MÖ 4000'li yıllarda Mısır'da Nil Nehri üzerinde yapıldığı değerlendirilmektedir. 12 m yükseklik, 110 m uzunluğa sahip barajdan içme ve sulama suyu temin edilmekteydi. MÖ 2950-2750 arasında Nil Üzerinde Sadd-el Kafara barajı yapılmıştır. MÖ 200 yıllarında Çin'de hâlen kullanılmakta olan Tu-Kiang barajı inşa edilmiştir. Seylan ve Hindistan'da 2000 yıl evvel yapılmış barajlar bulunur. İlk kâgir baraj Urartular'ın Van tepelerinde 2700 yıl önce yaptığı Turna (Keşiş–Rusa) Gölü'dür.
Barajların yapım amacı
Barajlar aşağıdaki amaçların bir veya birkaçı için yapılır:
İçme ve kullanma suyu temini
Sanayi suyu kullanımı
Sulama suyu
Hidroelektrik üretimi
Su ürünleri üretimi
Mesire alanı oluşturma
Barajın bölümleri
Baraj gövdesi: Vadiyi kapatarak baraj gölü oluşumunu sağlayan yapıdır. Beton, kaya, toprak
Baraj gölü: Baraj gövdesinin gerisinde suların biriktiği kısımdır. Baraj gölünün boşaltılamayan bölümüne ölü hacim, kullanılabilen bölümüne faydalı hazne hacmi denilir.
Su alma yapısı: Barajdaki suyu almaya yarayan yapıdır.
Dip savak: Zorunlu olduğunda baraj gölünün tamamen boşaltılmasını sağlayan tesis.
Dolu savak: Barajın alamayacağı fazla gelen suların boşaltılmasına yarayan kanallardır. Üstten aşmalı, yandan çevirmeli ve kuyu tipi dolu savaklar uygulanır. Monticello Barajı'nda kuyu tipi dolu savak kullanılmıştır.
Çevirme (Derivasyon) tesisleri: Akarsu yatağı tabanında kuru zeminde çalışmayı sağlamak amaçlı, inşaat süresince akarsuyu yatağından uzaklaştıran açık veya kapalı iletim sistemleridir.
Baraj türleri
1. Beton barajlar: Genel olarak ağırlık barajlarıdır. Baraj gölü sularının itme gücüne ağırlığı ile karşı koyarlar.
a) Ağırlık barajları: Geniş kanyon vadiler için uygundur.
b) Kemer barajları: Akarsuyun geliş yönüne (memba) doğru kavisli tek duvar şeklinde yapılır. Kavisli yapı su basıncını yamaçlara iletir. Yapılacağı yerde yamaçların sağlam olması gerekir.
c) Payandalı barajlar: Suların itme kuvvetine payandaları ve eğimli veya düz beton gövde ile temele aktarırlar. Geniş kanyonlara uygundur. Az malzeme ile ekonomik yapılabilir.
d) Silindirle sıkıştırılmış beton baraj: Bant sistemi veya kamyonla taşınan beton vibrasyonlu silindir ile sıkıştırılır.
2. Dolgu barajlar: Çakıl, kum, kil ve silt gibi malzemeler kullanılır. Geçirimsiz, heterojen tabanlı, geniş vadilerde kullanılır. Malzeme baraj yeri çevresinden alınır, ağır makineler ile sıkıştırma yapılır.
a) Toprak: Malzemenin %50'sinin toprak olduğu barajlardır. İnce tabakalı veya üniform gövdeli yapılabilir. Burdur Yapraklı barajı örnektir.
b) Kaya: Baraj alanına yakın malzeme bulunabilirse kaya gövdeli barajlar yapılabilir. Malzemenin %50'sinden fazlası kayadır. Sızdırmazlık için beton, kil, asfalt gibi malzemeler kullanılabilir. Atatürk Barajı kaya dolguludur.
c)Toprak+kaya: Toprak ve kayaların birlikte kullanıldığı baraj tipi.
Akarsulardan akan suyun elektrik üretimi için biriktirilmesi, yaklaşık 100 yıldır uygulanan bir yöntem. Barajların da dahil olduğu elektrik üretim sistemine hidroelektrik santral diyoruz. Çoğu hidroelektrik santral, dört ana bölümden oluşur. Baraj-türbin-jeneratör-enerji iletim hattı. Baraj sayesinde akarsuyun su düzeyi yükseltilir, çok miktarda suyun biriktiği geniş bir baraj gölü yaratılır. Barajın göl tarafına bakan duvarının alt kısımlarında, suyun diğer tarafa geçmesini sağlayan, isteğe göre açılıp kapanabilen kapaklar vardır. Kapaklar açıldığında, su aşağı doğru eğimli olan yoldan hızla akmaya başlar ve yolunun üzerindeki türbinin pervanelerine çarparak dönmelerini sağlar. Bir türbin 172 ton ağırlığında olabilir ve dakikada 90 tam devir yapabilir. Su türbinler, yapı olarak yel değirmenlerine benzer. Tek farkları, dönmeyi sağlayan enerji kaynağının rüzgâr değil, su olmasıdır. Bu türbin, hareket eden suyun kinetik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Türbin şaft denen bir çubukla jeneratöre, yani elektriği üreten motora bağlıdır. Türbinin hareketiyle jeneratörün içindeki bir dizi elektromıknatıs dönmeye başlar. Bu büyük elektromıknatıslar bir bakır tel bobininin iç kısmında yer alır. Jeneratördeki mıknatıslarla bobinin arasında oluşan manyetik alan, bir elektrik akımı üretir. Böylece türbinden gelen mekanik enerji elektrik enerjisine dönüşür. Burada oluşan akımda transformatörle yüksek voltajlı akım haline dönüştürülür. Daha sonra da enerji nakil hatlarıyla evlere ve iş yerlerine iletilir. Baraj gölünden alınarak türbini döndüren suysa boru hatlarıyla dışarı taşınır ve tekrar akarsuya karışır.
Barajların çevresel etkileri
Barajlar ve HES'lerin yerel ve bölgesel etkileri şunlardır:
Türlerin ve doğal yaşam alanlarının yok olması: Barajlar akarsuların doğal yapısını ve akışını değiştirir. Canlıların habitatlarının bozulmasına türlerinin yok olmasına neden olabilmektedir.
Deltaların gerilemesi: Deltanın uç kısımlarına ulaşıp, deltanın genişlemesine katkı yapacak tortular baraj içinde kalır. İlerleyemeyen delta, dalga aşındırması ile kıyı gerilemeye başlar. Denize ulaşması gereken besin miktarı baraj nedeniyle azalır.
Doğal göllerin ve yeraltı sularının zayıflaması: Suyun yetersiz olduğu alanlardaki barajlar mevcut suları havzanın yüksek kısımlarında tutar. Havzanın alçak kısımlarında yeraltı suları ve göller zarar görür. Aral Gölü ve Urmiye Gölü'nün kurumasının temel nedeni budur. Türkiye son kırk yılda sulak alanlarının yarısını kaybetmiştir.
Ekonomik verimsizlik: Barajlar bazen beklenenden pahalıya mal olur ve tamamlandıktan sonra beklenen gelir elde edilemez. Baraj altında kalan verimli ova toprakları geri dönüşümsüz olarak kaybedilir. Barajdan sonra akarsu boyunca zararlar devam eder. Bu alanda balıkçılık, saz kesimi geriler.
Sosyal ve ekonomik bozulma: Baraj alanındaki insanlar başka alanlara göç etmek zorunda kalmaktadır. Yeni şartlara uymakta zorluk çekmektedir. Göç edenlere ait kırsal bilgi kaybedilmektedir. Barajlar ancak beklenen taşkınları durdurabilmekte, büyük taşkınları önleyememektedir. Barajdan sonraki sahaya taşkın olmayacağı inancıyla yerleşimler olmakta, ani bir taşkında daha fazla zarar oluşmaktadır.
Fiziki çevrenin olumsuz etkilenmesi: Akarsu akış süzeni değişmekte, baraj gölleri büyük alanları su altında bırakmakta, yeraltı suları yükselmekte, toprak tuzlanmakta ve barajdan çıkan sularda bulunan fazla milden dolaya erozyon şiddeti artmaktadır.
Canlı çevrenin etkilenmesi: Çevrenin sürekli nemli olmasından dolayı nemli ortamları seven parazitler yaygınlaşmaktadır. Parazit, sarıhumma, sıtma, ciğer trematodu gibi hastalıkları yapan canlılar çoğalmaktadır. Ortamda doğal yağış-kuraklık döngüsünden daha fazla hastalık yapıcı canlı bulunur.
