Baraj

Baraj, eski zamanlardan beri insanlığın su ihtiyacını karşılamak ve tarımsal alanların sulanması amacıyla inşa edilen su yapılarıdır. Günümüzün modern barajları stratejik öneme sahiplerdir. Çünkü; ⓘ

Atatürk Barajı ⓘ

• 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. ⓘ

Colorado Nehri üzerindeki Glen Canyon Barajı, Arizona, ABD ⓘ

Vyrnwy Gölü Barajı, Galler, 1888 yılında tamamlandı ⓘ

Karapuzha Barajı, Hindistan'ın Kerala eyaletinde bir toprak baraj ⓘ

Imatra, Finlandiya'da Vuoksi Nehri üzerindeki Imatrankoski Barajı ⓘ

Groningen yakınlarındaki küçük baraj, Hollanda ⓘ

Baraj, yüzey sularının veya yeraltı akarsularının akışını durduran veya kısıtlayan bir engeldir. Barajlar tarafından oluşturulan rezervuarlar yalnızca taşkınları bastırmakla kalmaz, aynı zamanda sulama, insan tüketimi, endüstriyel kullanım, su ürünleri yetiştiriciliği ve seyrüsefer gibi faaliyetler için su sağlar. Hidroelektrik genellikle elektrik üretmek için barajlarla birlikte kullanılır. Bir baraj, konumlar arasında eşit olarak dağıtılabilecek suyu toplamak veya depolamak için de kullanılabilir. Barajlar genellikle birincil olarak suyu tutma amacına hizmet ederken, taşkın kapakları veya setler (hendek olarak da bilinir) gibi diğer yapılar belirli kara bölgelerine su akışını yönetmek veya önlemek için kullanılır. Bilinen en eski baraj Ürdün'deki Jawa Barajı'dır ve MÖ 3.000 yılına tarihlenmektedir. ⓘ

Baraj kelimesi Orta İngilizce'ye ve ondan önce Amsterdam ve Rotterdam gibi birçok eski şehrin adında görüldüğü gibi Orta Felemenkçe'ye kadar izlenebilir. ⓘ

Hollanda'da solda Wadden Denizi (Kuzey Denizi'nin bir parçası) ve sağda IJsselmeer ile Afsluitdijk ⓘ

Tarih

Antik barajlar

Erken baraj inşası Mezopotamya ve Orta Doğu'da gerçekleşmiştir. Mezopotamya'nın hava durumu Dicle ve Fırat Nehirlerini etkilediği için barajlar su seviyelerini kontrol etmek için kullanılmıştır. ⓘ

Bilinen en eski baraj Ürdün'de, başkent Amman'ın 100 kilometre (62 mil) kuzeydoğusundaki Jawa Barajı'dır. Bu yerçekimi barajı, 50 m genişliğinde (160 ft) toprak bir surla desteklenen, orijinal olarak 9 metre yüksekliğinde (30 ft) ve 1 m genişliğinde (3,3 ft) bir taş duvara sahiptir. Yapı MÖ 3000 yılına tarihlenmektedir. ⓘ

Kahire'nin yaklaşık 25 km (16 mil) güneyinde, Wadi Al-Garawi'de bulunan Eski Mısır Sadd-el-Kafara Barajı, tabanında 102 m (335 ft) uzunluğunda ve 87 m (285 ft) genişliğindeydi. Yapı, MÖ 2800 veya 2600 yıllarında sel kontrolü için bir derivasyon barajı olarak inşa edilmiş, ancak inşaat sırasında veya kısa bir süre sonra şiddetli yağmur nedeniyle yıkılmıştır. MÖ 19. yüzyılda On İkinci Hanedanlık döneminde Firavunlar Senosert III, Amenemhat III ve Amenemhat IV, Fayum Depresyonu'nu Orta Mısır'daki Nil'e bağlayan 16 km (9,9 mil) uzunluğunda bir kanal kazmışlardır. Doğu-batı yönünde uzanan Ha-Uar adlı iki baraj, yıllık sel sırasında suyu tutmak ve daha sonra çevredeki topraklara bırakmak için inşa edildi. Mer-wer veya Moeris Gölü olarak adlandırılan göl 1.700 km² (660 sq mi) alanı kaplıyordu ve bugün Birket Qarun olarak bilinmektedir. ⓘ

MÖ üçüncü binyılın ortalarında, günümüz Hindistan'ındaki Dholavira'da karmaşık bir su yönetim sistemi inşa edilmiştir. Sistem, su toplamak ve depolamak için 16 rezervuar, baraj ve çeşitli kanallar içeriyordu. ⓘ

Antik dünyanın mühendislik harikalarından biri de Yemen'deki Büyük Marib Barajı'dır. M.Ö. 1750 ile 1700 yılları arasında inşa edilmeye başlanan baraj, üçgen kesitli, 580 m (1,900 ft) uzunluğunda ve başlangıçta 4 m (13 ft) yüksekliğinde, her iki tarafındaki iki kaya grubu arasında uzanan ve sağlam taş işçiliğiyle birbirine bağlanan sıkıştırılmış topraktan yapılmıştır. Çeşitli dönemlerde, en önemlisi MÖ 750 civarında onarımlar yapılmış ve 250 yıl sonra baraj yüksekliği 7 m'ye (23 ft) çıkarılmıştır. Saba Krallığı'nın sona ermesinden sonra baraj, daha fazla iyileştirme yapan Himyaritlerin (MÖ 115 civarı) kontrolü altına girmiş ve 14 m (46 ft) yüksekliğinde, beş dolusavak, duvarla güçlendirilmiş iki savak, bir çökeltme havuzu ve bir dağıtım tankına giden 1.000 m'lik (3.300 ft) bir kanal içeren bir yapı oluşturulmuştur. Bu çalışmalar, barajın 25.000 dönümlük (100 km2) alanın sulanmasına izin verdiği MS 3²5 yılına kadar tamamlanmamıştır. ⓘ

Eflatun Pınar, Konya, Türkiye yakınlarında bir Hitit barajı ve kaynak tapınağıdır. MÖ 15. ve 13. yüzyıllar arasındaki Hitit imparatorluğundan kalma olduğu düşünülmektedir. ⓘ

Kallanai, Güney Hindistan'da Tamil Nadu'da Kaveri Nehri'nin ana akıntısı boyunca 300 m (980 ft) uzunluğunda, 4,5 m (15 ft) yüksekliğinde ve 20 m (66 ft) genişliğinde yontulmamış taştan inşa edilmiştir. Temel yapı MS 2. yüzyıla tarihlenmektedir ve halen kullanılmakta olan en eski su yönlendirme veya su düzenleme yapılarından biri olarak kabul edilmektedir. Barajın amacı, Kaveri'nin sularını kanallar aracılığıyla sulama için verimli delta bölgesine yönlendirmekti. ⓘ

Du Jiang Yan, Çin'de su akışını yönlendiren bir baraj içeren ve günümüze ulaşan en eski sulama sistemidir. M.Ö. 251 yılında tamamlanmıştır. Chu (eyaleti) başbakanı Sunshu Ao tarafından yapılan büyük bir toprak baraj, günümüz kuzey Anhui Eyaletindeki bir vadiyi sular altında bırakarak muazzam bir sulama rezervuarı (çevresi 100 km (62 mil)) oluşturmuştur ve bu rezervuar bugün hala mevcuttur. ⓘ

Roma mühendisliği

İspanya'daki Cornalvo'da bulunan Roma barajı neredeyse iki bin yıldır kullanılmaktadır. ⓘ

Roma baraj inşaatı, "Romalıların büyük ölçekte mühendislik inşaatı planlama ve organize etme becerisi" ile karakterize edilmiştir. Romalı planlamacılar, kurak mevsim boyunca kentsel yerleşimler için kalıcı bir su kaynağı sağlayabilecek, o zamanlar yeni olan büyük rezervuar barajları kavramını ortaya atmışlardır. Su geçirmez hidrolik harç ve özellikle Roma betonunun öncü kullanımı, muhtemelen o tarihe kadarki en büyük su bariyeri olan Humus Gölü Barajı ve her ikisi de Roma Suriye'sinde bulunan Harbaqa Barajı gibi daha önce inşa edilenden çok daha büyük baraj yapılarına olanak sağlamıştır. En yüksek Roma barajı Roma yakınlarındaki Subiaco Barajı'dır; 50 m (160 ft) rekor yüksekliği 1305 yılında kazara yıkılana kadar aşılamamıştır. ⓘ

Romalı mühendisler dolgu barajlar ve yığma ağırlık barajları gibi eski standart tasarımları rutin olarak kullanmışlardır. Bunun dışında, o zamana kadar bilinmeyen diğer temel baraj tasarımlarının çoğunu tanıtarak yüksek derecede bir yaratıcılık sergilemişlerdir. Bunlar arasında MS 2. yüzyılda bilinen ve kullanılan kemer-çekim barajları, kemer barajları, payanda barajları ve çoklu kemer payanda barajları bulunmaktadır (bkz. Roma barajları listesi). Romalı işçiler aynı zamanda İran'daki Valerian Köprüsü gibi baraj köprülerini inşa eden ilk kişilerdi. ⓘ

MS 3. yüzyılda Romalılar tarafından inşa edilen Band-e Kaisar barajının kalıntıları ⓘ

İran'da, Band-e Kaisar gibi köprü barajları, genellikle su yükseltme mekanizmalarına güç veren su çarkları aracılığıyla hidroelektrik sağlamak için kullanılmıştır. İlklerden biri Dezful'daki Roma yapımı baraj köprüsüydü ve kasabayı beslemek için suyu 50 arşın (yaklaşık 23 m) yükseltebiliyordu. Ayrıca derivasyon barajları da bilinmektedir. Müslüman mühendislerin Pul-i-Bulaiti adını verdikleri değirmen barajları ortaya çıkmıştır. Bunlardan ilki İran'da Karun Nehri üzerindeki Şustar'da inşa edilmiş ve daha sonra İslam dünyasının diğer bölgelerinde de birçoğu inşa edilmiştir. Su, bir su çarkı ve su değirmenini çalıştırmak için barajın arkasından büyük bir boru aracılığıyla iletiliyordu. 10. yüzyılda Al-Mukaddasi İran'daki birkaç barajı tarif etmiştir. Ahvaz'daki bir barajın 910 m'den (3.000 ft) daha uzun olduğunu ve suyu su kemerlerine yükselten birçok su çarkına sahip olduğunu ve buradan şehrin rezervuarlarına aktığını bildirmiştir. Bir diğeri olan Band-ı Amir Barajı ise 300 köyün sulanmasını sağlıyordu. ⓘ

Orta Çağ

Alçak bir ülke olan Hollanda'da, su seviyesini düzenlemek ve denizin bataklık alanlara girmesini önlemek için nehirlerin önünü kesmek amacıyla sık sık barajlar inşa edilirdi. Bu tür barajlar genellikle bir kasaba veya şehrin başlangıcını işaret ederdi çünkü böyle bir yerde nehri geçmek kolaydı ve genellikle Hollandaca yer adlarını etkiledi. Bugünkü Hollanda başkenti Amsterdam (eski adı Amstelredam) 12. yüzyılın sonlarında Amstel nehri üzerindeki bir barajla, Rotterdam ise Nieuwe Maas'ın küçük bir kolu olan Rotte nehri üzerindeki bir barajla başlamıştır. Amsterdam'ın 800 yıllık barajın orijinal alanını kapsayan merkezi meydanı hala Dam Meydanı ya da sadece 'Baraj' adını taşımaktadır. ⓘ

Sanayi devrimi

Bytown'daki Rideau Kanalı kilitlerinin bir gravürü ⓘ

Dayanaktan gelen tepki kuvvetlerinin yapıyı dış hidrostatik basınca karşı stabilize ettiği kemer barajları ilk inşa edenler Romalılardır, ancak mühendislik becerileri ve mevcut inşaat malzemeleri ancak 19. yüzyılda ilk büyük ölçekli kemer barajları inşa edebilmiştir. ⓘ

Britanya İmparatorluğu'nda 19. yüzyılın başlarında üç öncü kemer baraj inşa edilmiştir. Kraliyet Mühendislerinden Henry Russel, Haydarabad şehrine su sağlamak için 1804 yılında Mir Alam barajının yapımını denetledi (bugün hala kullanılmaktadır). Baraj 12 m (39 ft) yüksekliğe sahipti ve değişken açıklıklı 21 kemerden oluşuyordu. ⓘ

1820'li ve 30'lu yıllarda Yarbay John By, Kanada'da günümüz Ottawa'sı yakınlarındaki Rideau Kanalı'nın inşasını denetlemiş ve su yolu sisteminin bir parçası olarak bir dizi kavisli yığma baraj inşa etmiştir. Özellikle John Redpath tarafından inşa edilen Jones Falls Barajı, Kuzey Amerika'nın en büyük barajı ve bir mühendislik harikası olarak 1832 yılında tamamlanmıştır. İnşaat sırasında suyu kontrol altında tutmak için barajda iki savak, yani suyu iletmek için yapay kanallar açık tutulmuştur. Bunlardan ilki barajın doğu tarafındaki tabanına yakındı. Barajın batı tarafına, tabandan yaklaşık 20 ft (6,1 m) yukarıya ikinci bir savak yerleştirildi. Alt savaktan üst savağa geçiş yapmak için Kum Gölü'nün çıkışı kapatıldı. ⓘ

Yığma kemer duvar, Parramatta, Yeni Güney Galler, Avustralya'da inşa edilen ilk mühendislik barajı ⓘ

Avustralya'nın Parramatta kenti yakınlarındaki Hunts Creek, kentin artan nüfusunun su ihtiyacını karşılamak üzere 1850'lerde baraj haline getirilmiştir. Yığma kemer baraj duvarı, Hindistan'daki Kraliyet Mühendisleri tarafından baraj mühendisliği tekniklerinde kaydedilen ilerlemelerden etkilenen Teğmen Percy Simpson tarafından tasarlanmıştır. Baraj 17.000 sterline mal olmuş ve 1856 yılında Avustralya'da inşa edilen ilk mühendislik barajı ve dünyada matematiksel özelliklere göre inşa edilen ikinci kemer baraj olarak tamamlanmıştır. ⓘ

Bu türden ilk baraj iki yıl önce Fransa'da açılmıştı. Sanayi çağının ilk Fransız kemer barajıydı ve François Zola tarafından Aix-en-Provence belediyesinde, 1832 kolera salgınının bölgeyi harap etmesinin ardından su tedarikini iyileştirmek için inşa edildi. Kraliyet onayının 1844 yılında verilmesinin ardından, baraj sonraki on yıl içinde inşa edilmiştir. Barajın inşası, bilimsel stres analizinin matematiksel sonuçlarına dayanılarak gerçekleştirilmiştir. ⓘ

Avustralya'nın Warwick kenti yakınlarındaki 75 mil uzunluğundaki baraj muhtemelen dünyanın ilk beton kemer barajıdır. Henry Charles Stanley tarafından 1880 yılında bir taşma dolusavağı ve özel bir su çıkışı ile tasarlanan barajın yüksekliği sonunda 10 m'ye (33 ft) çıkarılmıştır. ⓘ

On dokuzuncu yüzyılın ikinci yarısında, kagir baraj tasarımının bilimsel teorisinde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu, baraj tasarımını deneysel metodolojiye dayalı bir sanattan, titizlikle uygulanan bilimsel bir teorik çerçeveye dayalı bir mesleğe dönüştürdü. Bu yeni vurgu, Fransa ve Birleşik Krallık'taki üniversitelerin mühendislik fakülteleri etrafında yoğunlaşmıştır. Glasgow Üniversitesi'nden William John Macquorn Rankine, 1857 tarihli Gevşek Toprağın Stabilitesi Üzerine adlı makalesinde baraj yapılarının teorik olarak anlaşılmasına öncülük etmiştir. Rankine teorisi, baraj tasarımının ardındaki ilkelerin iyi anlaşılmasını sağlamıştır. Fransa'da J. Augustin Tortene de Sazilly, dikey yüzlü yığma yerçekimi barajlarının mekaniğini açıklamış ve Zola'nın barajı bu ilkeler temelinde inşa edilen ilk baraj olmuştur. ⓘ

Modern dönem

Ansel Adams tarafından çekilen Hoover Barajı, 1942 ⓘ

Büyük barajlar dönemi, 1902 yılında Mısır'da Nil Nehri üzerinde yerçekimine dayalı yığma bir payanda barajı olan Asvan Alçak Barajı'nın inşasıyla başlamıştır. İngilizler 1882'de Mısır'ı işgal ettikten sonra 1898'de inşaata başladılar. Proje Sir William Willcocks tarafından tasarlanmış ve aralarında Sir Benjamin Baker ve John Aird & Co. firması ana yüklenici olan Sir John Aird'in de bulunduğu dönemin önde gelen mühendisleri tarafından gerçekleştirilmiştir. Sermaye ve finansman Ernest Cassel tarafından sağlanmıştır. İlk olarak 1899 ve 1902 yılları arasında inşa edildiğinde, daha önce bu ölçekte hiçbir şey denenmemişti; tamamlandığında ise dünyanın en büyük yığma barajı oldu. ⓘ

Hoover Barajı, Büyük Buhran döneminde 1931 ve 1936 yılları arasında ABD'nin Arizona ve Nevada eyaletleri arasındaki sınırda, Colorado Nehri'nin Kara Kanyon'unda inşa edilen devasa bir beton kemer yerçekimi barajıdır. 1928 yılında Kongre, taşkınları kontrol edecek, sulama suyu sağlayacak ve hidroelektrik enerji üretecek bir baraj inşa etme projesini onayladı. Barajı inşa etmek için kazanan teklif Six Companies, Inc. adlı bir konsorsiyum tarafından sunuldu. Böylesine büyük bir beton yapı daha önce hiç inşa edilmemişti ve bazı teknikler kanıtlanmamıştı. Şiddetli yaz havası ve sahanın yakınında tesis bulunmaması da zorluklar yaratıyordu. Yine de Six Companies barajı 1 Mart 1936'da, planlanandan iki yıldan fazla bir süre önce federal hükümete teslim etti. ⓘ

1997 yılına gelindiğinde, dünya genelinde yaklaşık 800.000 baraj vardı ve bunların 40.000 kadarı 15 m (49 ft) yüksekliğindeydi. 2014 yılında Oxford Üniversitesi'nden akademisyenler, mevcut en büyük veri setine dayanarak büyük barajların maliyetine ilişkin bir çalışma yayınladılar ve barajların çoğunda önemli maliyet aşımlarını belgeleyerek bu tür barajların maliyetlerinin faydalarının tipik olarak dengelenip dengelenmediğini sorguladılar. ⓘ

Baraj türleri

Barajlar insan eliyle, doğal nedenlerle ve hatta kunduzlar gibi yaban hayatının müdahalesiyle oluşturulabilir. İnsan yapımı barajlar tipik olarak boyutlarına (yüksekliklerine), amaçlarına veya yapılarına göre sınıflandırılır. ⓘ

Yapıya göre

Yapı ve kullanılan malzemeye bağlı olarak barajlar, malzemesiz olarak kolayca oluşturulan barajlar, kemer-çekim barajları, dolgu barajlar veya yığma barajlar olarak sınıflandırılır ve çeşitli alt tipleri vardır. ⓘ

Kemer barajlar

Gordon Barajı, Tazmanya, bir kemer barajdır. ⓘ

Kemer barajda stabilite, kemer ve yerçekimi etkisinin bir kombinasyonu ile elde edilir. Eğer memba yüzü dikey ise barajın tüm ağırlığı yerçekimi ile temele taşınmalıdır, normal hidrostatik basıncın dikey konsol ve kemer hareketi arasındaki dağılımı barajın dikey ve yatay yöndeki sertliğine bağlı olacaktır. Memba yüzü eğimli olduğunda dağılım daha karmaşıktır. Kemer halkasının ağırlığının normal bileşeni kemer hareketi tarafından alınabilirken, normal hidrostatik basınç yukarıda açıklandığı gibi dağıtılacaktır. Bu tip barajlar için dayanaklarda (payanda ya da kanyon yan duvarı) sağlam ve güvenilir destekler daha önemlidir. Bir kemer baraj için en arzu edilen yer, sağlam kayadan oluşan dik yan duvarlara sahip dar bir kanyondur. Bir kemer barajın güvenliği yan duvar dayanaklarının sağlamlığına bağlıdır, bu nedenle kemer sadece yan duvarlara iyi oturtulmakla kalmamalı, aynı zamanda kayanın karakteri de dikkatle incelenmelidir. ⓘ

Daniel-Johnson Barajı, Quebec, çok kemerli bir payanda barajıdır. ⓘ

Sabit açılı ve sabit yarıçaplı olmak üzere iki tip tek kemerli baraj kullanılmaktadır. Sabit yarıçaplı tipte, barajın tüm kotlarında aynı yüz yarıçapı kullanılır; bu da kanal barajın dibine doğru daraldıkça baraj yüzünün yaptığı merkezi açının küçüleceği anlamına gelir. Kanada'daki Jones Falls Barajı sabit yarıçaplı bir barajdır. DeğiĢken yarıçaplı baraj olarak da bilinen sabit açılı barajlarda bu açı sabit tutulur ve çeĢitli seviyelerdeki ayaklar arasındaki mesafenin değiĢimi yarıçapların değiĢtirilmesiyle sağlanır. Sabit yarıçaplı barajlar, sabit açılı barajlara göre çok daha az yaygındır. Colorado Nehri üzerindeki Parker Barajı sabit açılı bir kemer barajdır. ⓘ

Benzer bir tür de çift eğrilikli veya ince kabuklu barajdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde Mountain City, Nevada yakınlarındaki Wildhorse Barajı bu türe bir örnektir. Bu inşaat yöntemi, inşaat için gerekli beton miktarını en aza indirir, ancak temele ve dayanaklara büyük yükler iletir. Görünüşü tek kemerli baraja benzer ancak belirgin bir dikey eğriliğe sahiptir ve aşağıdan bakıldığında içbükey bir merceğin belirsiz görünümünü verir. ⓘ

Çok kemerli baraj, örneğin Daniel-Johnson Barajı, Québec, Kanada'da olduğu gibi, destekleyici dayanaklar olarak beton payandalara sahip bir dizi tek kemerli barajdan oluşur. Çok kemerli baraj, içi boş yerçekimi tipi kadar çok sayıda payanda gerektirmez ancak payanda yükleri ağır olduğu için iyi bir kaya temeli gerektirir. ⓘ

Yerçekimi barajları

Grand Coulee Barajı katı bir yerçekimi barajı örneğidir. ⓘ

Bir yerçekimi barajında, sudan gelen itmeye karşı barajı yerinde tutan kuvvet, Dünya'nın yerçekiminin baraj kütlesini aşağı çekmesidir. Su, baraja yanal olarak (mansap yönünde) baskı yapar ve barajın burnu (barajın mansap tarafında altta bir nokta) etrafında dönerek barajı devirme eğilimindedir. Barajın ağırlığı bu kuvvete karşı koyar ve barajı ayak ucu etrafında diğer yöne döndürme eğilimi gösterir. Tasarımcı, barajın ağırlığının bu yarışmayı kazanmasını sağlayacak kadar ağır olmasını sağlar. Mühendislik açısından bu, baraja etki eden yerçekimi kuvvetleri ile baraj üzerindeki su basıncının toplamı barajın ayak ucundan yukarı doğru geçen bir çizgide hareket ettiğinde geçerlidir. Tasarımcı barajı öyle şekillendirmeye çalışır ki, eğer barajın belirli bir yüksekliğin üzerindeki kısmı bütün bir baraj olarak düşünülürse, bu baraj da yerçekimi tarafından yerinde tutulacaktır, yani barajın yukarı yüzünde barajın tepesini aşağıda tutan bir gerilim olmayacaktır. Tasarımcı bunu yapar çünkü malzemenin dikey gerilime karşı birbirine yapışmasını sağlamaktansa esasen sadece yığılmış malzemeden bir baraj yapmak genellikle daha pratiktir. Yukarı akış yüzündeki gerilimi önleyen şekil aynı zamanda aşağı akış yüzündeki dengeleyici bir sıkıştırma gerilimini de ortadan kaldırarak ek ekonomi sağlar. ⓘ

Bu tür bir baraj için, yüksek taşıma gücüne sahip geçirimsiz bir temele sahip olmak esastır. Geçirimli temellerin barajın altında yükselme basınçları oluşturma olasılığı daha yüksektir. Yükselme basınçları, rezervuarın su basıncının barajın tabanına doğru itilmesinden kaynaklanan hidrostatik basınçlardır. Yeterince büyük yükselme basınçları oluşursa, beton ağırlık barajının dengesini bozma riski vardır. ⓘ

Uygun bir sahada, ağırlık barajı diğer baraj türlerine göre daha iyi bir alternatif olabilir. Sağlam bir temel üzerine inşa edildiğinde, yerçekimi barajı muhtemelen baraj yapımının en gelişmiş örneğini temsil eder. Birçok bölgede sel korkusu güçlü bir motivasyon kaynağı olduğundan, kemer barajın daha ekonomik olacağı bazı durumlarda ağırlık barajları inşa edilmektedir. ⓘ

Ağırlık barajları "dolu" ya da "boşluklu" olarak sınıflandırılır ve genellikle betondan ya da kagirden yapılır. İçi boş barajın inşası genellikle daha ekonomik olsa da, katı form bu ikisinden daha yaygın olarak kullanılanıdır. Grand Coulee Barajı katı bir yerçekimi barajı, Braddock Locks & Dam ise içi boş bir yerçekimi barajıdır. ⓘ

Kemer-çekim barajları

Hoover Barajı bir kemer-yerçekimi barajı örneğidir. ⓘ

Bir yerçekimi barajı, büyük miktarda su akışı olan ancak saf bir yerçekimi barajı için daha az malzeme bulunan alanlar için bir kemer barajı ile bir kemer-yerçekimi barajı olarak birleştirilebilir. Barajın su tarafından içe doğru sıkıştırılması, baraj üzerinde etkili olan yanal (yatay) kuvveti azaltır. Böylece barajın ihtiyaç duyduğu yerçekimi kuvveti azalır, yani barajın çok büyük olması gerekmez. Bu da daha ince barajlar yapılmasını ve kaynak tasarrufu sağlanmasını mümkün kılar. ⓘ

Barajlar

Nepal'in Koshi Barajı ⓘ

Baraj barajı, barajdan geçen su miktarını kontrol etmek için açılıp kapanabilen bir dizi büyük kapaktan oluşan özel bir baraj türüdür. Kapılar, su yükünü desteklemekten sorumlu olan yan iskeleler arasına yerleştirilir ve genellikle sulama sistemleri için su akışını kontrol etmek ve dengelemek için kullanılır. Bu tür barajlara bir örnek, Kaliforniya, Red Bluff yakınlarındaki Sacramento Nehri üzerinde bulunan ve artık hizmet dışı bırakılmış olan Red Bluff Derivasyon Barajı'dır. ⓘ

Gelgit akınlarını önlemek veya gelgit gücü için gelgit akışından yararlanmak amacıyla nehirlerin veya lagünlerin ağızlarına inşa edilen barajlar gelgit barajları olarak bilinir. ⓘ

Dolgu barajlar

Dolgu barajlar sıkıştırılmış topraktan yapılır ve iki ana türü vardır: kaya dolgu ve toprak dolgu. Beton ağırlık barajları gibi, dolgu barajlar da su kuvvetini tutmak için ağırlıklarına güvenirler. ⓘ

Kaya dolgu set barajları

Virginia'daki Gathright Barajı kaya dolgu bir set barajıdır. ⓘ

Kaya dolgu barajlar, geçirimsiz bir bölge ile sıkıştırılmış serbest drenajlı granüler topraktan oluşan setlerdir. Kullanılan toprak genellikle yüksek oranda büyük parçacıklar içerir, bu nedenle "kaya dolgu" terimi kullanılır. Geçirimsiz bölge yukarı akış yüzünde olabilir ve duvar, beton, plastik membran, çelik sac kazıklar, kereste veya diğer malzemelerden yapılmış olabilir. Geçirimsiz bölge setin içinde de olabilir, bu durumda "çekirdek" olarak adlandırılır. Geçirimsiz malzeme olarak kilin kullanıldığı durumlarda, baraj "kompozit" baraj olarak adlandırılır. Sızıntı kuvvetleri nedeniyle kilin kaya dolguya içten erozyonunu önlemek için çekirdek bir filtre kullanılarak ayrılır. Filtreler, ince taneli toprak parçacıklarının göçünü önlemek için özel olarak derecelendirilmiş topraklardır. Uygun yapı malzemesi el altında olduğunda, nakliye en aza indirilerek inşaat sırasında maliyet tasarrufu sağlanır. Kaya dolgu barajlar depremlerden kaynaklanan hasara karşı dayanıklıdır. Bununla birlikte, inşaat sırasında yetersiz kalite kontrolü, dolguda zayıf sıkıştırma ve kuma yol açabilir ve bu da deprem sırasında kaya dolgunun sıvılaşmasına neden olabilir. Sıvılaşma potansiyeli, duyarlı malzemenin doygun hale gelmesini önleyerek ve inşaat sırasında yeterli sıkıştırma sağlayarak azaltılabilir. Kaya dolgu barajlara örnek olarak Kaliforniya'daki New Melones Barajı veya Arnavutluk'taki Fierza Barajı verilebilir. ⓘ

Popülerliği giderek artan bir çekirdek de asfalt betondur. Bu tür barajların çoğunluğu birincil dolgu olarak kaya ve/veya çakıl ile inşa edilir. Bu tasarımdaki ilk barajın 1962 yılında tamamlanmasından bu yana dünya çapında yaklaşık 100 baraj inşa edilmiştir. Bugüne kadar inşa edilen tüm asfalt-beton çekirdekli barajlar mükemmel bir performans kaydına sahiptir. Kullanılan asfalt türü, bir bütün olarak dolguya uygulanan hareketlere ve deformasyonlara ve temelin oturmasına uyum sağlayabilen viskoelastik-plastik bir malzemedir. Asfaltın esnek özellikleri bu tür barajları özellikle deprem bölgeleri için uygun hale getirmektedir. ⓘ

Norveçli enerji şirketi Statkraft, Arnavutluk'taki Moglicë Hidro Elektrik Santrali için asfalt çekirdekli bir kaya dolgu barajı inşa etti. Uzunluğu 320 m, yüksekliği 150 m ve genişliği 460 m olan barajın 2018 yılında tamamlandığında türünün dünyadaki en yüksek örneği olması bekleniyor. ⓘ

Beton yüzlü kaya dolgu barajlar

Beton yüzlü kaya dolgu barajı (CFRD), yukarı akış yüzünde beton plakalar bulunan bir kaya dolgu barajıdır. Bu tasarım, sızıntıyı önlemek için beton levhayı geçirimsiz bir duvar olarak ve ayrıca yükselme basıncı için endişe duymayan bir yapı sağlar. Buna ek olarak, CFRD tasarımı topografyaya göre esnektir, inşası daha hızlıdır ve toprak dolgu barajlara göre daha az maliyetlidir. CFRD konsepti, 1860'larda Kaliforniya Altına Hücum sırasında madencilerin savak işlemleri için kaya dolgu ahşap yüzlü barajlar inşa etmesiyle ortaya çıkmıştır. Tasarım daha sonra sulama ve enerji şemalarına uygulandığında kerestenin yerini beton almıştır. 1960'larda CFRD tasarımlarının yüksekliği arttıkça dolgu sıkıştırılmış ve levhanın yatay ve dikey derzleri geliştirilmiş dikey derzlerle değiştirilmiştir. Son birkaç on yılda tasarım popüler hale gelmiştir. ⓘ

Dünyanın en yüksek CFRD'si 2008 yılında tamamlanan Çin'deki 233 m yüksekliğindeki (764 ft) Shuibuya Barajı'dır. ⓘ

Toprak dolgu barajlar

Toprak barajlar, haddelenmiş toprak barajlar veya sadece toprak barajlar olarak da adlandırılan toprak dolgu barajlar, iyi sıkıştırılmış topraktan basit bir set olarak inşa edilir. Homojen bir haddelenmiş toprak baraj tamamen tek tip malzemeden inşa edilir ancak sızan suyu toplamak için bir drenaj tabakası içerebilir. Zonlu toprak baraj, farklı malzemeden farklı kısımlara veya bölgelere sahiptir, tipik olarak su geçirmez kil çekirdekli yerel olarak bol malzemeden oluşan bir kabuktur. Modern zonlu toprak setler, sızıntı suyunu toplamak ve uzaklaştırmak ve aşağı akış kabuk bölgesinin bütünlüğünü korumak için filtre ve drenaj bölgeleri kullanır. İmarlı toprak baraj yapımının eski bir yöntemi, su geçirmez bir çekirdek üretmek için hidrolik bir dolgu kullanmıştır. Haddelenmiş toprak barajlar da kaya dolgu baraj tarzında su geçirmez bir kaplama veya çekirdek kullanabilir. Donmuş çekirdekli baraj, zaman zaman yüksek enlemlerde kullanılan ve içinde su geçirmez bir permafrost bölgesini korumak için barajın içindeki borulardan bir soğutucunun dolaştırıldığı geçici bir toprak barajdır. ⓘ

Tarbela Barajı, Pakistan'da İndus Nehri üzerinde, İslamabad'ın yaklaşık 50 km (31 mil) kuzeybatısında yer alan büyük bir barajdır. Nehir yatağından 485 ft (148 m) yüksekliği ve 95 sq mi (250 km²) rezervuarı onu dünyanın en büyük toprak dolgulu barajı yapmaktadır. Projenin ana unsuru 9,000 feet (2,700 m) uzunluğunda ve maksimum 465 feet (142 m) yüksekliğinde bir settir. Barajda yaklaşık 200 milyon metre küp (152,8 milyon cu. metre) dolgu kullanılmıştır, bu da onu dünyanın en büyük insan yapımı yapılarından biri yapmaktadır. ⓘ

Toprak barajlar yerel malzemelerden inşa edilebildiğinden, beton üretmenin veya getirmenin maliyetinin engelleyici olacağı bölgelerde uygun maliyetli olabilirler. ⓘ

Sabit kretli barajlar

Sabit kretli baraj, bir nehir boyunca uzanan beton bir bariyerdir. Sabit kretli barajlar, navigasyon için kanaldaki derinliği korumak üzere tasarlanmıştır. Sudan fark edilmeleri zor olduğundan ve kaçması zor indüklenmiş akıntılar yarattıklarından, üzerlerinden geçebilecek tekneciler için risk oluştururlar. ⓘ

Boyutlarına göre

Hem dünya çapında hem de Amerika Birleşik Devletleri gibi münferit ülkelerde farklı büyüklükteki barajların nasıl kategorize edildiği konusunda değişkenlik vardır. Baraj büyüklüğü inşaat, onarım ve kaldırma maliyetlerini etkilemekte ve barajların potansiyel çevresel bozulma aralığını ve büyüklüğünü etkilemektedir. ⓘ

Büyük barajlar

Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) "büyük baraj "ı "En alçak temelden kret tepesine kadar 15 m (49 ft) veya daha yüksek bir yüksekliğe sahip bir baraj veya 5 m (16 ft) metre ile 15 metre arasında 3 milyon metreküpten (2,400 acre⋅ft) daha fazla su biriktiren bir baraj" olarak tanımlamaktadır. "Büyük barajlar" 150 m'den (490 ft) daha yüksektir. Dünya Barajlar Komisyonu Raporu ayrıca 5 ila 15 m (16 ila 49 ft) yüksekliğinde olan ve rezervuar kapasitesi 3 milyon metreküpten (2,400 acre⋅ft) fazla olan barajları da "büyük" kategorisine dahil etmektedir. Hidroelektrik barajlar "yüksek başlı" (yüksekliği 30 m'den fazla) veya "alçak başlı" (yüksekliği 30 m'den az) olarak sınıflandırılabilir. ⓘ

2021 yılı itibariyle ICOLD'un Dünya Barajlar Sicilinde 58.700 büyük baraj kaydı bulunmaktadır. Dünyanın en yüksek barajı Çin'deki 305 m (1.001 ft) yüksekliğindeki Jinping-I Barajıdır. ⓘ

Küçük barajlar

Büyük barajlarda olduğu gibi, küçük barajların da hidroelektrik üretimi, taşkın koruma ve su depolama gibi ancak bunlarla sınırlı olmayan birden fazla kullanım alanı vardır. Küçük barajlar özellikle çiftliklerde, örneğin kurak mevsimde daha sonra kullanılmak üzere yüzey akışını yakalamak için yararlı olabilir. Küçük ölçekli barajlar insanları yerinden etmeden de fayda sağlama potansiyeline sahiptir ve küçük, merkezi olmayan hidroelektrik barajlar gelişmekte olan ülkelerde kırsal kalkınmaya yardımcı olabilir. Sadece Amerika Birleşik Devletleri'nde, Ordu Mühendisler Birliği Ulusal Baraj Envanteri'ne dahil edilmemiş yaklaşık 2.000.000 veya daha fazla "küçük" baraj bulunmaktadır. Küçük barajların kayıtları eyalet düzenleyici kurumları tarafından tutulmaktadır ve bu nedenle küçük barajlarla ilgili bilgiler dağınık ve coğrafi kapsam açısından dengesizdir. ⓘ

Dünya çapında ülkeler, küçük hidroelektrik santrallerini (KHES) enerji stratejileri için önemli bulmaktadır ve KHES'lere olan ilgide kayda değer bir artış olmuştur. Couto ve Olden (2018) küresel bir çalışma yürütmüş ve 82.891 küçük hidroelektrik santralinin (SHP) faaliyette veya yapım aşamasında olduğunu tespit etmiştir. SHP'lerin maksimum üretim kapasitesi, baraj yüksekliği, rezervuar alanı vb. gibi teknik tanımları ülkelere göre değişmektedir. ⓘ

Yargı yetkisi olmayan barajlar

Bir barajın büyüklüğü (genellikle "küçük") belirli yasal düzenlemelere tabi olmasını engelliyorsa o baraj yetki alanı dışındadır. Bir barajı "yargı yetkisine tabi" veya "yargı yetkisine tabi olmayan" olarak sınıflandırmak için kullanılan teknik kriterler bölgeye göre değişir. Amerika BirleĢik Devletleri'nde her eyalet yetki alanı dıĢında kalan barajın ne olduğunu tanımlamaktadır. Colorado eyaletinde yargı yetkisi olmayan bir baraj, 100 akre-feet veya daha az kapasiteli ve 20 akre veya daha az yüzey alanına sahip bir rezervuar oluşturan ve Kural 4.2.5.1. ve 4.2.19'da tanımlandığı gibi ölçülen yüksekliği 10 fit veya daha az olan bir baraj olarak tanımlanır. Buna karşılık, New Mexico eyaleti yetki alanına giren bir barajı yüksekliği 25 feet veya daha fazla olan ve 15 akre-feetten fazla depolama yapan veya 50 akre-feet veya daha fazla depolama yapan ve yüksekliği altı feet veya daha fazla olan bir baraj olarak tanımlamaktadır (bölüm 72-5-32 NMSA), bu da bu gereklilikleri karşılamayan barajların yetki alanına girmediğini göstermektedir. Toplam 2,5 milyon barajın 2,41 milyonunu oluşturan ABD barajlarının çoğu herhangi bir kamu kurumunun yetki alanında değildir (yani yetki alanı dışındadır) ve Ulusal Baraj Envanteri'nde (NID) listelenmemiştir. ⓘ

Düzenlenmemiş küçük barajların riskleri

Küçük barajlar büyük barajlara benzer riskler taşır. Ancak, (daha fazla düzenlemeye tabi olan büyük barajların aksine) düzenlemenin ve küçük barajların (yani yargı yetkisi olmayanların) bir envanterinin olmaması hem insanlar hem de ekosistemler için önemli risklere yol açabilir. Örneğin, ABD Ulusal Park Servisi'ne (NPS) göre, "Yetki alanına girmeyen yapı, baraj güvenliği programlarına dahil edilmek için Federal Baraj Güvenliği Kılavuzunda listelenen asgari kriterleri karşılamayan bir yapı anlamına gelir. Yargı yetkisi olmayan yapı bir tehlike sınıflandırması almaz ve NPS baraj güvenliği programı kapsamında başka herhangi bir gereklilik veya faaliyet için değerlendirilmez." Küçük barajlar bireysel olarak tehlikeli olabilir (yani başarısız olabilirler), ancak aynı zamanda bir nehir boyunca veya coğrafi bir alan içinde küçük barajların bir araya gelmesi riskleri çoğaltabileceğinden toplu olarak da tehlikeli olabilirler. Graham'ın 1960-1998 yılları arasında ABD'de ölümle sonuçlanan baraj yıkılmaları üzerine 1999 yılında yaptığı çalışma, 6,1 ila 15 m yüksekliğindeki barajların (küçük barajların tipik yükseklik aralığı) yıkılmasının ölümlerin %86'sına, 6,1 m'den daha az yükseklikteki barajların yıkılmasının ise ölümlerin %2'sine neden olduğu sonucuna varmıştır. Yetki alanı dışında kalan barajlar, tasarım, inşaat, bakım ve gözetimlerinin düzenlenmemiş olması nedeniyle tehlike oluşturabilir. Akademisyenler, küçük barajların çevresel etkilerini (örneğin, bir nehrin akışını, sıcaklığını, tortusunu ve bitki ve hayvan çeşitliliğini değiştirme potansiyellerini) daha iyi anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu belirtmişlerdir. ⓘ

Kullanıma göre

Eyer barajı

Eyer barajı, birincil baraj tarafından oluşturulan rezervuarı daha yüksek bir su kotuna ve depolamaya izin verecek şekilde sınırlandırmak veya daha fazla verimlilik için bir rezervuarın kapsamını sınırlandırmak amacıyla inşa edilen yardımcı bir barajdır. Yardımcı bir baraj, rezervuarın aksi takdirde kaçacağı alçak bir noktaya veya "eyere" inşa edilir. Bazen bir rezervuar, yakındaki arazinin su altında kalmasını önlemek için bent adı verilen benzer bir yapı tarafından çevrelenir. Bentler genellikle ekilebilir arazinin sığ bir gölden ıslahı için kullanılır, bitişik araziyi selden korumak için bir nehir veya dere boyunca inşa edilen bir duvar veya set olan setlere benzer. ⓘ

Savak

Savak (bazen "taşma barajı" olarak da adlandırılır), genellikle bir nehir kanalında su çekme amacıyla bir su toplama gölü oluşturmak için kullanılan ve aynı zamanda akış ölçümü veya geciktirme için de kullanılabilen küçük bir barajdır. ⓘ

Kontrol barajı

Bir kontrol barajı, akış hızını azaltmak ve toprak erozyonunu kontrol etmek için tasarlanmış küçük bir barajdır. Tersine, bir kanat barajı, bir su yolunu yalnızca kısmen kısıtlayan ve tortu birikimine direnen daha hızlı bir kanal oluşturan bir yapıdır. ⓘ

Kuru baraj

Taşkın geciktirici yapı olarak da bilinen kuru baraj, taşkını kontrol etmek için tasarlanmıştır. Normalde hiç su tutmaz ve aksi takdirde aşağı yönde sele neden olacak yoğun akış dönemleri dışında kanalın serbestçe akmasına izin verir. ⓘ

Derivasyon barajı

Bir derivasyon barajı, bir nehrin akışının tamamını veya bir kısmını doğal akışından saptırmak için tasarlanmıştır. Su, sulama ve/veya hidroelektrik enerji üretimi için bir kanala veya tünele yönlendirilebilir. ⓘ

Yeraltı barajı

Yeraltı barajları, yeraltı suyunu yakalamak ve yerel bir alanda uzun süreli kullanım için tamamını veya çoğunu yüzeyin altında depolamak için kullanılır. Bazı durumlarda, tuzlu suyun bir tatlı su akiferine girmesini önlemek için de inşa edilirler. Yeraltı barajları genellikle çöller ve Japonya'nın Okinawa kentindeki Fukuzato Barajı gibi adalar gibi su kaynaklarının asgari düzeyde olduğu ve verimli bir şekilde depolanması gereken alanlarda inşa edilir. En çok kuzeydoğu Afrika'da ve Brezilya'nın kurak bölgelerinde yaygın olmakla birlikte güneybatı Amerika Birleşik Devletleri, Meksika, Hindistan, Almanya, İtalya, Yunanistan, Fransa ve Japonya'da da kullanılmaktadır. ⓘ

İki tür yeraltı barajı vardır: "yüzey altı" ve "kum depolama". Bir yüzey altı barajı, geçirimsiz bir katmandan (katı ana kaya gibi) yüzeyin hemen altına kadar bir akifer veya drenaj yolu boyunca inşa edilir. Tuğla, taş, beton, çelik veya PVC gibi çeşitli malzemelerden inşa edilebilirler. İnşa edildikten sonra, barajın arkasında depolanan su, su tablasını yükseltir ve daha sonra kuyularla çıkarılır. Kum depolama barajı, bir dere veya vadi boyunca aşamalı olarak inşa edilen bir savaktır. Seller tepesinden aşacağı için güçlü olmalıdır. Zamanla barajın arkasında katmanlar halinde kum birikir, bu da suyun depolanmasına yardımcı olur ve en önemlisi buharlaşmayı önler. Depolanan su bir kuyu, baraj gövdesi veya bir tahliye borusu aracılığıyla çıkarılabilir. ⓘ

Atık barajı

Bir atık barajı tipik olarak, madencilik işlemleri sırasında bir cevherin değerli kısmını ekonomik olmayan kısmından ayırdıktan sonra üretilen atıkları depolamak için kullanılan bir toprak dolgu set barajıdır. Geleneksel su tutma barajları bu amaca hizmet edebilir, ancak maliyet nedeniyle bir atık barajı daha uygundur. Su tutma barajlarının aksine, bir atık barajı belirli bir madenin ömrü boyunca art arda yükseltilir. Tipik olarak, bir taban veya başlangıç barajı inşa edilir ve atık ve su karışımı ile doldukça yükseltilir. Barajı yükseltmek için kullanılan malzeme, atıklarla (boyutlarına bağlı olarak) birlikte toprağı da içerebilir. ⓘ

Yükseltme sırasında kretin hareketine göre adlandırılan "yukarı akış", "aşağı akış" ve "merkez hattı" olmak üzere üç yükseltilmiş atık barajı tasarımı vardır. Kullanılan özel tasarım topografyaya, jeolojiye, iklime, atık türüne ve maliyete bağlıdır. Bir yukarı akış atık barajı, trapezoidal setlerin bir diğerinin tepesi üzerine inşa edilmesinden ve tepenin yukarı akışa doğru hareket ettirilmesinden oluşur. Bu, nispeten düz bir mansap tarafı ve dolgudaki atık bulamacı tarafından desteklenen pürüzlü bir mansap tarafı yaratır. Mansap tasarımı, dolguyu ve kretini daha mansaba yerleştiren setin art arda yükseltilmesini ifade eder. Merkez hatlı bir barajda, dolgu destek için mansap tarafına yerleştirilirken ve bulamaç mansap tarafını desteklerken, doğrudan bir diğerinin üzerine inşa edilen ardışık dolgu barajları vardır. ⓘ

Atık barajları genellikle madencilik sürecinden kaynaklanan zehirli kimyasalları depoladığından, sızıntıyı önlemek için geçirimsiz bir astara sahiptirler. Atık havuzundaki su/bulamaç seviyeleri de stabilite ve çevresel amaçlar için yönetilmelidir. ⓘ

Malzemeye göre

Çelik barajlar

Redridge Çelik Barajı, inşa tarihi 1905, Michigan ⓘ

Çelik baraj, 20. yüzyılın başlarında kısa bir süre denenen ve yapı olarak çelik kaplama (açılı) ve yük taşıyıcı kirişler kullanan bir baraj türüdür. Kalıcı yapılar olarak tasarlanan çelik barajlar, duvar, beton veya toprak işlerinden daha ucuz, ancak ahşap beşik barajlardan daha sağlam bir inşaat tekniğinin geliştirilip geliştirilemeyeceğini belirlemek için yapılan (başarısız) bir deneydi. ⓘ

Ahşap barajlar

Michigan'da bir ahşap beşik barajı, 1978 ⓘ

Ahşap barajlar, yapım kolaylığı ve hızı nedeniyle sanayi devriminin erken dönemlerinde ve sınır bölgelerinde yaygın olarak kullanılmıştır. Nispeten kısa ömürleri ve inşa edilebilecekleri sınırlı yükseklik nedeniyle modern zamanlarda nadiren inşa edilen ahşap barajlar, su tutma özelliklerini korumak ve bir fıçıya benzer şekilde çürümeyle bozulmayı sınırlamak için sürekli ıslak tutulmalıdır. Ahşap barajların inşasının en ekonomik olduğu yerler, kerestenin bol olduğu, çimentonun maliyetli ya da nakliyesinin zor olduğu ve düşük yükseklikte bir derivasyon barajının gerekli olduğu ya da uzun ömürlülüğün sorun olmadığı yerlerdir. Ahşap barajlar bir zamanlar özellikle Kuzey Amerika'nın batısında çok sayıdaydı, ancak çoğu başarısız oldu, toprak setlerin altına gizlendi veya tamamen yeni yapılarla değiştirildi. Ahşap barajların iki yaygın çeşidi "beşik" ve "tahta" idi. ⓘ

Ahşap beşik barajlar, kütük ev tarzında ağır kerestelerden veya işlenmiş kütüklerden inşa edilmiş ve iç kısımları toprak veya molozla doldurulmuştur. Ağır beşik yapısı barajın yüzünü ve suyun ağırlığını destekliyordu. Sıçrama barajları, 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında kütüklerin akıntıya karşı yüzdürülmesine yardımcı olmak için kullanılan ahşap beşik barajlardı. ⓘ

"Ahşap kalas barajları", kalaslardan oluşan su tutucu bir düzenlemeyi desteklemek için ağır ahşapların kullanıldığı çeşitli inşaat yöntemlerini kullanan daha zarif yapılardır. ⓘ

Diğer tipler

Batardo

Montgomery Point Kilit ve Barajı'ndaki kilitlerin inşası sırasında bir batardo ⓘ

Batardo, normalde su altında olan bir alandan suyu çıkarmak için inşa edilen, genellikle geçici bir bariyerdir. Genellikle ahşap, beton veya çelik sac kazıklardan yapılan batardolar, kalıcı barajların, köprülerin ve benzer yapıların temelinde inşaata izin vermek için kullanılır. Proje tamamlandığında, alan sürekli bakım gerektirmediği sürece batardo genellikle yıkılır veya kaldırılır. (Ayrıca bakınız geçit ve istinat duvarı.) ⓘ

Batardolar için yaygın kullanım alanları arasında açık deniz petrol platformlarının inşası ve onarımı yer alır. Bu gibi durumlarda batardo çelik sacdan imal edilir ve su altında yerine kaynaklanır. Boşluğa hava pompalanarak suyun yeri değiştirilir ve yüzeyin altında kuru bir çalışma ortamı sağlanır. ⓘ

Doğal barajlar

Barajlar doğal jeolojik güçler tarafından da oluşturulabilir. Lav barajları, genellikle bazaltik olan lav akıntılarının bir akarsu veya göl çıkışının yolunu keserek doğal bir su birikintisi yaratmasıyla oluşur. Amerika Birleşik Devletleri'nin Arizona eyaletinin kuzeyindeki Colorado Nehri üzerinde lav barajları oluşturan yaklaşık 1,8 milyon-10.000 yıl önceki Uinkaret volkanik alanının patlamaları buna bir örnektir. Bu göllerin en büyüğü, barajının yıkılmasından önce yaklaşık 800 km (500 mil) uzunluğa ulaşmıştır. Buzul faaliyetleri de doğal barajlar oluşturabilir; örneğin Montana'daki Clark Fork'un Cordilleran Buz Tabakası tarafından barajlanması, son Buzul Çağı'nın sonuna doğru 7.780 km² (3.000 mil kare) büyüklüğünde Missoula Buzul Gölü'nü oluşturmuştur. Buzulların geride bıraktığı moren birikintileri de, yine Montana'da bulunan Flathead Gölü'nde olduğu gibi, göller oluşturmak üzere nehirlere set çekebilir (bkz. Moren setli göl). ⓘ

Depremler ve toprak kaymaları gibi doğal afetler, yerel jeolojinin dengesiz olduğu dağlık bölgelerde sıklıkla heyelan barajları oluşturur. Tarihi örnekler arasında Tacikistan'da Sarez Gölü'nü oluşturmak için Murghab Nehri'ni bloke eden Usoi Barajı bulunmaktadır. 560 m (1,840 ft) yüksekliğiyle, hem doğal hem de insan yapımı barajlar dahil olmak üzere dünyanın en yüksek barajıdır. Daha yakın tarihli bir örnek olarak Pakistan'ın Hunza Nehri üzerindeki bir heyelanın Attabad Gölü'nü oluşturması verilebilir. ⓘ

Doğal barajlar genellikle insan yerleşimleri ve altyapı için önemli tehlikeler oluşturur. Oluşan göller genellikle yerleşim alanlarını sular altında bırakırken, barajın feci bir şekilde yıkılması, 1927'de Batı Wyoming'deki Gros Ventre heyelanının Kelly kasabasını yerle bir ederek altı kişinin ölümüne yol açması gibi daha büyük hasara neden olabilir. ⓘ

Kunduz barajları

Kunduzlar, belirli bir yaşanabilir alanı su altında bırakmak için öncelikle çamur ve çubuklardan barajlar oluşturur. Kunduzlar bir araziyi sular altında bırakarak yüzeyin altında ya da yakınında gezinebilir ve nispeten iyi gizlenebilir ya da yırtıcılardan korunabilir. Su altında kalan bölge aynı zamanda kunduzların özellikle kış aylarında yiyeceğe erişimini sağlar. ⓘ

İnşaat unsurları

Enerji üretim tesisi

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. ⓘ

Hidrolik türbin ve elektrik jeneratörü ⓘ

2005 yılı itibariyle, çoğunlukla barajlardan elde edilen hidroelektrik enerji, dünya elektriğinin yaklaşık %19'unu ve yenilenebilir enerjinin %63'ünden fazlasını sağlamaktadır. Bunun çoğu büyük barajlar tarafından üretilmektedir, ancak Çin küçük ölçekli hidroelektrik üretimini geniş ölçekte kullanmaktadır ve bu tür enerjinin dünyadaki kullanımının yaklaşık %50'sinden sorumludur. ⓘ

Enine kesitte hidroelektrik baraj ⓘ

Dolusavaklar

Llyn Brianne barajındaki dolusavak, Galler, ilk dolumdan hemen sonra ⓘ

Dolusavak, bir barajın yukarı akış tarafından aşağı akış tarafına su geçirmek için tasarlanmış bir baraj bölümüdür. Birçok dolusavakta, dolusavaktan geçen akışı kontrol etmek için tasarlanmış taşkın kapakları bulunur. Çeşitli dolusavak türleri vardır. Bir "servis dolusavağı" veya "birincil dolusavak" normal akışı geçirir. Bir "yardımcı dolusavak" servis dolusavağının kapasitesini aşan akışı serbest bırakır. Bir "acil durum dolusavağı", servis dolusavağında ciddi bir arıza olması gibi aşırı koşullar için tasarlanmıştır. "Sigorta tapalı dolusavak", büyük bir taşkın durumunda taşmak ve yıkanmak üzere tasarlanmış alçak bir settir. Bir sigorta tapasının elemanları, herhangi bir uzaktan kumanda olmadan çalışan yan yana yerleştirilmiş bağımsız bağımsız bloklardır. Barajın güvenliğini tehlikeye atmadan barajın normal havuzunun artırılmasına izin verirler çünkü istisnai olaylar için kademeli olarak tahliye edilmek üzere tasarlanmışlardır. Genel taşkınlarda taşmaya izin vererek zaman zaman sabit savaklar gibi çalışırlar. ⓘ

Bir dolusavak, dolusavak üzerinden akan suyun kavitasyonu veya türbülansı da dahil olmak üzere su akışı tarafından kademeli olarak aşındırılabilir ve bu da başarısızlığa yol açabilir. Johnstown, Pennsylvania'daki South Fork Barajı'nın 1889'da taşmasına ve Johnstown Seline ("1889 büyük seli") yol açan şey, dolusavağın yetersiz tasarımı ve balık perdelerinin yerleştirilmesiydi. ⓘ

Erozyon oranları genellikle izlenir ve dolusavağın mansap yüzü, ogee eğrisi gibi türbülanslı akışı en aza indiren bir eğri şeklinde şekillendirilerek risk normalde en aza indirilir. ⓘ

Baraj oluşturma

Ortak amaçlar

Fonksiyon	Örnek ⓘ
Enerji üretimi	Hidroelektrik enerji dünyada önemli bir elektrik kaynağıdır. Birçok ülke, enerji üretimi amacıyla baraj yapılabilecek yeterli su akışına sahip nehirlere sahiptir. Örneğin, Güney Amerika'da Paraná Nehri üzerindeki Itaipu Barajı 14 GW enerji üretmekte ve 2005 yılı itibariyle Paraguay'ın tükettiği enerjinin %93'ünü, Brezilya'nın tükettiği enerjinin ise %20'sini karşılamaktadır.
Su temini	Dünyanın birçok kentsel alanı, alçak barajların veya savakların arkasında biriktirilen nehirlerden alınan suyla beslenmektedir. Örnek olarak Thames Nehri'nden su alan Londra ve Dee Nehri'nden su alan Chester verilebilir. Diğer önemli kaynaklar arasında Claerwen barajlar ve rezervuarlar serisi gibi derin vadiler boyunca yüksek barajlar tarafından içerilen derin yayla rezervuarları bulunmaktadır.
Su akışını dengeleme / sulama	Barajlar genellikle tarımsal amaçlar ve sulama için su akışını kontrol etmek ve dengelemek için kullanılır. Berg Boğazı Barajı gibi diğerleri, iç göllerin ve denizlerin, bu durumda Aral Denizi'nin su seviyelerini dengelemeye veya eski haline getirmeye yardımcı olabilir.
Taşkın önleme	Kanada'nın Columbia Nehri üzerindeki Keenleyside Barajı 8,76 km3 (2,10 cu mi) taşkın suyu depolayabilmektedir ve Delta Works Hollanda'yı kıyı taşkınlarından korumaktadır.
Arazi ıslahı	Barajlar (bu bağlamda genellikle bentler veya setler olarak adlandırılır), aksi takdirde su altında kalacak bir alana su girişini önlemek ve insan kullanımı için ıslahına izin vermek için kullanılır.
Su yönlendirme	Genellikle başka bir işlevi olmayan, sulama, enerji üretimi veya diğer kullanımlar için suyu yönlendirmek için kullanılan tipik olarak küçük bir baraj. Bazen, suyu başka bir drenaja veya rezervuara yönlendirerek buradaki akışı artırmak ve söz konusu alandaki su kullanımını iyileştirmek için kullanılırlar. Bakınız: derivasyon barajı.
Navigasyon	Barajlar derin rezervuarlar oluşturur ve aynı zamanda nehrin aşağısındaki su akışını da değiştirebilir. Bu da nehrin derinliğini değiştirerek yukarı ve aşağı yönde seyrüseferi etkileyebilir. Daha derin su, su araçları için hareket özgürlüğünü artırır veya yaratır. Büyük barajlar bu amaca hizmet edebilir, ancak çoğu zaman savaklar ve kilitler kullanılır.

Bu amaçlardan bazıları birbiriyle çelişir ve baraj işletmecisinin dinamik ödünleşimler yapması gerekir. Örneğin, enerji üretimi ve su temini rezervuarı yüksek tutarken, taşkın önleme rezervuarı düşük tutacaktır. Yağışların yıllık döngüde dalgalandığı bölgelerdeki birçok barajda, bu farklı amaçları dengelemek için rezervuar da yıllık olarak dalgalanacaktır. Baraj yönetimi, rekabet halindeki paydaşlar arasında karmaşık bir uygulamaya dönüşür. ⓘ

Konum

Takato Barajı'nın deşarjı ⓘ

Bir baraj inşa etmek için en iyi yerlerden biri derin bir nehir vadisinin dar bir bölümüdür; vadi kenarları bu durumda doğal duvar görevi görebilir. Baraj yapısının birincil işlevi, akarsu kanalı tarafından bırakılan doğal rezervuar hattındaki boşluğu doldurmaktır. Bu alanlar genellikle gerekli depolama kapasitesi için boşluğun minimum olduğu yerlerdir. En ekonomik düzenleme genellikle toprak setlerle çevrili kagir bir baraj gibi kompozit bir yapıdır. Su altında kalacak arazinin mevcut kullanımından vazgeçilebilir olmalıdır. ⓘ

Bir baraj inşa ederken dikkate alınması gereken diğer önemli mühendislik ve mühendislik jeolojisi hususları şunlardır:

• Çevredeki kaya veya toprağın geçirgenliği
• Deprem fayları
• Toprak kaymaları ve şev stabilitesi
• Su tablası
• Tepe taşkın debileri
• Rezervuar siltlenmesi
• Nehir balıkçılığı, ormanlar ve yaban hayatı üzerindeki çevresel etkiler (ayrıca bkz. balık merdiveni)
• İnsan yerleşimleri üzerindeki etkiler
• Sular altında kalan araziler için tazminat ve nüfusun yeniden yerleştirilmesi
• Önerilen rezervuar alanından zehirli maddelerin ve binaların kaldırılması ⓘ

Etki değerlendirmesi

Etki çeşitli şekillerde değerlendirilir: barajın insan toplumuna sağladığı faydalar (tarım, su, hasar önleme ve enerji), doğaya ve yaban hayatına verdiği zarar veya fayda, bir bölgenin jeolojisi üzerindeki etkisi (su akışı ve seviyelerindeki değişikliğin stabiliteyi artırıp artırmayacağı) ve insan yaşamındaki aksaklıklar (yer değiştirme, su altındaki arkeolojik veya kültürel unsurların kaybı). ⓘ

Çevresel etki

Baraj nedeniyle odun ve çöp birikmesi ⓘ

Barajların arkasında tutulan rezervuarlar bir nehrin birçok ekolojik yönünü etkiler. Nehir topografyası ve dinamikleri çok çeşitli akışlara bağlıyken, barajların altındaki nehirler genellikle uzun süreli çok istikrarlı akış koşullarına veya salımların ardından salım yapılmamasının neden olduğu testere dişi akış modellerine maruz kalır. Bir türbinden çıkanlar da dahil olmak üzere bir rezervuardan salınan su genellikle çok az askıda tortu içerir ve bu da nehir yataklarının aşınmasına ve nehir kıyılarının kaybına yol açabilir; örneğin, Glen Canyon Barajı'nın neden olduğu günlük döngüsel akış değişimi kum çubuğu erozyonuna katkıda bulunmuştur. ⓘ

Eski barajlarda genellikle balık merdiveni bulunmaz, bu da birçok balığın akıntıya karşı doğal üreme alanlarına gitmesini engelleyerek üreme döngülerinin aksamasına veya göç yollarının tıkanmasına neden olur. Balık merdivenleri bile akıntı yönündeki yumurtlama alanlarına ulaşan balıkların azalmasını engelleyememektedir. Bazı bölgelerde, genç balıklar ("smolt") yılın bazı dönemlerinde mavnalarla aşağıya taşınmaktadır. Sucul yaşam üzerinde daha az etkisi olan türbin ve enerji santrali tasarımları aktif bir araştırma alanıdır. ⓘ

Ancak aynı zamanda, bazı özel barajlar bazı balık türleri ve diğer sucul organizmalar için daha iyi koşulların oluşmasına katkıda bulunabilir. Çalışmalar, yerel çevresel koşulları ve her bir biyolojik grubun beta çeşitlilik modellerini etkileyen ana nehir yatağından mansap yönündeki kolların oynadığı kilit rolü ortaya koymuştur. Hem ikame hem de zenginlik farklılıkları balık (ortalama = 0,77) ve fitoplankton (ortalama = 0,79) için toplam beta çeşitliliğinin yüksek değerlerine katkıda bulunmuştur, ancak bunların göreceli önemi her iki biyolojik grup için de ikame bileşeniyle daha fazla ilişkilidir (sırasıyla ortalama = 0,45 ve 0,52). De Almeida, R. A., Steiner, M.T.A ve diğerleri tarafından yürütülen bir çalışmada, barajın inşasından sonra bazı türlerin popülasyonunda %30'dan fazla azalma görülürken, diğerlerinin popülasyonunda %28 oranında artış olduğu tespit edilmiştir. Bu tür değişiklikler, balıkların "farklı beslenme alışkanlıkları edinmesi ve neredeyse tüm türlerin birden fazla grupta bulunması ile açıklanabilir. ⓘ

Büyük bir baraj, bölgedeki nesli tükenmekte olan ve keşfedilmemiş türler de dahil olmak üzere tüm ekosferin kaybolmasına ve orijinal çevrenin yerini yeni bir iç gölün almasına neden olabilir. ⓘ

Barajların arkasında oluşan büyük rezervuarların, su yükündeki ve/veya su tablasının yüksekliğindeki değişiklikler nedeniyle sismik aktiviteye katkıda bulunduğu belirtilmiştir. ⓘ

Barajların küresel ısınmayı da etkilediği tespit edilmiştir. Rezervuarlardaki değişen su seviyeleri metan gibi sera gazları için bir kaynaktır. Barajlar ve arkalarındaki su, dünya yüzeyinin sadece küçük bir bölümünü kaplasa da, büyük miktarlarda sera gazı üretebilen biyolojik aktiviteyi barındırırlar. ⓘ

İnsanın sosyal etkisi

Barajların insan toplumu üzerindeki etkisi önemlidir. Nick Cullather Hungry World (Aç Dünya) adlı kitabında America's Cold War Battle Against Poverty in Asia adlı kitabında baraj yapımının devletin kamu yararı adına insanları yerlerinden etmesini gerektirdiğini ve çoğu zaman planlamacılar tarafından kitlelerin suiistimal edilmesine yol açtığını ileri sürmektedir. Hindistan İçişleri Bakanı Morarji Desai'nin 1960 yılında Pong Barajı'ndan rahatsız olan köylülerle yaptığı konuşmada, işbirliği yapmadıkları takdirde köylüleri "suları serbest bırakmakla" ve boğmakla tehdit ettiğini aktarıyor. ⓘ

Çin'de Yangtze Nehri üzerindeki Üç Boğaz Barajı, Hoover Barajı'nın (ABD) beş katından daha büyüktür. Taşkın kontrolü ve hidroelektrik üretimi için kullanılmak üzere 600 km (370 mil) uzunluğunda bir rezervuar oluşturmaktadır. Barajın inşası bir milyondan fazla insanın evini kaybetmesini ve toplu olarak yer değiştirmesini, birçok değerli arkeolojik ve kültürel alanın kaybını ve önemli ekolojik değişiklikleri gerektirmiştir. 2010 Çin selleri sırasında baraj, felaketle sonuçlanabilecek bir seli engellemiş ve devasa rezervuar bir gecede 4 m (13 ft) yükselmiştir. ⓘ

2008 yılında, dünya çapında 40-80 milyon insanın baraj inşaatları nedeniyle evlerinden olduğu tahmin edilmektedir. ⓘ

Ekonomi

Bir hidroelektrik santralinin inşası, saha çalışmaları, hidrolojik etütler ve çevresel etki değerlendirmeleri için uzun bir süre gerektirir ve karbon bazlı enerji üretimine kıyasla büyük ölçekli projelerdir. Hidroelektrik üretimi için ekonomik olarak geliştirilebilecek sahaların sayısı sınırlıdır; yeni sahalar nüfus merkezlerinden uzakta olma eğilimindedir ve genellikle kapsamlı enerji nakil hatları gerektirir. Hidroelektrik üretimi, yağış, yeraltı ve yerüstü su seviyelerindeki değişimler ve buzul erimesi de dahil olmak üzere iklimdeki büyük değişikliklere karşı savunmasız olabilir, bu da suyun az olduğu yıllarda yeterli gücün mevcut olmasını sağlamak için ekstra kapasite için ek harcamalara neden olur. ⓘ

Tamamlandığında, iyi tasarlandığı ve bakımı yapıldığı takdirde, bir hidroelektrik enerji kaynağı genellikle nispeten ucuz ve güvenilirdir. Yakıtı yoktur ve kaçış riski düşüktür ve temiz bir enerji kaynağı olarak hem nükleer hem de rüzgar enerjisinden daha ucuzdur. Suyu gerektiği gibi depolamak ve rüzgar enerjisine kıyasla talep üzerine yüksek güç seviyeleri üretmek için daha kolay düzenlenir. ⓘ

Rezervuar ve baraj iyileştirmeleri

Bazı olumlu etkilerine rağmen, barajların inşası nehir ekosistemlerini ciddi şekilde etkilemekte ve hidrolojik değişimin bir parçası olarak nehir ekosistemlerinin bozulmasına neden olmaktadır. Rezervuarların ve barajların olumsuz etkilerini azaltmanın ana yollarından biri, insan su talebi ve nehir ekosisteminin korunması arasındaki çatışmayı çözmek için en yeni doğa temelli rezervuar optimizasyon modelini uygulamaktır. ⓘ

Barajların kaldırılması

Bir nehirdeki barajlar kaldırılarak su ve tortu akışları yeniden tesis edilebilir. Barajın eski olması ve bakım masraflarının barajın kaldırılma maliyetini aşması durumunda barajın kaldırılması uygun görülmektedir. Barajların kaldırılmasının bazı etkileri arasında rezervuardaki tortunun erozyona uğraması, akıntı yönünde tortu arzının artması, nehir genişliğinin ve örgüsünün artması, doğal su sıcaklıklarının yeniden tesis edilmesi ve barajlar nedeniyle daha önce mevcut olmayan habitatların yeniden kolonileşmesi yer almaktadır. ⓘ

Dünyanın en büyük baraj kaldırma işlemi ABD'nin Washington eyaletindeki Elwha nehri üzerinde gerçekleşmiştir (bkz. Elwha Nehrinin Restorasyonu). Elwha ve Glynes Kanyonu barajları olmak üzere, birlikte yaklaşık 30 Mt tortu depolayan iki baraj 2011 ve 2014 yılları arasında kaldırılmıştır. Sonuç olarak, aşağı nehir ve deltaya sediman ve odun akışı yeniden sağlanmıştır. Rezervuarlarda depolanan sedimanın yaklaşık %65'i aşınmış ve bunun ~%10'u nehir yatağında birikmiştir. Geri kalan ~%90'ı ise kıyıya taşınmıştır. Toplamda, yenilenen sediman dağıtımı yaklaşık 60 hektarlık delta büyümesine neden olmuş ve ayrıca nehir örgüsünün artmasına yol açmıştır. ⓘ

Baraj arızası

South Fork Barajı'nın yıkılması ve bunun sonucunda 1889'da Pennsylvania'daki Johnstown'ı yok eden sel ⓘ

Tehlikeli kuvvetler içeren işler ve tesisler için uluslararası özel işaret ⓘ

Baraj arızaları, yapının kırılması veya önemli ölçüde hasar görmesi durumunda genellikle felaketle sonuçlanır. Rutin deformasyon izleme ve büyük barajların içindeki ve çevresindeki drenajlardan sızıntının izlenmesi, herhangi bir sorunu öngörmek ve yapısal arıza meydana gelmeden önce düzeltici önlemlerin alınmasına izin vermek için yararlıdır. Çoğu barajda bu tür sorunların ortaya çıkması halinde rezervuarın alçaltılmasına ve hatta boĢaltılmasına izin veren mekanizmalar bulunmaktadır. Bir başka çözüm de kaya enjeksiyonu olabilir - Portland çimento bulamacının zayıf çatlaklı kayaya basınçla pompalanması. ⓘ

Silahlı bir çatışma sırasında bir baraj, olası yıkımın sivil halk ve çevre üzerindeki büyük etkisi nedeniyle "tehlikeli güçler içeren bir tesis" olarak değerlendirilmelidir. Bu nedenle, uluslararası insancıl hukuk (IHL) kuralları tarafından korunur ve sivil halk arasında ciddi kayıplara neden olabilecek saldırıların hedefi haline getirilmemelidir. Tanımlamayı kolaylaştırmak için, aynı eksen üzerine yerleştirilmiş üç parlak turuncu daireden oluşan bir koruyucu işaret IHL kuralları tarafından tanımlanmıştır. ⓘ

Baraj yıkımının başlıca nedenleri arasında yetersiz dolusavak kapasitesi, dolgu, temel veya dayanaklardan geçen borular, dolusavak tasarım hatası (South Fork Barajı), dolgu sırasında su seviyelerinde meydana gelen değişikliklerin neden olduğu jeolojik istikrarsızlık veya kötü etüt çalışmaları yer almaktadır (Vajont, Malpasset, Testalinden Creek barajları), özellikle çıkış borularının yetersiz bakımı (Lawn Lake Barajı, Val di Stava Barajı'nın çökmesi), aşırı yağışlar (Shakidor Barajı), depremler ve insan, bilgisayar veya tasarım hatası (Buffalo Creek Taşkını, Dale Dike Rezervuarı, Taum Sauk pompaj depolama tesisi). ⓘ

Kasıtlı baraj yıkımına ilişkin kayda değer bir vaka (yukarıdaki karardan önce), İkinci Dünya Savaşı'nda Almanya'ya yönelik Kraliyet Hava Kuvvetleri 'Dambusters' baskınıdır ("Chastise Operasyonu" kod adıyla); bu baskında Alman altyapısına ve Ruhr ve Eder nehirlerinden elde edilen üretim ve enerji kapasitesine zarar vermek amacıyla üç Alman barajı yıkılmak üzere seçilmiştir. Bu baskın daha sonra birkaç filme temel teşkil etmiştir. ⓘ

2007 yılından bu yana Hollandalı IJkdijk vakfı, açık inovasyon modeli ve set/baraj arızaları için erken uyarı sistemi geliştirmektedir. Geliştirme çalışmalarının bir parçası olarak, IJkdijk saha laboratuvarında tam ölçekli setler yıkılmaktadır. Yıkım süreci, uluslararası bir şirketler ve bilimsel kurumlar grubunun sensör ağları tarafından izlenmektedir. ⓘ

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. ⓘ

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. ⓘ

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. ⓘ

Galeri

Monticello Barajı dolu savak ⓘ