Baraj;

Yaşamı sürdürebilmek için gerekli suyu denetim altına almak, insanoğlunun temel sorunlarından biri olmuştur. Barajlar 5000 yıldır sellerden korunmak, ırmakların yönünü değiştirmek, su depolamak ve araziyi sulamak gibi, su denetleme yöntemlerine ilişkin olarak kullanılagelmiştir. Bugün de barajlar, yüzyıllardan yüklendikleri bu işlevleri yerine getirirler: çağımızda, tarımsal sulama, evler için gerekli suyu sağlama ve depolamasının yanı sıra barajlar, hidroelektrik güç üretimi, kıraç toprakları tarıma elverişli hale getirme, sellerin yol açacağı erozyonu ve nehir ağızlarındaki kum ve kil birikintilerini önleme gibi daha karmaşık amaçlarla da kullanılmaktadırlar.

Bir nehrin önünün engellerle keserek, sulama kanallarına yöneltmek, XIX yüzyılda İngiliz mühendisleri tarafından geliştirilmiş bir yöntemdir ve Hindistan'da, Pencap'ta büyük oranda uygulanmıştır. Fransızlar da Nil nehri üzerinde böyle bir baraj yapmışlardır. Böylece Nil nehrinin yazın yükselen suları barajı aşabiliyor, fakat ilkbahar ve yaz başlarında barajda biriken su, sulama kanallarına yöneltiliyordu. Bu yöntemle Nil vadisindeki geniş, kıraç topraklar verimli hale getirilmiştir.

Modern mühendislik tekniğinin ve malzemelerin gelişmesi ile nehri bölerek yönünü değiştirmenin yanı sıra, baraj duvarları ardında büyük göller yapılarak suyun orada toplanması da sağlanmıştır. Tipik bir örnek, Birleşik Devletlerde Colorado Nehri üzerine yapılan Hoover barajıdır. 1938'de tamamlanan bu büyük baraj 39000 milyon metre küplük su depolayabilmekte ve türbinlerinden akan suyla 1. 340 megawatt'lık enerji üretebilmektedir.

Baraj tasarımı;

Kaya parçacıkları ve topraktan yapılan yığa barajlar ve beton (yada betonarme) barajlar olmak üzere iki tür baraj vardır. Yığma barajlar, eskiden yapılmış barajlardır ve az işçi gerektirdiğinden, en ucuza mal olan türdür. Dünyanın en yüksek barajları yığmadır: Rus'yada bulunan 310 metre yüksekliğindeki Nurek Barajı ile ABD'deki 234 metrelik Oroville Barajı bu türe birer örnektir. Yalnızca suyu geride tutacak toprak bir göbekten oluşan bu barajlar, çevredeki doğal toprak ve taşlardan yapılmışlardır. Bu göbek iki yandan yine toprak ve taşla destelenmiştir. Çeşitli katmanlar arasındaki "süzgeç perdeleri" ince taneciklerin, diğer katın iri taneleri arasına kayıp kaybolmasını önler.

Yığma barajlar her yerde yapılabilirler, çünkü toprağın sonradan oturmasından belli bir orana kadar etkilenmezler ve güçlü vadi yamaçlarına gerek göstermezler. Sıkıştırılmış kil yada betonla doldurulmuş derin bir hendek, suyun barajın altından sızmasını önleyecek bir perde oluşturur. Barajın ayakları altındaki kuyular, sızan suyu toplayıp nehir yatağına geri gönderirler.

Kaya parçacıklarından yapılan dolgu daha güçlü olduğundan, dik eğimlerde kullanılmaya uygundur. En ucuz baraj türlerinden biri, suyun depolanacağı tarafa bakan, yüzeyi su geçirmez ziftli betonla sıvanmış dolgu barajdır.

Beton barajların tasarımları çeşitlidir. En basiti olan yerçekimi barajı, kendi ağırlığı sayesinde depolanan suyun itme gücüne direndiğinden, yıkılmaz. Payandalarla desteklenmiş barajlarda kullanılan malzemenin hacmi küçültülebilir.

Daha karmaşık bir yapı olan kemerli baraj, yan yatmış kemerli köprüye benzer. Kemerin eğimi, betonun sürekli olarak basınç altında, sıkıştırılmış halde tutulmasını sağlayacak biçimde hesaplanır. (beton gerilime dayanıklı değildir). Bu tür barajlarda iyi sonuç alınabilmesi için yapının her iki uçtan vadi yamaçlarındaki kaya temle sıkıca kenetlenmesi gerekir.

En ince baraj, yine betonun basınç altında tutulduğu çift eğimli kubbe barajdır. Dış yüzü depoya dönük, yarım yumurta biçimindedir.

Baraj Temeli;

Mühendisler beton barajların temelindeki kaya çatlaklarını genellikle harçla doldururlar. Sızan suların barajın alt kısmında gereğinden fazla basınç oluşturmasını engellemek için, bir akıtma sistemi gereklidir. Genellikle baraj boyunca uzanan bir yer altı geçidinde, kayanın oyulmasıyla yapılmış bir dizi akıtma kuyusu bulunur.

Su akarken temeli atabilmek için mühendisler, önce barajın yapılacağı yerdeki kayalık yamaçta, bir saptırma tüneli açarlar suyu bu tünele yöneltmek için, geçici bir baraj yapılır ve asıl barajın yapımına, geçici barajın akış yönünün ters tarafında kalan kuru alanda başlanır. Her baraj, sel bastığında fazla suyu, erozyona yol açmaksızın aşırtabilmelidir. Sel suları üç yoldan barajı aşabilir; barajın tepesinin hemen altında açılmış, beton sıvalı bir taşıma savağıyla, suyun depolandığı gölün ortalarında bir noktadan, dikey olarak aşağı inen ve genellikle huni biçiminde olan bir taşma şaftıyla, gölün yan tarafında açılan ve barajın altından geçen bir taşma kanalı yada tüneliyle.

Büyük Modern Barajlar

Depolama kapasitesi açısından dünyanın en büyük barajları, 1954 yılında Uganda'da Viktorya Nil'i üzerine yapılan ve bir yerçekimi barajı arkasında 205000 milyon metreküp su depolayabilen Owen Falls baraı; 1934 te yapılan 169000 milyon metre küplük beton Bratsk barajı ve 1971 de mısır'da Nil Nehri üzerine yapılan ve kaya dolgu yığma bir baraj olan 164000 milyon metreküplük Assuan barajıdır.