Drenaj

Drenaj

Drenaj nedir?

İlk çağlarda ve çağımızda toplumlar gıda maddesi gereksinimini karşılayabilmek için tarım alanlarını sulamaya açmışlardır. Sulama hangi iklim koşullarında olursa olsun diğer gelişim etmenlerin değerlendirilmesine hizmet eden, tarımsal üretimde karlılığı sağlayan ve tarımda üzerinde önemle durulması gereken bir üretim etmenidir. 

İlk çağlarda insanların ana tüketim maddesi olan buğday bitkisinin yetiştirilmesinde sulu tarımın büyük etkisi olmuştur. Ancak daha sonra toprakta oluşan tuzlulaşma buğday tarımına olanak sağlamamış ve tuza daha dayanıklı arpa tarımı yapılmaya başlanmıştır. Topraktaki tuzluluğun artmasıyla arpadaki verimin de düşmesiyle gıda maddesi yetersizliğinden büyük göçler meydana gelmiştir. Tarımsal sulama konusunda tarihi incelediğimizde o dönemlerde varlığı bilinen sulama kanallarının yanında drenaj yapılarına rastlanmaması, karşılaşılan sonucun en büyük etkenidir.

Bitki gelişmesi yönünden toprak neminin optimum durumda olması arzu edilir. Topraklarda denge halinde bulunan toprak-su-hava oranı türlü nedenlerle su yönünden bozulduğunda bitkilerin gelişmesi durur ve ıslah gereksinimi olan tuzlu, tuzlu-sodyumlu, sodyumlu ve ıslak topraklar ile bataklıklar oluşur.  Bu koşullarda toprak yüzeyinde veya toprak profilinde bulunan fazla suyun ve toprak profilindeki tuzun yıkanarak, sodyumun ıslah edilerek araziden uzaklaştırılması gerekir. İşte bu koşulların sağlanması işine kısaca drenaj denir. Tarımsal drenaja gereksinim nedenlerini;

  1. Toprak tuzluluğu ( topraklarda tuz birikimi-çoraklık)
  2. Topraklarda alkalilik problemleri
  3. Taban suyu problemleri

olarak sıralayabiliriz.


Tarihçesi ve Drenaj Sistemleri

1. Drenajın Genel Tanımı

Dünya üzerindeki sular, akarsular (dere, çay, nehir v.s.) ve durgun sular olarak iki grup altında toplanabilir. Drenajın konusu yeryüzünde zararlı olan durgun suların çeşitli yöntemlerle topraktan uzaklaştırılmasını kapsar. Tarımsal drenaj ise; bitki kök bölgesinde bulunan fazla suyun uzaklaştırılarak, bitki köklerine doğal gelişimlerini sağlayabilecek bir ortam hazırlamaktır. Diğer bir ifade ile; toprakta büyük çaplı gözenekler içinde yerleşen ve yerçekimi ile hareket edebilen serbest suların toprak profilinden uzaklaştırılması ile bitkilerin kök bölgesinde gerekli hava sirkülasyonunu sağlamaktadır.

1.1 Drenajın Tarihçesi

Drenaj (drainage) ingilizce bir terimdir. Bu ifade tüm ülkelerce benimsenmiş olup aynen kullanılmaktadır. 

Arkeolojik kazılardan anlaşıldığına göre drenaj ve drenaj mühendisliği insanlığın yazılı tarihinden öncesine kadar uzanmaktadır. Ancak bu ilk drenaj yapılarının hemen hemen hiç biri günümüze kadar ulaşmamıştır. Çinlilerin M.Ö. 2300 yıllarında drenaj sistemleri geliştirdiğine ilişkin bulgular vardır. Asur, Babil ve Sümer medeniyetlerinde drenaj çalışmaların rastlanmakla birlikte, Mezepotamya tarihine damgalarını vurmuş bu toplumların yok olmalarının etkenlerinden biri olan drenaj sorununa, çözüm bulamadıkları anlaşılmaktadır.

Eski Mısır’da M.Ö. 400 yıllarında drenaj ile ilgili çalışmalarda çalı, dal, saman ve taş gibi malzemelerden faydalanılmıştır. III. yüzyılda Romalıların Po, Amo ve Tiber Ovalarını drene etmeye uğraştıkları bilinmektedir. 1544 yıllarından itibaren Hollanda’da hazırlanan projelerle sahillerde bulunan büyük bataklık alanlar kurutularak tarıma elverişli hale getirilmiştir. 1710 yılında St. Petersburg’un (Leningrad) yerleşime elverişli hale getirilmesi için yapılan çalışmalara başlanılmıştır. 

İngiltre’de Joseph Eklington adlı bilgin, topraktaki fazla suları atmak için geçirimli tabakaya kadar kuyular açılmasını ve suların bu tabakaya aktarılmasını önermiştir. Bu buluşu için kendisine İngiltere parlementosu tarafından ödül verilmiştir.

Yüzey altı drenaj sistemlerinde kullanılan kil künkler önceleri at nalı biçiminde olup hendeğin tabanına yan yana yerleştirilip üzerine toprak dökülerek kullanıma başlanmıştır. Daha sonraları bu at nalı künkler düztaban parçaları üzerine yerleştirilmiştir. 19. asrın başlarında yuvarlak künkler kullanılmaya başlanmış ve bu asrın ortalarında da beton büzleri kil künk gibi bazı drenaj tesislerinde görülür olmuştur. 1960 yılından itibaren P.V.C (Polivinil klorid) ve P.E (polietilen) çeperleri kıvrımlı plastik borular drenaj sistemlerinde süratle yer almaya başlamıştır.

İlk drenaj çalışmalarında dren hendekleri el ile açılırken, bu gün hendek açma ve boru döşeme makinelerinde işlemler otomatik olarak yapılmaktadır. 

1940 yıllarından sonra drenajda teorik yönde büyük ilerlemeler olmuştur. Uygulamada karşılaşılan birçok değişik sorun için yaklaşık çözümler getirilmiştir. 


1.2 Drenaj Yetersizliğinin Zararları

  • Yabani otlar kültür bitkilerinin yerini alır.
  • Toprak sürüldüğü zaman iri kesekler meydana gelir. Sürüm için daha fazla çeki gücüne gerek duyulur. 
  • Zirai aletlerin, işçilerin ve hayvanların çalışmaları zorlaşır.
  • Toprak gözenekleri arasında yeterli hava olmadığından, organik maddenin anaorobik dekompozisyonu sonucu bataklık gazı, kompleks aldehitler oluşur.
  • Demir ve kükürt bileşikleri zarar verici konsantrasyonlara ulaşır. Azot bitkiler için istifade edilmeyecek duruma gelir. 
  • Sıvıların katılara nazaran daha geç ısınmasından dolayı ıslak toprakların tava gelmesi için daha uzun süreye ihtiyaç vardır. 
  • Kültür bitkilerinin kökleri derine inemeyeceği için, bitkinin faydalandığı toprak katı ve hacmi azalır.
  • Sıcaklık arttıkça toprak düzeyinde buharlaşan su erimiş halde bulunan tuzu toprak yüzeyinde biriktirir. 
  • Civarda yaşayan halkın sağlığı bozulur.
  • Arazide bulunan yapılar, yollar ve diğer tesislerin korunması zorlaşır.
  • Birim alandan kantite ve kalite yönünden daha düşük mahsul alınır.


2. Drenaj Sistemleri

Arazi yüzeyinde veya toprak profili içersinde bulunan fazla suların dışarıya atılması, taban suyu düzeyinin belirli bir derinliğe düşürülmesi için değişik sistemler kullanılmaktadır. Bu sistemler, toprak yüzeyinde göllenmiş olarak bulunan veya toprak profiline girerek taban suyu düzeyini yükseltebilecek olan suların drenajı için kullanılan “Yüzey Drenaj Sistemleri” ve toprak profilinde bulunan ve kök bölgesine zarar veren taban suyu düzeyini düşürmek için kullanılan “Derin (Yüzey altı) Drenaj Sistemleri”dir.

2.1 Yüzey Drenaj Sistemleri

Yüzey drenaj, arazi yüzeyinin şekillendirilmesi suretiyle fazla suyun toprak yüzeyinden ve bir miktarının da üst toprak profili içerisinden doğal kanallara veya sonradan inşa edilmiş hendeklere iletilmesidir.

İyi bir biçimde planlanmış yüzey drenaj sistemleri toprak yüzeyindeki göllenmeleri ve toprağın uzun süre doygun durunda kalmasını önlediği gibi, erozyona ve silt birikmesine neden olmaksızın fazla suların boşaltım yerine ulaştırılmasını sağlar. Bazen yüzey ve yüzey altı drenaj önlemlerinin birlikte alınması daha iyi ve daha ekonomik sonuçların elde edilmesini sağlar.

Islaklık sorunu içeren bir alanda ıslaklığın kaynağı yüksek taban suyu olmayıp, toprak yüzeyinde biriken veya birikmesi beklenen fazla su ise ayrıca sorunun kaynağı da sulama suyu değilse yüzey drenaj gereklilik kazanır. Bunlardan başka, toprak yüzeyine veya bitki kök bölgesine çok yakın geçirimsiz tabaka varlığında, toprak hidrolik iletkenliğinin düşük olması, arazide taşkın tehlikesi olması, yüzey altı drenaj sistemlerinin ekonomik olamaması ve arazide yer yer çukur alanların bulunması durumunda yüzey drenaj sistemleri tesis edilmesi gerekli hale gelir.  

Uygulamada genel olarak aşağıda belirtilen tip yüzey drenaj sistemleri kullanılmaktadır.

2.1.1 Yastıklama Sistemi

2.1.2 Paralel Tarla Drenleri Sistemi

2.1.3 Tesadüfî Hendek Sistemi

2.1.4 Önleyici Sistem

2.2 Derin (Yüzeyaltı) Drenaj Sistemleri

Toprakta bulunan fazla suyun toprak profili içinden dren boruları veya dren hendekleri aracılığıyla uzaklaştırılmasında kullanılan sistemlerdir.

Yağışlar, sulama uygulamaları, komşu yüksek alanlardan gelen sular, sulama kanallarından veya hendeklerinden oluşan sızıntılar ve arteziyenik basınç gibi nedenlerle ortaya çıkan yüksek su tablasının uygun bir yüzey altı drenaj sisteminin tesisiyle kontrol altına alınması mümkündür. Yüzey altı drenaj sistemlerinde taban suyunun bitkiler için zararlı olmayacağı “Optimum taban suyu derinliği” her alan için sabit olmayıp, toprak tekstürü, yetiştirilecek bitki çeşidi ve tuzluluk durumuna göre değişmektedir.

2.2.1 Açık Kanallı (Hendekli) Derin Drenaj

2.2.2 Mol (Köstebek) Drenaj 

2.2.3 Kuyulu Drenaj (Pompaj Kuyuları)

2.2.4 Kapalı Yüzey altı Drenaj Sistemi

Drenaj