Hidroelektrik Santral Projeleri İstikşaf (Ön İnceleme) Çalışmaları

1. Genel

İstikşaf çalışmaları, belirlenen bir amaca yönelik olarak daha önce incelenmemiş olan bir yörenin, bu amaç doğrultusunda araştırılması için yapılan ilk çalışmalardır. Bu evrede elde edilen bilgiler, genel bir nitelik taşır ve daha sonraki çalışma evresi için bir temel oluşturur. Bununla birlikte, bu evre, yörenin düşünülen yapıya uygun olup olmadığının, daha ayrıntılı araştırmalara girilip girilmemesinin karar verildiği evre olması açısından önemli bir evredir. İstikşaf çalışmaları sırasında, yörede düşünülen yapı ya da yapıları ilgilendiren sorunlar bütün yanları ile genel olarak değerlendirilir ve belirleyici olan noktaları saptanmaya çalışılır. Bir yapıyı doğrudan etkileyecek noktaların öncelikle araştırılması istenerek, olumsuzluk durumunun ortaya çıkarılması sağlanabilir ve böylece, istikşafı izleyen çalışma evresine geçmekle olabilecek gereksiz harcamalardan kaçınılmış olur.

İstikşaf çalışmaları; ön çalışmalar, arazi çalışmaları ve arazi dönüşü çalışmalar olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilir. Bunlardan, ön çalışmalar ve arazi dönüşü çalışmaları, “büro çalışmaları” şeklinde de adlandırabiliriz.

Ön çalışmalar; araziye çıkmadan önce yerine getirilmesi gereken çalışmalardır. İstikşafı yapılacak yöre, genellikle özellikleri önceden bilinmeyen ya da az bilinen bir yöredir. Bu nedenle, o yörede daha önce değişik amaçlarla yapılan çalışmaların dokümanları bulunmaya çalışılır ve bu dokümanlardaki ilgili noktalar kaydedilir. Elde edilen bilgilerle, istikşafı yapılan yörenin ön bir değerlendirilmesi yapılır ve öncelikle ele alınması gereken yerler saptanır. Ön çalışmalarda; yöreye ilişkin ne kadar doküman sağlanırsa, yapılacak ön değerlendirmeler de, o denli sağlıklı olur. Ön çalışmaların tamamlanmasından sonra, araziye çıkılır.

Arazi çalışmaları; ön çalışmalar aşamasında yapılan değerlendirmelerin arazide denetlenmesiyle başlar. Gerekli düzeltmeler yapılır ve yeni olgular kaydedilir. Arazi çalışmaları ilk gözlemlere göre, yörenin amaca uygun olup olmadığının muayyen seviyede değerlendirilmesi ve belirlenmesiyle sonuçlandırılır. Amaca uygun olması durumunda, seçenek ya da seçenekleri saptanır ve araziden dönülür.

Arazi dönüşündeki çalışmalarda; bu aşamaya kadar yapılan çalışmalar bir rapor şeklinde toplanır. Bu raporda, yörenin özelliklerinin bir değerlendirilmesi yapılır, amaca uygun bulunması durumunda, seçenek ya da seçeneklerin genel özellikleri belirtilir ve ilerideki çalışmalar için öneriler getirilir.

2. EİE’deki İstikşaf Çalışmaları

EİE’ce yürütülen çalışmalar genel olarak, Ülkemizin hidroelektrik potansiyelinin değerlendirilmesi amacına yöneliktir. Bu amaçla yürütülen çalışmaların temel hedefi, baraj ve HES ile nehir tipi santrallerdir. Baraj ve HES’ler ile nehir tipi santraller gibi yapıların ortaya çıkarılması, bir dizi çalışma evresinden sonra gerçekleşir.

Baraj ve HES’ler ile nehir tipi santraller gibi yapıların ortaya çıkarılabilmesi için izlenen çalışma evrelerinin ilki, istikşaf çalışmaları evresidir. Burada İdaremizde yapılan istikşaf çalışmalarına ilişkin görüşler belirtilecektir.

İdaremizde, barajlar ve nehir tipi santraller konusundaki istikşaf çalışmaları inşaat, jeoloji ve hidroloji mühendislerinin ortaklaşa yürüttükleri çalışmalarla yapılmaktadır. En genel anlamda, inşaat mühendisleri yapıların tasarım ve planlanmasından, jeoloji mühendisleri ise bu yapıların tamamlayıcı unsurlarının üzerine oturacağı zeminin çeşitli özelliklerinden ve hidroloji mühendisleri de hidroloji ile ilgili çalışmadan sorumludurlar.

Yukarıda da belirtildiği gibi istikşaf çalışmaları :

1- Ön çalışmalar
2- Arazi çalışmaları
3- Arazi dönüşü çalışmalar (Rapor tanzimi çalışmaları)

olmak üzere üç evrede yapılır.

2.1 Ön Çalışmalar

Herhangi bir akarsu havzasındaki hidroelektrik potansiyelinin değerlendirilmesi düşünüldüğünde, bu konuda yapılacak istikşaf çalışmaları için ön çalışmalara başlanır. Hidroloji ve inşaat mühendisleri, başlangıçta hidrolojik veriler ve çeşitli konularda literatür çalışması yaparlar ve ön tasarım için gerekli verileri toplarlar. Haritalardan boykesitler ve planlar çıkararak bu verilerin bir değerlendirilmesini yaparlar ve havzada düşünülebilecek baraj ve/veya nehir tipi santral seçeneklerini belirlerler. Bu maksatla; akarsu üzerindeki akım rasat istasyonları ölçülerinden akarsuyun mühtelif (gerekli) yerlerindeki hidrolojik verileri tesbit edilir. Akarsuyun boykesit ve plan durumuna göre muhtelif uygun baraj yerleri, tünel güzergahı ve nehir tipi santral imkanları araştırılır, bunlar boykesitler ve planlar üzerine işaretlenir ve muhtelif seçenekler tasarlanır. Arazi çalışmaları için ön bilgiler elde edilir, arazi çalışmalarının nasıl yapılacağı planlanır.

Jeoloji mühendisleri; ön çalışmalara, bölgede daha önce değişik amaçlarla yapılan ve akarsu havzasını da kapsayan incelemelere ilişkin dokümanları bulmaya çalışmakla başlarlar. Bu dokümanlar; bölgede yapılan jeolojik incelemelere ait raporlar, jeoloji haritaları, hava fotoğrafları, sondaj logları, hidrojeoloji raporları, depremlilik raporları v.b. gibi dokümanlardır. Jeoloji mühendisi bu dokümanlardan, akarsu havzasının içinde bulunduğu yörenin; jeoloji haritasını, birimlerin stratigrafik dizilimini, kayaçların litolojik özelliklerini, yörenin yapısal durumunu, depremliliğini , v.b. gibi özelliklerini belirlemeye çalışır.

Ön çalışmalar aşamasında elde edilen bilgilerle, jeoloji mühendisi, akarsu havzasında bulunan birimlerin mühendislik özelliklerinin ön bir değerlendirmesini yapar. Öncelikle birimlerin geçirimlilik, duraylılık ve taşıma gücü gibi özellikleri hakkında, geçmiş deneylere dayanarak, bir düşünce oluşturmaya çalışır.

Literatür çalışmalarını tamamladıktan sonra jeoloji ve inşaat mühendisi bir araya gelir ve havzada düşünülen seçenekleri tartışırlar. Bu seçenekleri jeoloji haritasına geçirerek, baraj yeri ve göl alanının geçirimlilik ve duraylılık konusundaki sorunlarını, ön bilgilerle mevcut bilgilere göre irdelenir. Olumlu ya da olumsuz görüşleri belirlenir. Eğer seçenek nehir tipi santral ise bu yapının; çevirme bendi, çökeltim havuzu, kanal güzergahı, tünel güzergahı, biriktirme havuzu varsa yükleme odası veya denge bacası, cebri boru güzergahı ve santral yeri ile bunların üzerinde yer alacağı birimlerin, mühendislik özellikleri ile yörenin yapısallığı hakkında belirtebildiği kadar görüş belirlenir.

Bu çalışmalar sonucunda; mevcut bilgilere göre uygun görülmeyen seçenekler elenir, kuşkulu olanlar arazide gözlenmek üzere kaydedilir ve bu aşamada kesin olanlar saptanır. Seçenekler son şekliyle hem topografik haritaya hem de jeoloji haritasına geçirilir ve birlikte araziye çıkılır.

Ön çalışmalar aşamasında, istikşafı yapılacak akarsu havzasına ilişkin literatür ve doküman sağlamak, özel bir öneme sahiptir. Ön çalışmalar sonucu elde edilen bilgiler ayrıntılı ise havza hakkında daha sağlıklı kararlar vermek mümkün olur ve gereksiz bazı harcamalardan da kaçınılmış olur.

2.2. Arazi Çalışmaları

Arazi çalışmaları; inşaat ve jeoloji mühendislerince ön çalışmalar aşamasında belirlenen seçeneklerin yerinde görülmesiyle başlar. Eğer seçenek baraj ise; baraj yerinin topografik durumu, geçirimsizlik, yamaçların duraylılığı, baraj yerini oluşturan birim(ler)in diğer mühendislik özellikleri, alüvyon ve yamaç molozu kalınlığı gibi açılardan genel olarak incelenir. Uygun bulunması durumunda, baraj yerini oluşturan birim(ler)in mühendislik özelliklerine ve çevredeki yapı malzemelerinin durumuna bağlı olarak, baraj tipi konusunda ön bir değerlendirme yapılır. Baraj yerinin uygunluğu belirlendikten sonra, santral yeri, dolusavak ve çevirme tünelinin yeri de genel olarak belirlenir. Bunların üzerinde yer alacağı birim(ler)in mühendislik özellikleri irdelenir, problemleri ortaya çıkarılır.

Eğer baraj tünelli düşünülüyorsa ve eldeki bilgilere göre, tünel güzergahı boyunca belirleyici olabilecek bir sorundan kuşkulanılıyorsa, bu sorun yerine gidilerek görülür ve gerekli incelemeler yapılır. Ayrıca, tünelin giriş ve çıkışındaki birimlerin mühendislik özellikleri, yaklaşım galerileri yerleri yerinde görülür ve belirlenir. Doğal olarak, bu durumda santral yeri de baraj yerinden uzakta olacaktır. Santral yeride görülür ve santralın üzerinde yer alacağı birimin mühendislik özellikleri belirlenir. Santral yeri için uygun bir yer bulmak mümkün olmazsa, yer altı santralı alternatifi gözönüne alınır.

Baraj yeri gözlemlerinden sonra, eldeki mevcut bilgilere göre, göl alanında geçirimlilik ve duraylılık gibi konularda kuşku duyulan yerler varsa, oralara gidilir ve durum jeoloji mühendisince incelenir. Bazan bu kuşkular, bu aşamada giderilmeyebilir ve sorun da barajın yapımını direkt etkileyecek bir sorun olabilir. Bu durumda, gerekli notlar jeoloji mühendisince alınır ve bundan sonraki evrede, baraj yerindeki çalışmalara başlamadan önce, öncelikle buranın araştırılması istenebilir ve böylece, olumsuzluk durumunda, gereksiz harcamalardan kaçınılmış olur.

Baraj yeri ve göl alanı konusunda yapılan bu incelemeler sırasında ya da sonrasında, baraj yapımı için gerekli olan yapı malzemelerinin ve çeşitlerinin yerleri genel olarak belirlenir.

Bir akarsu havzasında düşünülen seçenekler, yalnızca baraj ve yalnızca nehir tipi santral konusunda olabileceği gibi, her iki seçeneği de içerebilir. Eğer istikşaf çalışması yapılan akarsu havzasında nehir tipi santral seçeneği de düşünülüyorsa, bu durumda bu yapının unsurları olan çevirme bendi, çökeltim havuzu, kanal güzergahı, tünel güzergahı, yükleme odası, denge bacası, düşünülüyorsa biriktirme havuzu, cebri boru güzergahı ve santral yerinin üzerinde yer alacağı birimlerin mühendislik özelliklerinin incelenmesi söz konusudur. Burada belirtilen unsurların tümü, bir nehir tipi santralda bulunmayabilir. Ancak, çeşitli nehir tipi santrallerde, birinde olmayan unsur diğerinde görülebilir.

Nehir tipi santral konusundaki arazi çalışmaları; çevirme bendinin olduğu yeri incelemekle başlar. Uygun bir su alma yapısının, geniş ve uzun bir çözeltim havuzu yapımına imkan verecek bir topografyaya sahip olması gerekmektedir. Kanal güzergahının heyelanlı olmaması, kanal açılabilecek derecede az eğimli olması, kısa bir kanal boyu ile fazla düşü elde edilecek şekilde nehrin fazla eğimli yerinde olması gerekir. Santral yeri, santral binasının sığacağı kadar bir düzlüğe sahip olması gerekir. Topografya çok dik ise, yer altı santralı düşünülür. Jeoloji mühendisi, bendin üzerinde yer alacağı birimin mühendislik özelliklerini, genel olarak değerlendirir ve su alma yerinde yamaçların duraylı olup olmadığına bakar. Su alma yerinde inşaat mühendislerinin mühendislik jeolojisi açısından karşılaşabilecekleri sorunları, genel olarak çözümler. Çökeltim havuzu ve kanalgüzergahı yerinde görülerek inşaat mühendisine zeminin sorunları kabaca aktarılır. Eğer tünel düşünülüyorsa, tünelin giriş ve çıkışı arazide görülür. Buradaki birimlerin tünelcilik açısından özellikleri genel olarak değerlendirilir ve yamaçların duraylılığı ile moloz durumunun elverişli olup olmadığına bakılır. Bu aşamada tünel güzergahı, genellikle eldeki mevcut bilgilerle değerlendirilir. Ancak bu bilgilerde, tünel açımını doğrudan etkileyecek önemli sorunlardan kuşkulanılıyorsa, bu sorunların yerinde görülmesi gereklidir. Biriktirme havuzu, cebri boru güzergahı ve santral yeri, yerine gidilerek genel olarak incelenir ve bunların üzerinde yer alacağı birimlerin mühendislik özellikleri, ilk gözlemlere dayanılarak belirlenir. Tüm bu gözlemlerden olumlu sonuç alınması durumunda, nehir tipi santral seçeneği, ilk belirlemeler kapsamında kesinlik kazanmış olur.

Ön çalışmalar aşamasında arazide görülmesi belirlenen seçeneklerin, arazi çalışmaları sırasında incelenmesi ve genel bir izlenim elde edilerek, olumlu bulunanların hem topografik hem de jeoloji haritasına geçirilmesi ile arazi çalışmaları tamamlanmış olur. Arazi çalışmalarında belirlenen baraj ve nehir tiplerine ilaveten arazide tesbit edilen yeni imkanlarda incelenir.

2.3 Arazi Dönüşü Çalışmalar

Arazi dönüşü, bu aşamaya kadar yapılan çalışmalar bir rapor şeklinde toplanır. Bu raporda genellikle hidroloji, jeoloji ve inşaat mühendislik konuları bulunur.

Raporun hidroloji bölümünde; bölgenin iklimi, akarsu üzerindeki akım gözlem istasyonları, muhtelif kesitlerdeki su potansiyeli, buharlaşmalar, aylık akımlar, takribi taşkın debileri, takribi sediment miktarları, mümkünse yağış alanı haritası bulunur.

Raporun jeoloji mühendisini ilgilendiren bölümünde, her şeyden önce bir jeoloji haritası bulunmalıdır. Bu harita, ne kadar büyük ölçekli ise o kadar ayrıntılı bilgi verir. Jeoloji haritası, akarsu havzasından daha genişce bir kesimi içerisine almalı ve üzerinde seçenekler gösterilmelidir. Raporun jeoloji kısmında bölgenin genel jeolojisi, birimlerin mühendislik özelliklerinin genel tanıtımı, bölgenin yapısal durumu ve depremliliği ele alınmalıdır. Ayrıca, yapı malzemesi sağlanabilecek alanlarla malzeme cinsleri de genel olarak belirtilmelidir. Bunlara ek olarak, baraj yeri ile göl alanının geçirimlilik ve duraylılık gibi sorunlarının ve nehir tipi santral seçeneğinin üzerinde yer alacağı birimlerin mühendislik özelliklerinin, ön çalışmalar aşamasında elde edilen bilgiler ve arazi gözlemleri ışığında genel bir değerlendirmesi yapılmalıdır. Bu değerlendirmeler sonucu, ilerdeki çalışma evresi için öneriler getirilir.

Raporun genel kısmında; doğal coğrafya, havzanın yeri, sosyal durumu, ulaşım, kısaca ekonomik durum, evvelce yapılmış çalışmalar, gelişmeyi gerektiren nedenler, varsa mevcut tesisleri, varsa kısaca sulama imkanları anlatılır.

Raporun inşaat mühendisliğini ilgilendiren bölümlerinde ise; ön çalışmalar ve arazi çalışmaları sonunda elde edilen bilgiler ve dokümanlar irdelenerek değerlendirilir ve olumlu görülen sonuçlar, projeler, problemleride belirtilerek seçenekler şeklinde anlatılır. Akarsu boykesiti üzerinde, mümkün olabilecek enerji kademe seçenekleri çizilir ve her seçeneğin tesbit edilebilen karakteristikleri belirtilerek kaba bir mukayese de yapılarak rapor sonunda mümkün olursa master planı yapacak gruba bir öneri seçenek bildirilir. Ayrıca istikşaf sonrası araştırmaları için önerilerini bildirir. Raporda, harita durumu müsaitse, her enerji kademesi projesi için basit bir vaziyet planıda çizer ve bu kademelerin mümkünse enterkonnekte sisteme bağlantı şekli hakkındaki görüşünü de bildirir.

Raporda, vaziyet planlarına göre takribi maliyet ve yıllık gelir ve giderleri, (ekonomik analiz-faydalar, giderler) verilir.

Raporun sonunda; önerilen projeler (istikşaf kademesinde) ve problemleri ile yapılması önerilen araştırmalar bildirilir.

İstikşaf çalışmalarında belirlenen hususlar; sadece, kısa sürede temin edilebilen ve genellikle yetersiz olan ön bilgi ve dokümanlara göre yapılan istikşaf seviyesinde değerlendirmeler olup bir sonuç karar ifade etmezler. Bu çalışmalar ileri safha çalışmalara bir temel olup, ileride yapılacak araştırmalara bir başlangıç ve bir basamak teşkil eder ve bir istikamet verir. Bu bakımdan istikşaf çalışmaları; ileride master plan, fizibilite, kesin proje ve yapım işleri safhaları ile meydana gelecek yapıtın, en önemli bir safhasını, temelini tesbit etmektedir. Bu safha çalışmalara ne kadar önem verilir ve sıhhatle ve gerçekci yapılırsa, ileri safhada yapacağımız çalışmalar o nisbette doğru istikamette ve randımanlı olur ve kısa yoldan olumlu sonuçlara varılır.

Rapor sonunda, istikşaf aşamasında enerji hesapları için yapılan örnek bir rezervuar işletme çalışması (Baraj ve nehir tipi HES’ler için ayrı ayrı) ile kurulu güç optimizasyonu tabloları verilmiştir. Ayrıca örnek bir hacim-alan grafiği ile maliyet tahmin tablosu’da gösterilmiştir.