Sulama Kanalı Boyutlandırma
Sulama kanalı boyutlandırması; iletilecek tasarım debisinin belirlenmesi, hidro-ekonomik kesit optimizasyonu ve DSİ teknik koşullarının sağlanmasını kapsar. Manning formülü açık kanal akımı hesabı...
1. Tanım ve Temel İlkeler
Trapez sulama kanalı kesiti (b, m, y, freeboard, kaplama), ekonomik kesit, kaplama/sızma karşılaştırma, Manning, FAO-56 sulama ihtiyacı ve tasarım tablosu (DSİ Genelge 2017/22 / FAO No.56 / Manning).
Sulama kanalları, su kaynağından tarla başına kadar suyu iletmek için inşa edilen açık veya kapalı hidrolik yapılardır. DSİ Sulama Kanalları Projelendirme ve Yapım Teknik Şartnamesi (2021), Türkiye'deki tüm sulama kanallarının projelendirilmesinde esas alınan ulusal temel belgedir. Bu şartnameye göre sulama kanalı projesinde; debinin belirlenmesi, kesit hesabı, güzergah tespiti, sanat yapılarının projelendirilmesi ve hidrolik karakteristiklerin hesaplanması zorunlu adımlardır.
Saha Notu: Türkiye'nin 8,5 milyon hektar teknik ve ekonomik sulanabilir arazi potansiyelinin yaklaşık %80'i (7,1 milyon hektar) 2024 itibarıyla sulamaya açılmıştır (DSİ, 2024). Yeni açılacak alanlarda bölgesel sulama norm değerleri DSİ bölge müdürlüğü tarafından onaylanmalıdır.
Dikkat: Sulama kanalı boyutlandırmasında DSİ Bölge Müdürlüğü tarafından onaylanan sulama norm değerlerinin dışına çıkmak, su tahsis sorunlarına ve tescil iptaline yol açabilir.
1.1 Sulama Kanalı Hiyerarşisi (DSİ)
Tablo 1: Sulama Kanalı Hiyerarşisi (DSİ)
| Kanal Tipi | Kısaltma | İşlev | Tipik Kapasite | Kesit Tipi |
|---|---|---|---|---|
| Ana kanal | AK | Su kaynağından ana dağıtım | 5–100+ m³/s | Trapez/beton |
| Şube kanal | ŞK | Ana kanaldan sekonder dağıtım | 0,5–10 m³/s | Trapez |
| Tersiyer kanal | TK | Çiftlik içi dağıtım | 0,05–1 m³/s | Trapez/dikdörtgen |
| Parsel borusu | PB | Tarla başı dağıtım | < 0,1 m³/s | Kapalı boru |
DSİ Sulama Kanalları Projelendirme ve Yapım Teknik Şartnamesi (2021), Tablo 2.1
Türkiye'deki hiyerarşik sulama şebekesi tasarımında Ankara Üniversitesi Sulama Sistemleri Tasarımı ders notları, sulama modülü hesabında esas alınan metodoloji olarak kamu üniversitesi kaynağı olarak kabul görmektedir.
2. Hesap Yöntemi
Yeni yapılan trapez kesitli beton sulama kanalı: betonarme yan duvarlar ve taban kaplama, DSİ standartlarına uygun boyutlandırma; Manning denklemi ile optimum kesit tasarımının saha uygulaması.
2.1 Adım 1: Sulama Suyu İhtiyacının Belirlenmesi
2.1.1 Referans Evapotranspirasyon (ET₀)
DSİ Genelge 2017/22 (Sayı: 23305308-111.02-826732) ile tüm DSİ sulama projelerinde bitki su tüketiminin FAO Penman-Monteith yöntemiyle hesaplanması zorunlu kılınmıştır. Hesaplamalar DSİ Teknoloji Dairesi "dsibst" programı ile yapılmaktadır.
FAO Penman-Monteith (Denklem 1):
FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56 (Allen vd., 1998), Denklem 6
Burada:
- = net radyasyon (MJ/m²/gün)
- = ortalama hava sıcaklığı (°C)
- = 2 m yükseklikte rüzgar hızı (m/s)
- = buhar basıncı açığı (kPa)
- = doygun buhar basıncı eğrisi (kPa/°C)
- = psikrometrik sabit (kPa/°C)
Saha Notu — Türkiye'ye Özgü: Türkiye'de İç Anadolu'da yıllık ET₀ 800–1.000 mm, Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu'da 1.200–1.500 mm'ye ulaşmaktadır (Ustabaş & Kaya, DEÜ, 2024). Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) 1960–2020 istasyon verilerinden üretilen ET₀ haritaları proje tasarımında kullanılmalıdır. GAP bölgesinde CROPWAT programı yaygın olarak kullanılmaktadır.
Kültür bitki katsayısı (Denklem 2):
FAO No. 56, Tablo 12
Tablo 2: Referans Evapotranspirasyon (ET₀)
| Bitki | Gelişme Dönemi | Orta Dönem (Kc_mid) | Son Dönem (Kc_end) |
|---|---|---|---|
| Buğday | 0,70 | 1,15 | 0,25–0,40 |
| Mısır | 0,30 | 1,20 | 0,60–0,95 |
| Pamuk | 0,45 | 1,20 | 0,70–0,80 |
| Yonca | 0,40 | 1,05 | 0,90–1,05 |
| Şeker pancarı | 0,35 | 1,20 | 0,70 |
| Ayçiçeği | 0,35 | 1,10–1,15 | 0,35–0,45 |
| Domates | 0,60 | 1,15 | 0,70–0,90 |
| Sebze (genel) | — | 1,00–1,10 | 0,90–1,00 |
2.1.2 Net Sulama İhtiyacı
Net sulama ihtiyacı (Denklem 3):
Burada = etkin yağış (mm). Etkin yağış hesabında USDA yöntemi (veya CROPWAT içindeki formüller) kullanılabilir.
Tasarım debisi (Denklem 4):
Burada:
- = sulama alanı (m²)
- = tasarım dönemi maksimum net sulama ihtiyacı (m/gün)
- = günlük sulama süresi (saat) — büyük DSİ projelerinde T = 24 saat
- = uygulama etkinliği (salma sulama: 0,55–0,65; yağmurlama: 0,75; damla: 0,85–0,90)
Dikkat: DSİ normlarında uygulama etkinliği bölgeye ve yönteme göre değişir; DSİ bölge müdürlüğü onaylı değerler kullanılmalıdır. Tasarım ayı olarak genellikle maksimum ET değerinin gerçekleştiği Haziran-Temmuz dönemi seçilir.
Tablo 3: Net Sulama İhtiyacı
| Sulama Yöntemi | Uygulama Etkinliği (η) | Notlar |
|---|---|---|
| Salma / karık | 0,55–0,65 | Kaplamasız kanallarda iletim kaybı da ayrıca düşülür |
| Yağmurlama | 0,70–0,80 | Rüzgar etkisiyle %5–10 kayıp eklenebilir |
| Damla | 0,85–0,92 | Filtrasyon sistemi zorunlu |
| Yüzey altı damla | 0,88–0,95 | Bakım maliyeti yüksek |
2.2 Adım 2: Kanal Kesiti Seçimi
Sulama kanallarında trapez kesit standarttır; kanal kaplama tipine göre yamaç eğimi seçilir.
Tablo 4: Adım 2: Kanal Kesiti Seçimi
| Malzeme | Yan Eğim m (Y:D) | Not |
|---|---|---|
| Kaya yarmada | 0,25–0,5 : 1 | Paspalyalı kaya için 0,1:1'e kadar |
| Ağır kil | 0,5–1,0 : 1 | Türkiye'de Trakya, Konya ovaları |
| Silt-kil | 1,0–1,5 : 1 | Yaygın Orta Anadolu zemini |
| Kum-balçık | 1,5–2,0 : 1 | GAP ve Menderes ovası zeminleri |
| Kum | 2,0–3,0 : 1 | Çok gevşek zeminlerde kaplama zorunlu |
| Beton kaplı | 0,75–1,5 : 1 | Ankara Üniv. kaynaklarına göre 1:1 yaygın |
DSİ Sulama Kanalları Tasarım Kılavuzu, Tablo 3.4; Ankara Üniversitesi Sulama Yapıları Ders Notları (TSY_Blm3)
Saha Notu — Türkiye Zemin Koşulları: Ege kıyılarında alüvyon-kum zeminler (m≥1,5), İç Anadolu'da yüksek plastisiteli kil (m=0,75–1,0), Güneydoğu'da kireçtaşı-kalkerli kayalık zeminler (m=0,25–0,50) tipiktir. Zemin tasnifi TS 3234:1979 (Zemin araştırması ve sondaj) kapsamında yapılmalıdır.
2.3 Adım 3: Manning Formülü ile Boyutlandırma
Manning formülü (Denklem 5), üniform açık kanal akımı için temel hesap yöntemidir:
Trapez kesit geometrisi (Denklem 6–8):
Burada = taban genişliği (m), = su derinliği (m), = yamaç eğimi, = Manning pürüzlülük katsayısı, = boyuna eğim (m/m).
[cite:105]
Tablo 5: Adım 3: Manning Formülü ile Boyutlandırma
| Kanal Tipi | n değeri | Tasarımda Önerilen |
|---|---|---|
| Düzgün beton kaplı kanal | 0,013–0,015 | 0,014 |
| Bitüm (asfalt) kaplı | 0,013–0,016 | 0,015 |
| Plastik membran (HDPE) kaplı | 0,010–0,014 | 0,012 |
| Taş (pere, harçlı) kaplı | 0,017–0,025 | 0,020 |
| Düzenli kazılmış toprak kanal | 0,020–0,025 | 0,023 |
| Serbest toprak (ot örtülü) | 0,025–0,033 | 0,028 |
| Doğal dere (temiz, düzgün) | 0,030–0,040 | 0,035 |
Chaudhry, M.H., Open-Channel Hydraulics, 2nd ed., Springer, 2008, Bölüm 2; DSİ Teknik Şartnamesi
Dikkat: Beton kaplama kalınlığı Ankara Üniversitesi kaynaklarına göre en az 8 cm, en fazla 15 cm olmalıdır. Çimento dozajı 175–250 kg/m³ alınmalıdır. Beton kaplamalarda şev eğimi 1/1,5 olarak alınır (TSY_Blm3, Ankara Üniv.).
2.4 Adım 4: Ekonomik En Elverişli Kesit
Minimum ıslak çevre koşuluna göre trapez için en elverişli hidrolik kesit (Denklem 9):
Bu kesit için:
Chaudhry, M.H., Open-Channel Hydraulics, 2nd ed., Springer, 2008, Bölüm 2
Bu kesit için minimum kanal boyutu (ve dolayısıyla minimum kaplama alanı) elde edilir. Ancak pratik uygulamalarda taban genişliği 5 cm'nin katlarına yuvarlanır.
Saha Notu: Türkiye uygulamalarında küçük debili tersiyer kanallar için ekonomik kesit şartına uymak hem malzeme tasarrufu hem de sulama birliği işletme maliyetini düşürür. DSİ uygulamalarında 50 m³/s'den büyük kanallarda arazi edinim maliyeti nedeniyle ekonomik kesit yerine taşıma kapasitesi-maliyet dengesi analizi yapılmaktadır.
Tablo 6: Adım 4: Ekonomik En Elverişli Kesit
| m | Açı (°) | ||
|---|---|---|---|
| 0,577 | 1,155 | 1,155 | 60° |
| 1,0 | 1,414 | 0,828 | 45° |
| 1,5 | 1,803 | 0,606 | 33,7° |
| 2,0 | 2,236 | 0,472 | 26,6° |
| 2,5 | 2,693 | 0,386 | 21,8° |
2.5 Adım 5: Hız Kontrolü
Kanal hızı, hem tortu çökmesini (minimum hız) hem de erozyon-aşınmayı (maksimum hız) engellemek için aralık içinde kalmalıdır.
İzin verilen minimum hız: Tortu çökmemesi için:
Froude sayısı kontrolü (Denklem 10):
Sulama kanallarında Fr < 0,8 hedeflenmelidir.
Tablo 7: Adım 5: Hız Kontrolü
| Kanal Malzemesi / Toprak Tipi | V_max (m/s) |
|---|---|
| Temiz su, kil-balçık toprak | 0,60–0,75 |
| Ağır kil (kolloidal) | 1,25–1,50 |
| Çim kaplama | 0,90–1,50 |
| Asfalt kaplama | 1,80 |
| Beton kaplama (düzgün) | 2,50–3,50 |
| Pere / harçlı taş | 2,00–3,00 |
| Kaya | 3,50–5,00 |
DSİ Teknik Şartnamesi, Kanal Tasarımı Bölümü, Tablo 7
Dikkat: Hız sınırlarının altında sediment birikimi; üstünde ise yamaç erozyonu oluşur. Türkiye'de özellikle Fırat havzasında yüksek sediment taşıyan sulama sularında önlem olarak çökeltme havuzları (silt trap) kanal başında zorunludur.
2.6 Adım 6: Serbest Yükseklik (Freeboard)
Serbest yükseklik, beklenmedik debi artışları, rüzgar etkisi ve operasyon hataları nedeniyle taşmayı önlemek için toplam kanal derinliğine eklenen güvenlik payıdır.
Tablo 8: Adım 6: Serbest Yükseklik (Freeboard)
| Kanal Kapasitesi (m³/s) | Minimum Serbest Yükseklik (m) |
|---|---|
| < 0,3 | 0,15–0,20 |
| 0,3–1,5 | 0,20–0,30 |
| 1,5–15 | 0,30–0,45 |
| > 15 | 0,45–0,75 |
USBR, Design of Small Canal Structures, U.S. Bureau of Reclamation, 1978, Chapter 2
Türkiye'de beton kaplı kanallarda serbest yükseklik 0,10–0,15 m'ye kadar düşürülebilir; açık toprak kanallarda ise tablo değerleri kesinlikle uygulanmalıdır.
3. Kanal Kaplama Türleri ve Karşılaştırması
Tarla kenarından geçen işletmedeki trapez beton sulama kanalı; kanalın dolgusuz çalışma derinliği ve serbest derinlik (freeboard) koşullarına göre boyutlandırma kriterleri gözlemlenebilir.
Türkiye'de sulama kanallarında kaplamanın temel amacı sızma kayıplarını azaltmak, pürüzlülüğü düşürerek kapasiteyi artırmak ve yamaçları korumaktır. Kaplamasız toprak kanallarda taşınan suyun %30–50'si sızmayla kaybolmaktadır.
Tablo 9: Kanal Kaplama Türleri ve Karşılaştırması
| Kaplama Türü | Ortalama Sızma (L/s/m²) | İletim Verimi | İlk Yatırım | Servis Ömrü | Türkiye'de Kullanım |
|---|---|---|---|---|---|
| Kaplamasız toprak | 0,8–4,1 | %50–70 | Düşük | — | Eski, rehabilitasyon hedefi |
| Beton kaplama | ≤ 0,054 | %90–95 | Orta-Yüksek | 25–40 yıl | Yaygın, tercih edilen |
| Bitüm / asfalt | ≤ 0,10 | %85–93 | Orta | 15–25 yıl | Sınırlı |
| HDPE geomembran | ≈ 0 | %95–99 | Orta | 30–50 yıl | Artıyor |
| Plastik membran (LLDPE) | ≈ 0 | %95–99 | Düşük-Orta | 15–25 yıl | Yeni projeler |
| Taş (pere, harçlı) | ≤ 0,15 | %80–88 | Değişken | 30–50 yıl | Taşın bol olduğu bölgeler |
Bkz. Convey Global (MDPI 2020 kaynaklı), Ding & Gao 2020; Hakgören (Atatürk Üniv.); Ankara Üniv. TSY_Blm3
Saha Notu: HDPE geomembran kaplama (kalınlık 1,00–3,00 mm; TS EN ISO kalite belgeli firma ürünü; sıcak füzyon kaynağı ile birleştirme) özellikle geçirgen GAP bölgesi ve İç Anadolu kum-balçık zeminlerinde toprak kanallarına kıyasla sızma kaybını %97'ye kadar azaltmaktadır. Beton kaplama ise ilk yatırım maliyeti yüksek olmakla birlikte en ekonomik uzun vadeli çözüm olmaya devam etmektedir.
4. Akış Diyagramı — Sulama Kanalı Tasarım Süreci
Sulama suyu ihtiyacı (FAO-56) → tasarım debisi → kesit seçimi → ekonomik kesit → Manning iterasyon → hız kontrolü → serbest yükseklik.
DSİ tipi büyük trapez sulama kanalında kayar kalıp makinesi ile beton yüzey kaplaması; kanal boyutlandırmasında hesaplanan kesit ve eğime göre tek geçişte monolitik kaplama uygulaması.
5. Türkiye'ye Özgü Saha Koşulları
Trapez toprak kanal yüzeyine HDPE jeomembran serimi: çalışma ekibi kanalın eğimli yamaçlarını ve tabanını siyah jeomembran ile kaplarken boru drenaj sistemi yan kenarlara sabitlenir; sızma kaybını azaltmak amacıyla kanal kaplaması.
5.1 İklim Bölgeleri ve Tasarım Parametreleri
Türkiye yarı-kurak iklim özelliklerine sahip olup yıllık ortalama yağış 574 mm'dir (DSİ, 2024). Bölgesel farklılıklar tasarım parametrelerini doğrudan etkiler.
Tablo 10: İklim Bölgeleri ve Tasarım Parametreleri
| Bölge | Yıllık ET₀ (mm) | Tasarım Ayı | Tipik Depolama Eğimi S | Sulama Sezonu |
|---|---|---|---|---|
| Ege – Akdeniz Kıyı | 1.200–1.500 | Temmuz | 1:5.000–1:2.000 | Nisan–Ekim |
| Marmara | 800–1.000 | Temmuz | 1:3.000–1:1.000 | Mayıs–Eylül |
| İç Anadolu | 900–1.100 | Temmuz | 1:2.000–1:500 | Mayıs–Eylül |
| Güneydoğu Anadolu (GAP) | 1.300–1.600 | Ağustos | 1:4.000–1:2.000 | Nisan–Kasım |
| Karadeniz | 600–800 | Temmuz | 1:1.000–1:300 | Haziran–Eylül |
Ustabaş & Kaya, DEÜ, 2024; MGM 1960-2020 verisi; DSİ, 2024
5.2 Türkiye'de Yasal Zorunluluklar
- 3194 sayılı İmar Kanunu: Sulama kanalı güzergahı kadastral plan ve imar planıyla uyumlu olmalıdır
- 4708 sayılı Yapı Denetimi Kanunu: DSİ yapıları 4708 kapsamında değil, ancak özel sektör sulama altyapılarında denetim zorunluluğu bulunmaktadır
- 6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu: İnşaat aşamasında açık kazı kenarlarda bariyer ve iksa zorunluluğu
- DSİ mevzuatı: Su tahsis izni DSİ Bölge Müdürlüğü'nden alınmadan sulama kanalı inşa edilemez
Saha Notu: Bireysel sulama sistemlerinde 2025 itibarıyla hibeye esas proje üst limiti 10 milyon TL'ye çıkarılmıştır (Tarım ve Orman Bakanlığı Tebliği, Resmi Gazete, 21 Şubat 2025). Yeni sulama projelerinde modern boru sistemi (kapalı basınçlı) tercih edilmesi halinde bu desteklerden yararlanılabilir.
5.3 Türkiye Sulama Altyapısı — Güncel İstatistikler (2024)
- DSİ sulama alanı: 4.913.822 hektar (2024)
- Diğer sulama alanları: 2.290.000 hektar
- 2024 yılında önceki yıla göre artış: %2,14
- Sulama verimliliği hedefi (Dünya Bankası Projesi): %37'den %90'a çıkarılması hedeflenmektedir
DSİ, Su Kaynakları ve Tarımsal Sulama İstatistikleri, 2024 (Yayım: Aralık 2025)
6. Formüller Özeti
Sulama kanalı boyutlandırma kontrolünde kullanılan özgül enerji diyagramı: kritik derinlik yc = 1,254 m'de minimum özgül enerji Emin = 1,882 m; subcritical ve supercritical akım dallarında alternatif derinlik çiftleri.
Tablo 11: Formüller Özeti
| Formül | Açıklama | Kaynak |
|---|---|---|
| Referans ET | FAO No. 56, Denklem 6 | |
| Bitki su tüketimi | FAO No. 56, Tablo 12 | |
| Net sulama ihtiyacı | FAO No. 56 | |
| Tasarım debisi | DSİ 2017/22 | |
| Trapez kesit alanı | Chaudhry 2008, DSİ | |
| Islak çevre | Chaudhry 2008 | |
| Hidrolik yarıçap | Manning | |
| Manning debisi | DSİ Şartnamesi | |
| Ekonomik kesit | Chaudhry 2008 | |
| Froude sayısı | Hidrolik |
7. Sayısal Örnek (Orijinal Makale)
Kayalık vadi içindeki trapez betonarme kanala serilen siyah HDPE jeomembran; çevre yolundan uzak ve ulaşımı zor dağ güzergahlarındaki sulama kanallarında sızma kayıplarını azaltmak için kullanılan ikincil kaplama sistemi.
Verilen:
- Sulama alanı: ha
- Maksimum net sulama ihtiyacı: mm/gün
- Günlük sulama süresi: saat
- Uygulama etkinliği:
- Kanal boyuna eğim: m/m
- Toprak: silt-kil → ,
Tasarım debisi:
Ekonomik kesit: için
Deneme m: m³/s < 0,641 → Yetersiz
Deneme m:
Sonuç: m, m (yuvarlama). Serbest yükseklik: 0,25 m → toplam derinlik 1,05 m.
Hız: m/s (0,30–0,75 arası )
Froude: — Nehir rejimi
Tablo 12: Sayısal Örnek (Orijinal Makale)
| Parametre | Değer | Birim | Kontrol |
|---|---|---|---|
| Tasarım debisi Q | 0,641 | m³/s | — |
| Su derinliği y | 0,80 | m | — |
| Taban genişliği b | 0,50 | m | — |
| Serbest yükseklik FB | 0,25 | m | |
| Toplam derinlik | 1,05 | m | — |
| Ortalama hız V | 0,48 | m/s | (0,30–0,75) |
| Froude sayısı Fr | 0,17 | — | (< 1,0) |
8. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay 🟢
Veriler:
- Sulama alanı: A = 200 ha
- Mısır bitkisi — orta dönem Kc = 1,20
- Temmuz ET₀ = 7,5 mm/gün (MGM İstasyon Verisi, Konya)
- Temmuz etkin yağış Re = 0,5 mm/gün
- Günlük sulama süresi T = 18 saat
- Damla sulama → η = 0,88
İstenen: Tasarım debisi Q (m³/s)
Çözüm:
Adım 1: Bitki su tüketimi → ETc = Kc × ET₀ = 1,20 × 7,5 = 9,0 mm/gün (FAO No. 56 Denklem 6)
Adım 2: Net sulama ihtiyacı → IN = ETc − Re = 9,0 − 0,5 = 8,5 mm/gün = 0,0085 m/gün
Adım 3: Tasarım debisi:
Sonuç: Q = 0,30 m³/s (yuvarlanmış) Kontrol: Tersiyer kanal kapasitesi — bu değer tipik şube kanal aralığına (0,3–10 m³/s) denk düşmektedir
Problem 2 — Orta 🟡
Veriler:
- Tasarım debisi: Q = 1,20 m³/s
- Boyuna eğim: S = 0,0003 m/m
- Kaplama: Beton → n = 0,014, m = 1,0
- Ekonomik kesit tasarımı istenecek
İstenen: Trapez kanal boyutları (b, y) ve hız kontrolü
Çözüm:
Adım 1: m = 1,0 için ekonomik kesit:
Adım 2: A ve R:
Adım 3: Manning formülüne koy:
Adım 4: Taban genişliği → b = 0,828 × 0,93 = 0,77 m → pratik: b = 0,80 m
Adım 5: Yeniden kontrol (b = 0,80, y = 0,93): m², m, m m³/s < 1,20 → y'yi 0,95'e çıkar
Adım 6: y = 0,95 m, b = 0,80 m: m², m m³/s
Adım 7: Hız: V = 1,20/1,663 = 0,72 m/s → (0,30–2,50 m/s )
Adım 8: Froude: Fr = 0,72/√(9,81 × 0,95) = 0,72/3,05 = **0,24 < 1,0 **
Adım 9: Serbest yükseklik: Q = 1,20 m³/s → 0,3–1,5 aralığı → FB = 0,25 m
Sonuç: b = 0,80 m, y = 0,95 m, FB = 0,25 m, toplam derinlik = 1,20 m Kontrol: Hız ve Froude koşulları sağlanmaktadır
Problem 3 — Zor
Senaryo: GAP bölgesinde 1.200 ha pamuk sulama alanı için ana tersiyer kanal boyutlandırılacaktır. Temmuz ayı maksimum bitki su tüketimi dönemi:
Veriler:
- Sulama alanı: 1.200 ha
- Pamuk Temmuz ET₀ = 9,0 mm/gün (GAP bölgesi, MGM verisi)
- Pamuk orta dönem Kc = 1,20 (FAO No. 56, Tablo 12)
- Etkin yağış: Temmuz Re = 0 mm/gün (kurak dönem)
- İletim kayıp katsayısı: Kb = 0,90 (iletim verimliliği)
- Uygulama etkinliği: η = 0,62 (yüzey sulama, salma)
- T = 22 saat/gün sulama
- Zemin: Kum-balçık → m = 2,0; n = 0,023 (toprak kanal — bölge ekonomisi nedeniyle kaplama yok)
- Boyuna eğim: S = 0,00025 m/m
İstened: Tam kanal boyutlandırma; ekonomik kesit; hız, Froude, serbest yükseklik kontrolleri
Çözüm:
Adım 1: ETc = 1,20 × 9,0 = 10,8 mm/gün
Adım 2: IN = 10,8 − 0 = 10,8 mm/gün = 0,0108 m/gün
Adım 3: Brüt sulama suyu ihtiyacı (iletim kaybı dahil):
Adım 4: m = 2,0 için ekonomik kesit:
Adım 5: Manning denklemine koy:
Adım 6: b = 0,472 × 1,44 = 0,68 m → pratik: b = 0,70 m
Adım 7: Kontrol (b=0,70, y=1,44):
2,851 < 2,924 → y'yi artır
Adım 8: y = 1,48 m (iterasyon):
Adım 9: Hız: V = 2,924/5,304 = 0,55 m/s → (V_min 0,45 m/s; V_max 0,75 m/s kum-balçık toprak )
Adım 10: Froude: Fr = 0,55/√(9,81 × 1,48) = 0,55/3,81 = **0,14 < 1,0 ** — Belirgin nehir rejimi
Adım 11: Q = 2,924 m³/s → Tablo 8'den FB = 0,40 m
SONUÇ:
Tablo 13: Problem 3 — Zor
| Parametre | Değer | Birim | Kontrol |
|---|---|---|---|
| Tasarım Q (brüt) | 2,924 | m³/s | — |
| Su derinliği y | 1,48 | m | — |
| Taban genişliği b | 0,70 | m | — |
| Yamaç eğimi m | 2,0 | Y:D | Kum-balçık |
| Manning n | 0,023 | — | Toprak kanal |
| Ortalama hız V | 0,55 | m/s | (0,45–0,75) |
| Froude sayısı Fr | 0,14 | — | < 1,0 |
| Serbest yükseklik | 0,40 | m | |
| Toplam derinlik | 1,88 | m | — |
Dikkat: Yüksek sediment yüklü GAP sularında sediment taşınma kontrolü için V < V_ikna (Shields kritik hız) olduğu kontrol edilmelidir. Bu kanal için tavsiye: kanal başında çökeltme havuzu (silt trap), yılda 2 kez kanal tabanı temizliği.
9. Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Sızma kaybı: Kaplasız kanallarda sızma kayıpları %30–50'ye ulaşabilir; beton veya HDPE kaplama kapasite kayıplarını %97'ye kadar azaltır. Sızma kaybı hesabında Hakgören (Atatürk Üniversitesi) yöntemi veya USBR eşitlikleri kullanılabilir.
- Operasyonel esneklik: Kanal en az %50 ve en fazla %100 kapasitede çalışabilmeli; serbest yükseklik tam dolma durumunu kapsamalıdır.
- Sediment taşınımı: Hız > 0,5 m/s olduğunda sediment taşınmaz; eğim düşük yerlerde temizlik bakımı planlanmalıdır. GAP projelerinde çökeltme havuzları zorunludur.
- Su tablası etkisi: Kanal tabanı yeraltı su seviyesinin üzerinde olmalı; aksi hâlde drenaj sorunu ve zemin tuzlaşması (özellikle GAP bölgesi) oluşur.
- Bölgesel IDA (İhtiyaç Debisi Analizi): DSİ bölge müdürlüğü tarafından onaylanan sulama norm değerleri kullanılmalıdır.
- Kanal kaplama seçimi: Kaplama kararı ekonomik analiz (yatırım maliyeti vs. su tasarrufu değeri) ile verilmeli; HDPE membran kaplama hem ekonomik hem de etkilidir.
- Deprem etkisi: Deprem bölgesindeki toprak kanaletlerde betonarme kaplamanın bağlantı derzlerinde ve sanat yapı bağlantılarında esnek derz bırakılmalıdır (TBDY 2018 Bölüm 3 — zemin tipi belirleme).
- Don derinliği: Türkiye'nin İç ve Doğu Anadolu bölgelerinde don derinliği 60–120 cm'ye ulaşmaktadır (KGM 2020 haritası). Kanal taban kotu don derinliğinin altında kalmamalı; kaplama üzerinde ısı yalıtımı yapılmalı veya sulama sezonu kışı kapsamamalıdır.
- Beton kaplama çatlama riski: Türkiye'nin İç Anadolu koşullarında yüksek sıcaklık farklarından kaynaklanan beton kaplamalarda çatlama sorunu yaygındır. Çimento dozajı 175–250 kg/m³ arasında tutulmalı; genleşme derzleri her 3–5 m'de bir bırakılmalıdır (Yaprak & Öneş, AÜ, 2005).
10. İlgili Standartlar ve Kaynaklar
- DSİ, Sulama Kanalları Projelendirme ve Yapım Teknik Şartnamesi, Devlet Su İşleri, 2021.
- FAO, Crop Evapotranspiration — Guidelines for Computing Crop Water Requirements (Irrigation and Drainage Paper No. 56), Allen vd., FAO, 1998.
- DSİ Genelge 2017/22 (Sayı: 23305308-111.02-826732), Bitki Su İhtiyacı Hesabında FAO Penman-Monteith Yöntemi Kriterleri.
- USBR, Design of Small Canal Structures, U.S. Bureau of Reclamation, 1978, Chapter 2.
- Chaudhry, M.H., Open-Channel Hydraulics, 2nd ed., Springer, 2008, Chapter 2.
- DSİ, Su Kaynakları ve Tarımsal Sulama İstatistikleri, 2024 Bülteni, dsi.gov.tr, Aralık 2025.
- Ustabaş, C. & Kaya, B., "Türkiye Referans Evapotranspirasyon Değerlerinin İklim Sınıflandırması Dikkate Alınarak Kümeleme Analizi", DEÜ Mühendislik Fakültesi, 2024.
- Hakgören, F., "Sulama Sistemlerinde Kanal Sızma Kayıplarını Saptama Yöntemleri", Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Erzurum.
- Çimen, M. & Saplıoğlu, K., "Bileşik Kanallarda En Uygun Kesit", Su Kaynakları Dergisi, Cilt 2, Sayı 1, 2009, ss. 49–54.
- Kodal, S. & Yıldırım, Y.E., Sulama Sistemlerinin Tasarımı Ders Notları, Ankara Üniversitesi, 2020.
- Yaprak, H. & Öneş, A., "Beton Kaplamalı Kanallarda Malzeme Dayanıklılığının İyileştirilmesi", Politeknik Dergisi, Cilt 8, Sayı 2, 2005.
- Tarimorman.gov.tr, Türkiye'de Sulanan Bitkilerin Bitki Su Tüketimleri, TAGEM, Ankara.
Kaynakça
- İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
- İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
Kaynaklar
- DSİ Teknik Şartnamesi — T.C. Mevzuat Bilgi Sistemi. https://www.mevzuat.gov.tr
- TS EN 1992-1-1:2012 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- Su Yapıları.
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.