Yağmur hendeğinin tasarımı için yeni kriterler
New criteria for swale design
Yazar: UĞUR ÜNAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİLEK EREN AKYÜZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Endüstri devrimiyle birlikte nüfus ve şehirleşme oranının arttığı, su havzalarının ve ormanlık alanların yerleşime açılarak tahrip edildiği ve asfalt, beton, çatı gibi geçirimsiz sert yüzeylerin oranının arttığı görülmektedir. Tüm bunlar hidrolojik çevrimi olumsuz etkileyerek kentsel bölgelerde yüzeysel akış miktarının ve hızının artmasına, yağmur suyunun yeterince sızamamasına, su kalitesinin azalmasına, sel ve taşkın olaylarının artmasına ve yeraltısu kaynaklarının beslenememesinden dolayı yeraltısu seviyesinin azalmasına neden olmaktadır. Ayrıca artan nüfusla birlikte kullanılabilir temiz suya olan ihtiyaç artmakta, aşırı ve bilinçsiz su kullanımı ile kişi başına düşen su miktarı da azalmaktadır. Bu sebeplerden dolayı su kaynaklarımızın hem doğru planlanması hem de pratik, ekonomik ve çevre dostu uygulamalarla devamlılığının sağlanması gerekmektedir. Su kaynaklarımızı korumak ve onlardan daha fazla yararlanmak için yağmur suyu yönetim sistemleri uygulamalarında sürdürülebilir sistemlere ağırlık verilmelidir. Sürdürülebilirlik; doğal kaynaklarımızı tam olarak tüketmeden gelecek nesillere aktarabilmek için doğal kaynakların devamlılığına katkı sağlamak anlamına gelirken aynı zamanda yenilenebilir enerji kaynaklarının da kullanımını gerektirmektedir.
Sürdürülebilir sistemler ise özellikle geçirimsiz yüzeylerin fazla olduğu yoğun kentsel alanlarda yağmur suyundan daha fazla yararlanmak için geçirimliliğin arttırılması amacına yönelik olarak inşa edilirler. Yağmur hendekleri şehirlerin ve tarım alanlarının sürdürülebilirliğine yardım eder. Yağmur hendekleri tarımda sulama suyuna olan ihtiyacı azaltır, yeraltısu kaynaklarını besleyerek yeraltısu seviyesini arttırır, taşkın pik debisini azaltarak taşkın zamanını geciktirir böylece taşkın olaylarının sıklığını ve şiddetini azaltır ve yüzeysel akış hızını yavaşlatarak sel olaylarının etkisini hafifletir. Bu hendekler ayrıca bioçeşitliliğin artmasına ve korunmasına katkı sağlar, yüzeysel akış hızının yavaşlamasıyla bulunduğu bölge toprakları için erozyon oluşma riskini azaltır, hendeğe ulaşan yağmur suyunu arıtarak su kalitesini arttırır, üzerindeki bitki örtüsü sayesinde kentsel ısı ada etkisinin azalmasına yardımcı olur ve özellikle kentsel bölgelerde hava kalitesinin artmasına katkıda bulunur. Üstelik yağmur hendekleri geleneksel yağmur suyu yönetim sistemlerine göre daha ekonomik olan uygulamalardır. Bu faydalarından dolayı yağmur hendeklerinin özellikle ülkemizdeki kullanımlarının hem kentsel hem de kırsal alanlarda yaygınlaştırılması gerekmektedir.
Bu tez çalışmasında öncelikle detaylı bir literatür araştırması yapılarak yağmur hendeklerinin tipleri, avantaj ve dezavantajları, kullanım yerleri, tasarım kriterleri, performansları, dünyadaki ve ülkemizdeki uygulamaları, kapasite ve maliyet hesapları özetlenmiştir. Ayrıca kullanımını daha pratik hale getirebilmek için İstanbul İli Kadıköy İlçesi Göztepe Mahallesine ait bir bölgede örnek bir yağmur hendeği kapasite hesabı; hem uluslararası literatüre hem de 23 Haziran 2017 tarihinde yayımlanan Yağmur Suyu Toplama, Depolama ve Deşarj Sistemleri Yönetmeliği'ne göre yapılmıştır. Elde edilen sonuçların karşılaştırmasına dayanarak ilgili yönetmeliğe yapılabilecek eklenti önerilerimiz özetlenmiştir. Ayrıca, yağmur hendeklerinin ve geleneksel sistemlerin sürdürülebilirliğe olan katkılarını değerlendirmek için sürdürülebilirlik değerlendirmesi yapılmış ve bu sistemlerin ekonomik, sosyal ve çevresel sürdürülebilirliğe olan katkıları altyapı sürdürülebilirlik indeksi ve radar grafikleri yardımıyla kıyaslanmıştır. Bu tez çalışmasında yağmur hendeklerinin taşıma ve arıtma kapasitelerinin kesiştiği noktadaki değerler; optimum şev eğimi ve optimum hidrolik yarıçap olarak tanımlanmış ve hesap yöntemleri detaylı şekilde anlatılmıştır. Bu yeni kriterler literatüre katkı sağlarken yağmur hendeklerinin tasarımını da daha pratik hale getirmiştir. Bu sebeple özellikle ülkemizde yağmur hendeklerinin yaygın şekilde kullanımına katkı sağlaması beklenmektedir. Sürdürülebilirlik açısından yağmur hendeklerinin yaygın olarak kullanılması iklim değişikliği, taşkın ve su kalitesinin bozulması gibi çevresel sorunları değişken oranlarda desteklemektedir.

Abstract:
Along with the industrial revolution, the population and urbanization ratio has increased, water basins and forest areas have been replaced by settlement, and the impervious hard surfaces such as asphalt, concrete and roof are increased. They affect on hydrological cycle, as a result of them especially in urban areas, decrease water quality, increase flood events frequency and its peak and decrease groundwater level due to inadequate recharge of the groundwater resources. In addition to this, the demand for fresh water increase by excessive and improperly water usage and the amount of water per capita are decrease due to growing population. Therefore it is necessary to ensure both the efficient planning of our water resources and the continuity with economic environmental friendly practical applications. Sustainable systems should be emphasized in their implementation of rainwater management systems in order to sustain and protect our water resources for a better use. Sustainability means to ensure the continuation of present natural resources to future generations without consuming it fully. So certainly, sustainability requires a usage of renewable energy resources.
Sustainable systems, especially in dense urban areas where there are many impervious surfaces, built with aim increasing permeability in order to gain more from the rainwater. Swales help sustainability in cities and in agricultural areas. Swales reduce the need for irrigation water in the agriculture sector, increase groundwater level by recharging groundwater resources, reduce flood peak discharge and reduce frequency by delay the time of peak discharge and severity of flood events. In addition, the swales increase and protect biodiversity, reduce the risk of water erosion in a region by reducing a velocity of runoff, increase water quality by purifying rainwater which is reaching to the swale, helps to reduce the effect of urban heat island with vegetation and contributes to increasing air quality especially in urban areas. In fact, swales are more economical than traditional rainwater management systems. Due to all these benefits, it needs to be spread in both urban and rural areas for ensuring the sustainability.
In this thesis, firstly a very detailed literature search about swales has been done which summarized the types, advantages and disadvantages, places where they may use, design criteria, their performances, capacity and cost calculations and their applications in the world and our country. In addition, to ensure the applicability of these systems in our country a practical example of swale capacity calculation in the district of Göztepe, province of Istanbul, Kadıköy was made according to both the international literature and The Regulation of Rainwater Collection, Storage and Discharge Systems, published on 23 June 2017. Based on the comparison of these results, its have been summarized our suggestions for the plug in that can be made to the relevant regulation. In addition, sustainability assessment was done to assess the sustainability contributions of swales and traditional systems to economic, social and environmental issues and the contributions of these systems to sustainability was compared by radar charts and infrastructure sustainability index. In this thesis, the intersection of conveyance and treatment capacities of swales are described as optimum side slope and optimum hydraulic radius and the calculation methods are explained in detail. These new criteria are introduced and contributed to the literature and are made swale design more practical. Due to these advantages of swales, widely usage of swales is expected especially in our country because of to support sustainability and to help to solve of environmental problems such as climate change, flood and water quality deterioration.