Konvansiyonel yağmur suyu yönetim sistemleri ile sürdürülebilir yağmur suyu yönetim sistemlerinin karşılaştırılması: İTÜ Ayazağa yerleşkeşi örneği
The comparision of conventional rainwater management systems and sustainable rainwater management systems: ITU Ayazağa campus example
Yazar: DİREN DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Yağmur = Rain ; Yağmur suyu = Rain water ; Çevre = Environment ; Çevre bilinci = Environmental consciousness ; Çevre ekonomisi = Environmental economics

Özet:
Günümüzde kentsel alanların plansız artmasının bir sonucu olarak geçirimsiz yüzeylerin artması ciddi yağmur suyu kaynaklı sorunlar yaşamamıza neden olmuştur. Yağmur suyunun yüzeysel akışa geçen miktarının artması, yağmur suyu geçiş süresinin kısalması, kentsel alanların sellere ve taşkınlara açık hale gelmesi, yer altı su tabakasına ulaşan su miktarının azalması, yüzey sularının kalitesinin bozulması, yağmur suyu drenaj altyapılarına ait yatırım ve işletim maliyetlerinin artması, yağmur suyu drenajı için bütüncül stratejiler oluşturmayı bir zorunluluk haline getirmiştir. Bir tarafta alıcı ortamı kirleten ciddi miktarlarda suyun yanında diğer tarafta temiz içme suyu ve kullanma suyu temini problemleri yaşanmaktadır.Bu tez kapsamında kentsel bir alan örneği üzerinden konvansiyonel ve sürdürülebilir yağmur suyu drenaj sistemleri projelendirilmiş ve bu sistemler çeşitli açılardan karşılaştırılmıştır. Bu çalışmanın amacı bütüncül yağmur suyu yönetim sistemlerinin drenaj projelerine dahil edilmesinin sonuçlarının somut olarak ortaya konulması ve sürdürülebilir drenaj politikalarının oluşturulmasına, su kaynaklarının korunmasına, sel ve taşkın risklerinden korunmaya yardımcı olacak bir çalışma ortaya koymaktır.Birinci bölümde, yağmur suyunun doğal döngüsü ele alınmış olup, kentleşmenin bu döngü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca yağmur suyu drenajında yaşanan temel sorunlar bu bölümde irdelenmiştir.İkinci bölümde, konvansiyonel yağmur suyu drenaj sistemleri ve sürdürülebilir yağmur suyu drenaj sistemleri incelenmiştir.Üçüncü bölümde, yağmur suyu yönetim sistemlerinin tasarımında kullanılacak hesap elemanları ele alınmıştır.Dördüncü bölümde, İTÜ Ayazağa Yerleşkesi örneğinde yağmur suyu yönetim sistemleri tasarlanmıştır. Bu kapsamda Ayazağa bölgesi için yağış analizleri incelenmiştir. Proje alanı arazi kotları, kullanım amacı, bina yerleşimleri ve yollar dikkate alınarak alt havzalara ayrılmış, her havza için akış katsayıları hesaplanmıştır. Bu veriler kullanılarak havzalardan gelecek olan yağmur suyu debileri hesaplanmıştır. Yağmur suyu drenaj hattının güzergahı belirlenmiş ve drenaj projesi StormCAD yazılımı kullanılarak çizilmiştir. Konvansiyonel yağmur suyu yönetim sistemleri ve sürdürülebilir yağmur suyu yönetim sistemlerine ait projeler StromCAD ile hazırlandıktan sonra hidrolik profilleri kontrol edilmiştir.Beşinci bölümde, dördüncü bölümde yapılan çalışma sonuçları kullanılarak konvansiyonel ve sürdürülebilir drenaj sistemlerinin imalat metrajları karşılaştırılmıştır. Drenaj sistemlerinin kurulum maliyetleri hesaplanan değerler üzerinden karşılaştırılmıştır. Bakım/işletim ve sosyal maliyetlerin detaylı hesabı bu çalışma kapsamında yapılmamıştır.Altıncı bölümde, karşılaştırma sonuçları değerlendirilmiş, İTÜ Ayazağa Yerleşkesi için bütüncül yağmur suyu yönetim sistemleri önerilmiştir.

Abstract:
In today?s world, water is the most important issue for everyone. Rain water and rain water management problems have a big proportion in water management. This study will present the rain water management problems and related issues.The sharp increase in population density in certain areas lead to increase areas for living, circulating, and industry. As a result of urbanization, the ground surfaces have systematically become impermeable. Water cannot complete its natural cycle because of impermeable areas. However the rate of rain water run-off is %10 in rural areas, it is reaching %55 in the urban centers. An increase in rain water runoff through urban expansion and climate change can lead problems with the existing infrastructure, such as erosion of conveyance channels, overflows from combined pipelines and backing up of flows, resulting in localized flooding. Rain water has been exposed to serious pollution during transportation as surface run-off. Polluted water reaches receiving environment and pollutes the drinking water sources. Furthermore, the decrease in the amount of water that reaches to ground water has caused serious problems in drinking water supply. As the rain water amount in surface run-off increases, the drainage pipe diameters and cost for collectivities also increase. The treatment plant reaches saturation capacity quickly, and treatment cost increases. In one side there is a big amount of rain water which pollutes receiving environment; on the other side difficulties occurs to supply drinking and potable water. As a result of all these problems, rain water management has a significant importance for a sustainable life and environment.There are two approaches in rain water management: Conventional rain water management approach and sustainable (integrated) rain water management approach. The conventional approach to manage urban rain water is to convey it away from the city as quickly as possible using drainage channels and underground pipes. The infrastructure that is commonly used to collect and convey rain water under the conventional approach includes:?Drains: Rainfall runoff from roofs, roads and other impermeable areas flows from drain pipes and gutters into an underground pipe or channel to ensure rapid removal from the surface.?Pipelines: Pipelines provide fast and efficient delivery of rain water flows to point of discharge.?Concrete drainage channels: Channels with little hydraulic resistance convey rain water rapidly to the point of discharge.?Centralized wastewater treatment plant: In combined systems, collected rain water is mixed with domestic and industrial wastewater flows and treated at centralized sewage treatment works.Some of the issues that are commonly associated with conventional rain water management are given below:? Combined sewer overflows: Heavy rainfall causes combined sewers to exceed capacity resulting in overflows of untreated wastewater to the environment.? Diffuse pollution: Non-point source pollutants such as heavy metals and oils from roofs, roads and car parks, and nutrients, pesticides and herbicides from gardens, parks and allotments are dispersed by runoff into receiving water bodies.? Decreased base flow: Increases in impermeable surfaces depletes aquifers by reducing natural recharge? Erosion and sedimentation: High velocity runoff causes erosion and increased sedimentation in receiving streams, rivers and estuaries.? Costs: End of pipe treatment for rain water is costly and energy intensive.? Heat island effect: The rapid removal of rain water from urban areas reduces evapotranspiration. When combined with the heating effect of sealed surfaces, this results in a warmer urban microclimate.? Waste of a valuable resource: The rapid removal of rain water from urban areas prevents it from being used for non-potable water supply uses and urban landscaping.? Downstream flooding: The rapid collection and disposal of rain water into receiving water bodies such as rivers and streams increases the risk of downstream flooding.Sustainable rain water management systems are a sequence of management practices, control structures and strategies designed to efficiently and sustainably drain surface water, while minimising pollution and managing the impact on water quality of local water bodies. These systems are more sustainable than conventional drainage methods because they manage runoff volumes and flow rates, reducing the impact of urbanisation on flooding, protect or enhance water quality, are sympathetic to the environmental setting and the needs of the local community, provide a habitat for wildlife in urban watercourses, and encourage natural groundwater recharge.The scope of this study is to reach the certain results of using integrated approach to rain water management systems, and to preapair a sustainable rainwater management system which will help to prevent flood damages, to supply alternative water source, and to protect drinking water sources and environment.In the first chapter, rainwater management problems were mentioned.In the second chapter, conventional and sustainable rain water managements systems have been searched.In the third chapter, the calculation princibles that will be used in rainwater management systems design were mentioned.In fourth chapter, rainwater management systems were designed for İTÜ Ayazağa Campus. The rainfall datas for Ayazağa region were searched. The project area was separated into sub-basins according to land elevations , the intended use, building settlements and roads. And the flow coefficients were calculated for each watershed. Rainwater drainage project were desinged in StormCAD program.In the fifth chapter, the construction works amounts were compared for conventional and sustainable rain water managements systems. And also conventional and sustainable rain water managements systems costs were calculated in this chapter.In the last chapter results of conventional and sustainable rain water managements systems comparison were mentioned. The main rainwater management princibles were determined for İTÜ Ayazağa Campus.