1. GİRİŞ
Hidroloji ve Hidrolik’in temeli sudur. Hidroloji suyun özelliklerini, suyun hareketini
ve dünya üzerindeki döngüsünü inceler. Yeryüzündeki yaşam kaynaklarının temelini su
oluşturur. Bu nedenle kısaca söylemek gerekirse su hayattır; dolayısıyla su ile toplum
kalkınması birbirine bağlıdır. Bu yüzden su kaynaklarının doğru kullanımı kalkınmanın
temeli ve toplumun en öncelikli sorunudur. Çünkü su kaynakları sınırsız olmadığı gibi
kirlenme ve yanlış kullanma ile kolayca elden çıkarılabilir. Su, bir zamanlar sonsuz kere
yenilenebilir ve bol bir kaynak olarak görüldü ama bugün su dünyanın bir çok yerinde kıt
bulunan bir kaynaktır. Bugün için yeterli tatlı su kaynaklarına sahip olan ülkelerde bile, artan
ihtiyaç, kirlenme ve aşırı kullanma su teminini riske sokmaktadır. Kalkınmakta olan ülkelerde
tatlı su ihtiyacı, tarım, endüstri ve kentsel gelişmedeki hızlı büyümeye bağlı olarak kararlı bir
şekilde artmaktadır. Küresel ısınma ve dünya su döngüsündeki iklimsel değişimlerin
potansiyel etkileri ile sorunlar katlanmakta, kullanmaya hazır tatlı suyun gelecekteki
varlığının daha önce hiç olmadığı kadar riskli olacağı görülmektedir. Fakat bu tehditlerin yanı
sıra birlikte çalışma ve somut çözümler bulma fırsatları da ortaya çıkmaktadır. Birleşmiş
Milletler Genel Kurulu, her yılın 22 Mart gününün, "Dünya Su Günü" olarak anılmasını
kararlaştırmıştır.
Yaşamın başlangıcından bugüne kadar insanlar daima ihtiyaçları doğrultusunda
dünyanın birçok farklı alanlarına yerleşmiştir. Ve yaşam yıllar boyunca insanlığın gelişmesi
ve ilerlemesiyle birlikte akışını sürdürmüştür. Bu akış genellikle insanların ihtiyaçları
doğrultusunda yönlenmiştir. Bunlardan en önemlisi ise yaşamını sürdürebilmesi için gerekli
olanları sağlamaktır. Yaşam kaynağı olarak gösterilen su her zaman canlılar için birinci sırayı
almıştır. Bu nedenle insanlar temel ihtiyaçlarından dolayı genel olarak suya yakın bölgeleri
tercih etmişler ve bu bölgelerde yaşamlarını sürdürmüşlerdir. Dünya genelinde bu konuyu ele
alacak olursak görülüyor ki en büyük kentler ve yerleşim alanları akarsu, göl, deniz vb. su
potansiyelinin fazla olduğu yerlerde kurulmuş ve gelişmiştir. Bunun en güzel örneği İstanbul,
NewYork, Paris, Venedik vb. büyük şehirler sayılabilir.
Hidrolojinin Tanımı
Yer kürede (yani yeryüzünde, yer altında ve atmosferde) suyun çevrimini, dağılımını,
fiziksel ve kimyasal özelliklerini, çevreyle, insanlar ve canlılarla karşılıklı ilişkilerini
inceleyen temel ve uygulamalı bilime Hidroloji adı verilir. Suyun hareketini inceleyen
hidroloji biliminin teknikteki uygulamasına Hidrolik denir. Suyun sadece hareketini ve
hareketi ile ilgili kanunları inceleyen bilime ise Hidromekanik denir.
Bu
tanımıyla hidroloji diğer birçok bilimlerin alanlarına da girmektedir. Disiplinler
arası bir niteliği olan Hidroloji bilimi Matematik, Fizik ve Kimya gibi bilimlerle yakın bir
ilişki içindedir. Hidrolojiyle diğer bilimler arasındaki sınırları kesin olarak çizmek çok güçtür.
Ancak atmosferdeki suyu inceleyen ana bilim dalı Meteoroloji, denizlerdeki suyu inceleyen
ana bilim dalı Oşinografi, yerin derinliklerindeki suyu inceleyen ana bilim dalı Jeoloji ve
Zemin Fiziği olarak söylenebilir.
1.2 Hidrolojinin İnşaat Mühendisliğindeki Yeri Ve Önemi
Bugün suyun kontrolü ve kullanılması ile ilgili olarak yapılan mühendislik çalışmaları
su kaynaklarının geliştirilmesi adı altında toplanmaktadır. Bu çalışmaların amaçları şu şekilde
sınıflandırılabilir:
2
1. Suyun kullanılması amacıyla yapılan çalışmalar:su getirme,sulama,hidroelektrik,
akarsularda ulaşım gibi.
2. Su miktarının kontrolü amacıyla yapılan çalışmalar:taşkınların önlenmesi,kurutma
tesisleri, kanalizasyon tesisleri gibi.
3. Su kalitesini kontrolü amacıyla yapılan çalışmalar: Suyun kirlenmesinin önlenmesi.
Suyun korunması, arıtılması ve tasfiye işlemleri vb.
1.3 Suyun Değişik Fiziksel Halleri
Saf su lezzetsiz, kokusuz ve renksizdir. Kalın tabakalar halindeyken mavimsi görülür.
Ayrıca Demir iyonları [Fe
+3
] ve Kalsiyum bikarbonat [ Ca(HCO
3
)
2
] yeşil,
humus maddeleri
ise suya sarı esmer renk verirler. Su bir atmosfer basınçta ve 0 °C de donar, 100 °C de kaynar.
Bir çok fiziksel sabitler suya göre tarif ve tespit edilmişlerdir. Örneğin +4 °C de 1 cm
3
suyun
kütlesi 1 gram olarak alınmıştır ve 1 g suyun sıcaklığını 14.5 °C’ dan 15.5 °C’ a çıkarmak için
gerekli ısı miktarı 1 kalori olarak kabul edilmiştir. +4 °C’ da suyun yoğunluğu 1 kabul
edilerek diğer maddelerin yoğunlukları buna göre tespit edilmiştir. Su 0 °C de donarken,
yoğunluğu azalır ve hacmi artar. Bu artış %10 kadardır. Eğer böyle olmasaydı soğuk su
göllerin ve denizlerin dibine inerek buz haline gelirdi. Buz, yüzeyde daha sıcak su
bulunduğundan çözülmezdi. Bu durumda bir kaç sene içinde yeryüzünde bulunan suyun
büyük bölümü buz haline dönüşürdü. Oysa +4 °C’nin altında yoğunluk azalacağından hacim
artar. Buz üste çıkarak toplanır ve suyun daha fazla soğumasını önler. Suyun bu özelliği şu
sonuçlan doğurur.
Ilıman bölgelerde göl sularının sonbahar ve ilkbahardaki sirkülasyonunu sağlar.
Kışın don olayları sırasında suyun kıyılar üzerindeki parçalayıcı etkisi oluşur.
Soğutma suyu ile çalışan taşıtlarda antifriz kullanılmadığı zamanlarda radyatörlerde
meydana gelen çatlamalara neden olur.
0,99983
0,99985
0,99988
0,99990
0,99993
0,99995
0,99998
1,00000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
(t ºC)Sıcaklık
1,00003
1,00005
10
(d)
Grafik 1.1 Suyun Yoğunluğunun (d) Sıcaklıkla (t ºC) Değişimi
Suyun buharlaşma noktası büyük ölçüde basınca bağlıdır. Suyun buhar basıncı
temperatürün artması ile yükselir ve dış basınca eşit olunca su kaynar. Suyun kaynama
noktasının basınç ile değişimi Grafik 1.1’de verilmiştir.
Tablo 1.1 Suyun kaynama noktasının basınç ile değişimi
Basınç (kN/m2)
1
10
100
1000
10000
22100
Kaynama Noktası (t °C) 7
46
100
180
311
3742
3