Arazinin veya yapıların çevresinde bulunan fazla suyun araziye açılan drenaj kanalları ile kontrollü ve hızlı bir şekilde arazi dışarısında bulunan su toplama yatağına atılma işlemine drenaj denir.
Toprak yüzeyinde biriken veya toprak içerisindeki gözenekleri dolduran ve bitki gelişmesine zararlı etki yapan fazla suların belli bir derinliğe kadar araziden uzaklaştırılmasına tarımsal drenaj denir.
Tarımsal Drenajın Genel Amacı; Tarımsal üretimin yapıldığı alanlarda fazla sudan kaynaklanan ürün azalmalarının önlenmesi ve sonuçta iyi bir ürün alınmasının sağlanmasıdır. İyi bir ürün alınmasını gerçekleştirmek için toprakta uygun su-hava ve tuz dengesinin oluşturulması gerekir.
Drenaj sisteminin kurulmasıyla daha düşük su tablası ve daha kuru bir toprak katı elde edilir. Bu durum toprakta fiziksel, kimyasal, biyolojik ve hidrolojik etkiler yaratır.
Yağışlı bölgelerde ve kurak bölgelerde ortaya çıkan drenaj sorunlarının nedenleri birbirinden farklıdır.
Yağışlı bölgelerde ortaya çıkan drenaj sorununun başlıca kaynağını fazla yağışların etkisiyle oluşan yüzey akışları ve taban suyu düzeylerinin yükselmesi oluşturmaktadır.
Kurak ve yarı kurak bölgelerde drenaj sorunu ise sulamalar ile meydana gelmektedir.
DRENAJ SORUNU ŞU GÖZLEMLER İLE BELİRLENEBİLİR
Renk lekelerinin veya Gley horizonunun varlığı çeşitli derecede drenaj yetersizliğinin olduğunu gösterir. Burada renk lekelerinin başladığı derinlik ve bolluğu önemlidir.
Tarım alanının çukur yerlerinde uzun süre su göllenmesi
Yüzeyde tuz lekelerinin görünmesi
Yaprak yanması, kök çürüklüğü ile toprak nemiyle ilgili hastalıkların artması
Fazlaca sivrisinek üremesi
Suyu seven yabancı otların gelişmesi
Ekim ve hasat zamanlarının gecikmesi ve tarım makinalarının yüzeyde derin izler bırakması
Toprak yüzeyinde ıslaklıkların görünmesi
Toprak içerisinde yeterli hava sağlanmadığından verim azalması görünmesi
TOPRAKTA FAZLA SUYUN ZARARLARI
Islak topraklar, drenajı iyi olan topraklara göre daha soğukturlar. Bunun nedeni, sürekli ve daha fazla buharlaşma olmasıdır. Böyle topraklarda güneşten gelen enerjinin büyük bir kısmı, topraktaki suyun buharlaşmasına harcandığı için, enerjinin toprak yüzeyinden derinlere doğru geçerek toprak katlarını ısıtması zorlaşır.
Islak topraklarda suyu seven yabani bitkiler daha iyi geliştiğinden kültür bitkileri zarar görürler ve kültür bitkilerinin direnci azaldığından çeşitli bitki hastalıkları ortaya çıkar.
Islak toprakların işlenmeleri daha zordur. Böyle topraklar için normal topraklara göre %25-30 oranında daha fazla çeki gücüne gerek vardır. Ayrıca sürümden sonra ortaya çıkan keseklerin parçalanması için de ilave çeki gücüne gerek duyulur.
Islak topraklarda normal bakteri faaliyeti bulunmaz. Bunun sonucunda toprağın fiziksel özellikleri bozularak, teksel yapıya dönüşür.
Islak toprakların en önemli zararlarından biri de havalanmanın yetersiz oluşudur. Toprak içindeki havanın gerek bitki köklerinin solunumu, gerekse yeterli hava koşullarında yaşayabilen bakterilerin faaliyetleri bakımından çok önemlidir.
Yüksek taban suyu, toprak yüzeyinde tuz birikimine neden olur.
Toprakta tuzlanmanın temel nedeni toprakta bulunan fazla su miktarıdır.
DRENAJIN YARARLARI
Toprak-su-hava oranını düzelterek, topraktaki bakterilerin ve mikroorganizmaların faaliyetini artırır. Diğer arazilere göre toprak ısısı 5,5 0C daha sıcaktır.
Toprakların fiziksel özellikleri düzenlenerek toprakta yeterli bir hava akımı oluşur ve ortamda artan oksijen sayesinde bitki kökleri solunumu kolaylaşır ve iyi bir kök gelişimi sağlanmış olur.
Hava, sıcaklık ve mikroorganizmalar yardımıyla organik maddelerin daha fazla ayrışması sağlanır.
Daha bol ve kaliteli ürün elde edilir.
Toprağın yapısı düzeleceğinden toprağın işlenmesi kolaylaşır ve çeki gücü gereksinimi azalır.
Toprakta tuz birikimi önlenmiş olur.
Drenaj fazla sulardan ileri gelir. Fazla suların kaynağı yağış, sulama suyu ve sızma olabilir. Bir yerde drenaj sorununu çözmek için önce fazla suyun kaynağının belirlenmesi gereklidir. Çünkü, fazla suyun kaynağı drenaj sisteminin tipini belirlemede en önemli etkendir. Örneğin drenajın nedeni yağışlar ise buna yüzey drenajı, açık drenaj kanalları ve yüzey altı borulu sistem etkili olurken, yatay sızmalara kuşaklama dreni, artezyenik basınçlı kaynaklı sızmalara ise pompaj kuyuları gerekir.
Eğer bir alanda fazla su varsa, bu sular yüzeyde göllenir veya zamanla toprağa sızar. Sızan sular düşük geçirimli veya geçirimsiz bir katta birikerek zamanla toprak altında taban suyunu oluşturur. Taban suyu düzeyi fazla suyun kaynağına bağlı olarak mevsimlere göre değişir. Eğer fazla suyun kaynağı yağışlar ise taban suyu düzeyi doğal olarak yağışlı dönemlerde yükselir. Fazla suyun kaynağı sulama suyu ise bu durumda taban suyu tablası sulama mevsiminde, başka bir deyişle bitki yetişme döneminde yükselir.
Sızmaların kaynağı başka havzalardan, artezyenik basınçtan veya kanal sızmalarından ileri gelebilir.
Taban suyunun varlığı, derinliği toprak içinde alçalıp yükselmesi veya dalgalanması gözlem kuyuları ile sızmaların varlığı ve yönü ise piyezometrelerde izlenir ve
DRENAJ SİSTEM SEÇİMİ
Bitkileri ve toprağı aşırı suyun zararlarından korumak ve uygun bir gelişme ortamı sağlamak için bitki kök bölgesinden fazla suyu drene etmede başlıca üç drenaj yöntemi vardır. Bunlar yüzey drenaj, kuyu drenaj ve horizontal yüzey altı drenajdır. Bir bölgede veya alanda bu yöntemlerden hangisinin uygulanması gerektiğine ilişkin uygun bir yöntem seçimi, ölçülebilir çevresel özellikler ve kurumsal koşullara bağlı olarak değişir.
Bu amaçla, drenaj sistem veya yönteminin seçimi için yağış, sulama suyu, ana bitkiler, potansiyel ET, infiltrasyon hızı, yer altı suyu derinliği, yer altı suyu kalitesi ve akiferin geçirgenliğinin ölçülmesi gerekir.
Yağış, yağışlı bölgelerde taban suyu fazla yağışlardan beslenir. Yağışlar kar veya yağmur şeklinde olabilir. Ancak yağışların çok büyük bir bölümü yağmur şeklindedir. Yağışların toplam miktarları kadar şiddeti de önem taşır. Yağışların miktar ve şiddetleri ve yersel dağılımları drenaj gereksinmesinin belirlenmesinde önemli etkiye sahiptir.
Standart yöntemlerle ölçülen günlük yağışlar potansiyel evapotranspirasyonla(ETp) karşılaştırılır.
Günlük yağışlar yılın yağışlı döneminin %80 ‘i için hesaplanarak toprağın infiltrasyon hızı ile karşılaştırılırlar.
Kurak ve yarı kurak bölgelerde fazla suyun kaynağı sulamalarıdır. Günümüzde sulama yapılan birçok ovada su altında kalmış toprakların olması ve bu topraklarda tuzluluğun bitki verimlerini etkileyecek düzeylere ulaşması bunun başlıca göstergesidir. Bu yüzden alana giren sulama suyunun doğru olarak ölçülmesi gerekir. Açık kanallarda veya borulu sistemlerde suyun ölçümüne yönelik değişik birçok yöntem vardır. Elde edilen verilerden sağlanan suyun miktarı m³/hektar-ay olarak belirlenir.
Potansiyel evapotranspirasyon(ETp), bölgede yetiştirilen ana bitkilerin potansiyel su tüketimleri değişik ampirik yöntemlerle belirleneceği gibi bilgisayar modelleri ile de hesaplanabilir. Bunun için bazı meteorolojik verilerin ölçülmesi gerekir. Bunlar maksimum ve minimum sıcaklık, nem ve rüzgâr hızı gibi değerlerdir.
Buharlaşma doğrudan ölçümlerle belirlenir veya su bütçesi ve enerji dengesi yöntemleri ile kestirilebilir. Bu amaçla iklim istasyonlarında açık su yüzeyinden buharlaşmayı ölçen Class A Pan değerlerinden yararlanılır. Drenaj çalışmalarında aylık değerler kullanılır. İklim gözlemlerinden yapılan hesaplamalar buharlaşma havuzlarından elde edilen verilerin doğruluğunu güçlendirir.
Drenaj sorunu görülen birçok alanda fazla suyun kaynağı sızmalardır. Sızmalar sulama kanallarından, su depolama yapılarından veya komşu alanlardan olabilir. Bir kısım tepelik arazilerin eteğindeki düzlüklerde sızıntı sorunuyla karşılaşılır. Sızmanın kaynağı ve özelliği seçilecek drenaj yöntemin de etkileyecektir.
Yer altı suyu derinliği gözlem kuyuları ile ölçülür. Drenaj sisteminin seçiminde yer altı suyunun dalgalanma sıklığının ölçülmesi gerekir.
Yer altı suyunun kalitesi onun tuz içeriğinin belirlenmesi şeklinde yapılır. Gözlem kuyularında doğrudan ölçümler yapılabileceği gibi örnekler laboratuvara götürülerek elektriksel iletkenlikleri belirlenerekten de yapılabilir. EC değerleri 1.5 dS/m’ nin altında olan sular genellikle sulamada yeniden kullanılabilir. EC değeri 4.0 dS/m ‘den büyük olan sular çoğu bitkilerde %20-40 ürün kaybına neden olabilmektedir. Onun için bu tür yer altı sularının sulamada kullanılması zararlıdır.
Suya doymuş toprak katı ile toprağın hidrolik iletkenliği, akiferin su iletme özelliğini belirler. Su iletme değeri pompa testleri ile belirlenir. Pompa testlerini değerlendirme yöntemleri Kruseman ve Ridder (1971) tarafından tanımlanmıştır. Verileri değerlendirmek için geliştirilen bilgisayar modelleri Boonstara,(1994) tarafından verilmiştir.
Tasarlanan sistemin işlevi ve bu işlevi yerine getirecek sistemin mühendislik özellikleri; arazinin topoğrafik özelliklerine, toprak yapısına ve fazla suya bağlıdır. Drenaj sorununa neden olan en önemli faktör arazinin topoğrafik yapısıdır. Drenaj sistemleri arazideki fazla suyu uzaklaştıracak arazi üzerindeki değişik yapılardan oluşur.
DRENAJ YÖNTEMLERİ
YÜZEY DRENAJ YÖNTEMLERİ
Arazi yüzeyindeki eğimin düzeltilerek fazla suyun toprak yüzeyinden ve bir kısmın da üst toprak profili içerisinden uzaklaştırılmasıdır.
Açık yüzeysel drenaj kanalları; toprak yüzeyine sığ olarak açılan kanallardır. Sulama suyu artığının ve şiddetli yağışlar sonucunda oluşan fazla suların uzaklaştırılmasına hizmet eder.
Açık derin drenaj kanalları; taban suyu düzeyini kontrol etmek ve yağışlardan sonra oluşan yüzey sularını uzaklaştırmak amacıyla kurulurlar.
Yüzey drenaj sistemlerinin tipleri
1-Rastlantısal drenler sistemi
2-Paralel drenler sistemi
3-Yastık sistemi
4-Paralel açık hendek sistemi
5-Eğime çapraz hendek sistemi
6-Önleyici sistem
TOPRAK ALTI DRENAJ YÖNTEMLERİ
Toprakta bulunan fazla suların toprak profili içerisinden dren boruları veya dren kanalları aracılığıyla uzaklaştırılması toprak altı drenajı olarak tanımlanır. Toprak altı drenaj sistemlerinde tarladaki suyu uzaklaştıran tarla içi drenleri ‘emici’ tarla içi drenlerin suyunu toplayan drenler ‘toplayıcı’ olarak adlandırılır.
Sulama alanlarında emiciler, toplayıcılar ve ana drenler üç şekilde düzenlenir.
1-Bileşik açık kanal sistemi
2-Tekli borulu drenaj sistemi
3-Bileşik borulu drenaj sistemi
Kapalı (borulu) drenaj sistemlerinin tipleri
1- Grup sistemi
2-Kaburgalı sistem
3- Paralel sistem
4-Rastlantısal sistem
5- Çift toplayıcı sistem