Yaşayan kabuk sisteminin yağmur suyu kontrolüne etkisi: İTÜ Taşkışla Yerleşkesi

Abstract

Su, dünya üzerinde hayati öneme sahip en değerli kaynaklarımızdan biridir ve su kaynaklarının gün geçtikçe azalması canlılar için tehdit oluşturmaktadır. Su kaynaklarının azalmasındaki temel sebeplerden biri doğal su döngüsünde meydana gelen bozulmalardır. Ancak kentleşmenin bilinçsizce yarattığı geçirimsiz yüzeyler kentlerde yağmursuyu kaynaklı ciddi sorunlar yaratmaktadır. Yüzeysel akış miktarının artması, sel ve taşkınlara neden olmakta, suyun süzülmesini ve yer altı su kaynaklarına ulaşmasını engellemekte, yüzey sularının kalitesini bozmakta ve su kaynaklarının azalmasına sebep olmaktadır. Doğayla bir bütün içerisinde yer alabilen kentler yaratmak, yapılı çevrenin gelişen teknolojiler ile tasarlanmasında yaratacağı etkinin irdelenmesi gereklidir. Yaşayan kabuk kavramı; yeşil cephe, yeşil çatı ve geçirimli yüzey sistemlerini kapsamaktadır ve mevcut yapılaşma üzerinde uygulanabileceği gibi tasarım aşamasında da girdi oluşturabilecek niteliğe sahip bütüncül bir sistem önerisidir. Yeni teknolojileri içinde barındıran yaşayan kabuk sisteminin yağmursuyu yönetimde sağlayacağı etkilerin araştırılması bu çalışmanın temelini oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında kapsamında yaşayan kabuk sisteminin yağmursuyu yönetimindeki etkisi kentsel bir örnek alan üzerinden değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme çalışma alanının mevcut dokusu, mevcut dokunun iyileştirilmesi için geliştirilen yaşayan kabuk sistemi seçenekleri, öneri durum ve öneri durumun yaşayan kabuk sistemi seçeneğinin yarattığı yüzeysel akış miktarının karşılaştırması ile yapılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında literatür araştırmaları ile suyun doğal döngüsü ele alınmış, kentleşmenin doğal su döngüsündeki etkileri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında yaşayan kabuk sistemini oluşturan bileşenler ele alınmış, literatür araştırmalarıyla yaşayan kabuk bileşenleri tanımlanmış, bu bileşenlerin ve yağmursuyu kontrolünde etkileri incelenmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde yağmur suyu yönetimini oluşturan bileşenler ve hesaplama yöntemleri ele alınmıştır. Yağış analizleri kapsamında, yağışın şiddeti, verimi, miktarı ve süresine ilişkin hesaplamalar ortaya konmuştur. Yüzeysel akış miktarının belirlenmesinde kullanılan rasyonel yöntem ve SCS-eğri numarası yöntemine ilişkin literatür araştırmaları yapılmıştır. Çalışmanın dördüncü aşamasında çalışma alanı belirlenmiş, hava fotoğraflarından yararlanarak vaziyet planı oluşturulmuş, alanın mevcut durumu değerlendirilmiş, alan kullanımları incelenmiş, yüzey alanlarının miktarı tespit edilmiştir. Çalışma alanı olarak belirlenen ITU Taşkışla Yerleşkesi'nin, SCS-Eğri numarası yöntemiyle mevcut durumun yüzeysel akış katsayısı belirlenmiş, yüzeysel akış miktarı hesaplanmıştır. Mevcut durumda belirlenen kullanım alanlarına göre sabit ve değişkenler grubu tanımlanmış, seçilen çalışma alanında önerilecek yaşayan kabuk sistemini seçeneklerinin geliştirilebilmesi için sınıflandırma yapılmıştır. Yapılan sınıflandırmaya göre, değişkenler grubuna ilişkin yaşayan kabuk sistemi yeşil çatı, yeşil cephe ve geçirimsiz yüzey seçenekleri geliştirilmiştir. Seçeneklerin geliştirilmesinde, değişkenler grubu içerisinde yer alan iyileştirme yapılabilecek alanlar çatı, otopark, servis yolu ve geçirimsiz yüzeyler olarak belirlenmiş ve mevcut dokuya tek tek ilave edilerek yarattıkları etkiler değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme; geliştirilen tek sistemli, iki sistemli, üç sistemli ve yaşayan kabuk sistemi seçeneklerinin yüzeysel akış katsayıları ve akış miktarı hesaplanarak yapılmıştır. Mevcut durumun iyileştirilmesinde en etkili olan seçenek belirlenmiştir. Öneri durumda yerleşkeye eklenecek yeni birimlerin yarattığı ekolojik etki değerlendirilmiş, ardından mevcut durumun iyileştirilmesinde en fazla katkı sağlayan yaşayan kabuk sistemi seçeneği ile öneri durumun tasarlanması ve etkilerinin ortaya konması sağlanmıştır. Çalışmanın son aşamasında İTÜ Taşkışla Yerleşkesi için geliştirilen yaşayan kabuk seçeneklerinin mevcut durum, mevcut durumun iyileştirme seçenekleri, öneri durum ve öneri durumun yaşayan kabuk sistemi ile tasarlanmasında elde edilen yüzeysel akış katsayıları ve miktarları değerlendirilmiş ve yaşayan kabuk sisteminin yağmursuyu kontrolüne ilişkin öneriler sunulmuştur.

Water is necessary to sustain life for all living creatures on earth. Understanding the movements and characteristics of water, using it in an efficient manner, trying to prevent the dangers stemming from water, and ensuring the management and control of water have been an area of interest since the beginning of humanity on earth. The interventions of human beings to nature change the natural flora and influence the evapo-precipitation retention and leakage losses in the hydrologic cycle; the surface flow changes as a result of this situation. The issues of population increase and urbanization comes to the agenda at this point; human beings decrease the permeability of the ground by creating built environments and creating entirely impermeable surfaces with the increase in urbanization. This situation decreases the losses in leakage and increases the surface flow.The living envelope system, which covers the issue of decreasing the negative influences of built environments, includes green roof, green façade, and permeable surface systems that are developed in the light of new technologies. It is open to further developments and is a holistic system recommendation. In order to create cities that are merged with nature, the influence that may be created by the way in which the built environment is designed together with developing technologies must be investigated.By bringing the landscape architecture viewpoint to the forefront, the system has been considered an envelope over the buildings and their surroundings. Investigating the influences of the living envelope systems, which include new technologies, on rainwater management is the basic purpose of this study.The influence of the living envelope system on rainwater management has been investigated on a sample urban area. The existing status of this sample area, the recommended living envelope system choices developed to improve this existing structure, the recommended situation and the surface flow amount created by the proposed living envelope system have been compared. In the first stage of the study, the natural cycle of water has been investigated with the literature scanning method; the influence of urbanization on natural cycle of water has been examined. In the second stage of study, the components constituting the living envelope system have been examined, the components of the living envelope system have been defined with the literature scan, and the influences of these components on rainwater control have been examined. In the third part of the study, the components that constitute rainwater management and their computing methods have been dealt with. In the scope of the precipitation analyses, the rainfall intensity, the yield, the amount, and the duration of the precipitation have been provided in this part. A literature scan has been performed via the Rational Method and the SCS-Curve Number Method to determine the surface flow amount.In the fourth part of the study, the study area has been defined and a position plan has been created by making use of aerial photographs; the existing status of the area has been evaluated, the usage of the area has been examined, and the amount of the surface areas has been determined.The surface flow coefficient of the existing status of ITU Taskısla Campus, which has been determined as the study area, has been computed with the SCS-Curve Number Method and the amount of surface flow has been computed.The constant and variable groups have been defined according to the usage area in the existing status and classification has been performed in order to develop the living envelope system options that will be recommended in the selected study area. According to the classification, the living envelope system, green roof, green façade, and permeable surface options have been developed for the variable groups. In developing the choices, the roof, car park, service road, and impermeable surfaces in the areas where improvements would be made were determined as the variables group; they were added to the existing tissue and the influences they would create have been evaluated. This evaluation has been performed by computing the surface flow coefficients and flow amounts of the single-system, double-system, triple-system, and the living envelope system. The most influential choice in improving the existing status has been determined. This study aims to evaluate the ecological influence of the new units that will be added to the campus in the recommended situation and to design and reveal the living envelope system, which contributed to the improvement of the existing system at the highest level. In the last stage of the study, the surface flow coefficients and the amounts obtained with the design of the living envelope system options, developed for the present status and for the recommended status for ITU Taskısla Campus, have been evaluated, and recommendations have been offered to control the rainwater with the living envelope system.