2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

Sulama, bitkilerin normal gelişmeleri için ihtiyaç duydukları suyun doğal yağışlarla karşılanamayan kısmının toprağa verilmesi biçiminde tanımlanmaktadır (Güngör et al., 1996). Sulama; tanımdan da anlaşılacağı gibi su, toprak ve bitki faktörleri ile direk bağlantılıdır. Sulamanın başarıya ulaşmasında dikkat edilecek en önemli husus; bu faktörler arasındaki ilişkinin tam olarak analiz edilerek bitkisel üretimi optimum seviyede ve devamlı kılacak şekilde düzenleme yapılmasıdır.

Okuroğlu ve Yağanoğlu (1993), sulamanın kısa kurak dönemde ürünün güvencesi olması, toprağın ve havanın serinletilmesi, taban taşının yumuşatılması, toprakta bitki beslemesi yönünde yararlı olan kimyasal ve mikrobiyolojik işlevlerin arttırılması, bitkilerin don tesirinden korunması, üretim ve gelirde büyük dalgalanmaların önlenmesi, verimin arttırılması ve kalitenin yükseltilmesi gibi faydalarının olduğunu belirtmişlerdir.

FAO tarafından yapılan geniş kapsamlı bir araştırma sonucuna göre, üretimi arttırmada gübrelemenin etkisinin %50, bitki zararlılarıyla savaşımın etkisinin %40-45, yüksek verimli tohum kullanmanın etkisinin %20-25 ve sulamanın etkisinin de %100-300 olduğu belirtilmiştir (Özdengiz, 1986).

Sulama ile toprağa verilmesi gereken suyun miktarı da çok önemlidir. Bir sulamada verilecek olan sulama suyu miktarı, toprakta kök bölgesinde sulama öncesindeki mevcut nemi toprağın tarla kapasitesi düzeyine çıkaracak kadar olmalıdır. Bu miktardan daha az su verilmesi durumunda topraktaki su miktarı sulama sonrasında toprağın tarla kapasitesi düzeyine çıkmayacak ve bir sonraki sulamanın daha erken yapılması gerekecektir. Gereken miktardan daha fazla su verilmesi durumunda ise toprağın tarla kapasitesi düzeyinin üzerindeki su kök bölgesinden daha aşağı yıkanmasına ayrıca drenaj koşulları yetersiz ise fazla suyun toprakta birikmesiyle drenaj sorununa yol açacaktır (Kodal et al.,1993). Ayrıca toprakta gerekli olandan az yada fazla nemin bulunmasının verim azalmasına neden olduğu belirtilmektedir. Yıldırım (1993)’e göre toprakta istenenden az nem bulunması koşullarında su moleküllerinin toprak tarafından tutulma gücünün artması ve bitkinin suyu alabilmesi için kökleri aracılığıyla daha büyük emme basıncı oluşturmak zorunda kalması nedeniyle ürün için kullanacağı enerjiyi su almak için kullanacağından verim düşecektir.

Sulama ile hedeflenen başarının elde edilebilmesi için bitki-toprak-su ve iklim etkilerinin doğru olarak saptanması ve bu faktörler arasındaki ilişkilerin ortaya çıkarılması ve elde edilen değerlere göre projeleme ve planlama yapılması gerekmektedir.

2.1. Bitki su tüketimi

Sulama sistemleri planlanırken sulama yapılacak alan için bir bitki deseni tespit edilir. Tespit edilen desene göre bitki su tüketimleri saptanır. Daha sonra su ihtiyacının en yüksek olduğu ayın değerleri göz önüne alınarak projeleme yapılır (Alınoğlu ve Öztürk, 1995). Elde edilen değerlere göre su iletim ve depolama kapasiteleri saptanmalıdır. Sulama sistemi projelerinin başarısı su tüketiminin doğru olarak belirlenmesine bağlıdır.

Bitki su tüketimi, bitki gelişiminde önemli rol oynayan sulamanın ayrılmaz bir parçasıdır. Bu konu bütün toprak ve su kaynaklarının geliştirilmesi çalışmalarında temel veridir ve çeşitli tanımlamaları vardır (Tekinel ve Kanber, 1978). Bitki su tüketimi; toprak yüzeyinden olan buharlaşma ve bitki yapraklarından olan terleme yoluyla atmosfere verilen toplam su miktarı biçiminde tanımlanmakta ve genellikle “Evapotranspirasyon” ile eş anlamlı olarak kullanılmaktadır (Güngör ve Yıldırım, 1987).

Bitki su tüketimi sulama projelerinde sulama alanının su ihtiyacının hesaplanmasında ve sulama zamanı planlaması yapılmasında kullanılan önemli bir parametredir. Depolanacak su miktarının tahmininde mevsimlik, sulama suyu ihtiyacı hesaplarında aylık, sulama zamanının planlanmasında ise en çok 10 günlük periyotlar için elde edilmiş bitki su tüketimi değerlerine ihtiyaç vardır (Doorenbos ve Pruitt, 1984). Sulama sistemlerinin projelendirilmeleri aşamasında uzun dönemlik bitki su tüketimi değerleri kullanılabilmekte ise de sulama sistemlerinin işletilmesinde, özellikle sulama zaman planlaması çalışmalarında kısa dönemli bitki su tüketimi değerlerinin kullanılması önerilmektedir (Tokgöz, 1998).

Sulama sistemlerinin projelenmesinde temel amaç; toprak ve su kaynaklarının optimum kullanımını sağlamaktır. Sulama sistemlerinin kapasite hesaplarında sulama alanındaki bitkilerin su ihtiyaçlarının maksimum olduğu ay dikkate alınır. Birim alan için saptırma noktasında ihtiyaç duyulan devamlı akış “Sulama Modülü” olarak adlandırılır ve lt/sn/ha olarak ifade edilir (Beyribey ve Selenay, 1992).

Sistemin sulama modülünün belirlenmesi için yörede yetiştirilmesi planlanan bitkilerin su tüketimlerinin tahmin edilmesi gerekmektedir. Bitki su tüketimi doğrudan ölçme yöntemiyle ya da dolaylı hesaplama yöntemiyle belirlenebilir (Anonymous, 1991).

Öteden beri bitki su tüketiminin (ETc) saptanması için çalışmalar yapılmış ve çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Kuşkusuz bitki su tüketiminin saptanmasında en etkin yöntem doğrudan ölçümdür. Ancak geniş alanlar ve her koşul için doğrudan ölçüm yapmanın zorlukları nedeniyle bitki su tüketimi tahmin yöntemleri geliştirilmiştir (Alınoğlu ve Öztürk, 1995).

Bitki su tüketimi hesaplama yöntemleri;

1.	Deneysel yöntemler

-	Tank ve lizimetreler
-	Tarla deneme parselleri
-	Toprakta nem azalmasının kontrolü
-	Su dengesi yöntemi

2.	Dolaylı (amprik) yöntemler

-	Penman yöntemi
-	Solar radyasyon yöntemi
-	Jensen-Haise yöntemi
-	Blaney-Criddle yöntemi
-	Thornthwaite yöntemi (Delibaş, 1994) ve geliştirilmiş diğer yöntemler kullanılmaktadır.

Bitki su tüketimlerinin belirlenmesinde doğrudan ölçüm yöntemleri daha güvenilir olmasına rağmen, pahalı ve zaman alıcı olduğundan, iklim verilerine dayalı tahmin eşitlikleri daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır (Tokgöz, 1998). Amprik yöntemler içerisinde en çok kullanılan tahmin eşitlikleri; Blaney-Criddle, Penman, solar radyasyon ve Penman-Monteith’ tir. Bu eşitliklerin çoğu referans bitki su tüketiminin tahmin edilmesini sağladığından, ayrıca bulunan bu değerlerin bir de bitki katsayısıyla düzeltilmesi gerekmektedir (Güngör ve Yıldırım, 1987).

Blaney-Criddle yönteminde kullanılan iklim verileri; ortalama sıcaklık, gündüz saatleri, minimum bağıl nem ve ortalama gündüz rüzgar hızıdır. Yöntem az sayıda iklim faktöründen yararlandığından oldukça kaba sonuçlar vermektedir. Bu nedenle en az aylık periyotlar için bitki su tüketimi değerlerinin elde edilmesinde kullanılır (Doorenbos ve Pruitt, 1984). Penman yöntemi, referans bitki su tüketimini etkileyecek birçok iklim faktörünü içermektedir. Bu yöntemle hesaplanan günlük bitki su tüketimleri oldukça güvenilir değerlerdir (Doorenbos ve Pruitt, 1984; Güngör ve Yıldırım, 1987). Radyasyon yöntemi Makkink (1957) formülünün bir adaptasyonudur. Blaney-Criddle metoduna göre genellikle daha güvenilir sonuçlar vermektedir (Doorenbos ve Pruitt, 1984).

 Penman-Monteith yönteminin, Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) tarafından diğer yöntemlere göre daha gerçekçi sonuçlar verdiği belirlenmiştir (Doorenbos ve Pruitt, 1984). Kısa periyotlar için sağlıklı sonuçlar veren Penman-Monteith yönteminin FAO modifikasyonunda referans bitki olarak 8-10 cm.’ye kadar boylanmış çim bitkisinden meydana gelen referans evapotranspirasyon esas alınmaktadır. Diğer bir bitki için bitki su tüketimi ise;

		ETc =  kc *  ETo						           (1)

Eşitliği ile bulunur (Doorenbos ve Pruitt, 1984; Güngör ve Yıldırım, 1987; Delibaş, 1994).

Eşitlikte;
ETc	:	Bitki su tüketimim (mm/gün)
kc	:	Bitki Katsayısı
ETo	:	Referans bitki su tüketimi (mm/gün) dir.

Bitki su tüketiminin belirlenmesine yönelik geliştirilen çeşitli iklim verilerine dayalı hesaplama yöntemleri doğrudan ölçme yöntemlerine oranla hem zaman hem de alet ve ekipman açısından daha ekonomik olmaktadır. Bu konuda bir araştırma yapan Jensen ve arkadaşları hesaplama yöntemlerinden Blaney-Criddle, Penman-Monteith, Jensen-Heise ve Penman-FAO Modifikasyonu yöntemlerinin doğrudan ölçme yöntemlerine yakın sonuçlar verdiğini tespit etmişlerdir (Albut ve Yüksel, 1995).

Kodal (1982), Ankara, Eskişehir ve Konya Köy Hizmetleri Araştırma Enstitülerinde tarla denemeleriyle aylık periyotlar için ölçülen bitki su tüketimi değerlerini Blaney-Cridlle, Penman, Jansen-Haise tahmin yöntemleri ile hesaplanan değerlerle karşılaştırmış ve sonuç olarak yöre ve bitki çeşidi değiştiğinde sağlıklı sonuç veren yöntemin de değiştiğini saptamıştır.

Hisarlı (1988), bitki su tüketimi tahmin yöntemlerinden olan ve Doorenbos ve Pruitt tarafından düzenlenmiş Blaney-Criddle, Penman, radyasyon ve A sınıfı kap buharlaşma yöntemlerinin Ankara koşullarında kullanılabilme olasılıklarını araştırmıştır. Sonuç olarak bitki katsayılarını Ankara koşullarına göre düzenlenmesi durumunda A sınıfı kap buharlaşması ve Penman yöntemlerinin daha güvenilir sonuçlar verdiğini belirtmiştir.

Beyribey ve arkadaşları (1997), sulama şebekelerinde sulama suyu ihtiyacının belirlenmesinde kullanılan Blaney-Criddle ve Penman-Monteith yöntemlerini karşılaştırmışlar ve sonuç olarak Penman-Monteith yöntemi ile Blaney-Criddle yöntemi arasındaki farkın önemli olduğunu saptamışlardır. Bu nedenle bitki su tüketimi ve sulama suyu ihtiyacı hesaplarında yeterli iklim faktörünün bulunduğu koşullarda Penman-Monteith yönteminin uygulanması ile daha sağlıklı sonuçlar bulunabileceği sonucuna varmışlardır.

Yüksel (1990), bitkilerin sulama suyu isteklerinin bitki çeşidine bitkinin yetiştiği bölgeye, gelişme mevsiminin uzunluğuna, ortalama sıcaklık derecesine ve yağış ve hava nemine bağlı olarak değiştiğini belirtmiştir.

2.2. Güvenilir yağış ve etkili yağış

Sulama sistemlerinin projelenmesi sırasında temel bilgi olarak kullanılan bitki su tüketimi hesaplarında geçmiş yıllarda meydana gelen meteorolojik olayların büyüklüğü ve dağılımı önemli olmaktadır. Meteorolojik olaylardaki farklılık bitki su tüketimi ve dolayısıyla sulama suyu ihtiyacına da etki etmektedir (Kodal et al., 1997).

Sulama sisteminin kapasitesini belirlemek için hesaplanması gereken sulama modülü referans bitki evapotranspirasyonu ve yağış verilerinin birlikte değerlendirilmesiyle hesaplanır. Bitkilere verilmesi gereken sulama suyu miktarı, bitki su tüketiminden etkili (kök bölgesinde tutulan) yağış değerinin çıkarılması ile hesaplanır (Tokgöz, 1998).

Özellikle su iletim kanallarının kapasitesinin doğru belirlenmesi sistemin ekonomisini ve başarısını arttıracak bir etmendir. Bu nedenle yöre yağışlarının doğru yöntemlerle analiz edilerek projelemeye esas olacak yağmur miktarının da doğru olarak bulunması gerekir. Böylece sulama sistemi, bitkinin en çok suya ihtiyaç duyduğu zaman aralığında yeterli miktarda suyu kök bölgesine ulaştırabilir (Sönmez et al., 1995).

Herhangi bir yörede, belirli bir zaman diliminde düşen yağış miktarının yıldan yıla önemli düzeyde değişmesi nedeniyle sulama sistemlerinin planlanması ve işletilmesinde ortalama yağış değerleri yerine istatistiksel olarak belirli olasılık düzeylerinde oluşabilecek güvenilir yağış değerlerinin kullanılması gerekir (Tokgöz, 1998). Güvenilir yağış gözlem yapılan toplam yıllar arasında belli sayıdaki yıllarda düşmesi beklenilen yağıştır. Sözgelimi her on yılın sekizinde düşmesi beklenilen yağış güvenilir yağış olarak kabul edilebilir (Anonymous,1991). Sulama projeleri için önerilen değer %80 ihtimalle düşmesi beklenen yağıştır (Sönmez et al., 1995).

Bir bölgede farklı olasılıklarda oluşabilecek güvenilir yağış değerleri istatistiksel analiz ile hesaplanır. Ancak bunun için söz konusu bölgenin son yıllarına ve ele alınan zaman dilimine ilişkin yeterli sayıda yağış değerlerinin bilinmesine gerek vardır (Tokgöz, 1998). Gözlem yıllarının uzunluğu yapılacak çalışmanın önemi ile doğrudan bağlantılıdır.

Köprü ve baraj gibi yüksek maliyetli projelerde sınırlı bir risk göze alınabilir. Bu nedenle 50 hatta 100 yıllık gözlemler dikkate alınabileceği gibi güvenilir yağış %1-2 olarak kabul edilmektedir. Tarımsal çalışmalarda ise meydana gelebilecek kaybın daha az olması ve diğer projelere nazaran daha az zararla atlatılabilmesi nedeniyle her 5 yılın 4’ünde meydana gelen yağış genellikle güvenilir yağış olarak göz önüne alınır. Bunun anlamı %80 olasılıkla düşmesi beklenen yağışların sulu tarımda yeterli bir tasarım kriteri olduğudur (Doorenbos and Pruitt, 1984; Anonymous, 1991).

Güvenilir yağış ancak yağış ihtimali veya frekansının bulunması ile belirlenebilir. Yağış frekans analizleri değişik yöntemlerle yapılabilmektedir. Hangi yöntemin seçilmesi gerektiği öncelikle mevcut kullanılabilir veri sayısı ile ilgilidir. Uzun süreli gözlemlerin yapıldığı yağış istasyonlarından elde edilen verilerin normal dağılıma uygun olduğu kaydedilmektedir. Gözlemlerin uzun süreli olduğunu söyleyebilmek için en azından 30 yıllık kayıtların bulunması gerekir (Sönmez, 1993).

Bitkilerin ihtiyaç duyduğu suyun bir kısmı yağışlarla karşılanır. Ancak yeryüzüne ulaşan yağışların bir kısmı yüzey akışa geçmesi, bir kısmı da toprakta kök bölgesinin altına sızması yada buharlaşması sonucunda kaybolmakta ve dolayısıyla bitkiler düşen yağışın tamamından yararlanamamaktadırlar. Toprakta kök bölgesinde depolanan bitkilerin yararlandığı yağış miktarına “Etkili Yağış” adı verilmektedir (Güngör ve Yıldırım, 1987). Şiddetli ve yüksek intensiteli yağışların bitki su kullanımı açısından etkinliği daha hafif ve düşük intensiteli olanlara nazaran daha azdır (Sönmez, 1993). Yani düşen yağışın miktarı arttıkça düşen yağıştan yararlanma oranı azalmaktadır diyebiliriz.
Etkili yağış değerlerinin bilinmesi bitki su tüketimi için sulama ile karşılanacak miktarın hesaplanması açısından önemlidir. Bu nedenlerle bitki su ihtiyacını tespit etmek amacı ile yapılan hesaplarda ortalama aylık yağış verileri yerine etkili ya da yarayışlı yağışın bulunması gerekmektedir (Sönmez, 1993).

Etkili yağışın tahmini amacıyla birçok ampirik eşitlik geliştirilmiştir. Bu formüllerin bir çoğu yağış ve referans evapotranspirasyon verilerinin birlikte değerlendirilmesi esasına dayanmaktadır (Sönmez, 1993).

2.3. Toprakta suyun tutulması , hareketi ve infiltrasyon

Çok genel bir tanımla toprakta su toprak taneleri arasındaki boşluklarda tutulmaktadır diyebiliriz. Toprak içerisinde suyun akışı ve depolanması boşluğun büyüklüğü ve genellikle düzensiz geometrisi ile ilgilidir (Beven and Germann, 1982).

Toprakta suyun önemli bir kısmı kılcallıkla tutulmaktadır. Su moleküllerinin birbirini çekmesi kohezyon, diğer moleküller ile su molekülleri arasındaki çekim kuvveti ise adhezyon olarak tanımlanmaktadır. Tam doygun olmayan topraklarda katı tanecikler arasında kalan boşluklar su ve hava tarafından paylaşılır. Katı-sıvı ve sıvı-hava temas yüzeyleri şeklinde iki tip olan bu yüzeyler arasındaki karşılıklı ilişkiler toprak tarafından suyun tutulmasını veya toprak içersinde hareket etme durumunu belirler (Genalmaz, 1993). Toprakta bulunan su tutulma şekline göre sızan su (0-1/3 atm arasında tutulan), kapillar su (1/3-31atm arasında tutulan) ve higroskobik su (31 atm den büyük kuvvetle tutulan) olarak sınıflandırılmıştır (Delibaş, 1994). 

Suyun toprak tarafından tutulma gücü topraktaki nem miktarı azaldıkça artmaktadır. Toprağın su üzerinde uyguladığı çekim kuvveti nedeni ile toprak suyu enerjisinin negatif olduğu belirtilmiştir (Munsuz, 1982; Gemalmaz, 1983; Güngör ve Yıldırım, 1987).

Toprakta suyun sıvı fazdaki hareketi önemlidir. Sıvı fazdaki suyun toprak içindeki hareketini doymuş ve doymamış akış olarak ikiye ayırabiliriz. Bir toprakta gerek doymuş gerekse doymamış şartlarda su hareketinin meydana gelebilmesi için farklı noktalardaki hidrolik yüklerin de farklı olması gerekir. Doymuş koşulda topraktaki gözeneklerin tamamı olmasa bile büyük bir çoğunluğu su ile doludur. Bu durum taban suyu bölgesinde ve bazen ağır yağmurlardan veya sulamalardan sonra meydana gelebilir (Delibaş, 1994). Sulama sırasında suyun toprağın üst katlarındaki hareketinin de doymuş koşullarda oluştuğu kabul edilebilir (Güngör ve Yıldırım, 1987). Doymuş koşullarda topraktaki su hareketi önemli ise de topraklar genellikle doymuş halde değildirler. Bitki-toprak-su ilişkileri doymamış toprak koşullarında yer almaktadır (Okuroğlu ve Yağanoğlu, 1993). 

Gözenekleri su ile dolu olmayan topraklarda oluşan akışa ise doymamış koşullardaki suyun hareketi adı verilir. Sulama sırasında, sulamadan sonra ve suyun bitkiler tarafından kullanılması sırasında suyun topraktaki hareketi doymamış koşuldaki harekete birer örnektir (Güngör ve Yıldırım, 1987).

Sulama sırasında verilen su toprak profili boyunca belli bir derinliği ıslatır. Islanma derinliği toprak bünyesine ve yapısına bağlı olarak değişmektedir. Sulamanın bitiminde ilk defa aşağı yöndeki su hareketi daha etkin bir şekilde ortaya çıkıp ıslanma derinliği artar. Sonraları evapotranspirasyon etkisi ile toprak yüzeyine yakın kısımlarda su miktarının azalması sonucu hidrostatik yük yukarı yönde azalmaya devam ederken, toprak profili derinliklerinde yukarı yönde su hareketi başlar. Toprak içerisinde suyu hareket ettirici bir etken olarak ortaya çıkan hidrostatik eğimin, evapotranspirasyon, sıcaklık farklılıkları, yerçekimsel yük, bitki kökleri tarafından suyun alınması, tuz konsantrasyonu dağılımı vb. nedenlerle oluştuğu ve bu eğimden dolayı tarımsal arazilerde toprak profili boyunca su miktarının sürekli değişim halinde kaldığı belirtilmiştir (Kırda ve Nielsen, 1997). 
Tarla şartlarında doymamış akışın başlıca iki tipi vardır. Bunlar toprağın üstten ıslanması sırasında meydana gelen akış (infiltrasyon) ve toprağın alttan ıslanmasıyla oluşan kapillar harekettir (Delibaş, 1994).

Yağmur ve sulama sularının toprak yüzeyinden toprak içine girişi “infiltrasyon” suyun toprak içinde aşağılara doğru hareketi ise “perkolasyon” (süzülme) olarak adlandırılmaktadır (Delibaş, 1994). İnfiltrasyon olayı karmaşık olup toprak nem içeriğinin fiziksel ve hidrolojik özellikleri, başlangıçtaki nem durumu ve toprak katmalarındaki yapısal değişikliklere bağlı olarak değişir (Şimşek ve Acar, 1996). İnfiltrasyon doygun olmayan topraklarda meydana gelen bir olaydır (Delibaş, 1994). Güngör ve Yıldırım (1987), toprağın su alma hızını, yani infiltrasyon hızını birim zamanda birim alandan toprak içerisine giren suyun hacmi olarak tanımlamış ve hız boyutuna sahip olduğunu belirtmişlerdir.

Israelsen ve Hansen (1965), toprakların infiltrasyon hızlarının genel olarak yağış veya sulamanın başlangıcından itibaren zamanla azaldığını ve belirli bir süre sonunda sabitleştiğini belirterek bu duruma sebep olarak da yağış veya sulama ile toprakta agregatların parçalanarak küçük zerrelerin gözenekleri tıkamasını göstermişlerdir.

İnfiltrasyon sürekli ve çabucak değişen pek çok faktörün etkisinde meydana gelen oldukça karmaşık bir olaydır. İnfiltrasyonu etkileyen en önemli faktörler toprağın tekstürü, strüktürü, porozite, organik madde ve rutubet miktarı, sıcaklık derecesi, sıcaklık dağılımı gibi fiziksel özellikler ile diğer kimyasal ve biyolojik özelliklerdir. Ayrıca toprağı işleme durumu, arazinin eğimi, bitki örtüsü, toprağın kültüre alınma tarzı, geçirimsiz tabakanın varlığı, toprağın sıkışması, çatlaması, erozyon, toprak mikroorganizmalarının faaliyeti, mevsim taban suyu yüksekliği, hapsolmuş hava, uygulanan sulama yöntemi, sulama süresi, yağış şiddeti gibi faktörler infiltrasyon üzerinde etkilidir (Ertuğrul ve Apan, 1979; Güngör ve Yıldırım, 1987; Perier and Salkini, 1991; Delibaş, 1994).

Ertuğrul ve Hakgören (1973), yaptıkları bir araştırmada toprakların sürülmesi ve sürüm derinliğine bağlı olarak infiltrasyon hızının artığını belirlemişlerdir.

Kabartılmış, havalandırılmış ve granüller yapı kazandırılmış toprakların poroziteleri ve buna bağlı olarak infiltrasyon hızı artar (Delibaş, 1994).

Topraktaki organik madde miktarı arttıkça suyun toprağa girme hızı artar. Büyük ve suya dayanıklı agregatları kapsayan topraklarda infiltrasyon yüksektir (Ergene, 1993).

Zastavsky, kurumsal ve deneysel yolla toprak üzerindeki su yükünün bir fonksiyonu olarak bulunan infiltrasyon hızı değerlerini birbiriyle karşılaştırmıştır. Su yüksekliği arttıkça infiltrasyon hızının da arttığı görülmüştür (Sönmez, 1980).

Toprak yüzeyi bitki veya bitki artıkları ile örtülü olduğu zaman infiltrasyon hızı artar, yüzey akış azalır (Delibaş, 1994).

Güngör ve Yıldırım (1987), değişik araştırmaların sonuçlarına göre toprak bünyesine bağlı su alma hızlarını çizelge 1’deki gibi sınıflandırmışlardır.

Çizelge.1. Toprakların su alma hızı
Toprak Bünyesi	Su Alma Hızı, mm/h	
	Sınırlar	Ortalama	
Kumlu	25.0-250.0	50.0	
Kumlu-Tınlı	13.0-76.0	25.0	
Tınlı	8.0-20.0	13.0	
Killi-Tınlı	2.5-15.0	8.0	
Siltli-Killi	0.3-5.0	2.5	
Killi	0.1-1.0	0.5	

Toprağın infiltrasyon hızı, sulamadan sulamaya, mevsimden mevsime, toprak nemindeki değişmelere, toprak işleme çalışmalarına ve toprak işleme alet ve ekipmanlarına bağlı olarak değişir (Hakgören, 1981). Tarla topraklarının çok değişken bir materyal olması ve infiltrasyonu etkileyen faktörler nedeniyle infiltrasyon hızının belirlenmesi oldukça güçtür. Ancak tüm bu güçlüklere rağmen sulama yapılacak alanlarda infiltrasyon hızının bulunması ya da yaklaşık olarak tahmin edilmesi gerekmektedir. Çünkü, suyun toprağa giriş hızı sulama sistemlerinin planlanmasında önemli rol oynayan bir faktördür (Delibaş, 1994). Ayrıca infiltrasyon hızı yağışlardan yararlanarak yüzey akış miktarlarının hesaplanmasında ve sulama yöntemlerinin seçimi ile projelendirilmesinde kullanılan önemli bir toprak özelliğidir (Güngör ve Yıldırım, 1987).

Yıldırım (1993), sulama uygulamalarında toprağın su alma hızının mutlaka ölçülmesi gerektiğini ifade etmiştir. İnfiltrasyonu ölçmede, tek ve çift silindir infiltrometre, karık infiltrometre, karıklara giren-çıkan suyun ölçülmesi, göllendirme (tava), yağmurlama ve hacim denge yöntemleri ile laboratuvar yöntemleri kullanılmaktadır (Delibaş ve Okuroğlu, 1987; Güngör ve Yıldırım, 1987). Bu yöntemler arasında kesin olarak şu yöntem iyi veya şu yöntem yetersiz diye bir ayırım yapmak mümkün değildir. Bu konuda ilgili araştırmacıların görüşleri farklıdır. Bu bakımdan toprak özellikleri ve diğer etkenler dikkate alınarak uygun bir yöntemin seçimine çalışılmalıdır (Delibaş, 1994). Su alma hızının saptanmasında kullanılacak en uygun yöntem, elde edilecek donelerin kullanılacağı yere ve mevcut ekipman ve olanaklara bağlıdır (Güngör ve Yıldırım, 1987).

2.4 Sulama sistemleri ve işletilme yöntemleri

Sulama sistemleri, sulama suyunun kaynaktan alınması, sulama yapılacak alana iletilmesi ve alan içerisinde tarla parsellerine dağıtılması için gerekli olan tüm yapıları içine almaktadır (Yıldırım, 1996). Genel olarak sulama şebekeleri suyun temini ve dağıtılması yönünden; yer çekimi (cazibe), pompajlı ve bu ikisinin bir arada bulunduğu kombine sistemler olmak üzere üç grupta toplanabilir. Pompajlı sistemlerde su pompalarla yüksek bir kota basılarak buradan dağıtılır. Kombine sistemlerde ise sulama alanının bir kısmı yerçekimi bir kısmı ise pompajlı olarak projelendirilir (Delibaş, 1994).

Genel olarak sulama sistemlerinde suyun sulama alanına dağıtılması açık kanallı sulama şebekeleri, kanaletli sulama şebekeleri ve düşük ve yüksek basınçlı borulu sulama şebekeleri ile sağlanır. Açık kanallı sulama sistemlerinde su açık tarla kanalları ile yerçekiminin etkisiyle arazinin eğiminden yararlanılarak istenilen yere iletilir. Kanaletli sulama sistemleri prensip olarak açık kanallı sulama sistemlerine benzer, betonarme malzemeden yapılan prefabrik sulama kanallarıdır ve ayaklar üzerine yerleştirilerek su dağıtım ve iletim şebekeleri oluşturulur. Düşük ve yüksek basınçlı borulu sulama sistemlerinde beton veya basınca dayanıklı borularla su bitkiye ulaştırılır. Sulama suyu kaynaktan araziye kadar toprağa gömülü bir ana boru hattı ile iletilir ve yine gömülü lateral boru hatlarıyla tarla parsellerine dağıtılır. Bu sistemde buharlaşma ve sızma kayıpları ortadan kalkar ve su kontrolü kolaylaşır (Güngör ve Yıldırım, 1987; Delibaş,1994). Ayrıca sistem basınçlı olduğundan su bayır yukarı eğimde iletilebilir. Açık kanallarda olduğu gibi tesviye eğrilerini izleme zorunluluğu yoktur (Yıldırım, 1996).

Bir sulama sistemi projelendirilirken sulama alanının topoğrafik yapısı, sulu tarım arazisinin sınıflandırılması, sulama alanındaki bitki deseni, sulama alanının su kaynakları, sulama suyu kalitesi gibi bilgilerin derlenmesi ve detaylı ön etüd planlarının çıkarılması gerekmektedir (Anonymous, 1986). Eğer sulama sistemi iyi bir biçimde projelenirse mevcut su kaynağından elde edilen sudan en üst düzeyde yararlanılabilir (Güngör ve Yıldırım, 1987).

Toprak, bitki, iklim, topoğrafya, su kalitesi ve kullanılabilirliği, drenaj, arazi büyüklüğü ve genel sistem performansı gibi faktörleri içine alan fiziksel faktörler genellikle sistem seçimi ile ilgilidir (Anonymous, 1997b).
Sulama sisteminin unsurları da; su toplama yapısı, su alma yapısı, taşıma (isale) kanalı ve su dağıtım sistemi olarak beş grupta toplanabilir. Sulama suyunu sulu tarım alanlarındaki işletmelere kadar taşıyan kanallar (boru hatları) su iletim ve dağıtım sistemi elemanlarıdır. Açık kanallı sulama sistemi su iletim ve dağıtım elemanları;

•	İletim kanalı	:  Sulama suyunu çevirme ve su alma yapılarından alan ve ana kanala iletilmesini sağlayan kanaldır. Sadece su taşıma görevi yapar, sulama amaçlı kullanılmaz.
•	Ana kanal	:  Sulama suyunu taşıma kanalından alıp sulama alanına ileten kanaldır.
•	Yedek kanal	:  Suyu ana kanaldan alıp tersiyerlere ulaştıran kanaldır.
•	Tersiyer kanal	:  Yedek kanaldan aldıkları suyu sulama sahasına taşıyan kanallardır. Tersiyer üzerinde 200-250 m aralıkla çiftçi arklarına su veren prizler bulunur (Güngör ve Yıldırım, 1987; Delibaş, 1994; Aküzüm ve Öztürk, 1996).

Düşük ve yüksek basınçlı borulu sulama sistemlerinde ise su iletim ve dağıtım elemanları ana boru ve lateral boru hatları ve vanalı su alma prizleridir (Anonymous, 1986).

Su iletim ve dağıtım sistemi, kaynaktan alınan suyu sulanacak alanlara dağıtmak için gerekli olan açık kanallar, kanaletler ve boru hatları ile araziye verilecek suyun kontrolünü, paylaştırılmasını ve dağıtımını yapmak için gerekli sanat yapılarını kapsar. Sistem yetiştirilecek bitkilerin ihtiyacını karşılayacak miktarda suyun, erozyona neden olmadan ve yüksek randımanlı bir şekilde uygulanmasını sağlamalıdır. İyi ve uygun bir su dağıtım sisteminin planlanmasında özenle incelenmesi gereken hususlar;

1.	Sulanacak tarım arazisinin büyüklüğü,
2.	Sulama suyu miktarı ve maliyeti,
3.	Bünye, yapı, profil derinliği, su alma hızı ve kullanılabilir su tutma kapasitesi gibi toprak özellikleri,
4.	Topoğrafik durum,
5.	Uygulanacak sulama yöntemi,
6.	Erozyona sebep olmayacak ve etkili kök bölgesinde gerekli nem dağılımını sağlayabilecek debi ile su akış uzunluğu arasındaki ilişkilerdir (Aküzüm ve Öztürk, 1996).

En ileri tekniğe göre tesis edilmiş sulama şebekelerinde uygun işletme yöntemleri ve iyi bir organizasyon gerçekleşmediği takdirde tarım arazilerinde çeşitli sorunlar çıkabileceği gibi çiftçilerin sudan gereği kadar yararlanmaları da mümkün olmayacağından beklenen ürün artışı sağlanamaz (Erdem ve Albut, 1997).

Sulama sistemlerinden en fazla faydayı sağlayabilmek için su dağılımının teknik açıdan yeterli planlaması gerekmektedir, aksi takdirde aşağıdaki sakıncalar ortaya çıkmaktadır;

•	Mevcut su potansiyelinden istenilen şekilde faydalanılamaz,
•	Sulanması planlanan alanlara su götürülemez,
•	Adaletli bir su dağıtımı yapılamaz,
•	Büyük su israfı ve su kayıpları meydana gelir (İrtem ve Kapdaşlı, 1995).

Suyun temininde ve naklinde kullanılan mühendislik yapıları ne kadar mükemmel olursa olsun, sulanacak arazi içinde planlı bir su dağıtımı yapılmadıkça ve su bitkinin kök bölgesine uygun bir şekilde verilmedikçe etkili bir sulamadan söz edilemez. Şebeke dahilindeki arazilerde suyun ölçülü olarak dağıtımının planlaması, sulama yönteminin seçimi, sulama sonucunda oluşacak olumsuz drenaj ve tuzluluk problemlerinin önlenmesi gibi tedbirler sulama sisteminin işletilmesinde önde gelen hususlardır. Sulama şebekelerinin işletilmesindeki başarı sistemde iyi bir su dağıtımı sağlanarak şebeke içinde bulunan her tarlanın sulama suyu ihtiyacının zamanında ve yeteri miktarda karşılanması ölçüsünde artar. Şebeke alanında yetiştirilen veya yetiştirilecek olan bitkilerin su istekleri dikkate alınarak sekonder ve tersiyerlerin çalışma sırası ve süreleri başlangıçta iyi planlanmalı ve kanallar buna göre boyutlandırılmalıdır (Delibaş, 1994).

Erdem ve Albut (1987), yaptıkları bir çalışmada su dağıtım yöntemi seçiminin sulama sistemlerinin işletilmesinde etkili olduğunu belirtmişlerdir.

Sulama sistemlerinin işletilmesinde ve suyun dağıtımı yöntemleri; istek (talep), şartlı talep, devamlı akış (birim saha, birim su yöntemi), rotasyon yöntemleri olarak dört grup altında toplanabilir (Güngör ve Yıldırım, 1987; Delibaş, 1994; Aküzüm ve Öztürk, 1996). 

İstek (talep) yönteminde esas; çiftçinin arzu ettiği herhangi bir zamanda ihtiyaç duyduğu suyu alabilmesidir. Bu yöntem daha çok yer altı suyu sulamalarında, basınçlı borulu sulama şebekelerinde veya otomatik açık kanallı sulama şebekelerinin tersiyer kanallarında kullanılmaktadır. Çiftçilerin gelecekte ihtiyaç duyacakları su miktarını önceden ilgili kuruluşa bildirdikleri ve idarenin talep edilen suyun verilecek sudan fazla olması halinde çiftlik prizleri arasında rotasyon yaparak istekleri sıraya koyması şeklinde uygulanan yöntem ise şartlı talep yöntemidir (Aküzüm ve Öztürk, 1996).

Devamlı akış yönteminde ise sulama suyu saptırma noktasında devamlı olarak kullanılmaya hazır durumda bulundurulur. Devamlı akış yöntemi sulama sistemi içinde suyun sürekli akıtılması olup su dağıtım işleminin en basit uygulamasıdır. Sistem kapasitesi proje alanında su ihtiyacının en fazla olduğu aydaki sulama modülüne göre saptanır (Güngör ve Yıldırım, 1987; Aküzüm ve Öztürk, 1996).

Rotasyon yönteminde sulama suyu belirli zamanda belirli sekonder ve tersiyer kanallara verilir. Her tersiyer bir gün süre ile su alır ve bu süre içerisinde bu tersiyer altındaki tarlalar sulanır. Dönüşümlü sulama olarak da bilinen rotasyon yöntemi kavram olarak devamlı akış yönteminin aynısıdır. Yöntemin esası her sekonder kanala bağlı tersiyer kanalların ve ana kanala bağlı sekonderlerin gruplara ayrılmasıdır (Güngör ve Yıldırım, 1987; Aküzüm ve Öztürk, 1996). Rotasyon (nöbet) yönteminde bitkiye ihtiyacı kadar belirli bir miktar su verildikten sonra bu su bitki tarafından sarf edilinceye kadar yeniden su verilmez. Bu yöntemde sulama sisteminin kapasitesinin tamamı bir gruba aynı anda verilir. Rotasyon grupları seçilirken ayrılan sahaların mümkün olduğu kadar birbirine yakın büyüklükte olmalarına dikkat edilir. Yöntemde toprak özellikleri, bitki özellikleri, topoğrafik durum ve sulama şebekesine göre planlama yapılır. Su tutma özelliği fazla alanlarda uzun aralıklarla sulamalar, kumlu ve su tutma özelliği az olan alanlarda ise kısa aralıklı sulama yapılması gerekir (Delibaş, 1994; Kızılkaya, 1993). 

Her dört yöntem bazı özellikleriyle karşılaştırıldığında aşağıdaki sonuçlara varılır;

1.	İstek yönteminde kanal kapasitesi en büyük, su kaybı en az, geriye ödeme en zordur ve kalifiye işçiye ihtiyaç vardır.
2.	Devamlı akış yönteminde kanal kapasitesi en küçük, su kaybı en çok, işletme en kolay, geri ödeme en basittir ve işçinin kalifiye olması gerekmez.
3.	Rotasyon yönteminde ise su en uygun biçimde kullanılır ve bakım en kolaydır.
4.	Şartlı talep yöntemi sulama zaman planlamasında esneklik sağlamasına karşın başta tersiyer kanallar olmak üzere diğer dağıtım kanal kapasitelerinin rotasyon yöntemine göre büyütülmesi gereği vardır. Fazla sayıda ve kalifiye işçiye gerksinim duyulur. Su dağıtım randımanı ise yüksektir (Güngör ve Yıldırım, 1987; Aküzüm ve Öztürk, 1996).

Sulama projelerinin geliştirilmesinde ön etüt aşaması, planlama, inşa, işletme ve bakım aşamaları yer almaktadır. Ön etüt aşamasında bölgenin arazi, su, bitki, toprak, topoğrafya özellikleri dikkate alınarak projenin uygulanması konusunda karar verilir. Planlama aşamasında ise projenin tüm unsurlarının ve güzergahlarının belirlendiği ayrıntılı su ve arazi kullanma planlaması yapılır. İnşa aşamasında projeye ait tüm unsurların inşaatı yapılır. İşletme ve bakım aşamasında ise servis ömrü boyunca sulama şebekesinin en yararlı biçimde kullanılması ve korunması sağlanır (Anonymous, 1986; Güngör ve Yıldırım,1987).

Detaylı bir sistem planı tarla boyutlarının göz önünde tutulması, arazi planı, topoğrafya, arazi meyili, doğal sınırlar, arazi mülkiyeti ve arazi derecelendirmesini içeren çalışmalarından sonra hazırlanır. Sistemin uygulama kriterleri; boyutlandırma, süreklilik ve sulama aralığı ile sulama metotları (devamlı akış, rotasyon ve istek yöntemi) gibi sulama programları temeline dayanmaktadır (Doorenbos ve Pruitt, 1984).