monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranların tsunami tırmanma

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 199 -
MONOLİTİK DÜŞEY YÜZLÜ BATIK DALGAKIRANLARIN
TSUNAMİ TIRMANMA YÜKSEKLİĞİNE ETKİSİNİN
DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ
Emel İRTEM1, M.Sedat KABDAŞLI2, Ezgi SEYFİOĞLU3
1
Doç.Dr., Balıkesir Üniversitesi, Müh.Mim.Fak.İnş.Müh.Böl., Çağış Kampüs/ BALIKESİR
Tel. 0 266 612 1194-95/ 5212 [email protected]
2
Prof.Dr., İTÜ İnşaat Fakültesi, İnşaat Müh. Böl., Ayazağa / İSTANBUL
Tel. 0 212 285 34 18
[email protected]
3
Öğr. Gör., Kilis 7 Aralık Üniversitesi, Meslek Yüksek Okulu/KİLİS
Tel. 0 348 814 26 67 [email protected]
ÖZET
Bu çalışmada, monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranların tsunami tırmanma yüksekliğine
etkisini araştırmak amacıyla fiziksel model çalışmasının sonuçlarının analizi yapılmıştır. Deneyler sırasında farklı kret genişliklerine ve kret tepe noktası ile sakin su seviyesi arasında
farklı mesafelere sahip monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranlar kullanılmıştır. Deney sonuçlarına bağlı olarak tırmanma yüksekliğindeki değişimler yüzdelerle ifade edilmiştir.Deneyin
yapıldığı dalga kanalı; İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Hidrolik Laboratuarı’nda yer almakta olup 22.5 m
x 1.0 m x 0.5 m boyutlarındadır. Sırasıyla kret genişliği a, batık dalgakıran kret kotu ile sakin
su seviyesi arasındaki batıklık miktarı c olmak üzere iki farklı kret genişliği ve dört batıklık
miktarı durumlarına ait deneyler yapılmış, her deneyde şev üzerindeki tırmanma yükseklikleri
ölçülmüştür. Hiçbir yapının olmadığı duruma göre monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranın
tsunami tırmanma yüksekliğini kret genişliğine ve batıklık miktarına bağlı olarak %28 - % 59
azalttığı belirlenmiştir.
ABSTRACT
In this study analyzed the results of physical model to investigate the effects of the monolithic vertical surface submerged breakwaters on tsunami run-up.In the experiments, monolithic vertical surface submerged breakwaters with different crest widths and different distances
between the crest of the peak with the still water level depths were used. The effects of these
structures to tsunami run-up heights were investigated and given the variations percentages
in the run-up height. Experiments were carried out in the glass-side wall wave flume of 22.5 m.
length, 1 m. width, and 0.50 m depth at the Hydraulic Laboratory Istanbul Technical University. Crest widths and distances between the crest of the peak with the still water level depths
were indicated by a and c respectively. The experiments carried out for two different a and four
different c and measured run-up heights. Monolithic vertical surface submerged breakwaters
reduce run-up heights at a rate of 28 % - 59% according to without breakwater..
Anahtar Kelimeler: Tsunami tırmanma yüksekliği, Monolitik düşey yüzlü batık dalgakıran,
deneysel çalışma.
- 200 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
GİRİŞ
Geçmişten günümüze büyük ölçekli depremlerle birlikte meydana gelen tsunamiler birçok can
ve mal kaybına neden olmuştur. Bu yüzden tsunami dalga tırmanmasının azaltılmasında etkili
parametreleri bilmek önemlidir. Tsunami hasarları doğal bariyer olan kıyı ormanları ile azaltılabileceği gibi batık dalgakıranlar ve kıyı duvarları gibi sert yapılarla da önlenebilir (İrtem 2009,
İrtem 2010).Batık dalgakıranlar ve kıyı duvarları dalga enerjisini kıyıya ulaşmadan sönümlemede etkili olabilmektedir.
Batık dalgakıranlar tepe kotu sakin su seviyesinin altında olan bariyerlerdir. Açık denizden
gelen fırtına dalgalarını kırılmaya zorlayarak enerjisini azaltır ve kalan enerjinin bir kısmını
yansıtarak bir kısmının da kıyı bölgesindeki doğal sürecin devamı için kara tarafına geçmesine
izin vererek fonksiyonlarını yerine getirirler. Bu tür yapıların tsunamilerin hareketi üzerinde de
etkilerinin olabileceği düşünülmektedir.
Batık yapılar üzerinden dalga geçişi ile ilgili birçok deneysel ve teorik araştırma yapılmıştır. Kobayashi (1990) tarafından sunulan çalışmada geçirimsiz batık dalgakıran üzerinden dalga geçişi, yansıması ve kırılması incelenmiştir. Huang (2001)’ de solitary dalga ve batık dikdörtgen bir
yapı arasında etkileşim iki boyutlu Navier-Stokes denklemleri ve serbest yüzey sınır koşulları
çözülerek araştırılmıştır. Gelen dalga yüksekliği, batık yapı büyüklüğünün dalga geçişi, akım
alanı üzerideki etkileri ile sürükleme kuvvetlerinin yapı üzerindeki etkileri ele alınmıştır].Hur
v.d. (2003)’ de deneysel olarak geçirimsiz batık dalgakıranlar üzerinden geçen düzensiz dalgaların kırılma yüksekliği incelenmiştir. Düzenli dalgalar ile karşılaştırmalar yapılmıştır. Düzensiz
dalgaların kırılma limiti deneysel verilere dayanarak ölçen ampirik bir formül sunulmuştur.
Rambabu (2005)’ de batık dalgakıranların iletme karakteristiklerini sunan nümerik bir çalışma
yapılmıştır. Batık dalgakıranın iletme karakteristikleri üzerinde batırma derinliği, kret genişliği, ilk dalganın durumu ve malzeme özelliklerinin etkisi belirlenmiştir. Chang (2007)’ de uzun
dalgaların bir trapez dalgakıran ve trapez dalgakıran serilerinden geçişi ve yansıması eşleştirme
metodu kullanılarak verilmiştir. Calabrese (2008)’ de bir batık dalgakıranın arkasında iki boyutlu dalganın hesabı için yeni bir metot sunulmuştur. Hedge (1995) tarafından farklı çekirdek
porozite değerleri kullanılarak yürütülen deneysel çalışmalarda şevli dalgakırandaki hasarın
çekirdek porozitesi arttıkça azaldığı sonucuna varılmıştır.
Bu çalışmada, farklı kret genişliklerine ve kret tepe noktası ile sakin su seviyesi arasındaki
farklı mesafelere sahip monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranlar kullanılmıştır ve elde edilen
deneysel sonuçlar yardımı ile tsunami tırmanma yüksekliğindeki değişimler yüzdelerle ifade
edilmiştir.
YÖNTEM VE MATERYAL
Deneysel çalışma İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Hidrolik Laboratuarı’ndaki 22.5 m x 1.0 m x 0.5 m
boyutlarındadır dalga kanalında gerçekleştirilmiştir. Şekil 1’ de görülen dalga kanalının yan
duvarları deneylerin daha iyi gözlemlenebilmesi için camdan yapılmıştır.
Dalga kanalının içerisine yerleştirilmiş pleksiglas malzemeden üretilmiş yatay bir levhanın piston ile hareket ettirilmesi ile tsunami dalga üretim sistemi oluşturulmuştur. Söz konusu yatay
levhanın boyutları 0.97 m x 2.0 m x 0.02 m olup PHS16B mafsalı ile pnömatik silindire bağlanmıştır. Üretilen dalgaların tsunami karakterinde olduğu belirlenmiştir. (Gedik 2004, Gedik vd.
2005, Gedik vd. 2006).
Deneyler, 1:5 eğime sahip, dane çapı dağılımı üniform olmayan özellikteki malzeme kullanılarak oluşturulmuş şev ile yapılmıştır. Su derinliği 0.33 m olup pistonun için aşağı ve yukarı
hareketi ile tsunami dalgaları üretilmiştir ve her deneyde yaklaşık 120 sn kayıt alınmıştır.
Kıyı şevinin tepe noktası sıfır olmak üzere dalga problarının ve batık dalgakıranın konumları
Şekil 2 de verilmiştir.
Bu çalışmada, batık dalgakıranlar kret genişliği a, batık dalgakıran kret kotu ile sakin su seviyesi arasındaki batıklık miktarı c, dalga yüksekliği H, su derinliği d, dalganın tırmandığı en
yüksek nokta ile sakin su seviyesi arasındaki düşey mesafe olarak tanımlanan tırmanma yüksekliği ise R ile ifade edilmiştir ( Şekil 2).
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 201 -
Şekil 1. Dalga Kanalının Genel Görünüşü
Şekil 2. Dalga Kanalı Kesiti
Monolitik dalgakıranlar ahşap sandık içine kurşun koyularak yeterli statik sağlayabilecek şekilde oluşturulmuş ve dalga kanalının orta bölgesine yerleştirilmiştir (Şekil 3).
Şekil 3. Monolitik düşey yüzlü batık dalgakıran
- 202 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
Monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranın statik stabiliteye sahip olması başka bir ifade ile
tsunaminin oluşturdığu kuvvetlere karşı durabildiği koşullarda yapısal özelliklerinin tsunami
tırmanma yüksekliği üzerindeki etkisini görebilmek amacıyla sırasıyla a= 25 cm, a= 40 cm ve
c=0 cm, c= 5 cm ve c= 10 cm durumlarına ait deneyler yapılmış, her deneyde şev üzerindeki
tırmanma yükseklikleri ölçülmüştür.
Tüm konfigürasyonlar Tablo 1’ de özetlenmiş ve deneylerde ölçülen dalga yükseklikleri Tablo 2
de tırmanma yükseklikleri ise Tablo 3’ de verilmiştir.
Tablo 1. Deneylerde göz önüne alınan durumlar
Durum
Kret Genişliği (cm)
Batıklık
Miktarı(cm)
M-I
25
0
M-I’
40
0
M-II
25
5
M-II’
40
5
M-III
25
10
M-III’
40
10
Tablo 2. Kullanılan dalga özellikleri
Gelen Dalga
Yüksekliği
(cm)
Geçen Dalga
Yüksekliği
(cm)
M-I
M-I’
M-II
M-II’
M-III
M-III’
1,71
1,71
1,62
1,42
1,14
1,35
2,94
2,96
3,67
3,22
3,67
3,15
5,62
4,65
6,07
5,61
6,45
5,53
7,24
6,11
7,92
7,08
8,1
6,79
8,4
7,36
9,19
8,39
9,37
8,06
5,53
4,8
6,68
5,86
5,9
8,44
7,95
7,79
9,03
9,8
8,44
11,47
10,06
12,1
11,44
12,75
11,03
13,39
11,8
14,01
12,94
14,35
12,64
14,93
12,07
15,47
14,28
15,45
13,03
0,47
0,43
1,19
1,15
1,28
1,29
1,37
1,24
2,97
2,86
3,17
3,07
2,42
2,24
4,53
4,69
5,59
5,51
3,14
2,84
5,64
5,67
6,6
6,42
3,6
3,3
6,46
6,55
7,46
7,08
2,03
1,82
4,07
3,81
3,09
2,83
5,79
5,64
7,18
7,36
4,05
3,66
6,95
6,88
9,01
8,38
5,14
4,35
7,81
7,58
10,07
10,03
5,81
5,09
8,47
8,46
11,26
10,18
5,26
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 203 -
Tablo 3. Kullanılan dalga özellikleri ve ölçülen tırmanma yükseklikleri
Gelen Dalga
Yüksekliği
(cm)
Tırmanma
Yüksekliği
(cm)
M-I
M-I’
M-II
M-II’
M-III
M-III’
1,71
1,71
1,62
1,42
1,14
1,35
2,94
2,96
3,67
3,22
3,67
3,15
5,62
4,65
6,07
5,61
6,45
5,53
7,24
6,11
7,92
7,08
8,1
6,79
8,4
7,36
9,19
8,39
9,37
8,06
5,53
4,8
6,68
5,86
5,9
8,44
7,95
7,79
9,03
9,8
8,44
11,47
10,06
12,1
11,44
12,75
11,03
13,39
11,8
14,01
12,94
14,35
12,64
14,93
12,07
15,47
14,28
15,45
13,03
1,18
1,57
4,32
3,73
4,51
4,71
4,51
5,3
10,2
9,42
11,97
11,38
8,63
8,44
14,51
14,51
17,06
16,67
10,786
9,61
16,67
16,67
19,02
18,83
12,747
11,57
17,85
17,65
20,2
19,42
7,45
7,45
13,73
12,55
11,18
10,98
17,06
15,89
20,4
20,79
13,73
13,14
19,02
18,43
22,75
21,97
15,69
14,71
20
19,81
23,53
22,95
17,06
16,28
20,4
19,61
23,53
23,34
16,28
Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi
Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranlı
durumlar ile hiçbir yapının olmadığı durumlar için aşağıdaki şekillerde verilmiştir (Şekil 4. –
Şekil 9).
Şekil 4. Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi
(Durum M-I ve hiçbir yapı yokken)
- 204 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
Şekil 5.Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi
(Durum M-I’ ve hiçbir yapı yokken)
Şekil 6.Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi
(Durum M-II ve hiçbir yapı yokken)
Şekil 7. Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi
(Durum M-II’ ve hiçbir yapı yokken).
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 205 -
Şekil 8. Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi
(Durum M-III ve hiçbir yapı yokken)
Şekil 9. Tırmanma yüksekliği ile dalga yüksekliğinin değişimi
(Durum M-III’ ve hiçbir yapı yokken)
Hiçbir yapının bulunmadığı duruma göre, monolitik batık düşey yüzlü dalgakıranlı durumun
tırmanma yüksekliğini a= 25 cm, c= 0 cm iken %59
(Şekil 4), a= 40 cm, c=0 cm iken % 53 ( Şekil 5), a=25 cm, c=5 cm iken %33
(Şekil 6), a=40 cm, c=5 cm iken % 33 ( Şekil 7),a=25 cm,c=10 cm iken % 22 (Şekil 8) ve a=40
cm, c=10 cm iken % 28 ( Şekil 9) oranında azalttığı görülmüştür.
Daha sonra her bir durumun birbiri ile karşılaştırılması yapılmıştır. Karşılaştırmaların sayısal
sonuçları Tablo 4 de verilmiştir. Tabloda yer alan “↓” işareti tsunami tırmanma yüksekliğindeki
azalmayı ; “↑” işareti ise tsunami tırmanma yüksekliğindeki artışı göstermektedir.
Tablo 4. Monolitik Düşey Yüzlü Batık Dalgakıranın Tsunami Tırmanma Yüksekliğine Etkileri
DURUM
M-I
M-I’
M-II
M-II’
M-III
M-III’
M-I
-
↑0.06
↑0.13
↑0.15
↑0.22
↑0.30
M-I’
-
-
↑0.07
↑0.09
↑0.17
↑0.25
M-II
-
-
-
↑0.02
↑0.11
↑0.19
M-II’
-
-
-
-
↑0.09
↑0.18
M-III
-
-
-
-
-
↑0.10
M-III’
-
-
-
-
-
-
- 206 -
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
SONUÇ VE ÖNERİLER
Liman dalgası anlamına gelen tsunamiler uzun periyotlu dalgalardır. Bu dalgaların oluşmasında meteor düşmesi gibi denize enerji geçmesi veya okyanus tabanında depremle birlikte normal
atılımlı fay kırılması olmaktadır. Normal atılımlı fay kırılmasında okyanus tabanı düşey yönde
alçalır ya da yükselir. Böylelikle deniz önce ya geriye çekilir ya da kıyıya doğru ilerler ve sonrasında dalgalar sahip oldukları büyük dalga enerjisiyle karaya tırmanır. Geçmişten günümüze
büyük ölçekli depremlerle birlikte meydana gelen tsunamiler birçok can ve mal kaybına neden
olmuştur. Bu yüzden, tsunami dalga tırmanmasının azaltılmasında etkili parametreleri bilmek
önemlidir.
Tsunami dalga tırmanma yüksekliği doğal bariyerler olan kıyı ormanları ile azaltılabileceği gibi
sert kıyı yapıları ile de azaltılabilir.
Bu çalışmada; monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranların tsunami dalga tırmanma yüksekliğine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla İ.T.Ü. Hidrolik Laboratuarı’ nda çeşitli kret genişliklerine
ve batıklığa sahip monolitik batık dalgakıranlar oluşturularak tsunami dalga tırmanma yüksekliklerindeki değişimler incelenmiştir.
Batık dalgakıranların kret tepe noktasının sakin su seviyesinde olması durumunda (c=0) tırmanma yüksekliğindeki azalma daha fazla olmaktadır. Hiçbir yapının olmadığı duruma göre
monolitik düşey yüzlü batık dalgakıranın tsunami tırmanma yüksekliğini kret genişliğine ve
batıklık miktarına bağlı olarak %28 - % 59 azalttığı belirlenmiştir. Kret genişliklerinin tsunami
tırmanma yüksekliğini çok fazla etkilemediği görülmüştür.
Sonuç olarak batık dalgakıranların tsunami tırmanma yüksekliğini azaltmada etkili olduğu
söylenebilir.Özellikle kıyı duvarları, kıyı ormanları gibi diğer önlemlerle birlikte kullanıldıklarında daha da etkili olacakları açıktır.
Gelecekte kıyı çizgisinden farklı uzaklıktaki birden çok batık dalgakıranla ve kıyı duvarları konfigürasyonları üzerinde çalışılabilir.
TEŞEKKÜR
“Bu çalışma Balıkesir Üniversitesi Rektörlüğü Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından
BAP 2010/02 Kodlu Proje İle desteklenmiştir.
Yazarlar bu çalışmayı destekleyen Balıkesir Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi’ne
teşekkür ederler.
KAYNAKÇALAR
Chang, K.H. and Liou, C. J., Long wave reflection from submerged trapezoidal breakwaters.
Journal of Ocean Engineering, 34, (2007), 185-191.
Gedik, N., Uzun Dalgaların Tırmanma Yüksekliklerinin Deneysel İncelenmesi, Doktora Tezi,
Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, (2004).
Gedik, N., Irtem, E. and Kabdasli, S. “Laboratory investigation on tsunami run-up”, Ocean Engineering, 32,( 2005), 513-528.
Gedik, N., Irtem, E. and Kabdasli, S. “Experimental investigation on solitary wave run-down
and its effects on armor units”, Coastal Engineering Journal, 4, ( 2006) 337-353
Hedge, A.V., Srinivas, N.P., Effect of core porosity on stability and run up of breakwaters, Ocean Engineering, 22, (1995), 519-526.
Huang,C., Dong, C-M., On the interaction of a solitary wave and a submerged dike, Ocean Engineering, 43, (2001), 265-286.
Hur, S. D.; Kawasima, N., and Iwata, K., 2D Experimental study of the breaking limit of multi-directional random waves passing over an impermeable submerged breakwater. Journal of
Ocean Engineering, 30, (2003), 1923-1940.
7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu
- 207 -
Irtem, E., Gedik, N., Kabdasli S. and E.Yasa, N. “Coastal forest effects on tsunami run-up heights”, Ocean Engineering, 36, (2009), 313-320.
Irtem, E., M. S. Kabdaşlı, N. Gedik, “Coastal Protection Measures for Tsunami Disaster Reduction” in: Tsunamis: Causes, Characteristics and Warnings, Nova Science Publishers, (2010).
Kobayashi, N., Cox, D. T., Wurjanto, A., “Irregular wavw reflection and run-up on rough impermeable slopes”, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, (1990) 116, 708.
Rambabu, C. A. and Mani, J. S, Numerical prediction of performance of submerged breakwaters. Journal of Ocean Engineering, 32, (2005), 1235-1246.

Download Report