Yay n No : 2592 Teknik Dizisi : Bask - Kas m STANBUL

Transkript

1 Prof. Dr. YALÇIN YÜKSEL Deniz Mühendisli i Serisi - No 2 DEN Z TABANI H DROD NAM ve KIYI MORFOLOJ S (PLANLAMA ve TASARIM)

2 Yay n No : 2592 Teknik Dizisi : Bask - Kas m STANBUL ISBN Copyright Bu kitab n bu bas s n n Türkiye deki yay n haklar BETA Bas m Yay m Da t m A.fi. ye aittir. Her hakk sakl d r. Hiçbir bölümü ve paragraf k smen veya tamamen ya da özet halinde, fotokopi, faksimile veya baflka herhangi bir flekilde ço alt lamaz, da t lamaz. Normal ölçüyü aflan iktibaslar yap lamaz. Normal ve kanunî iktibaslarda kaynak gösterilmesi zorunludur. Dizgi : Beta Bas m A.fi. Bask - Cilt : Kahraman Neflriyat Ofset San. Tic. Ltd. fiti. (Sertifika No: 12084) Yüzy l Mah. Matbaac lar Cad. Atahan No: 34 K: 4 Ba c lar/ stanbul (0-212) Kapak Tasar m : Gülgonca Çarp k Beta Bas m Yay m Da t m A.fi. Narl bahçe Sok. Damga Binas No: 11 Ca alo lu - STANBUL Tel : (0-212) Fax: (0-212)

3 III Kitab n yaz lmas s ras nda gösterdikleri sab r ve anlay fltan dolay eflime ve çocuklar ma teflekkür ederim.

4 IV

5 V 2. Bask n n Önsözü kinci bask da birinci bask da görülen yaz m hatalar düzeltilmifltir. Ayr ca bölümlere bu konudaki yeni yay nlarda dikkate al narak ilaveler yap lm flt r, özellikle yap sal ve yap sal olmayan çözümlere alternatif çözümler bölümü eklenmifltir. Kitap deniz taban ile ilgili teorik yaklafl m n yan s ra k y yap lar n n tasar m ile ilgili konular geniflletilmifltir. Geniflletilmifl ikinci bask n n k y mühendisleri ve planc lar n gereksinimlerini karfl layaca n ümit ediyorum ve kitab n haz rlanmas na destek veren BETA yay nevi ile yaz m titizlikle yapan Say n Gülgonca Çarp k a teflekkür ederim. Sayg lar mla.

6 VI

7 VII Önsöz Bu eser k y lar m zdaki kumsallar n nas l flekillendi ini, k y larda yap lan limanlar n, boru hatlar n n, seyir kanallar n n, k y duvarlar n n, iskelelerin, r ht mlar n ve bir çok deniz yap s n n nas l kumsal hareketinden etkilenmeden hizmet verece ini anlatmaktad r. Do al plaj kumsal hareketlerinin dalga ve/veya ak nt etkisinde insanlar taraf ndan nas l engellendi i ve bunun sonuçlar n n ne tür problemler do urabilece ini, böylece bu problemlerin nas l üstesinden gelinebilece ini ö retmeye çal flmaktad r. En önemli amaçlardan biride; mümkün oldu unca dünyam z n en de erli, yaflamam z için gerekli ve pahal olan bu alanlar n gelecek kuflaklara zarar verilmeden b rak lmas d r. Dalgalar, kumsal plajlar seviyorsak bu alanlar korumal y z. Bunun içinde bilimsel yöntemler kullanmal y z. Bu kitap nflaat Mühendisli inin bir bilim dal olan k y ve liman mühendisli i ya da deniz mühendisli i kapsam ndaki konulardan biri olan Deniz Taban Dinami i ve K y Morfolojisi ne ait bilgileri içermektedir. Kitap, her ne kadar inflaat mühendislerine yönelik haz rlanm fl olsada konu di er bilim dallar n da içermesi nedeniyle k smen disiplinler aras d r ve kitab n içeri inde bulunan baz konular bu disiplinlerinde ilgisini çekecektir. Bu disiplinler; Jeoloji, Jeofizik, Çevre Mühendisleri ile Mimarl k, fiehir planc, Peyzaj, Co rafya gibi genifl bir yelpazede yer alabilirler. Kitap çok say da eserin derlenmesi ile oluflturulmufltur. Özellikle bu derlemenin yap lmas nda konu ile ilgili popüler kitaplardan daha fazla yararlan lm flt r. Bu eserler kitap içinde yeri geldi ince kaynak gösterilerek belirtilmifltir. Ancak kitab n okuyucu taraf ndan anlafl labilmesi için k y mühendisli ine ait temel bilgileri bilmesi gerekmektedir, çünkü bu bilgilere yer verilmemifl ve okuyucunun bunlar bildi i kabul edilmifltir. Kitapta deniz taban dinami i ve k y morfolojisinin fizi i anlat lm fl bunlara ait matematiksel ba nt lar aç k biçimde verilmeye çal fl lm flt r. Konular uygulamalar ile anlafl l r hale getirilmifltir. Ayr ca mühendislik uygulamalar aç s ndan planlama ve tasar m bilgilerine yer verilmifltir. Bilindi i gibi ulafl m, yerleflim, turzim, bal kç l k için potansiyel alanlar olan k y lar son derece nazik ve de- erli bölgelerdir. Deniz, kara ve atmosferin arakesiti olan bu nazik bölgeler çevresel etkenlere karfl çok duyarl d rlar. Bu nedenle erozyona ve kirlenmeye u ramaktad rlar. Canl yaflam aç s ndan gerekli olan bu do- a alan n n korunmas ve kullan mlar n n dostça yap lmas n gerektirmektedir. Aksi halde telafisi imkans z ya da maliyetleri çok yüksek problemlerin ortaya ç kmas na neden olunmaktad r. Bu durum do al yaflam derinden etkiliyebildi i gibi ülke ekonomilerinide ciddi biçimde etkilemektedir. K y lar n do al koflullardan daha çok insan eliyle yap lan de iflimlerden etkilendi i bilinmektedir. O halde do al olaylara daha fazla aç k olan bu alanlarda yaflayan insanlar n, bu yaflam alanlar nda emniyetle yaflayabilmeleri için yap sal ya da yap s z olarak almaya çal flt klar önlemlerde yapacaklar tasar mlar n deniz hidrodinami inin iyi anlafl lmas ile mümkündür. Deniz yap lar n n emniyetle tasar m süreleri boyunca hizmet verebilmeleri için bu yap lar n do aya dost olarak do ru tasarlanmalar ile mümkündür. nflaat mühendislerinin di er disiplinlerle birlikte çal flt klar bu özel konunun oldukça karmafl k fizi i ve matematisel ba nt lar içermesi zaman zaman uygulamac lar n bilimsel yaklafl mlar göz ard etmelerine neden olmaktad r. Ancak günümüz dünyas gerek bilimsel gerekse mühendislik hizmetleri aç s ndan bu duyars zl a izin vermemektedir. K y ya da deniz mühendisli i uygulamalar aç s ndan Türkçe kaynak eksikli ini giderece ini sand m bu kitab n konu ile ilgilenen lisans ve lisansüstü ö renciler ile mühendislere ve planlamac lara faydal olaca kan s nday m. Bu kitab n haz rlanmas nda okuyarak yard mc olan Dr. Ifl khan GÜLER, Yrd. Doç. Dr. Yeflim ÇEL KO LU na ve her zaman bu konuda desteklerini esirgemeyen say n Doç. Dr. Esin ÇEV K ve Doç. Dr. Ahmet Cevdet YAL- ÇINER e teflekkür ederim. Sayg lar mla Prof. Dr. Yalç n YÜKSEL Nisan, 2005

8

9 IX Ç NDEK LER 1. G R fi Neden Deniz Taban Hidrodinami i? Kat Madde Çal flmas nda zlenecek Yol DEN Z SUYU ve TABAN MALZEMES ÖZELL KLER Deniz Suyu Özellikleri Taban Malzemesi Özellikleri Kum Su Kar fl m Permeabilite ve S v laflma Koheziv Kat Madde AKINTI ve DALGA MEKAN Ak nt Mekani i H z Da l m Kayma Gerilmesi Da l m Toplam Ak nt Kayma Gerilmesi Dalga Mekani i Dalga S n r Tabakas Laminer Ak m Hali Türbülansl Ak m Hali Dalga Ak nt Kombinasyonu Hali K y Boyu Ak nt s Gerilme Ak s (Radyasyon Gerilmesi) Gel-Git Kuvvetleri Türbülans Kuvvetleri Taban Sürtünme Kuvvetleri K y Boyu Ak nt s n n Hesaplanmas Problemler HAREKET N BAfiLANGICI Dalga Etkisinde Kat Madde Hareketinin Bafllang c Hareketin Bafllang c çin Ak nt H z Hareketin Bafllang c çin Kayma Gerilmesi Taban Hareket Mekanizmas n n Granülometrik De iflimin Oluflumu Üzerindeki Etkisi Dalga Yaklafl m Aç s n n Etkisi Bafllang ç K y E iminin Etkisi Tane Çap n n Etkisi Tane Biçiminin Etkisi K y Üzerindeki Tanelerin Bafllang çtaki Konumunun Etkisi Problemler TABAN fiek LLER...113

10 X çindekiler 5.1 Ak nt Etkisinde Kum Dalgac klar ve Eflikler Dalga Etkisinde Kum Dalgac klar fiekil Direnci Problemler ASKI HAREKET Girifl Ask Kriteri ve Tane Çap Çökelme H z Ak nt Etkisinde Konsantrasyon Dalga Etkisinde Konsantrasyon Dalga ve Ak nt Etkisinde Konsantrasyon Problemler SÜRÜNTÜ HAREKET Girifl Ak nt Etkisinde Sürüntü Hareketi Dalga Etkisinde Sürüntü Hareketi Dalga ve Ak nt Etkisinde Sürüntü Hareketi Problemler TOPLAM KATI MADDE HAREKET Girifl Ak nt Etkisinde Toplam Kat Madde Debisi Dalga Etkisinde Toplam Kat Madde Debisi Dalga ve Ak nt Halinde Toplam Kat Madde Debisi KIYIYA D K KATI MADDE TAfiINIMI Girifl K y Profillerinin Genel Karakteristikleri Dalga ve Kat Madde Karakteristiklerine Ba l Olarak Profil Boyutlar K y Eroyonu ve Profil De iflimi Kum Tepeleri ve Rüzgar Etkisiyle Kat Madde Tafl n m K sa ve Uzun Dönem K y fllemleri KIYI BOYU KATI MADDE TAfiINIMI Girifl Dalga Etkisiyle Oluflan Ak nt lar Surf Bölgesi çinde K y Boyu Kat Madde Tafl n m n n Büyüklü ü ve Da l m K y Boyu Kat Madde Tafl n m fadelerinin Uygulanmas Problemler KATI MADDE TAfiINIMININ MODELLENMES Kat Madde Modellerinin Tan m K y Profili Modeli K y Çizgisi De iflim Modeli

11 çindekiler XI Üç Boyutlu K y Geliflim Modeli Tek Çizgi Teorisi Çok Çizgi Teorileri ( ki Çizgi Yaklafl m ) Kat Madde Bütçesi (Van Rijn, 1998) Girifl Kat Madde Bütçe Modelleri Statik Denge Yaklafl m Dinamik Denge Yaklafl m KIYI MORFOLOJ S K y lar n Plandaki Yap lanmas K y Sistemleri Bir K y Sistemindeki Mevcut Kat Madde Alüviyal Kat Madde Tafl n m Gel-git Koylar ve Akarsu A z Morfolojisi K y Boyu Kat Maddeleri ve Karakteristikleri YAPISAL ve YAPISAL OLMAYAN ÇÖZÜMLER LE TASARIM KR TERLER Girifl Yap Seçimi Yap Tipleri K y Koruma Yap lar n n Avantaj ve Dezavantajlar Genel Tasar m Kriterleri Alternatif Çözümler Geokonteyner (GSC) Problemler DEN Z YAPILARINDA YEREL EROZYON Girifl Silindirik Yap lar Etraf nda Yerel Taban Hareketi Düfley Yüzlü Duvarlar Önünde Yerel Taban Hareketi Dalgak ran Kafalar nda Meydana Gelen Yerel Taban Hareketleri Gemi Pervanelerinin Jetinden Kaynaklanan Erozyon KANAL ve HENDEKLERDE KUMLANMA Girifl Bir Kanal Boyunca Ak nt Durumu Bir Kanal Üzerindeki Dalga Durumu Sürüntü ve Ask Yükü Kumlanma Hesaplamalar Kanal Batimetrisinin Belirlenmesi Problemler EKLER KAYNAKLAR D Z N...449