KUŞADASI YÖRESİ RÜZGAR VERİLERİNİN DENİZ YAPILARININ TASARIMINA YÖNELİK DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 KUŞADASI YÖRESİ RÜZGAR VERİLERİNİN DENİZ YAPILARININ TASARIMINA YÖNELİK DEĞERLENDİRİLMESİ Gündüz GÜRHAN Dokuz Eylül Üniversitesi, Deniz Bilileri ve Teknolojisi Enstitüsü İnciraltı/İzir ÖZET Bu çalışada devlet eteroloji istasyonundan elde edilen 1 Ocak Eylül 2003 döneine ait saatlik rüzgar verileri kullanılarak Kuşadası yöresi rüzgar iklii tayin çalışası yapılıştır. Çalışada ilk olarak haki rüzgar yönünü belirleek için ortak hız yön frekans tabloları hazırlanıştır. Daha sonra ise ekster rüzgar hızlarının belirlenesi için uzun döneli rüzgar istatistiği çalışası yapılıştır. Yöreye ait haki rüzgar yönünün DGD- KKB arasında olduğu, 100 yıl yinelene periyodlu bir rüzgarın hızı 15.91/sn olduğu başlıca sonuç olarak söylenebilir. ANAHTAR SÖZCÜKLER: Rüzgar, Deniz Yapıları, Dalga, Akıntı THE EVALUATION OF KUSADASI WIND DATA FOR DESIGN OF MARITINE STRUCTURES ABSTRACT The evaluation of wind cliate of Kuşadası were carried out in this study. The hourly recorded wind data obtained for eteorological station were used in tha analysis. Firstly, joint distribution of wind speed and direction were coputed to establish the doinant wind direction. Then to deterine the exter wind speeds, the long ter wind statistics were investigated. The results stated that the doinant wind direction is in between the ESE-NNW sectors and the 100 year wind speed is 15.91/sn. KEYWORDS: Winds, Marine Structures, Wave, Current GİRİŞ Deniz Yapılarının tasarıı için gerekli oşinografik özelliklerin belirlenesi yapının hizet süresini ve aliyeti etkileyen en öneli etkendir. Son yıllarda ülkeizde deniz yapıları uygulaalarında bazı sorunlar gözleniştir. Söz konusu sorunlar sırasıyla; i) deniz yapılarının tasarıı sırasında öngörülen dalga yüksekliğinden fırtanalar nedeniyle daha büyük değerlerin ortaya çıkası ve yapılarda hasarların oluşası, ii) lianların ve balıkçı barınakların, derin deniz deşarj sistelerinin, kıyıdaki katı adde hareketi nedeniyle kulana, oyula gibi etkiler ile karşılaşası olarak sıralanabilir. Bu sorunların çözüü ise yörenin dalga ikliini belirleek yolu ile ükün olaktadır Öte yandan öneli bir yoğunluk tabakalaşası bulunayan kesilerde denize deşarj edilen kullanılış suların rüzgarın oluşturduğu yüzey akıntılarının etkisiyle yayıldığı bilinektedir. Eş zaanlı yüzey akıntısı ve rüzgar ölçüleri arasında kurulan bağıntılardan yararlanılarak, bölgede beklenebilecek yüzeysel akıntı hızlarına ilişkin bilginin belirlenesi ükündür. 235

2 Saha ölçülerinin yüksek aliyeti nedeniyle çoğu zaan ühendislik kullanı aaçlı oşinografik özellikler rüzgar verilerine bağlı olarak hesaplanır. Bu tür çalışaların yürütülesi için öncelikle rüzgarların istatistiksel özellikleri belirlenelidir. Söz konusu bu çalışa Kuşadası yöresi rüzgar verilerinin istatistiksel özelliklerinin ühendislik aaçlı kullanı için değerlendirilesinin içerir. Çalışada ilk olarak rüzgar hız ve yönleri arasında arjinal frekansları veren ortak dağılılar gösteriliş daha sonra ise ekster rüzgar hızları hesaplanıştır. MATERYAL VE YÖNTEM Kuşadası derin deniz deşarj projesi kapsaında rüzgar ikliinin değerlendirilesi aacı ile Devlet Meteoroloji Müdürlüğünden elde edilen 1 Ocak Eylül 2003 döneine ait saatlik rüzgar verileri kullanılarak analizler yapılıştır. Rüzgarların uzun döneli istatistiklerini tarif etek için bu çalışada Fisher Tippet Type I / FT-I (1) ve Weibull (2) olasılık dağılıları kullanılış, hesaplar ACES 1.07e yazılıı yardıı ile yapılıştır. Bu forulasyonlar ile ilgili detaylı bilgiler ACES, 92, GODA, 1988 de bulunabilir. UB ( ) e A F(U U) = e (1) F(U U) 1 e UB ( ) k e A = (2) F(U U) U rüzgar hızının aşılaa olasılığını, U rüzgar hızını, B lokasyon, A skala ve k ise şekil paraetresini gösterir. Çalışada kullanılan Weibull dağılıı üç paraetreli bir fonksiyondur. Ekstre analizler için Weibull dağılıındaki k şekil paraetresi için 0.75, 1.0, 1.4 ve 2.0 değerleri sabit olarak alınıştır. Bu yöntee göre her bir fırtanın en büyük değerleri beş değişik dağılıı ile tesil edilesi sağlanış, en yüksek korelasyonu sağlayan dağılı belirleniş olup 2, 5, 10, 25, 50 ve 100 yıllık yinelene periyodlu rüzgar hızları hesaplanıştır. Hesaplarda veri girişleri rüzgar hızlarının büyükten küçüğe doğru sıralanası ile yapılır. Herbir hız degerine karşılık bir olasılık veya işaretlee pozisyonu verilir F(U U ) = 1 ; N T FT-I (3) F(U U k ) = 1 ; 0.23 NT k Weibull (4) 236

3 Denkle 1 ve 2 de sözü gecen A ve B paraetreleri ise en küçük kareler yöntei ile tesili beş dağılı fonksiyonuna uyacak şekilde belirlenir. Hesaplar linear regresyon analizlerine dayanarak aşağıdaki gibi yapılır (5). U = Ay + B, =1, 2, N [ ] y =ln lnf(u U ), FT-I (5) { [ ]} 1/k y = ln 1F(U U ), Weibull Dönüş aralığı hesabındaki teel yaklaşı ise aşağıdaki bağıntılar (6) ile ifade edilir. Burada U, T r dönüş periyodundaki rüzgar hızını gösterir r U = Ay + B r r 1 y r = ln ln 1 FT-I (6) λtr [ ln( λ )] yr T r = Weibull Yukarıda sözü edilen çeşitli dağılı fonksiyonlarına karşı gelen ekstre değerler, %95 güvenilirlik aralığı ile hesaplanış alt ve üst liit değerleri ile birlikte sonuç olarak gösteriliştir. BULGULAR Çalışada ilk olarak teel istatistiksel veriler hesaplanıştır. Bunlar aksiu rüzgar hız ve yönleri, ese sayıları olarak sıralanabilir. Sonuçlar, ölçü süresindeki en şiddetli rüzgarların /sn hız aralığında kalak üzere GB, BGB ve BKB yönlerinden topla 48 kez estiği ve BGB yönü için 16.1 /sn den büyük olduğunu gösterektedir. Ayrıca, analizler sonucunda elde edilen rüzgar hızı ve yönlerinin ortak frekans dağılıları, ese yüzdeleri cinsinden Tablo 1'de gösterilektedir. Tablo 1 de verilen "TOPLAM" satırı yöne göre; "TOPLAM" sütunü ise hıza göre arjinal frekansları gösterektedir. Rüzgarların yönlere göre ese yüzdelerine (Tablo 1) bakıldığı zaan ise doinant rüzgar yönlerinin sırası ile DGD (%13.9), GD (% 15.3), BKB (%9.2) ve KKB (%9.1) olduğu, DGD-KKB aralığından esen rüzgarların olasılığının (% % % 9.2+%9.1 = % 47.5) olduğu, söylenebilir. 237

4 Tablo 1. Rüzgar hızlarının yönlere göre ese yüzdeleri Yönler K KKD KD DKD D DGD GD GGD G GGB GB BGB B BKB KB KKB Rügar Hızı (/sn Topla Topla *Topla satırı yöne göre; topla sütünu ise hıza göre arjinal frekansları gösterektedir **K:kuzey, D:doğu, B:batı,G:güney 238

5 Rüzgarların ese hız ve yön aralıklarının belirlenesinden sonra ekster değerlerin hesaplanası aacıyla uzun döneli rüzgar analizi yapılıştır.şekil 2 de uzun döneli rüzgar istatistiği hesaplaaları için seçilen kuzey batı (KB) yönü için 30 yıllık dönee ait en yüksek rüzgar hız değerler sunuluştur. KB yönünün örnek olarak seçilesinin nedeni ise dalga hesapları için gerekli en uzun kabara boyuna sahip olası ve uhteel en büyük dalganın bu yönde oluşasıdır. Ancak ühendislik etüdü sırasında tü yönler için bu hesapların yapılasının gerekliliği utlakdır. Hesaplar yıllık en yüksek değerleri kullanak yerine 8.30/sn lik rüzgar hızı eşik değer seçilerek yapılıştır. Örneklee için seçilen verilenin ortalaası 9.90, standart sapası ise dır. Söz konusu hesaplar neticesinde, FT I ve Weibull k=0.75, 1.00, 1.40, 2.00 dağılıları arasında en yüksek korelasyonu ile Weibull k=1.00 in, en düşük korelasyonu ise ile Weibull k=2.00 nin gösterdiği görülektedir. FT-I, Weibull k=0.75, 1.40 dağılıları için ise için korrelasyon katsayısı ise sırasıyla , , dir. Şekil 3 de çesitli yinelene periyodlarına ait sonuçlar, Weibull k=1.00 için %95 güven aralığı değerleri ile sunulaktadır. Buna göre 100 yıl yinelene periyodlu bir rüzgarın hızı 15.91/sn olacağı, alt ve üst liit değerlerininde 9.1 ila 22.7/sn arasında değişeceği söylenebilir. Öte yandan 100 yıllık rüzgar hız değerleri göz önüne alındığında ise. FT-I, Weibull k=0.75, 1.40, 2.00 dağılıları için bu değerlerin sırasıyla 15.58, 16.55, 15.31, /sn olduğu görülektedir. %95 güven aralığı ile hesaplanan alt ve üst liit değerlerin değişii ise sırasıyla , , , dur. Aslında tü bu değerlerin tasarı için uygun olduğu söylenebilir. Yıllık En Yüksek Değerler U (/sn) Yıl Şekil Dönine ait en yüksek rüzgar hızları 239

6 VERİ WEIBULL k=1.00 %95 GÜVEN. ARALIĞI Yinelene Periyodu (Yıl) Şekil 2. Ekster analiz sonucunda hesaplanış çeşitli yinelene periyoduna ait rüzgar hızları Weibull k=1.00 SONUÇLAR VE TARTIŞMA Deniz yapılarının stabilite hesapları, rüzgar yüzey akıntısı arasındaki ilişkinin tayini gibi kıyı ühendisliği uygulaalarında rüzgar verilerinin kullanıı oldukça yaygın bir yer tutar. Rüzgar hızlarının yönsel değişii, ekster rüzgar hızlarının belirlenesi oldukça önelidir. Bu çalışada Kuşadası yöresi rüzgar iklii değerlendirilesi örnek uygulaa olarak sunuluştur. Rüzgar hızları ve yönsel değişii rüzgar gülü ile gösterilesi oldukça yaygın bir uygulaa olsada, derin deniz deşarj sisteleri tasarıı sırasında dispersiyon nedeniyle olan seyrelenin hesaplanasında kullanılak aacıyla, daha nicel sonuçlar veresi bakıından, ortak hız yön frekans dağılı tablosu burada sunuluştur. Bu tablodan yararlanılarak tasarı için gerekli haki rüzgar yönü ve ikincil yönleri tayin etek ükü oluştur. Sonuçları saatlik ese sayıları cinsinden verekde olasıdır. Uzun döneli rüzgar istatistiğindeki bu güne dek yaşanan teel sorun, tahin için gerekli verilerin yetersizliğinden dolayı populasyonun doğru tarif edileeesinden ve populasyonu tarif eden istatistiksel dağılıların uyguluğunu araştıran testlerin farklı ekstrapolasyonlar gösteresinden kaynaklanaktadır. Bu nedenle birden fazla dağılıın test edilesi gerekliliği göz önünde bulundurularak. beş değişik dağılı ile ekster rüzgar hızı tayini yapılıştır. Ekster koşulların tayini sırasında olası hataların giderilebilesi aacıyla Dokuz Eylül Üniversitesi Araştıra Fonu tarafından desteklenen bir proje yürütülektedir (Gürhan, 2004). Bu çalışa ilgili projenin ilk sonuçlarını içerektedir 240

7 KAYNAKLAR ACES, 92 autoated Coastal Engineering syste. Technical reference. Coastal Engineering Research Center. Goda, Y., "On the Methodology of Selecting Design Wave Height," Proceedings, Twenty-first Coastal Engineering Conference, Aerican Society of Civil Engineers, Costa del Sol-Malaga, Spain, pp Gürhan G., Deniz Yapılarının Tasarıı için Uzun Döneli Dalga Tahini Çalışası. Sürekte olan Dokuz Eylül Üniversitesi Araştıra Fon Sayanlığı Projesi. 241