NİCEL TAŞKIN RİSK DEĞERLENDİRMESİYLE HASAR MODELLEMESİ VE METODOLOJİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Transkript

1 T.C. ORMAN VE SU İŞLERİ BAKANLIĞI SU YÖNETİMİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ NİCEL TAŞKIN RİSK DEĞERLENDİRMESİYLE HASAR MODELLEMESİ VE METODOLOJİNİN GELİŞTİRİLMESİ Tuğçehan Fikret GİRAYHAN Orman ve Su İşleri Uzman Yardımcısı Tez Danışmanı: Prof.Dr. Sevda Zuhal AKYÜREK Öğretim Üyesi- ODTÜ İnşaat Mühendisliği ANKARA 1

2 İÇERİK Tezin Amacı ve Motivasyon Taşkın Risk Yönetimi Hidrolojik ve Hidrolik Modelleme Hasar Modelleme Metodolojisi Taşkın Hasar Veri Tabanı Pilot Uygulama Terme Örneği Öneriler ve Sonuç 2

3 TEZİN AMACI Taşkın Yönetim Planlarının en kritik kısmını oluşturulan Taşkın Riskinin doğru ve kabul edilebilir bir yöntemle belirlenebilmesi için taşkınların oluşturacağı hasarın modellenmesinin esaslarını ortaya koymak, hasar modelleme çalışmaları için en uygun metodoloji ortaya çıkartmaktır. 3

4 MOTİVASYON Türkiye de taşkın modelleme çalışmaları genellikle taşkının hidrolojisi ve hidroliğine odaklanmıştır. Su Yönetimi Genel Müdürlüğü tarafından Türkiye de ilk defa risk esaslı taşkın yönetimi gündeme gelmiştir. Taşkın riskinin doğru belirlenebilmesi için hasarın modellemesi konusunda bugüne kadar yapılan herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu tezin hedefi taşkın risk değerlendirme aracı olarak hasar modellemesinin esasları ortaya koymak, AB ülkelerindeki iyi uygulamalar ışığında Türkiye için uygun bir metodoloji tespit ederek Taşkın Riskinin belirlenebilmesi için standartları ortaya koymaktır. 4

5 TEZİN İÇERİĞİ Tez Giriş Bölümü hariç 8 bölümden oluşmaktadır. Taşkın riskinin belirlenebilmesi için hasar modellemesine odaklanılmıştır. Tezin bütünlük arz etmesi için modelleme yaklaşımı hidroloji ve hidrolik modellemeden itibaren ele alınmıştır. Metodoloji geliştirilirken çok sayıda kaynak incelenmiş olup, taşkın yönetiminde kazanılan tecrübe ile Türkiye nin gerçeklerine uygun, uygulanabilir bir yaklaşım izlenmiştir. Kavramsal olarak geliştirilen metodoloji uygulama ile tatbik edilmiş ve sonuçları tartışılmıştır. 5

6 TAŞKIN RİSK KAVRAMI Taşkın riski : Taşkınların oluşturduğu tehlike yani muhtemel hasarlar ve o bölgenin taşkınların neticesinde hasar görülebilirliğidir. Taşkın Tehlikesi Su Derinliği Senaryoları Maruziyet Varlıkların Değeri Hasar Görülebilirlik Hasar-Derinlik Fonksiyonları ş ı i taşkın tehlikesi maruziyet hasar görülebilirlik Taşkın Hasar Potansiyeli 7

7 TAŞKIN RİSK KAVRAMI AB Taşkın DirektifineGöre : Taşkın riski taşkın olayının olma ihtimali ile meydana gelebilecek taşkının insan sağlığı, çevresel ve ekonomik aktivitelere olan muhtemel olumsuz etkilerinin birleşimidir. o Taşkın Tehlikesi o Taşkın Şiddeti Taşkının Olma İhtimali Taşkın Riski o Ekonomik o Sosyal o Çevresel ö ü o Ekonomik o Sosyal o Çevresel Varlıklar Hasar olma ihtimali o Duyarlılık 8

8 TAŞKIN RİSK YÖNETİMİ Geçmiş / Günümüz : Standart Tasarım Yaklaşımı Belli bir standardı sağlamak için yapılan koruma yaklaşımı Örnek: 100 Yıllık Taşkın Pik Debisine Göre Koruma Günümüz / Gelecek: Risk Yönetimi Önlemlerin faydası ile maliyetinin karşılaştırılması Örnek: Yıllık 2 Milyon TL lik Hasarın Oluşmasını Önlemek İçin Tedbirler 10

9 TAŞKIN RİSK YÖNETİMİ ler 1990 lar Taşkından Korunma Yaklaşımı Taşkın Kontrolü Yaklaşımı Taşkın Yönetimi Yapısal Önlem Odaklı Mühendislik Yaklaşımı Türkiye şu an burada Taşkın Olma İhtimalini Azaltan Önlemler Günümüz Taşkın Risk Yönetimi Hasar GörülebilirliğiAzaltan Önlemler 11

10 TAŞKIN RİSK YÖNETİMİ Taşkın risk yönetimi tamamen ortadan kaldırılması mümkün olmayan taşkın risklerinin kamu menfaatleri gözetilerek taşkın riskinin bir bölümüyle ilgilenen yaklaşımdır. Taşkın risk yönetiminin amacı taşkının etkilerini azaltılarak diğer alanlarla bir denge kurmaktır Taşkın risk yönetimi sadece tek bir eylemi içeren bir kavram değildir. Taşkın risk yönetimi taşkın riskinin analiz edildiği, önlemlerin düşünüldüğü, riskin azaltılması için politikalar geliştiren, önerilen önlemleri uygulayan ve izleyen devamlı süren bir süreçtir. Bu yaklaşım değişen şartlara ve toplumsal ihtiyaçlara uyan en iyi yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. 12

11 AB TAŞKIN DİREKTİFİ Taşkın Risklerinin Değerlendirilmesi ve Yönetilmesi Direktifi (2007/60/AT) 6 Kasım 2007 yılında yürürlüğe girmiştir. Taşkın Direktifinin temel yaklaşımı Havza Bazında Yönetim Taşkın risklerini değerlendirme ve yönetme merkezli bir yapı Taşkınların insan sağlığı, çevre, kültürel miraslar ve ekonomik faaliyetler üzerinde yarattığı olumsuz etkileri azaltmak 13

12 AB TAŞKIN DİREKTİFİ Taşkın Ön Risk Değerlendirmesi 22 Kasım 2011 Her 6 yılda güncelleme Taşkın Tehlike ve Taşkın Risk Haritaları 22 kasım 2013 Her 6 yılda güncelleme Taşkın Risk Yönetim Planları 22 Kasım 2015 Her 6 yılda güncelleme 14

13 MODELLEME YAKLAŞIMI Taşkın Risk Yönetimi hiyerarşik bir modelleme yaklaşımına dayanmaktadır. Hidrolojik ve Hidrolik Modelleme Taşkın Tehlike Haritaları Hasar Modellemesi Taşkın Risk Haritaları Taşkın Risk Yönetim Planı 15

14 MODELLEME YAKLAŞIMI Taşkın Yayılımı ve Su Derinliği Hasar-Derinlik Eğrileri Taşkın Riski Alt Havzalar için Hidrolojik Modelleme 2 -Boyutlu Hidrodinamik Model 1 Boyutlu Hidrodinamik Model Memba koşulu Mansap Koşulu (2) Hydrograph(1) Alt Havzalar için Hidrolojik Modelleme Q (m 3 /s) time 2 -Boyutlu Hidrodinamik Model 16

15 HİDROLOJİK MODELLEME Hidrolojik modelleme suyun doğadaki çevrimini etkileyen, yağış, sızma, buharlaşma, yeraltı suyundan beslenme, toprak nemi, sediment taşımını vb. birçok karmaşık olayın birbirleriyle ilişkisini kuran ve hidrolojik çıktılar elde eden modelleme yaklaşımıdır Hidrolojik Modellemenin taşkın modellemesindeki amacı hidrolik modele sınır koşulu sağlamaktır. Taşkın pik değerinin hesap edilmesi, belli bir konum için taşkın hidrografının elde edilmesi, taşkın ötelemesinin yapılması çalışmalarda kullanılan birçok hidrolojik model mevcuttur. 17

16 HİDROLOJİK MODELLEME Hidrolojik modeller zaman ve mekânsal türevleri işleme kıstasına göre temelde üç başlık altında toplanabilirler Hidrolojik Modeller Yarı Dağıtık Hidrolojik Modeller Dağıtık Hidrolojik Modeller Toplu Modeller Örnek : HBV ( Yeşilırmak Projesinde kullanıldı) Örnek: MIKE SHE Örnek : SVAT (Soil Vegetation Atmosphere Tool) 18

17 HİDROLOJİK MODELLEME Buharlaşma, Q(t) Yağış, I(t) HBV Hidrolojik Modeli Havza Sınırı Havza Yüzeyi Akarsu Akışı, Q(t) 19

18 Taşkın Pik Debisinin Hesaplanması Yağış-Akış Modelleri (Hidrolojik Modelleme) İstatistiki Yöntemler Birim Hidrograf Yöntemi Toplu Modeller Yarı Dağıtık Modeller Dağıtık Modeller Noktasal Frekans Analizi Bölgesel Frekans Analizi SCS Eğrisi Yöntemi Rasyonel Yöntem Synder Yöntemi DSİ Sentetik Yöntemi Taşkın hidrografının veya pik debisinin elde edilebilmesi için hangi yöntemin uygun olduğuna eldeki veriler, hidrolojik çalışma alanını büyüklüğü, proje süresi gibi koşullara göre karar verilir. 20

19 HİDROLİK MODELLEME Hidrolik Modelleme: Taşkın modellemesi özelinde hidrolik modelleme nehir hidroliğinin esaslarını taşkın esnasında akarsuyun davranışının modellenmesidir. Amaç : Farklı dönüş periyoduna sahip taşkınlara ait hidrografların meydana getireceği taşkın yayılım alanı, su derinliği ve su hızlarını elde etmek Yöntem : Hidrolik modeller sıkıştırılamaz akışkan ve değişmeyen su yoğunluğu varsayımın kabulüne dayanan üç boyutlu Navier-Stokes momentum denkleminin çözümüne dayanmaktadır. Navier-Stokes Denklemi 21

20 1B HİDROLİK MODELLEME 1 Boyutlu Hidrolik Modelleme: Bir boyutlu modelin matematiksek denklemi akarsu yatağı süreklilik ve momentumun korunumu kurallarıyla elde edilir. Bir birlerinden mesafede bulunan iki farklı kesite Saint-Venant denkleminin uygulanmasıyla aşağıda ifade edilen denklem şu şekildedir Süreklilik denklemi: Momentumun korunumu: 0 Analitik Çözümü Yok Sadece Numerik Yöntemler 23

21 2B HİDROLİK MODELLEME 2 Boyutlu Hidrolik Modelleme: İki boyutlu modeller Navier-Stokes denkleminde su derinliğinin ortalama hızına göre integralinin alınmasıyla elde edilen sonuçları kullanmaktadır Süreklilik denklemi: Momentumun korunumu : ve = x ve y eksenlerine göre ortalama hız =kanalın yüksekliğini, =kinematik türbülanslı viskositeyi,, =yatak eğimleri 0 24

22 BÜTÜNLEŞİK 1B/2B HİDROLİK MODELLEME Bütünleşik Hidrolik Modelleme: 1 Boyutlu modeller daha az işlem eforu gerektirse de taşkın dalgasının yatay eksendeki davranışı simüle etme, topografyayı ve en kesitleri yeteri ölçüde modele yansıtabilme yetisi sınırlıdır. Bu hataların giderilmesi için 2B hidrodinamik modellerin kullanılması ise yüksek zaman ve işlem eforu sorunlarına sebep olmaktadır. Bu sebepte son yıllarda bir ve iki boyutlu hidrodinamik modelleri bir arada kullanıldığı hibrit modellerin kullanımı artmaktadır Taşkının ana yatağında bir boyutlu St. Venant denklemlerini kullanırken taşkının yatağı dışına çıktığı anda ise iki boyutlu modelleme yaklaşımını uygulamaktadır 25

23 BÜTÜNLEŞİK 1B/2B HİDROLİK MODELLEME Bütünleşik Hidrolik Modelleme: İki farklı hücre için uygulanan Manning denklemi aşağıda ifade edilmiştir., /,, Su yüksekliği denklemi ise şu şekildedir: /,,,,, SOBEK 1B Ve Sobek 2B Arasındaki Birleşimi Gösteren Şema (Deltrares, 2014) 26

24 BÜTÜNLEŞİK 1B/2B HİDROLİK MODELLEME Bu teknik hem akarsuların meydana getirebileceği taşkınların yatak boyunca davranışını yansıtma da hem de bu akarsuların meydana getirebileceği taşkın alanların 2B modellenmesinde kullanılmaktadır Gerek SYGM nin yürüttüğü gerekse DSİ yürüttüğü hidrolik modelleme çalışmalarında bu yaklaşım kullanılmaktadır. 27

25 Hidrolik Modelleme Örnekleri 30 caycumalevee Plan: Plan filyos karadeniz Legend 25 EG Q1000 WS Q1000 Ground LOB ROB 1B Hidrolik Modelleme 20 caycumalevee Plan: Plan Elevation (m) Legend EG Q1000 WS Q1000 Ground Levee Bank Sta Elevation (m) Main Channel Distance (m) Station (m) 1B/2B Hidrolik Modelleme 28

26 EKONOMİK HASARLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Karar Destek Unsuru Olarak Taşkın Hasar Değerlendirmesi 1 Taşkın Riskinini tanımlanması ( Hasar / yıl olarak mevcut riskin ifade edilmesi) 2 Taşkın risk azaltımı için yapılacak olan çalışmalarının maliyetinin tespit edilmesi 3 Risk azaltımı için yapılacak olan maliyetlerin fayda/maliyet analiziyle ve net faydasının belirlenmesi 4 Fayda/maliyet analizine göre belirlenen risk azaltımının diğer politik alanlarla olan ilişkisinin incelenmesi 29

27 EKONOMİK HASARLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Farklı tipte ve tekerrür debilerine denk gelebilecek hidrolojik bilgi Taşkından kaynaklanan suyun yayılımı ve derinliğini belirleyen hidrolik modelleme Taşkın hasarlarının bulunabilmesine imkan sağlayan belli bir bölge için üretilmiş olan hasarderinlik fonksiyonları Hasar-İhtimal eğrilerin karar verme aşamasında ve taşkın risk yönetiminde büyük önem taşımaktadır 30

28 TAŞKIN RİSK AZALTIMI İÇİN TAKİP EDİLECEK ADIMLAR 31

29 TAŞKIN HASARLARININ TÜRLERİ Taşkın hasarları geniş bir alanı kapsamaktadır: İnsanların Sahip Olduğu Canına Ve Mal Güvenliğine Altyapı Sistemlerine Olan Hasarları, Kültürel Mirasa, Ekolojik Sisteme, Sanayi Üretimine Ve Diğer Sektörlere Genellikle ilk olarak doğrudan ve dolaylı hasarlar olarak, ikincil olarak maddi ve maddi olmayan hasarlar olarak sınıflandırılır 32

30 TAŞKIN HASARLARININ TÜRLERİ ÖLÇÜ MADDİ (Tangible) MADDİ OLMAYAN (Intangible) HASRIN TÜRÜ DOĞRUDAN (Suyla Temas) DOLAYLI Varlıkların maruz kaldığı fiziksel hasarlar -Binalar ve muhteviyatı -Altyapı tesisleri -Endüstriyel üretimdeki kayıplar -Ulaşımdaki aksaklıklar -Acil müdahale masrafları - Can kaybı -Halk sağlığına etkiler -Ekolojik varlıkların kaybı -Taşkın sonrası iyileştirme faaliyetleri -Taşkın bölgesindeki insanların artan hassasiyeti 33

31 YILLIK ORTALAMA HASAR Taşkın hasarının taşkının olma ihtimaliyle ilişkisini gösteren grafikte hasarın altında kalan alan yıllık ortalama taşkın hasarı göstermektedir. Bu eğrinin hesaplanmasında farklı çeşitte ciddi taşkınların meydana getirdiği sonuçların değerlendirilmesi gerekmektedir. En az 3 taşkın olayı, literatürde ise 6 taşkın olayı için değerlendirme yapılması tavsiye edilmektedir. 35

32 HASAR MODELLEME Varlıkların Değeri Hasar-Derinlik Eğrileri Hasar Hidrolik Modelleme 36

33 HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ Taşkın hasar değerlendirmesi tüm hasar modelleme çalışmalarında uygulanacak şekilde dört aşamada yapılmalıdır Aşama1 Hasar modellemesi için uygun yaklaşımın belirlenmesi Aşama 2 Hasar sınıflarının belirlenmesi Aşama 3 Hasar Modellemesinde Verilerin Toplanması ve Hesaplanması Aşama 4 Hasar Modellenmesi ve Sonuçların Sunulması 37

34 HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ Hasar Modellemesi Aşama1 Aşama 2 Aşama 3 Mekansal Ölçeğin Belirlenmesi Amacın Belirlenmesi ve Detay Seviyesi Kaynakların Analiz Edilmesi Önceden Elde Edilmiş Verilerin Mevcudiyeti Aşama 4

35 MEKANSAL ÖLÇEĞİN BELİRLENMESİ Büyük ölçek ulusal bir kıyı sınırı veya sınır aşan bir nehir havzası HASSASİYET KÜÇÜK ÖLÇEK İNCELENECEK ALANIN BÜYÜKLÜĞÜ YEREL Orta ölçek Nehir havzası ORTA ÖLÇEK HAVZA Küçük ölçek havza yerel ölçek, alt BÜYÜK ÖLÇEK ULUSAL MALİYET/ BİRİM ALAN 39

36 AMACIN BELİRLENMESİ VE DETAY SEVİYESİ Taşkın hasar değerlendirmesinin somut hedeflere ulaşabilmesi için ve her bir yönetim seviyesinde hangi detayda olması belirlenirken ne gibi kriterlere bakılmalıdır? Ölçek Çalışma Alanın Büyüklüğü Yönetimsel Seviye Detay Seviyesi Birim Alan İçin Kaynak Miktarı Girdi Verisi Ölçütü Büyük Ulusal Taşkın Yönetim Politakası Düşük Düşük Düşük Orta Havza Taşkın Yönetim Planları Orta Orta Orta Düşük Yerel Tek Bir Önlem Seviyesi Yüksek Yüksek Yüksek 40

37 KAYNAKLARIN ANALİZ EDİLMESİ İstenen Detay Seviyesi ve Doğruluk En Yüksek hassasiyet ve doğruluk Bütçe ve Zaman Kısıtlı Örnek : 2000 adet konut ve mülkün bulunduğu bir alanın bu düzeyde detaylı bir çalışmasının yapılmasının 3 ile 6 ay arasında süreceği tahmin edilmiştir (Pennning ve Rowsell,2003) CORINE verileri Ücretsiz ATKIS verileri (Almanya) 7.5 /km 2 Amaca uygun gerçekçi detay seviyesi ALK veriler (Almanya) /km 2 41

38 ÖNCEDEN ELDE EDİLMİŞ VERİLERİN MEVCUDİYETİ Taşkınların yayılacağı alanlara dair bilgiler Arazi kullanım verileri Risk altındaki unsurlara ait değer bilgileri Hasar - derinlik fonksiyonları Bütçe ve zamandan tasarruf Bu Veriler Çalışmalardan Önce Elde Edilmişse 42

39 HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ Hasar Modellemesi Aşama1 Aşama 2 Doğrudan Oluşan Maddi Hasar Sınıfları Aşama 3 Aşama 4

40 DOĞRUDAN OLUŞAN MADDİ HASAR SINIFLARI Hangi sınıfta doğrudan oluşan maddi varlıklara ait hasar değerlendirilmesinin yapılacağının önceden tespit edilmelidir. Her hasara uğrayacak her unsurun ayrı ayrı değerlendirilmesi maliyetli ve zaman alıcıdır. Ekonomik sistem içinde büyük yer tutan varlıklara ait hasar değerlendirilmelerine öncelik tanınması esastır. Hasar değerlendirme çalışmaları ağırlıklı olarak yerleşimin yoğun olduğu yerleri incelenmelidir Konutların içindeki eşyalar, endüstriyel tesisler, ticari ve kamu binaları ve bunların içindeki eşyalarını doğrudan maddi hasarların çoğunluğunu oluşturmaktadır. 44

41 HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ Hasar Modellemesi Aşama1 Aşama 2 Aşama 3 Aşama 4 Taşkının Fiziksel Karakteristiği Arazi Kullanım Verileri Risk Altındaki Unsurların Değerinin Belirlenmesi Hasar Fonksiyonları

42 TAŞKININ FİZİKSEL KARAKTERİSTİĞİ En önemli parametre muhtemel taşkınının gerçekleşmesi ve yaratacağı fiziksel zararlardır. Fiziksel karakteristik hidrolik modelleme sonucu elde edilmektedir. Su yüksekliklerinin yüksek doğrulukta hesaplanabilmesi hasar modellemesi için önem teşkil etmektedir. Bazı durumlarda su derinliği dışında taşkının diğer özellikleri de hasarın miktarını etkilemektedir. 46

43 TAŞKININ FİZİKSEL KARAKTERİSTİĞİ TAŞKININ FİZİKSEL NİTELİKLERİ HASARLA OLAN İLGİSİ Yayılım Alanı Hangi unsurların risk altında olduğunu belirler Su derinliği Hasarın oluşmasındaki en büyük etken Süresi Yapıların hasargörmeoranına etkilemekte Hız Yüksek hıza sahip olan taşkınlar hasarın artmasına sebep olmakta özellikle ani taşkınlar oluşturduğu zararlar ve yüksek su hızınıntaşkınkorumayapılarına verdiği hasarlar Suyun yükselme hızı Erken uyarı ve tahliye çalışmalarına tesir etmektedir Taşkının meydana geldiği zaman Özellikle tarımsal ürünler için önemlidir Kirlilik Taşkın sularında yer alabilecek tehlike maddeler riski ciddi derece arttırmaktadır Tuzlu/temiz su karışması Özellikle kıyı bölgelerinde tuzlu sulardan dolayı hasarlar artmaktadır. 47

44 ARAZİ KULLANIM VERİLERİ ARAZİ KULLANIM VERİLERİ NESNE TABANLI TOPLULAŞTIRILMIŞ BİRİNCİL VERİLER İKİNCİL VERİLER CORINE Saha Çalışması Bina-Bina Sınıflama İmar Planları Adres Bazlı Veriler 48

45 RİSK ALTINDAKİ UNSURLARIN DEĞERİNİN BELİRLENMESİ Risk altındaki unsuların konum, sayı ve türlerinin belirlenmesinden sonra hasar modellemesine esas teşkil edecek olan bu unsurların parasal olarak değer biçilmesine aşamasına geçinilir. Bazı temel yaklaşımlar Resmi İstatistiklerden Toplulaştırılmış Verilerin Elde Edilmesi Arazi Kullanım Birimlerini Ayrıştırılması: Mekânsal Modelleme Binaların Nesne Tabanlı Yöntemlerle Değerlendirilmesi Malların Nesne Tabanlı Yöntemlerle Değerlendirilmesi 49

46 HASAR FONKSİYONLARI Hasar fonksiyonları, risk altındaki varlıkların taşkının karakteristik özelliklerine göre ve genelde su derinliğine göre hassasiyetini gösteren kavramdır Hasar Fonksiyonu Türü Elde Ediliş Türü Mutlak Kısmi Gerçek Veriler Sentetik 50

47 HASAR FONKSİYONLARI Kısmi Hasar Fonksiyonu Mutlak Hasar Fonksiyonu Yeşilırmak Havzasında Kullanılan Kısmi Hasar Fonksiyonu 51

48 HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ Hasar Modellemesi Aşama1 Aşama 2 Aşama 3 Aşama 4 Hasarın Hesaplanması Hasarın Haritalaması

49 HASARIN HESAPLANMASI Mutlak Hasar Yaklaşımı Mutlak Hasar Fonksiyonu Kullanılırsa Hidrolik modelleme neticesinde elde edilen su derinlikleri ve ve arazi kullanım bilgileri, bunların mutlak hasar fonksiyonları sayesinde mutlak hasarın her bir mülk veyaekonomik değere yarattığı göre doğrudan mutlak hasar miktarı elde edilmektedir. Hasar Taşkının Niteliği (Su Derinliği) Mutlak Derinlik-Hasar Fonksiyonı Arazi kullanım verisi Varlıkların Hassasiyeti Varlıkların Değeri 53

50 HASARIN HESAPLANMASI Kısmi Hasar Yaklaşımı Arazi kullanım bilgileri ile varlıkların değerlerinin bir araya getirerek risk altındaki varlıkların toplam değeri hesap edilir Beklenen en yüksek hasar potansiyeli hidrolik modelleme neticesinde elde edilentaşkınyayılım haritaları ve özellikle su derinlikleri ile birleştirilir Sonuç olarak çıkan her bir varlığa veya her bir varlığın birimdeki hasar kısmi hasar fonksiyonu olarak hesaplanır ve toplam hasarların dağılımı olarak, su derinliğinin birer fonksiyonu olarak gösterilir. Hasar Taşkının Niteliği (Su derinliği) Kısmi derinlik-hasar foksiyonu Risk altındaki varlıkların değeri Varlıkların hassasiyeti Varlıkların değeri Arazi kullanım bilgisi 54

51 İNCELENEN HASAR MODELLEME METODOLOJİLERİ Örnek Arazi Kullanım Verisi Varlıkların Değerlendirme Yöntemi Hasar Fonksiyonu 1 Ren Atlası (IKSR 2001) Toplulaştırılmış Veriler (Corine Arazi Örtüsü) Her bir arazi kullanım sınıfı için yaklaşık değerler Kısmi Büyük (ulusal) 2 Ulusal risk değer tahmin verileri (DEFRA 2001) Nesne tabanlı veri (Ulusal mülkiyet veritabanı) - Ağırlıklı yıllık ortalama hasar 3 RASP Yüksek Seviye Yöntemi Nesne tabanlı veri (Ulusal milkiyet veritabanı) Mutlak Orta (Havza) 1 Alman orta ölçek yaklaşımı 2 Hollanda Standart Yöntemi MDSF ( İngiltere) 3 (Defra vd 2004) 4 DWA yaklaşımı (Almanya) 1 MERK, Almanya Kıyıları( Toplulaştırılmış Veriler (ATKIS - DLM) -toplulaştırılmış veriler -geomarketing verileri nesne tabanlı veriler (Ulusal mülkiyet veritabanı) Nesne tabanlı veriler (imar planları) Nesne tabanlı veriler (saha çalışması) - Resmi istatistiklerden toplulaştırılmış veriler -arazi kullanım verilerinin ayrıştırılması -her bir hasar sınıfı için yaklaşık değerlendirmeler -Resmi istatistiklerden hesaplamalar - Resmi bina değerlendirme kılavuzu Kısmi Kısmi Mutlak Mutlak, bölgeye özgü Kısmi Küçük (yerel) Çok Renkli Rehber (İngiltere) 2 Tuna Nehri çalışması ( Almanya) 3 Çek Yöntemi 4 DWA yaklaşımı (Almanya) Nesne tabanlı veriler (saha çalışması) Nesne tabanlı (saha çalışması, adres sistemi, imar planları ) Nesne tabanlı veriler Ninaların değerleri resmi kaynaklardan alınmakta Mutlak Kısmi Mutlak, bölgeye 55

52 İNCELENEN HASAR MODELLEME METODOLOJİLERİ 56

53 BAZI ÖRNEK YAKLAŞIMLAR İNGİLTERE Ulusal, havza ve yerel ölçekte hasar değerlendirme yaklaşımı Mutlak Hasar Fonksiyonları Risk Altındaki varlıkların ekonomik olarak değerlendirildiği gibi çevresel ve sosyal hasarlar üzerinde de çalışılmaktadır Saha çalışmalarından elde edilen Nesne Tabanlı arazi kullanım verileri (Küçük ölçek için) Ulusal Mülkiyet Veri tabanı(orta Büyük Ölçek) Çek Cumhuriyeti 3 farklı ölçek için hasar modellemesi Ekonomik hasarlara odaklanılmıştır. 300 adet kısmi hasar fonksiyonu üretilmiştir Resmi ve ticari verilerden toplanan arazi kullanım verileri birleştirilmiştir. Toplulaştırılmış ve nesne tabanlı veriler bir arada kullanılmıştır. HOLLANDA Ekonomik hasarların değerlendirilmesine odaklanılmıştır 11 adet kısmi hasar fonksiyonu üretilmiştir Resmi ve ticari verilerden toplanan arazi kullanım verileri birleştirilmiştir Almanya Her eyalet farklı yöntemler kullanmakta Ekonomik hasarların değerlendirilmesine odaklanılmıştır Hem mutlak hem de kısmi hasar fonksiyonları kullanılmaktadır Arazi kullanım verileri arazi çalışmaları ve ikincil kaynaklardan alınmıştır Risk altındaki varlıklar resmi istatistiklerden ve nesne bazlı değerlendirmelerden elde edilmiştir. 57

54 TÜRKİYE İÇİN UYGUN HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ Ülkemizde Taşkın Yönetimi kapsamında başlayan çalışmalar risk değerlendirme yaklaşımlar kapsamında uygun olan metodolojinin belirlenebilmesi için AB ülkelerinde uygulanan 11 adet farklı metodoloji incelenmiştir Taşkın yönetiminin havza bazında yapıldığı, ülkemizde mevcut veri durumu ve imkanlar değerlendirildiğinde tezde detayları anlatılan Alman 1 No lu Orta Ölçek sınıfında yer alan hasar modellemesinin uygun olacaktır. 58

55 TÜRKİYE İÇİN UYGUN HASAR MODELLEME METODOLOJİSİ -ALMAN ORTA- ÖLÇEK YAKLAŞIMI AŞAMA 1 ÖRNEK Veri Gereksinimi ALMAN ORTA ÖLÇEK YAKLAŞIMI Toplulaştırılmış arazi kullanım verisi Resmi istatistiklerden toplulaştırılmış varlıkların değerler verileri AŞAMA 2 Hasar Sınıfları Taşkının Özellikleri Resmi istatistikler taşınmazlar için veri sağlamaktadır.(binalar ve ekipman) Diğer sınıflara( eşyalar, envanterler, altyapılar vb) ait veriler diğer kaynaklardan elde edilmelidir ( uzman görüşü, sigorta verileri vb.) Farklı tekerrür debilerine göre : Yayılım alanı Su derinliği AŞAMA 3 AŞAMA 4 Arazi kullanım verileri Varlıkların değerinin belirlenmesi Hasar Fonksiyonları Hasar Modellemesi ve Gösterimi Alman ATKIS verilerinden elde edilene toplulaştırılmış arazi kullanım verileri En az 10 farklı sınıf verisi kullanılır Ayrıca sosyo ekonomik veriler için geomarketing yöntemlerinden gelen verilerde eklenebilir Resmi istatistiklerden taşınmazlar için ulusal seviye için toplanan toplulaştırılmış veriler belediye yönetim birimine kadar indirgenir Her bir değer varlığın değeri için veya ekonomik sınıf için arazi kullanımına göre tekrar ayrıştırma yapılabilir (mekânsal modelleme) Geomarketing verileri mekânsal modelleme için kullanılabilir 5 ile 10 arasında kısmi hasar fonksiyonları kullanılmıştır. Bu fonksiyonlar hem gerçek verilerin tutulduğu veri tabanlarından hem de sentetik yöntemlerden elde edilmiştir. Sonuçlar hasarın dağılımını gösteren bir şekilde haritalandırılmıştır. 59

56 Aşama 1:Hasar Modellemesi İçin Uygun Yaklaşımın Seçimi Mekansal Ölçek Hidrolojik ve hidrolik modelleme çalışmaları havza bazında yapılmalıdır. İdari birim olarak en azından ilçe seviyesinde mekânsal ölçeğe indirgenmelidir. Amaç Kaynakların Mevcudiyeti Taşkın yönetim planları taşkın öncesi, esnası ve sonrasında alınması gereken tedbirleri ortaya koymaktadır. Tedbirlerin gerçekçi, uygulanabilir olabilmesi için fayda maliyet analizi gerekmektedir. Hasar Modellemesinin sonucu fayda yı oluşturmaktadır. Taşkın Yönetim Planlarının hazırlanması esnasında nesne tabanlı yüksek hassasiyet içen mekânsal verilerin bu planların oluşturulması esnasında üretilmesi mümkün değildir. Hali hazarda olan mekânsal veriler kullanılmalı ağırlıklı olarak ikinci veri türü olan imar planları ve toplulaştırılmış arazi kullanım verilerinin kullanılması uygun olacaktır. Ön Verilerin Mevcudiyeti Hasar derinlik fonksiyonları mevcut değildir. Bu verilerinin olmaması harcanacak olan zaman ve bütçeyi etkilemektedir. 60

57 Aşama 2: Maddi Hasar Sınıflarının Belirlenmesi Taşkından kaynaklanan tüm hasarların modellenmesi en doğru yaklaşımdır. Bütçe ve zaman kısıtı nedeniyle doğrudan maddi hasar sınıfı olarak aşağı da yazanlarla sınırlı kalmamak üzere belirlenmesi gerekmektedir. Yerleşim Amaçlı Binalar Konutlar Konutların içindeki eşyalar Yerleşim Amaçlı Olmayan Binalar Altyapı Tesisleri Tarımsal Üretim Bölgeleri Ticari merkezler ve bu binalardaki ekipman ve araçlar Fabrika Binaları ve bu binalardaki ekipman ve araçlar Hastane, okul, itfaiye, demiryolları, spor tesisleri Yollar, elektrik ve telefon hatları, doğalgaz, kanalizasyon ve su temin sistemleri Tarım Ürünleri Çiftlik Hayvanları 61

58 Aşama 3: Hasar Modellemesi İçin Verilerin Toplanması ve Hesaplanması Taşkının Fiziksel Karakteri 2 Boyutlu Hidrolik modelleme sonucu su derinliği ve su hızı belirlenir. Arazi Kullanım Verileri Nesne tabanlı veriler ( İmar Planları) Güncel durumu tespit etmek için saha çalışmalarıyla desteklenmelidir. Risk Altındaki Unsurların Değerinin Belirlenmesi Nesne tabanlı imar planlarına dayanan ve birim fiyat esasına dayanan yöntemin kullanılması Hasar Fonksiyonları Türkiye de üretilmiş herhangi bir hasar fonksiyonu yoktur. Bu Tez çalışması kapsamında uygulama kısmında Amerikan Ordu Mühendisliği tarafından üretilmiş olan ve uzun gözlemler sonucu elde edilen hasar fonksiyonları kullanılmıştır. 62

59 Hasar-Derinlik Fonksiyonları Türkiye İçin Oluşturulması Gereken Hasar Fonksiyonlarının Sınıflandırılması SuDerinliği Zemin Seviyesindeki Taşkın Yayılım Alanı Hasar Sınıflama: Bodrum Katlara gelecek hasarlar Binalar Binaların İçindeki Eşyalar Üst Katlara gelecek hasarlar Binalar Binaların İçindeki Eşyalar Türkiye İçin Farklı Bina ve Altyapı Tesisleri İçin Üretilmesi Gereken Hasar Fonksiyonları 1: Az Katlı Binalar İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 2: Orta Yükseklikli Binalar İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 3: Yüksek Binalar İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 4: Ticari Tesisler İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 5: Fabrikalar İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 6: Yollar ve Demiryolları İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 7: Elektrik ve İletişim Sistemleri İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 8: Su Temini ve Atık Su Tesisleri İçin Hasar Derinlik Fonksiyonları 9: TarımAlanları İçin Ürün Türüne Göre Hasar Derinlik Fonksiyonları 63

60 Aşama 4: Hasar Modellenmesi ve Sonuçların Sunulması Hasarı hesaplarken kısmi hasar fonksiyonlarını kullanılarak risk altındaki varlıkların hasar görülebilirliği bulunarak ve varlıkların değerleri ile çarpılarak muhtemel hasarlar hesaplanır. ğ, ö ü, ) H ö ü i,j =f(varlıkların nitelikleri i,j taşkının niteliği k sosyoekonomik niteliği l ) i = risk altındaki maddi unsurların sınıfı ( n tane sınıf olabilir) j = riskli unsur sınıfındaki varlıklar ( m tane varlık olabilir) k = taşkın tipi / belirli bir taşkın senaryosu l= sosyo ekonomik durum hassasiyet= yüzdelik olarak ifade edilen oran 64

61 TAŞKIN HASAR VERİ TABANININ GELİŞTİRİLMESİ Taşkın hasar modelleme çalışmalarına altlık teşkil edilmesi için taşkın hasar veri tabanının oluşturulması gerekmektedir. Ayrıca Taşkın Maksatlı Yatırım Bütçelerinin Planlaması Özel Sektörün Yatırımlarının Planlanması Sigortalama Bedellerinin Belirlenmesi Mekânsal Planlama Çalışmalarına katkı sağlayacaktır. 65

62 Taşkın Hasar Veri Tabanının Geliştirilmesinin Aşamaları Taşkın Hasar veri tabanının temel yapı taşları şu şekilde olmalıdır: 1) Risk altındaki varlıkların değerleri 2) Taşkın hasar modellemesine konu olabilecek varlıkların hassasiyetleri 3) Farklı taşkın koşullarına göre hasarın sınırını belirleyecek önemli değişkenler 4) Toplulaştırılacak verilerin seviyeleri 5) Taşkın tekerrür debilerine ilişkin veriler 6) Meydana gelen taşkınların yıllık ortalama hasara dönüştürebilecek diğer veriler Taşkın Hasar Veritabanının Basitleştirilmiş Yapısı 66

63 Taşkın Hasar Veri Tabanın Veri Yapısı ve Formatı Veri tabanı farklı yapıda bir çok bilgisayar sistemi ile çalışabilmeli ve elektronik ortamda saklanmalıdır. Farklı su derinlik ve yayılım alanları için modelleyen hidrolik modellerin ihtiyaç duyduğu verilerle uyumlu olmalıdır. Taşkın hasar verilerinin Excel ortamında tutulabilir Taşkın derinliklerine göre hasara uğrayan varlıkların değerleri farklı sıralarda olacak şekilde tutulmalıdır. Ayrıca imkan varsa Access veritabanı kullanılması da CBS yazılımları ile ilişkilendirilmede kolaylık sağlamaktadır Veritabanı farklı tipteki binaların özelliklerine kapsamalıdır örnek olarak farklı tipte evler, yerleşim amaçlı olmayan binalar ve farklı arazi kullanım verilerine ait excel çalışma sayfaları olmalıdır. Excel Tabanlı Yerleşim Amaçlı Olmayan ve Su Derinliği ile Diğer Parametrelerle İle İlişiki Kuran Taşkın Veri Tabanı Örneği 67

64 ÖRNEK ÇALIŞMA TERME UYGULAMASI Hasar modellemesine pilot çalışma olarak Orta Karadeniz Bölgesinde Samsun İli nin 58 km doğusundaki Terme İlçesi seçilmiştir. Modelleme alanı Terme ilçesinden geçen Terme Çayının Karadenize dökülmeden önceki yaklaşık 6 km lik bölümünü kapsamaktadır. Çalışma Alanı 68

65 Uygulama Çalışması- Hidrolojik ve Hidrolik Özellikler Hidrolojik ve Hidrolik çalışmalar DSİ tarafından hazırlanan Samsun-Terme ilçe Merkezinde Terme Çayının Taşkın TehlikeAlanlarının Belirlenmesi Raporu dan elde edilmiştir. Taşkın debileri : Q 100 (m 3 /s) Q 500 (m 3 /s) 1155, ,21 Hidrolik Modelleme 69

66 Uygulama Çalışması- Hasar Modelleme Çalışması Tez de önerilen metodolojiye göre hasar modellemesi gerçekleştirilmiştir. Bölge için üretilmiş herhangi bir hasar fonksiyonu bulunmamaktadır. Bu sebepten dolayı literatür araştırılması yapılmış ve geniş bir örneklemeye sahip Amerikan Ordu Mühendisliği tarafından üretilmiş taşkın azaltım çalışmalarında kullanılan fonksiyonların pilot çalışma bölgesinde kullanılmasına karar verilmiştir. Söz konusu hasar fonksiyonları Amerikan Ordu Mühendisliğinin sayılı genelgesiyle yayınlanmış olup A.B.D yaşanan büyük taşkınların meydana getirdiği hasarlarının genelleştirilmesi ile elde edilmiş olup ayrıca taşkın sigorta sistemi içinde kullanılmaktadır. 70

67 Uygulama Çalışması- Hasar Modelleme Çalışması Hasar Derecesi (%) Hasar-Derinlik Eğrisi ( tek katlı binalar için) Su derinliği (m) Hasar Derecesi (%) Hasar-Derinlik Eğrisi ( iki katlı binalar için) Su derinliği (m) 71

68 Uygulama Çalışması- Hasar Modelleme Çalışması Hasar- Derinlik Eğrisi ( çok katlı binalar için) Hasar Derecesi (%) Su derinliği (m) 72

69 Modelleme Yaklaşımı Hidrolik Modelleme Mekansal Veriler Mekansal Veriler ve Su derinliklerin eşleşmesi Binalara Hasar Görülebilirliklerinin İşlenmesi Risk Altındaki Unsurların Değerinin Belirlenmesi Nesne Bazlı Hasar Sonuçları 73

70 Uygulama Çalışması- Hasar Modelleme Çalışması 74

71 Uygulama Çalışması- Hasar Modelleme Çalışması 75

72 Uygulama Çalışması- Hasar Modelleme Çalışması 76

73 Uygulama Çalışması- Sonuçlar Terme ilçe merkezinde uygulanan hasar modellemesinde 3793 adet bina imar planını ve uydu görüntüsü (Google Earth) tespit ediliştir. Binalara ait sayıları şu şekildedir: BİNA TİPİ SAYI ORTALAMA TABAN ALANI (m 2 ) 1 Katlı Katlı Katlı Katlı Katlı Katlı Taşkından Etkilenen Toplam Bina Sayısı 2738 İncelenen Toplam Bina 3793 Oran(%)

74 Uygulama Çalışması- Sonuçlar Yıllık Beklenen Ortalama Hasar 2 Hasar (TL) Taşkın İhtimali (1/Yıl) Tekerrür Periyodu (yıl) Taşkın Hasarı (Milyon TL) Yıllık Beklenen Ortalama Taşkın Hasarı 0.91 Taşkın Riski 78

75 Franse-Nice Kenti Hasar Modellemesi Benzer Çalışmalar- Nice Örneği Nice Şehri İçin Yıllık Beklenen Ortalama Taşkın Hasarı 10,313,892 79

76 Benzer Çalışmalar- İngiltre Örneği İngiltere'de yapılan Hasar Modellemesi Sonucunda Elde Edilen Risk Haritası 80

77 ÖNERİLER VE SONUÇ Hidrolojik Modelleme Fiziksel modelleme kapsamında çalışma yapılacak olan havzaya ait toprak nemi ve yapısına ile arazi kullanıma ait verilerin yerel durumu yansıtacak şekilde üretilmiş olması gerekmektedir. Yarı-dağıtık veya tam dağıtık model altlıklarını kullanan hidrolojik modeller kullanılmalıdır. Ayrıca bu tip yazılımlar yazılımın yapıldığı ülkedeki havzaların özelliklerini kullandıklarından dolayı ülkemizde özgü hidrolojik modellerinin oluşturulması gerekmektedir. Çalışma alanındaki yağış, buharlaşma ve sıcaklık gibi hidrometorolojik verilerin mümkün olduğunca küçük zaman aralıklarını içermeli ve çalışma bölgesini temsil etmelidir Hidrolik Modelleme SYM çalışma alanı için özel üretilmiş olmalı ve hassasiyet derecesi dikeyde mümkün olduğunca ( m) yüksek olmalıdır. Hidrolik modelleme sonuçları geçmiş yıllarda yaşanmış olan taşkınların su derinliklerine ve yayılım alanlarına göre mutlaka kalibrasyonu yapılmalı ayrıca farklı taşkınlara göre de doğrulama (validasyon) yapılmalıdır Zaman ve bütçe imkanlarına göre doğru model seçilmeli ve kritik yerlerde sığ yüzey denklemlerini kararlı bir şekilde tam çözen iki boyutlu modeller kullanılmalıdır. 81

78 ÖNERİLER VE SONUÇ Hasar Modellemesi Hasar Modellemesi tezde detayları anlatıldığı gibi dört aşamada gerçekleştirilmelidir. Taşkın yönetim planlarının havza bazlı yapıldığı göz önüne alındığında 1 Numaralı Orta Ölçek Yaklaşımı olan Alman Orta Ölçek Yaklaşımı nı esas alan metodoloji uygulanmalıdır. Hasar-derinlik fonksiyonları mutlaka oluşturulmalıdır. Bu fonksiyonların oluşturulması için ulusal veya uluslararası Ar-Ge fonlarından yararlanılmalıdır. Risk altındaki unsurların değerlerini belirlemek için projeler geliştirilmeli sigorta şirketleri ile müşterek projeler geliştirilmelidir. Ekonomik Hasarların Değerlendirilmesi Ekonomik hasarların değerlendirilmesi Bölüm 4 de belirtilen esaslar çevresinde değil tüm hasarlar için yapılmalı ve taşkınla ilgili planlama ve risk azaltım çalışmaları için yıllık ortalama hasarlar fayda maliyet analizlerinin yapılabilmesi için hesaplanmalıdır. Taşkın Hasar Veri Tabanı Hasar modellemesinin belli bir standartta, etkin ve güvenilir sonuçlar içerecek şekilde yapılabilmesi yüksek detayda veri içeren, kullanıcı dostu, araştırmacıların ve uzmanların erişimine açık, açık kaynak kodlu ve güncellenebilir bir veri tabanı geliştirilmelidir 82

79 SONUÇ Taşkınlardan sadece koruma odaklı yaklaşımdan risk yönetimine geçilmelidir. Taşkın riskinin yönetilmesi farklı disiplinlerdeki uzmanlıkların koordinasyonu ile mümkün olabilir. Taşkın Yönetim Planlarının uygulanabilir kılmak için mümkün olduğunca hassas hasar modellemesiyle fayda-maliyet esaslı yaklaşıma odaklanılmalıdır. Hasar - Su Derinliği fonksiyonlarının Türkiye için üretilebilmesi için araştırma projeleri başlatılmalıdır. Çeşitli bina, altyapı tesisi, fabrikalar gibi varlıkların ortalama değerlerinin belirlenebilmesi için projeler başlatılmalıdır. Taşkın hasarları ile ilgili verilerin tek bir çatı altında tutulduğu taşkın hasar veri tabanı kurulmalıdır. Önerilen hasar metodolojisinin uygun görülürse teknik şartnamelere kılavuz olabilir. 83

80 Arz Ederim T.Fikret GİRAYHAN Orman ve Su İşleri Uzman Yardımcısı Taşkın ve Kuraklık Yönetimi Dairesi Taşkın Yönetimi Şube Müdürlüğü 84