ELER Modülü Kılavuzu

Transkript

1 ELER Modülü Kılavuzu

2 1 Contents 1. ELER (Earthquake Loss Estimation Routine): ELER de Kullanılan Veriler: Deprem Verisi: Fay Verisi: Kapı Numarası (Nüfus) Verisi: Bina Verisi: Referans Grid Verisi: Zemin Grid Verisi: Senaryo Oluşturulması: Senaryoların Görüntülenmesi:... 11

3 1. ELER (Earthquake Loss Estimation Routine): ELER, Avrupa Birliği NERIES (Network of Research Infrastructures for European Seismology) Projesi kapsamında, depremin toplum üzerindeki fiziksel, sosyal ve ekonomik sonuçlarının gösterilmesini kapsayan bir araştırma projesidir. Bu proje JRA3 çalışma paketi içerisinde Boğaziçi Üniversitesi KRDAE Deprem Mühendisliği Anabilim Dalında geliştirilmiştir. ELER programının temel amacı, depremden etkilenen yerleşim yerlerini, buralardaki tahmini hasarlı bina, ölü ve yaralı sayısı, acil barınma ve beslenme ihtiyacı hakkında harita ve bilgi üretmektir. Bu bilgiler afet sonrasında ilgili makamlara iletilerek, afet sonrasında olay yerlerine anında müdahale edilmesine imkan vermektedir. ELER programı aşağıdaki genel adımları kapsar; - Verilen deprem büyüklüğü ve merkez üssü bilgisiyle,belirli bir alanın yer hareketi tahmin denklemleri ile seçilen yer hareketlerinin parametrelerinin mekansal dağılım tahmini ve enine dalga hız dağılım ve diğer alan tanımlayıcılarının kullanılması, - Varsa, teorik tahminlerin iyileştirilmesi ve sapma ayarı için ampirik kuvvetli yer hareketi verilerinin birleştirilmesi, - insan yapılı çevrenin envanter durumu ile orantılı olan farklı gelişmişlik seviyesindeki bina hasar ve yaralı insan tahmininin yapılmasına, - bina hasarlarından kaynaklanan doğrudan ekonomik kaybın tahminine, - kentsel botu hatları hasarının yapılmasına olanak sağlar. ELER programı iki modül içerir: Tehlike belirleme modülü (Hazard Assessment Module) ve zarar belirleme modülü (Loss Assessment Module). Tehlike belirleme modülü, yer hareketi tahmin denklemlerini, yoğunluk ve yer hareketi paremetreleri arasındaki ilişkiyi ve toprak durumu bilgisini kullanarak tahmini zemin hareketi ve yoğunluk dağılımlarını içermektedir. Zarar belirleme modülü ise tehlike belirleme modülünden aldığı zemin hareketi ve yoğunluk dağılımı verilerini, veri tabanında bulunan demografik ve bina envanteri bilgileri ile birleştirmektedir. Bu modül tahmini bina zarar ve kayıpların bulunması için 3 seviye (Level 0, Level 1 ve Level 2) içerir. ELER yazılımındaki her iki seviyedeki analizler (Level 0 ve Level 1) yoğunluk dağılımları elde edilmesine ve toplam kayıp sayısının bulunmasına dayanmaktadır. Level 0 analizi, bölgesel yer hareketi azalım ilişkileri ve PGV ve PGA ya dayalı olan azalım ilişkisi ile yoğunluk korelasyonu temel parametreleri için yoğunluk dağılım hesaplamasını kullanır. Level 2 analizi, özellikle kentsel alanlardaki deprem kaybı değerlendirmesi (bina hasar ve can kaybı) için tasarlanmıştır. Yazılım veri tabanı bütün bina sınıflandırması için bina kapasitesi ve analitik kırılganlık parametrelerini içerir. Ayrıca Level 2, deprem sigorta uygulamaları için tamir-maliyet tahminleri ve özel araştırmalar ile doğrudan parasal kayıpların hesaplanmasını

4 da sağlamaktadır. Kısaca Level 2 analizi, temelinde kentsel alanlardaki deprem kaybının değerlendirilmesi (bina hasar, can kaybı ve ekonomik kayıplar) için tasarlanmıştır. 1.1 ELER in Bileşenleri: Tablo 1: ELER'in Çalışma Mekanizması ELER, MATLAB programlama ortamında kodlanmıştır. Bütün analizler MATLAB ın hesaplama ve istatistiki araç kutularından yararlanılarak gerçekleştirilir. Haritalama araç kutusu bu sonuçların görüntülenmesi için kullanılır. Verilerin daha detaylandırılması ve görüntülenmesi için GIS programlarından yararlanılır. Bu program hem GUI (Grafik Kullanıcı Arayüzü) olarak hem de komut satırı olarak kullanılabilir.

5 Temel olarak ELER aşağıdaki adımları uygulayarak analizi gerçekleştirir: Tehlike modülü: deprem merkez üssünü, büyüklüğünü ve eğer varsa fay verisini girdi olarak kullanır ve ampirik yer harekertleri tahmin modellerinin yardımıyla kaya ve zemin yüzey seviyesindeki yer sarsıntısı haritalarının üretilmesini sağlar. Analiz yapılırken mevcut yer hareketleri kayıtları doğru tahmin yapılabilmesi için kullanılır. Zarar Modülü: - Level 0: Level 0 analizinde, hasar tahmini, Landscan nüfus dağılımı envanterine dayalı olarak bölgesel düzenlenmiş hasar yoğunluğuna veya büyüklük-kaza korelasyonu kullanılarak yapılır. - Level 1: Level 1 analizinde, hasarlı bina sayısı ve bununla ilişkili olarak kayıplar hesaplanır. Hasarlı bina sayısının bulunması için yoğunluğa dayalı ampirik hasar görebilme ilişkisi kullanılır. Kayıp tahmini hasarlı bina sayısı ile yapılır. - Level 2: Level 2 analizinde de hasarlı bina sayısı ve bununla ilişkili olarak kayıplar hesaplanır. Spektral ivme yer değiştirme temelli hassaslık değerlendirme metodolojisi bina hasar tahmini için kullanılır. Kayıp tahminleri HAZUS99 (FEMA, 1999) ve HAZUS-MH (FEMA, 2003) metodolojileri kullanılarak hasarlı bina sayısından yapılır. İstanbul da gerçekleşmesi beklenen depreme hazırlanmak ve afetin etkilemesi öngörülen alanları, binaları ve sonucunda oluşacak ekonomik kaybın hesaplanması gerekmektedir. Deprem hasar tahmini için gerekli olan en önemli faktör, bütün bölgeyi içine alan senaryoları uygulayabilecek ve bu senaryolara dayalı risk analizleri yapabilecek bir yazılımdır. Bu analizlerin yapılması için geliştirilen ELER yazılımı ile entegre çalışan MapCodeX Web Client uygulamamız sayesinde İstanbul için olası bir deprem senaryosunda oluşabilecek hasar tespiti analizleri yapılabilecektir. Yapılacak analizlerde ELER programı arka planda çalıştırılarak, çıkan sonuçların bir web arayüzü ile otomatik olarak MapCodeX Web Client ta görüntülenmesi sağlanmıştır. Yapılan bütün analiz çalışmalarına web ve mobil uygulamalar üzerinden ulaşılmakta ve görüntülenebilmektedir. Bu analizlerde kullanılacak olan değişkenler, ayarlar, görsel tercihler ve veri güncellemeleri MapCodeX Web Client ve mobil uygulamalardan yapılabilmektedir. Uygulamadaki veri kullanımı, düzenlemesi ve fonksiyonların kullanımı yetkilendirme işlemine göre her kullanıcının görev ve sorumluluğu tanımlanabilmektedir. Bunun sonucunda

6 her kullanıcı her veriye ve verinin detaylarına ulaşamayacak, kendisine verilen yetki dahilinde çalışacaktır. 1.2 ELER de Kullanılan Veriler: ELER programı kullanılarak deprem öncesi, deprem anı ve deprem sonrasında hızlı bir şekilde alan ile ilgili hasar tespiti ve risk analizlerinin yapılmasını sağlamaktadır. Bu analizler sonucunda müdahale edilecek alanları çıkarılması, bina hasar tespiti, can kaybı, acil barınma yerleri ve ekonomik kayıplar gibi bilgilerin belirlenmesi amaçlanmıştır. ELER in çalışması için bazı verilere ihtiyaç vardır. Deprem hasar tespiti ve risk analizlerinin yapılabilmesi gerekli olan veriler aşağıdaki gibidir: 1. Deprem verisi 2. Referans grid verisi 3. Zemin grid verisi 4. Fay verisi 5. Bina verisi 6. Kapı numarası (numarataj) verisi Yapılacak analizlerde kullanılacak olan veriler aşağıda ayrıntılı bir şekilde açıklanmaktadır Deprem Verisi: Yapılacak olan analizde deprem verisi çok önemlidir. ELER programı çalıştırıldığında ilk olarak deprem verisi girilmelidir. Deprem verisi iki şekilde programa girilir: el ile, hazır deprem menüsü üzerinden ya da otomatik olarak xml dosyasındaki deprem verisini sisteme yükleyenebilir. Xml dosyası içindeki veride, depremin derinliği, oluş zamanı, büyüklüğü ve koordinatları tanımlanmalıdır. Deprem verisi sistemin birlikte çalıştığı servislerden otomatik olarak alınabilir. Kullanılan deprem verisi, Seismic Portal, Kandilli Rasathanesi ve AKOM un deprem servisleri ile entegre çalışarak, güncel deprem verilerinin elde edilmesi sağlanmaktadır. Böylece yapılan analizler güncel ve doğru veriler ile yapılmaktadır. Oluşturulacak senaryolarda, analizin çalışmaya başlaması depremin büyüklüğüne göre otomatik olarak ayarlanabilir. Depremin büyüklüğü 6 veya 6 dan büyük olduğunda sistem otomatik olarak devreye girip önceden oluşturulmuş senaryolar üzerinden analiz yapmaya başlayacaktır. Böylece müdahale edilecek alanlar belirlenmiş olacaktır. Web servisin gelmeme durumlarında sistem el ile girilerek analiz yapılacaktır Fay Verisi: ELER programında analiz yapılırken kullanılan bir diğer veri türü fay verisidir. Kullanıcı sadece deprem verisi ile analiz yapabileceği gibi mevcut fay verisini de kullanarak olası

7 depremi oluşturan fayı hesaplatarak analizi daha verimli yapabilir. Bu nedenle fay verisi deprem verisinden sonra girilmelidir. ELER de fay verisi otomatik olarak kullanılabildiği gibi istenilen durumlarda el ile de seçim işlemi yapılabilir. Fay verileri sistem üzerinden güncellenebilir Kapı Numarası (Nüfus) Verisi: Kapı numarası analiz yapılırken olası bir afet anında zarar görecek nüfusun bulunması için gereklidir. Bina veritabanı ile nüfus verileri eleştirilerek, bina hasar tespitinden etkilenen tahmini nüfus ve can kaybına ulaşılacaktır. Eğer sistem herhangi bir servis ile bağlantılı değil ise, bağımsız bölüm, bina ve mahalle verileri kullanılarak daire sayısı ve ortalama daire başına düşen kişi sayısı hesaplanır. Bina başına düşen kişi sayısı referans grid verisi içerisinde kullanılarak analizin yapılması sağlanır. Kapı numarası (nüfus) verisi NVİ (Nüfus ve Vatandaşlık İşleri) servisi ile entegre çalışıyor ise web servisi yardımı ile verinin indirilmesi sağlanır. Kapı numarası çizildikten sonra açılan nesne gezgininden UAVT ye bağlanılarak numarataj verileri servisten çekilir. Böylece verilerin hem güncelliği sağlanır hem de doğruluğu kontrol edilmiş olunur. Gece ve gündüz nüfusu ayrı hesaplanarak yapılan analizlerde gösterilecektir Bina Verisi: ELER programı, bina kat sayısı, yapılış tarihi ve bina malzemesi bilgilerini kullanarak yapı hasar hesaplaması yapılmasını sağlar. Kentsel alanlardaki bina hasarının hesaplanması için önemli bir veridir. Verilerin eksikliği yapılan analizin güvenirliliğini sarsar. ELER programının, bina verilerini kullanabilmesi için referans grid verisi tanımlanmalıdır. Referans grid verisi, bina ve nüfus verisinin eşit aralıklı shp formatında olarak yazılması demektir. Bina ve nüfus bilgisi eşit aralıklı alanlara bölünerek analiz edilir. Yapılan analiz her grid başına yapılır. Grid bazında nüfus bilgisinin doğru hesaplanabilmesi için bina bazında nüfus hesabının da yapılması gerekmektedir. Bu veriler ile analizde bina hasar tespiti ve can kaybı hesaplanması yapılabilmektedir Referans Grid Verisi: Refereans grid bilgisi, ELER programı ile analiz yapılabilmesi için gerekli olan bina ve nüfus verisinin eşit aralıklı kareler ya da daireler ile bölünerek, bölünen bu kare ya da daire üzerinde analiz yapılabilmesini sağlamaktadır. Referans grid bilgisi, kare ya da dairelere bölünen bina ve nüfus veri bilgilerini öznitelik tablosu şeklinde ayrı bir klasörde tutacaktır. Ayrıca bina ve nüfus verileri sürekli güncellenmesi gereken verilerdir. Güncellenen verilerin grid verisi içinde de güncellenmesi için, grid verisi mekansal bir veritabanında tutulacaktır. Bina ve nüfus verisi üzerinde yapılacak herhangi bir web güncellemesinde sistem otomatik olarak veritabanına yazdıracağı için, ELER in kullanacağı verilerin güncelliği sağlanacaktır.

8 Böylece sistemin sürekli güncel veriler ile çalıştırılması amaçlanmıştır. Referans grid verisindeki grid aralıkları ve grid verisinin geometrik yapısı (kare ya da daire) kurum tarafından belirlenecektir Zemin Grid Verisi: Zemin grid bilgisi, ELER programı ile risk analizinde jeolojik koşulların etkisinin hesaplanması için ihtiyaç vardır. Zemin koşullarının nasıl etkileneceğinin ve buna bağlı olarak hasar tespitinin belirlenmesi için zemin bilgisinin eşit aralıklı kareler ya da daireler ile bölünerek, bölünen bu kare ya da daire üzerinde analiz yapılabilmesini sağlamaktadır. Zemin grid bilgisi, kare ya da dairelere bölünen zemin veri bilgilerini öznitelik tablosu şeklinde ayrı bir klasörde tutacaktır. Zemin verisi vs 30 ve spt n30 olarak iki kısımdan girilmektedir. Yapılan analizlerde kullanılan Vs30 verisi, deprem dalgalarının kaynağından yerleşim alanına giderken yerleşim alanının altında bulunan zemin özelliklerine bağlı değişimlerini gösteren veridir. Deprem dalgası geçtiği zemin ortamına ve bu ortamın kalınlığına bağlı olarak yapıları farklı etkilemektedir. Spt (Standart Penetration Test), dinamik sonda deneyidir. Deney yapılırken önceden açılmış bir sondaj kuyusu kullanılır ve kaşık (bir tür kalın cidarlı örnek alıcı) belli bir enerji ile tekrarlanan şekilde yüklenerek kuyu tabanına indirilerek numune alınır. Deneyde 76 cm yükseklikten serbestçe düşen 63,5 kg ağırlığındaki tokmak kullanılır. Sonda önce 15 cm kuyu tabanındaki örselenmiş derinlik geçilir. Sonra 30 cm çakılır. Bu 30 cm lik çakılma için gerekli vuruş sayısı SPT-N olarak tanımlanır. Vs30 verisi hesaplanırken Spt N30 verisinden faydalanır. Spt verisi kullanılarak yaratılan kullanıcı bilgi logundan girilmektedir. Analizde kullanılan zemin verisi Matlab programı formatındadır. Vs30 verisi, deprem dalgalarının kaynağından yerleşim alanına giderken yerleşim alanının altında bulunan zemin özelliklerine bağlı değişmektedir. Dalga geçtiği zemin ortamına ve bu ortamın kalınlığına bağlı olarak yapıları farklı etkilemektedir. Bu nedenle yerleşim alanındaki zemin özellikleri ile depremin uzaklığına bağlı azalım hesaplamalarının yapılması gerekmektedir. ELER, deprem azalımı ve buna bağlı ivme hesaplamaları yapabilmektedir. Bu şekilde yapılan analizde daha doğru sonuçlar elde edilmektedir. ELER için gerekli olan katmanlar ve veriler hazırlandıktan sonra bir senaryo oluşturularak bu verilerin eler programı içerisinde çalıştırılarak bir risk analizi yapılacaktır. Bu risk analizi ile olası bir tehlike ve afet anında hasar görmüş ve müdahale edilecek alanların belirlenmesinde kullanılacaktır. ELER programında kullanılacak verilerin toplanması kadar bu verilerin güncelliği de önemlidir. Yapılan risk analiz çalışmalarında kullanılacak verilerin güncelliği sürekli

9 sağlanmalıdır. Verilerin güncelliği, kullanılan servisler, veri tabanı düzenlemeleri ve veriler üzerinde elle girilerek sağlanacaktır.

10 2. Senaryo Oluşturulması: MapCodeX Web Client ta arka planda çalışan ELER programı ile analiz yapılması için önce bir senaryo oluşturulmalıdır. Deprem hasar tespiti ve risk analizlerinin yapılabilmesi için senaryo oluşturulması önemlidir. Oluşturulan senaryonun programda çalıştırılması ile harita üzerinde hasar görmesi beklenen alanların görüntülenme işlemi yapılabilir ve müdahale edilecek alanlar belirlenebilir. Ayrıca hasarlı alanlar için önemli yer sorgulama gibi işlemler yapılabilmesine olanak sağlamaktadır. Böylece deprem sonrasında hasar gören kamu binaları, okullar ve hastane bilgilerine anında ulaşılabilecektir. ELER programını kullanarak deprem senaryo analizi gerçekleştirilmesi için 7 ön tanımlı ve ayarlanabilir veri setleri kullanılarak gerçekleştirilir. Senaryo oluşturulması için ELER modülü altından Senaryo Oluştur üzerine tıklandıktan sonra Senaryo Oluştur Sihirbazı açılmalıdır. Bu işlemler yapılmadan önce deprem ve fay katmanlarının açık olması gereklidir. Katmanlar açıldıktan sonra sırası ile senaryo oluşturma sihirbazı doldurulmalıdır. Şekil 1: Senaryo Oluşturma Sihirbazı Senaryo oluştur sihirbazının ilk adımı olan Senaryo kısmından oluşturulan senaryonun bilgileri girilir. Senaryo Adı, Plan ve Açıklama kısımları senaryoya göre doldurulur. Bu işlem tamamlandıktan sonra sonraki tıklanarak ikinci adıma geçilir.

11 Şekil 2: Senaryo Oluşturma Adımları İkinci adımda Deprem kısmından senaryoda kullanılacak deprem noktası seçilir. Deprem noktası seç tıklanarak bir deprem noktası seçilir. deprem noktası seçildikten sonra senaryo oluşturma sihirbazında seçilen deprem verisinin bilgileri gelir. Depremin şiddeti, koordinatları, derinlik ve açıklaması ekranda yazar. Deprem noktası seçildikten sonra, senaryo oluşturma sihirbazına bilgileri gelir. Sonraki tıklanarak üçüncü adıma geçilir. Üçüncü adımda Grid kısmından referans olarak kullanılacak referans grid bilgisi tanımlanır. Referans grid bilgisi önceden oluşturulan veriler arasından seçilir. Sonraki tıklanarak dördüncü adıma gelinir. Dördüncü adımda Zemin kısmından zemin referans grid bilgisi tanımlanır. Zemin grid verisi önceden oluşturulan veriler arasından seçilir. Beşinci adımda senaryoda kullanılacak Fay seçilir. Bu adımda eğer fay seçilmezse senaryo bütün fay hatları üzerinde bir analiz yapacaktır. Bir tane fay hattı seçilebildiği gibi birden çok fay hattı seçilebilir. Seçilen fay ile ilgili bilgiler senaryo oluşturma sihirbazına gelir. Altıncı, son adımda Tamamla kısmında senaryoda kullanılacak olan veriler görüntülenir. Diğer adımlarda seçilen veriler bu kısımda görüntülenir. Verilerin doğruluğu kontrol edildikten sonra Son tıklanıldığında analiz yapılmış olunur. Kayıp tahmin sonuçları girdilere bağlı olduğundan, güvenilir sonuçlara ulaşabilmek için kullanılan verilerin yüksek kalitede ve doğru olması gerekmektedir. Kullanılan yazılım depremin toplum üzerindeki fiziksel, sosyal ve ekonomik sonuçlarını tahmin ve analiz eder.

12 Analiz sonucu çıkan sonuçlar harita üzerinde gösterilir. Yapılan analizlere göre birden çok harita oluşabilir. 3. Senaryoların Görüntülenmesi: MapCodeX Web Client ta, ELER de yapılan risk analiz ve hasar tespitlerinin görüntülenmesi için ELER modülünün altındaki Senaryoları Görüntüle butonuna tıklanır. Senaryoları görüntüle tıklanıldıktan sonra çizim ekranına Senaryo Görüntüle penceresi açılmalıdır. Açılan bu pencereden oluşturulan senaryo adı ve görüntülenmek istenen analiz seçilerek görüntüleme işlemi gerçekleştirilir. Şekil 3: Senaryo Sonuçları Riskli alan belirlenmesi yapıldıktan sonra, sonuç raporu görüntülenebilir. Bu senaryo sonuçları olası bir depremden etkilenebilecek hasarlı ve hasarsız alanları gösterir. Şekil 4: Senaryo Bina Arama