TÜRKİYE'NİN SİSMOTEKTONİK YAPISI VE DEPREMLERİN MANEVİ / EKONOMİK BOYUTUNUN DEĞERLENDİRİLMESİ. Yayın No: YM / AR-GE /

Transkript

1 TÜRKİYE'NİN SİSMOTEKTONİK YAPISI VE DEPREMLERİN MANEVİ / EKONOMİK BOYUTUNUN DEĞERLENDİRİLMESİ Yayın No: YM / AR-GE / Araştırma Raporu Direktörü : Araştırma Raporu Yürütücüsü : Dr. E. ARIOĞLU Dr. C. GİRGİN NİSAN / 2002

2 GENİŞLETİLMİŞ SONUÇLAR Bu çalışmada sismik aktivitesi son derece yüksek Alp-Himalaya deprem kuşağında yer alan ülkemizdeki belli başlı sismotektonik sistemlerin sismik aktiviteleri ve depremlerde ortaya çıkan maddi,manevi kayıplar istatistik matematiği ile ortaya konmuştur. Çalışmadan çıkartılan belli başlı sonuçlar şunlardır: yılları arasında Kuzey Anadolu Fay sistemi (KAF) 36, Ege Graben Sistemi (EGS) 33, Doğu Anadolu Fayı 10 ve Doğu Anadolu Sıkışma bölgesi 22 adet M s 5.5 büyüklüğünde deprem üretmiştir (Çizelge 1,2, Şekil 1). Ülkemiz yüzölçümünün % 65.7'si, nüfus olarak ise % 71 (1997 itibarı ile)'i, toplam 80 ilin 56'sı (% 71) ve tüm belediyelerin 1900 adedi (% 68) I. ve II. derece (a y = g) deprem bölgeleri içinde yer almaktadır (Çizelge 3,4). log N= a - b M Gutenberg-Richter bağıntısında, sismotektonik bölgenin sismik aktivitesini birinci derecede denetleyen faktör olan b, bu çalışmada incelenen bölgelerde, örneğin İstanbul çevresi'nde b= 0.546, Marmara Bölgesi'nde b= 0.502, EGS'de b= ve KAF (Marmara bölgesi hariç)' da b= olarak bulunmuştur. Anılan sismik bölgelerde b katsayısının 1'den çok küçük değerler alması o fay sisteminin "yüksek deprem üretkenliği"ne işaret etmektedir. Risk analizinde Gumbel'in "Yıllık Ekstrem Değerler Metodu" esas alınmıştır. Normal yapılarda (konut) yıllık risk olasılığı R= %10 - M veya daha büyük magnitüdlü bir depremin herhangi bir yıl içinde aşılma olasılığı- için oluşabilecek deprem büyüklüğü, İstanbul çevresinde M= 5.9, Marmara Bölgesi'nde M= 6.3, KAF ve EGS'de M= 6.1, Erzincan çevresinde M= 5.3 olarak hesaplanmıştır (Çizelge 5,6, EK 2-5). Önemli mühendislik yapılarında (hastane,okul, elektrik santralları, sanat yapıları -tünel, baraj, köprü vb.-) yıllık risk olasılığı R= % 5 için deprem büyüklüğü; İstanbul'da M= 6.5, Marmara Bölgesi'nde M= 6.9, KAF'da M= 7.0, EGS'de M= 6.8, Erzincan çevresinde M= 6.0 olarak bulunmuştur (Çizelge 5,6, EK 2-5). Konut tipi yapılara 50 yıllık ekonomik ömrü boyunca gelebilecek maksimum magnitüd (M d ) İstanbul çevresinde M d = 7.2, Marmara Bölgesi'nde M d = 8.3, KAF'da M d = 8.1, EGS'de M d = 7.6, Erzincan çevresinde M d = 6.96 olarak hesaplanmıştır (Çizelge 5,6; EK 2-5). Yıkıcı bir depremde, itibarı ile, örneğin A.B.D'de her 100 yaralıya karşılık 1 can kaybı (Şekil 5), Japonya'da her 500 yaralıya karşılık 1 can kaybı mevcut iken, Türkiye'de bu oran her 4 yaralıya karşılık 1 can kaybı düzeyindedir (Şekil 4). Bu durum hem yapılarımızın sismik dayanımının hem de deprem kültürümüzün zayıf olması ile doğrudan ilintilidir.

3 1 Devamı Güncel depremler incelendiğinde, magnitüd arttıkça üstel bir fonksiyon ile yıkık+ağır hasar sayısı (YA) ve can kaybı (CK) artmaktadır (Şekil 3-5). Artan nüfus yoğunluğu (N) ile gerek can kaybı (CK), gerekse yaralı sayısı (Y) üstel bir şekilde artmaktadır (Şekil 6). Hasarlı işyeri / hasarlı konut sayısı açısından bakıldığında ortalama her 1 hasarlı işyerine karşılık 8 hasarlı konut ortaya çıkmaktadır (Şekil 7-9). Maksimum yatay yer ivmesi (a y ) ile şiddet ( I ), tabi logaritmik bir ifade ile artmaktadır (Şekil 10). Faya uzak mesafelerde (D > 20 km) zemin türünün -kayma hızına (V s ) bağlı olarak ifade edilen- ivme üzerindeki etkisinin ortadan kalktığı ileri sürülebilir. Ayrıca, Ansal (1997) çalışmasında İstanbul'u etkileyecek bir depremin maksimum yatay ivme büyüklüğü a y, yıllık risk olasılığı R= % 10 için, a y = 470 cm/sn 2 (anakayada) olarak verilmiştir (Şekil 11). Depremler ekonomik boyutuna etki eden parametreler; depremin büyüklüğü -yırtılan fayın uzunluğu-, bölgenin faya olan dik uzaklığı, yerleşim yerinin oturduğu zeminin büyültme özelliği (taşıma kapasitesi düşük genç çökellerin varlığı -düşük V s - ve kalınlığındaki değişimler, topoğrafik profil), yapıların sismik dayanımı, yapılaşmanın türü (ağır endüstri tesisleri, ticaret merkezleri, yoğun yerleşim alanları), nüfus yoğunluğu, bölgenin sosyoekonomik varlığı, erken uyarı sistemlerinin etkinliği (doğalgaz ve diğer yangınlar) olarak özetlenebilir. Alt ve alt orta gelir grubundaki ülkelerde bir depremin yaratacağı ekonomik kayıp gayrisafi milli hasıla cinsinden % GSMH- olurken, üst gelir grubunda (örneğin, A.B.D ve Japonya) azalarak maksimum % 3 -GSMH- düzeyine inmektedir -şehir yangınları hariç- (Çizelge 9). 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depreminde, VI-X deprem şiddet aralığında, Türkiye nüfusunun % 23'ü etkilenmiştir. Depremden X şiddetinde etkilenen bölgelerdeki konut stoğunun % 48' si, IX şiddetinde etkilenen bölgelerde ise % 33'ü yıkık+ağır ve orta hasara maruz kalmıştır (Çizelge 7). Bu depremde etkilenen (evsiz) nüfus açısından ekonomik kayıp (yeniden inşa etme ve onarım-takviye), etkilenen nüfus başına $/fert düzeyindedir (Çizelge 10).Depremden birinci derecede etkilenen Kocaeli, Sakarya ve Yalova illerinin makro ekonomik büyüklükler bazında 1999 yılı GSMH içindeki payının % 6.3, fert başına milli gelirin ise 5813 $, bütçe vergi gelirleri içindeki payının % 16.4, sanayi katma değerindeki payının % 13.1, (DPT,1999) olduğu dikkate alındığında bu depremin ülkemiz için ekonomik açıdan taşıdığı önem daha çok ortaya çıkmaktadır.

4 2 İÇİNDEKİLER Sayfa ŞEKİL LİSTESİ 3 ÇİZELGE LİSTESİ 4 NOTASYONLAR 5 1.GİRİŞ 6 2. ÜLKEMİZİN SİSMOTEKTONİK AÇIDAN DEĞERLENDİRİLMESİ 2.1 Genel Bilgiler Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAF) Ege Graben Sistemi (EGS) Doğu Anadolu Fayı (DAF) Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi Kuzeydoğu anadolu fayı (KDAF) Karlıova-Muradiye bölgesi fayları Bitlis bindirme kuşağı (BBK) Mevcut Deprem Bölgelerinin Yüzölçümü ve Nüfus İtibarı İle Değerlendirilmesi SİSMOTEKTONİK BÖLGELERİN MAGNİTÜD, FREKANS VE RİSK BAĞINTILARININ ÇIKARTILMASI 3.1 Genel Bilgiler Uygulanan Yöntem ve Genel Kabuller İstanbul için yapılan kabuller Analiz Sonuçlarının Değerlendirilmesi DEPREMLERDEN KAYNAKLANAN MADDİ VE MANEVİ KAYIPLARIN İNCELENMESİ DEPREMLERİN EKONOMİK BOYUTU 5.1 Genel Ağustos 1999 Depreminin Ekonomik Boyutu 35 EKLER EK 1 İstanbul çevresi tarihsel ve aletsel döneme ( ) ait deprem kayıtları EK 2 Marmara bölgesi ( ) dönemine ait sismotektonik büyüklükler EK 3 KAF(Marmara bölgesi hariç) ( ) dönemine ait sismotektonik büyüklükler EK 4 EGS ( ) dönemine ait sismotektonik büyüklükler EK 5 Erzincan ve çevresi ( ) dönemine ait sismotektonik büyüklükler EK 6 Güncel şehir depremleri (Erzincan, 1992 ve Afyon, 2002)'ne ait hasar düzeyleri

5 3 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1 Türkiye ve yakın civarının sismotektonik haritası ve belli başlı fay sistemleri Şekil 2 Magnitüd ile yıllık risk olasılığı arasındaki değişimler Şekil 3 Magnitüd ile yıkık+ağır hasar sayısı ve can kaybı arasında çıkartılan istatistiksel ilişkiler Şekil 4 Magnitüd ile yıkık+ağır hasar sayısı ve yaralı/can kaybı oranı arasındaki istatistiksel ilişkiler Şekil 5 Muhtelif depremler için yaralı - can kaybı ilişkileri Şekil 6 Nüfus yoğunluğu ile can kaybı ve yaralı sayısı arasındaki istatistiksel ilişkiler Şekil 7 Doğu Marmara ve Düzce (1999) depremlerinde hasar gören konut sayısı ile hasar gören işyeri sayısı arasındaki istatistiksel ilişkiler Şekil 8 Doğu Marmara, Düzce (1999) ve Afyon (2002) depremlerinde hasar düzeylerine göre konut ve işyeri sayıları arasındaki istatistiksel ilişkiler Şekil 9 Doğu Marmara, Düzce (1999) ve Afyon (2002) depremlerinde yıkık+ağır ve orta hasar gören konut sayısı ve etkilendiği (evsiz) öngörülen nüfus (anılan bölgede 4.5 fert / konut değeri baz alınmıştır) Şekil Ağustos Doğu Marmara depreminde ölçülen maksimum yatay yer ivmesi (a y ) ile takdir edilen Mercalli değiştirilmiş deprem şiddeti- MSK- ( I ) arasındaki istatistiksel ilinti ve ölçülen maksimum yer ivmesinin faya dik uzaklık (D) ile değişimleri ve bunların regresyon bağıntıları ile uyumluluğu Şekil 11 a) İstanbul çevresinde oluşmuş tarihsel ve aletsel depremlerin dış merkezleri b) İstanbul çevresinde en büyük ivme aşılma olasılığı (anakayada) (Ansal, 1997) EKLER Şekil EK 2.1 Marmara bölgesi için çıkartılan magnitüd- log N bağıntısı Şekil EK 2.2 Magnitüd ile yıllık risk olasılığı arasındaki değişimler Şekil EK 2.3 Marmara bölgesindeki depremlerde ( ) merkez üssündeki şiddet ile magnitüd (M s ) arasındaki istatistik ilintiler Şekil EK 2.4 Marmara bölgesinde yıkıcı depremlerin dağılımı Şekil EK 3.1 KAF (Marmara bölgesi hariç) için çıkartılan magnitüd- log N bağıntısı Şekil EK 3.2 Magnitüd ile yıllık risk olasılığı arasındaki değişimler Şekil EK 4.1 EGS için çıkartılan magnitüd- log N bağıntısı Şekil EK 4.2 Magnitüd ile yıllık risk olasılığı arasındaki değişimler Şekil EK 4.3 Batı Anadolu'nun sismotektonik haritası ve MS döneminde meydana gelen (M 4) depremlerin dağılımı Şekil EK 5.1 Erzincan ve çevresi için çıkartılan magnitüd (M)- log N bağıntısı ve karşılaştırması Şekil EK 5.2 Magnitüd ile yıllık risk olasılığı arasındaki değişimler

6 4 ÇİZELGE LİSTESİ Çizelge 1 Ülkemizin sismotektonik değerlendirmesi Çizelge aletsel dönemde sismotektonik bölgelerde oluşan yıkıcı (M s 5.5) depremler Çizelge 3 Deprem bölgelerine göre Türkiye'nin yüzölçümü ve nüfus dağılımı Çizelge 4 Deprem bölgelerine göre il, ilçe, belediye ve köy sayısının dağılımı Çizelge 5 İstanbul çevresinde ( ) dönemindeki tarihsel ve aletsel depremlere ait sismotektonik büyüklükler Çizelge 6 İstanbul çevresinde ( ) dönemine ait depremsellik büyüklüklerinin değerlendirilmesi Çizelge 7 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depreminde değişik şiddetlerde etkilenmiş insan, konut sayıları ve oranları Çizelge döneminde dünyada oluşan yıkıcı depremlerin yol açtığı ekonomik kayıpların boyutu (1993 fiyatları ile) Çizelge 9 Gelir grubuna göre, depremlerden kaynaklanan ekonomik kayıpların düzeyi Çizelge 10 Kent depremlerinin yol açtığı manevi / maddi kayıplar Çizelge 11 Çeşitli kaynaklara göre 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depreminin ekonomik boyutu EKLER Çizelge EK Erzincan depremi hasarlı konut, işyeri hasar durumuna göre sayı ve oranları Çizelge EK Afyon-Çay depremi hasarlı konut, işyeri hasar durumuna göre sayı ve oranları

7 5 NOTASYONLAR a y = Maksimum yatay yer ivmesi büyüklüğü, (.g) CK= Can kaybı sayısı D= Faya dik uzaklık, (km) D e = Depremin ekonomik etki göstergesi G (M)= Seçilen M veya daha küçük magnitüdlü bir depremin bir yılda kümülatif ve relatif oluşma sıklığı (frekansı)' dır. GSMH = Gayrisafi milli hasıla, ($) GSMH ref = Gayrisafi milli hasıla, ($) referans değer -A.B.Dh = Depremin odak derinliği, (km) I o = Depremin episantırda hissedilen şiddeti I = Depremin ilgili yörede hissedilen şiddeti İ = Hasar gören işyeri sayısı K = Hasar gören konut sayısı K e = Depremdeki ekonomik kayıp miktarı, ($) L= Yüzeyde gözlenen deprem kırığı, (km) M s = Depremin yüzey dalgası büyüklüğü M w = Depremin moment büyüklüğü N = Magnitüdü M olan tüm depremlerin bir yıldaki sayısı R = M veya daha büyük magnitüdlü bir depremin herhangi bir yılda aşılma riski R d = Bir yapının ekonomik ömür süresi içinde M veya daha büyük magnitüdlü bir depremin en az bir defa aşılma olasılığı T d = Yapının ekonomik ömrü T r = Depremin tekrarlanma periyodu, (yıl) α, β= Regresyon katsayıları V s = Yüzeyden itibaren 30 m derinlikli zemin katmanının ortalama kayma dalgası hızı,(m/sn) Y = Yaralı sayısı YA = Yıkık + ağır hasar sayısı

8 6 1. GİRİŞ Bu çalışmada ülkemizdeki aktif belli başlı fay sistemleri itibarı ile Türkiye'nin sismotektonik kimliği, fay sisteminin sismik aktivitesine bağlı olarak yapıların risk olasılıkları, olası bir depremde meydana gelecek maddi-manevi kayıplar ve depremlerin ekonomik boyutu güncel deprem kayıtlarının ışığında (17 Ağustos 1999 Doğu Marmara, 12 Kasım 1999 Düzce ve 3 Şubat 2002 Afyon depremleri) belirli bir ayrıntı içinde incelenmiştir. Özetle çalışma aşağıdaki bölümlerden oluşmaktadır : 2. Bölümde, ülkemizdeki belli başlı sismotektonik sistemlerin tanımlaması yapılmış (Şekil 1), deprem bölgeleri itibarı ile sismik akitiviteleri saptanarak Türkiye'nin nüfus ve yüzölçümüne göre dağılımı ortaya konmuştur (Çizelge 1-4). 3. Bölümde aktif sismotektonik bölgelerin (İstanbul ve çevresi, Marmara Bölgesi, Kuzey Anadolu Fay Sistemi, Ege Graben Sistemi, Erzincan ve çevresi) magnitüd, frekans ve risk olasılıkları ele alınmıştır. Bu amaçla Gumbel'in "Yıllık Ekstrem Değerler Metodu" benimsenmiş, İstanbul ile ilgili değerlendirmeler taşıdığı önem nedeni ile Çizelge 5 ve 6'da verilirken diğer bölgelere ilişkin incelemeler topluca EK 2-5'de sunulmuştur. Konu kapsamında, bölgelerde 99 yıllık periyod içinde, konut tipi yapılar için % 10, önemli mühendislik yapıları (hastane, okul, elektrik santralı, sanat yapıları) için % 5 'lik yıllık risk olasılığı ile herhangi bir yılda aşılabilecek magnitüd belirlenmiş, ayrıca 50 yıllık ekonomik ömrü boyunca normal bir yapıya gelebilecek maksimum magnitüd hesaplanmıştır. 4. Bölüm büyük kent deprem senaryolarının temel verilerini belirlemek amacı ile depremlerde oluşan maddi ve manevi kayıpların incelenmesine ayrılmıştır. Güncel depremler (17 Ağustos 1999 Doğu Marmara, 12 Kasım 1999 Düzce, 3 Şubat 2002 Afyon) itibarı ile; magnitüd ile yıkık+ağır hasar sayısı, can kaybı (Şekil 3) ve yaralı / can kaybı (Şekil 4) arasındaki ilişkiler, yaralı ile can kaybı arasında dünya depremleri bazında ilintiler (Şekil 5), can kaybı ve yaralı sayısının nüfus yoğunluğu ile değişimi (Şekil 6), güncel bazı depremlerde hasar gören konut ve işyeri sayısının hasar düzeylerine göre istatistiksel dağılımı (Şekil 7-9, Çizelge 7, EK 6) saptanmıştır. 5. Bölüm depremin ekonomik boyutuna dikkat çekmektedir. Bu amaçla bir depremin büyüklüğü ve ülkenin gelişmişlik düzeyine bağlı olarak yaratacağı ekonomik kayıp güncel yabancı literatür ışığında ortaya çıkartılmış (Çizelge 8,9) ve yerli literatürde rapor edilen ekonomik kayıp düzeyleri (Çizelge 10,11) ile de belirli bir ayrıntı içinde karşılaştırılmıştır. Bu rapora konu olan tüm veriler (depremin episantırı, büyüklüğü, odak derinliği, şiddeti) topluca EK 1-6'da sunulmuştur.

9 7 2. ÜLKEMİZİN SİSMOTEKTONİK AÇIDAN DEĞERLENDİRİLMESİ 2.1 Genel Bilgiler Türkiye, yeryüzünün en önemli deprem kuşaklarından biri olan, Azor adalarından başlayıp Güneydoğu Asya ya kadar uzanan Alp-Himalaya deprem kuşağı üzerinde yer almaktadır. Ülkemizdeki belli başlı fay sistemleri aşağıda özetlenmiştir (Bkz. Şekil 1, Çizelge 1-2) (Demirtaş ve Erkmen, 2000; Demirtaş, Yılmaz, 1996; Pampal, 1999; Eyidoğan ve arkadaşları, 1991; Arıoğlu,Ergin ve arkadaşları, 2000) : Kuzey Anadolu Fay Sistemi (KAF) Doğuda Karlıova birleşim noktasından başlar; Tokat, Amasya, Çorum üzerinden dış bükey bir yay çizerek Mudurnu vadisi segmentinin batı ucuna kadar devam eder. Buradan iki ana kola ayrılır : Kuzeydeki kol Sapanca, oradan Armutlu yarımadasının kuzey kenarını izleyerek Marmara Denizi içinden Saros körfezine uzanır. Güneydeki kol, ise Geyve-Mekece-İznik boyunca uzanarak, Bandırma ve Biga yarımadasını izleyerek Ege denizine doğru devam eder. Doğuda KAF, eşlenik fayı olan Doğu Anadolu Fayı (DAF) ile kesişmekte, ayrıca artan gerilme yüklemesi sonucu kenarları doğrultu atımlı faylar ile sınırlandırılan bir takım blokların oluşmasına neden olmaktadır. En yıkıcı depremleri üreten 1000 km uzunluğundaki KAF, kesikli bir fay sistemidir (Şekil 1, Çizelge 1). Genişliği doğudan batıya doğru 100 m ile 10 km arasında değişmektedir döneminde KAF boyunca yıkıcı ve yüzey faylanması oluşturmuş, M s 5.5 olan orta ve büyük magnitüdlü 36 deprem gözlenmiştir (Çizelge 2). Bu dönemde ülkemizdeki toplam yıkıcı deprem sayısının % 30'u KAF üzerinde oluşmuştur ve her 10 yılda ortalama 4 yıkıcı deprem meydana gelmektedir döneminde magnitüdü M s 7.0 olan, yüzeyde faylanma oluşturmuş toplam 6 adet depremde anılan fay sisteminin > 800 km'lik bölümü kırılmıştır Erzincan Depremi'nde (M s = 7.9) kişi hayatını kaybetmiştir. Bu deprem Erzincan'dan Erbaa'ya uzanan ve oradan Amasya'ya doğru yönelen 360 km uzunluğunda yüzey faylanması oluşturmuş, sağ yönlü ve 7.5 m'lik yatay bir atıma yol açmıştır [Ketin (1976)' dan Demirtaş, Erkmen (2000)]. KAF üzerinde dönemindeki depremleri tetikleyici rol oynayan bu depremin ardından, sismik aktivite batıya doğru bir kayma eğilimi göstermiş, daha sonraki depremler fay sisteminin doğu ve batı ucunda oluşmuştur. KAF sisteminin segmentleri incelendiğinde büyük segmentler; 360 km uzunluğunda Erzincan (1939

10 8 deprem kırığı), 280 km uzunluktaki Ladik-Tosya (1943 deprem kırığı), 180 km'lik Gerede-Bolu (1944 deprem kırığı), 120 km Akyazı-Karamürsel (17 Ağustos 1999 deprem kırığı) ve 100 km'lik Saros (1912 deprem kırığı). Küçük olanlar ise 40 km'lik Erbaa-Niksar (1942 deprem kırığı), 60 km'lik Mudurnu vadisi (1967 deprem kırığı) ve km'lik Düzce-Kaynaşlı (12 Kasım 1999 deprem kırığı) segmentleridir. Fayın davranışını denetleyen faktörlere -jeolojik, yapısal, geometrik ve mekanik özelliklerbağlı olarak, ana segmentlerdeki depremlerin tekrarlanma aralıkları, yıl gibi oldukça uzun bir zaman aralığını kapsarken, daha kısa segmentlerdeki depremlerin tekrarlanma aralıkları yıllık zaman aralıklarında gerçekleşmektedir. Ayrıca komşu ana fay segmentleri arasında düşük kayma bölgelerinde zaman olarak birbirine yakın depremler meydana gelmektedir. Literatürde depreminin moment büyüklüğü (M w ) ile yüzeyde gözlenen deprem kırığı (L) arasındaki ilişkiyi tarifleyen (Wells and Copper,1994; Naeim and Kelly, 1999, Arıoğlu, Ergin ve arkadaşları, 2000) -doğrultu atımlı fay-, M w = log L + S (S= Standart sapma, S= ± 0.28) bağıntısı 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depremi için incelendiğinde deprem kırığı, M w = 7.4 S= 0 L= 100 km S= L= 56.2 km S= L= km olarak kestirilmektedir. Gözlenen deprem kırığı (L= 120 km) standart sapma ile tanımlanan sınırlar içerisindedir Ege Graben Sistemi (EGS) Anadolu levhası, Karlıova birleşim noktasından batıya doğru kaymaya zorlanır, bu hareketin batıda Ege Levhasınca durdurulmaya çalışılması sonucunda bölgede, kuzey kuzey doğu-güney güney batı yönlü bir çekme (genişleme) rejiminin hakim olduğu, doğu-batı doğrultulu normal (düşey atımlı) faylar ile sınırlandırılmış Ege grabenleri (çöküntü-genişleme alanları) meydana gelmiştir (Şekil 1, Çizelge 1). Bu sistem batıda Edremit körfezinden Toros Dağ zincirinin başladığı Akdeniz'e kadar uzanan bölgeyi kapsamaktadır. EGS içindeki çöküntü alanları; Edremit körfezi, Bakırçay çöküntü havzası (10-20 km genişlik, 80 km uzunluktadır), Simav çöküntü havzası (Simav çayı boyunca yaklaşık 100 km uzanır), Gediz çöküntü havzası (10-20 km genişlik ve 140 km uzunlukta batı kuzey batı-doğu güney doğu doğrultulu),

11 9 Küçük Menderes çöküntü havzası (5-20 km genişlik ve 100 km uzunluktadır), Büyük Menderes çöküntü havzası (10-25 km genişlikte, 200 km uzunluktadır) ve Gökova körfezi şeklinde sıralanabilir döneminde yıkıcı ve yüzey kırığı oluşturmuş depremlerin 33 adedi (M s 5.5) (Çizelge 2) bu sismotektonik sistem içinde gelişmiştir (örneğin, Alaşehir 1969, M s =6.6, Gediz 1970, M s =7.1). Anılan dönemde, ülkemizdeki toplam yıkıcı deprem sayısının % 27.5'i EGS üzerinde ortaya çıkmıştır ve her 10 yılda ortalama 3 yıkıcı deprem meydana gelmektedir. Bunların büyük çoğunluğu Büyük Menderes çöküntüsünün doğu ucu ile Simav çöküntüsü boyunca oluşmuştur. EGS içinde oluşan depremlerin genellikle birbirine yakın segmentlerde oluştukları gözlenmektedir. Bölgede birbiri ile bağlantılı bir çok çöküntü ve yükselme meydana gelmesi nedeni ile bir segmentte oluşan deprem diğer yakın segmenti tetikleme rolü oynamaktadır. Bu sistem içinde en son oluşan yıkıcı depremler Dinar (1 Ekim 1995, M s =6.1, 10 km uzunluklu yüzey kırığı), Afyon- Çay (3 Şubat 2002, M s = 6.5) dır Doğu Anadolu Fayı (DAF) Kuzeydoğuda Karlıova birleşim noktasından başlar ve güneybatıda Türkoğlu kavşağına kadar devam eder. Karlıova-Türkoğlu kavşağı arasında 3 ana segment, Türkoğlu kavşağından güneybatıya doğru olan kollarda ise 4 segment yer almaktadır. DAF'ın kuzeydeki kolları Helenik-Kıbrıs yayı ile birleşirken, güneyde kalan kolu ise Ölü Deniz fayına kadar uzanır. Sol yönlü doğrultu atımlı bir fay olması nedeni ile KAF ile benzer özelliktedir. DAF'ın ana bölümü (Karlıova'nın güneybatısı) 400 km uzunlukta olup, yıllık kayma miktarı ortalama 0.5 cm olarak verilebilir. Bu sistem üzerinde özellikle tarihsel dönemde çok büyük depremlerin olduğu bilinmektedir (1268 Hatay Depreminde Can Kaybı > olarak rapor edilmektedir) döneminde DAF boyunca yıkıcı ve yüzey kırığı oluşturmuş toplam 10 deprem (M s 5.5) (Çizelge 2) meydana gelmiştir (örneğin, Malatya 1905, M s =6.8; Bingöl 1971, M s =6.8) Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi, döneminde yıkıcı ve yüzey kırığı meydana getiren 22 deprem (M s 5.5) (Çizelge 2) üretmiştir. Bunlardan 5'i Kuzeydoğu Anadolu Fayı, 9'u Karlıova-Muradiye Bölgesinde, 1'i Bitlis Bindirme Kuşağı üzerinde oluşmuştur.

12 Kuzeydoğu anadolu fayı (KDAF) Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesinin Karlıova ile Ermenistan arasında kalan bölümüdür. Geniş bir kesme zonu olup, birbirine paralel gelişmiş kuzey doğu-güney batı doğrultulu, sol yönlü ve ters bileşenli bir çok kısa fay segmentinden (Kelkit, 150 km uzunlukta Akdağ fayı, Aşkale, Dumlu, Çobandere fayları) oluşmaktadır Karlıova-Muradiye bölgesi fayları Karlıova-Muradiye arasındaki bölgede kuzey batı-güney doğu doğrultulu kısa uzunluklu, sağ yönlü doğrultu atımlı faylar yer alır. Bunlar; 100 km uzunluğunda Balıklıgöl fayı, 85 km'lik Karayazı fayı, 55 km'lik Çaldıran fayı, 50 km'lik Doğubeyazıt ve Tutak fayları'dır Bitlis bindirme kuşağı (BBK) : Arap plakası ile Anadolu plakasının çarpışma yeri olan Bitlis Bindirme Kuşağı Toridler ve Kenar Kıvrımları olarak isimlendirilen tektonik boşlukların sınırını oluşturmaktadır (Şekil 1, Çizelge 1). Kahramanmaraş ile Yüksekova arasında, güneye yönelmiş ters faylardan oluşur km uzunluğunda ve 60 km genişliğinde bir bölgeyi kapsar. Kahramanmaraş ve Adıyaman çevresinden başlayan kuşak Çüngüş-Ergani-Lice-Kulp-Sason-Kozluk ve Pervari'den geçerek İran'da Zagros kuşağı ile birleşir. Tarihte pek çok yıkıcı deprem üretmiştir. Aletsel dönemdeki tek deprem ise 1975'de Lice'de M s = 6.6 büyüklüğünde meydana gelen depremdir (Bu depremde bindirme hareketi yanında sol yanlı bir doğrultu atım bileşeni de oluşmuştur).

13 11 AVRASYA PLAKASI KAF KDAF ANADOLU BLOĞU EGS DAF BBK ARAP PLAKASI HKY Şekil 1 Türkiye ve yakın civarının sismotektonik haritası ve belli başlı fay sistemleri Açıklama : KAF= Kuzey Anadolu Fay Sistemi, EGS= Ege Graben Sistemi, DAF= Doğu Anadolu Fayı, KDAF= Kuzey Doğu Anadolu Fayı, BBK= Bitlis Bindirme Kuşağı, HKY = Helenik Kıbrıs Yayı (Kaynak : Demirtaş ve Yılmaz, 1996; Demirtaş, Erkmen, 2000 Afet İşleri Genel Müdürlüğü)

14 Çizelge 1 Ülkemizin Sismotektonik Değerlendirmesi 12 Ülkemizdeki depremleri üreten belli başlı 4 sismotektonik bölge mevcuttur : O Kuzey Anadolu Fayı (KAF) O Ege Graben Sistemi (EGS) O Doğu Anadolu Fayı (DAF) O Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi O Kuzeydoğu Anadolu Fayı (KDAF) O Karlıova doğusundaki doğrultu atımlı faylar O Bitlis Bindirme Kuşağı (BBK) O Ana Güncel Fayı yılları arasında bu sistemlerin ürettiği deprem (M s 5.5) sayısı aynı sırada 36, 33, 10 ve 22 adettir (Çizelge 2). Sismik aktivitenin ağırlıklı biçimde KAF ve EGS sistemlerinde oluştuğu ifade edilebilir. Türkiye sınırları içerisinde oluşmuş tarihsel depremler toplam 679 adet olup sayısal dağılımları I.derece deprem bölgesinde % 86, II.derece deprem bölgesinde % 11'dir. 26 Aralık 1939'da Türkiye'nin en büyük depremi (M s =7.9) Kuzey Anadolu Fay sisteminde meydana gelmiştir. Bu deprem sonucunda 360 km uzunluğunda, 7.5 m'den daha büyük sağ yönlü ve yatay atımlı bir fay kırığı gelişmiştir depremi, yılları arasında gözlenmiş depremleri "tetikleyici" bir rol oynamıştır. 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara (M w = 7.4; karada gözlenen fay kırığı 120 km) ve 12 Kasım 1999 Düzce (M w = 7.2 karada gözlenen fay kırığı km) depremleri de Kuzey Anadolu Fay sisteminin kırılmasından meydana gelmiştir. Enerji çözümleri yapılmış depremlerin enerji büyüklüğü - deprem büyüklüğü ilişkileri dikkate alındığında, aynı deprem büyüklüğü için doğrultu atımlı faydan boşalan enerjinin miktarı normal atımlı fayın ürettiği enerjiden daha büyüktür. Keza, fay türüne göre ortalama "görünür gerilme değeri" değişmektedir, doğrultu atımlı faylarda anılan büyüklük daha yüksektir.

15 13 Çizelge Aletsel Döneminde Sismotektonik Bölgelerde Oluşan Yıkıcı (M s 5.5) Depremler Tektonik bölge Toplam deprem sayısı % 10 yıllık dönemde ortalama (x) deprem sayısı Kuzey Anadolu Fayı (KAF) Ege Graben Sistemi (EGS) Doğu Anadolu Fayı (DAF) Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi Kıbrıs Helenik Yayı (HKY) Orta Anadolu Ova Bölgesi << 1 Karadeniz Bölgesi << 1 Toplam (x) 10 yılda oluşan ortalama deprem sayısı yuvarlatılarak verilmiştir. Kaynak : Demirtaş, Yılmaz (1996) 'dan değiştirilerek 2.2 Mevcut Deprem Bölgelerinin Yüzölçümü ve Nüfus İtibarı İle Değerlendirilmesi Türkiye sismik aktivite açısından maksimum yatay yer ivmesi büyüklüğü (a y ) itibarı ile 5 bölgeye ayrılmıştır. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, (1997)'ye göre I. derece deprem bölgesinde a y = 0.4g, II. derece deprem bölgesinde a y = 0.3g, III. derece deprem bölgesinde a y = 0.2g, IV. derece deprem bölgesinde a y = 0.1g ve V. derece deprem bölgesinde a y < 0.1g 'lik maksimum yatay yer ivmesi büyüklüğü tanımlanmıştır. Ülkemiz yüzölçümünün % 65.7'si, nüfus olarak ise % 71 (1997 itibarı ile) gibi büyük bir bölümü, tüm belediyelerin % 68' i ve belediye teşkilatı olan toplam köy sayısının % 66'sı I. ve II. (a y = g) derece deprem bölgeleri içinde yer almaktadır (Çizelge 3,4). 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara depremi, gerek nüfus gerekse ekonomik açıdan ülkemizin en ağırlıklı bölgesinde etkili olmuştur. Depremden 1.derecede etkilenen Kocaeli, Sakarya ve Yalova illerinin ; nüfusunun toplam Türkiye nüfusuna oranının % 3.3, makro ekonomik büyüklükler bazında 1999 yılı GSMH içindeki payının % 6.3, fert başına milli gelirin 5813 $, sanayi katma değerindeki payının % 13.1 ve bütçe vergi gelirleri içindeki payının % 16.4 (DPT,1999) olduğu dikkate alındığında bu depremin Türkiye için ekonomik açıdan taşıdığı önem ortaya çıkmaktadır.

16 14 Çizelge 3 Deprem Bölgelerine Göre Türkiye'nin Yüzölçümü ve Nüfus Dağılımı Deprem Yüzölçümü Nüfus (1990) Nüfus (1997) bölgesi (km 2 ) (%) (kişi) (%) (kişi) (%) I ,052, ,498, II ,642, ,674, III ,257, ,334, IV ,534, ,129, V , ,107, Toplam ,473, ,745, (Kaynak : Özmen, Nurlu, Güler, 1997) Nüfus (Milyon kişi) V.derece IV.derece III.derece II.derece I.derece Deprem bölgeleri Ülkemizin yüzölçümü olarak % 65.7'si, nüfus olarak ise % 71 gibi büyük bölümü I. ve II. derece deprem bölgeleri içinde yer almaktadır. Bu bölgelerdeki nüfus artış hızı da diğer bölgelere kıyasla biraz daha yüksektir. IV. ve V. derece deprem bölgelerinde ise nüfus azalma eğilimi göstermektedir.

17 15 Çizelge 4 Deprem Bölgelerine Göre İl, İlçe, Belediye ve Köy Sayısının Dağılımı Deprem bölgesi İl sayısı (%) İl merkezi sayısı (%) İlçe sayısı (%) Belediye sayısı (%) Belediye teşkilatı olan köy sayısı I II III IV V Toplam (Kaynak : Özmen, Nurlu, Güler, 1997) (%) Toplam 80 adet il sayısının sırası ile % 71'i (56 adet), toplam 847 adet ilçe sayısının % 69'u (582 adet) I. ve II. bölgede yer almaktadır. Tüm Belediyelerin % 68'i (1900 adet), Belediye teşkilatı olan toplam köy sayısının % 66'sı (1048 adet) I. ve II. bölgede bulunmaktadır.

18 16 3. SİSMOTEKTONİK BÖLGELERİN MAGNİTÜD, FREKANS VE RİSK BAĞINTILARININ ÇIKARTILMASI 3.1 Genel Bilgiler İstanbul çevresi, Marmara Bölgesi, Kuzey Anadolu Fayı (Marmara Bölgesi hariç), Ege Graben Sistemi ve Erzincan çevresi için, büyük çoğunluğu dönemine ait, aletsel deprem büyüklükleri dikkate alınarak magnitüd, frekans ve risk bağıntıları çıkartılmıştır. Raporun bu bölümünde sadece İstanbul ile ilgili kısım konu edilmiştir (Çizelge 5,6). Diğer bölgelere ilişkin hesap ve değerlendirmeler sırası ile EK 1-5'de sunulmuştur. 3.2 Uygulanan Yöntem ve Genel Kabuller Türkiye'nin anılan sismotektonik yörelerinin magnitüd, frekans ve risk bağıntılarının çıkarılmasında yapılan belli başlı kabuller aşağıda özetlenmiştir. Çalışmada Gumbel'in "Yıllık Ekstrem Değerler Metodu" esas alınmıştır. Yöntem ile ilgili ayrıntılı bilgiler konusunda Tezcan,Acar,Çivi (1979) ve Tezcan (1996) kaynağından yararlanılmıştır. Yöntem ile ilgili açıklamalar her bölge için ilgili kısımda verildiğinden burada ayrıca tekrarlanmayacaktır. Bayındırlık Bakanlığı Afet İşleri Müdürlüğü Deprem Araştırma Dairesi'ne ait deprem kayıtları esas alınmış, ayrıca Eyidoğan ve arkadaşları (1991) ve Kandilli Deprem Araştırma Enstitüsü verileri ile de kontrol edilmiştir. Deprem magnitüdlerinin -İstanbul hariç- tümü aletsel döneme aittir. Deprem kaydı olmayan yıllar için depremin magnitüdü M min = 4.4 kabul edilmiştir. (Tezcan, Acar, Çivi, 1979; Tezcan, 1996) İstanbul için yapılan kabuller İstanbul için risk analizinin yapılmasında Tezcan, Acar, Çivi (1979) ve Tezcan (1996) kaynağında dikkate alınan kabuller şunlardır : Sismotektonik yöre olarak 40.5 o N-41.0 o N enlem ve 25.0 o E-32.0 o E boylamları arasında kalan 55 km x 500 km'lik ince bir şerit ve bu şerit içinde döneminde (99 yıl) meydana gelen depremler alınmıştır. İstanbul'da yapısal hasar yaratabilecek bir depremin kaynağının sadece çizgisel olduğu kabul edilmiştir ve bu çizgi KAF'ın Marmara Denizinin ortasından geçen uzantısıdır yılları arasında meydana gelen depremlerden bir bölümü tarihsel veriler olduğundan, bunların episantırdaki deprem şiddeti (I o ) üzerinden magnitüdü (M- Richter cinsinden), M= 0.59 I o +1.63

19 17 ampirik bağıntısı ile kestirilmiştir. Ayrıca sözkonusu bağıntının, bu raporun müellifleri tarafından Marmara Bölgesi için çıkartılan bağıntı ile de uyumlu olduğu görülmüştür (Bkz. Şekil EK 2.3). 3.3 Analiz Sonuçlarının Değerlendirilmesi Yapılan risk analizinden çıkan belli başlı sonuçlar aşağıda özetlenmiştir : Bütün sismotektonik bölgelerde elde edilen sonuçlar Gumbel bağıntısına uygun çıkmıştır. Gutenberg-Richter bağıntısındaki b katsayısı, sismotektonik bölgenin sismik aktivitesini birinci derecede denetleyen bir faktör olup, b < 1 olması o bölgenin sismik aktivitesinin çok yüksek olduğunu vurgulamaktadır. Bu açıdan bakıldığında gerek İstanbul çevresi (b= 0.546), gerek Marmara Bölgesi (b= 0.502), gerek Ege Graben Sistemi (EGS) (b= 0.481) ve gerekse Erzincan çevresi (b=0.439) "benzer" ve "yüksek sismik aktivite" gösteren bölgelerdir. Kuzey Anadolu Fay Zonu (Marmara Bölgesi hariç) (b=0.352) ise anılan bölgelere kıyasla "daha yüksek deprem üretkenliği" ile dikkat çekmektedir. İstanbul ve çevresi için yapılan deprem riski analizinde, T= 99 yıllık periyod içinde oluşabilecek maksimum magnitüd M maks. = 7.79 olarak belirlenmiştir. Anılan büyüklük bu çalışmada (EK 2-5), Marmara bölgesi için M maks. = 8.3, KAF (Marmara Bölgesi hariç) için M maks. = 8.9, EGS için M maks. = 8.2, Erzincan ve çevresi için M maks. = 7.6 olarak kestirilmektedir. KAF, incelenen bölgeler içinde en yüksek deprem magnitüdünün oluşabileceği bölge olmaktadır. Normal yapılarda (konut) dikkate alınan yıllık risk olasılığı R= %10 - M veya daha büyük magnitüdlü bir depremin herhangi bir yıl içinde aşılma olasılığı- için oluşabilecek deprem büyüklüğünün, İstanbul çevresinde M= 5.9, Marmara Bölgesi'nde M= 6.3, KAF ve EGS'de M= 6.1, Erzincan ve çevresinde M= 5.3 olduğu belirlenmiştir. Önemli mühendislik yapılarında (hastane,okul, elektrik santralları, sanat yapıları -tünel, baraj, köprü vb.-) yıllık risk olasılığı R= % 5 için yapılan incelemede deprem büyüklüğü; İstanbul'da M= 6.5, Marmara Bölgesi'nde M= 6.9, KAF'da M=7.0, EGS'de M=6.8, Erzincan ve çevresinde M=6.0 olarak bulunmuştur. Normal bir yapıya 50 yıllık ömrü boyunca gelebilecek maksimum magnitüd (M d ) İstanbul çevresinde M d = 7.2, Marmara Bölgesi'nde M d = 8.3, KAF'da M d = 8.1, EGS'de M d = 7.6, Erzincan çevresinde M d = 6.9 olarak hesaplanmıştır. Tekrarlanma periyodu T r =1 yıl olan yıllık magnitüd (modal maksimum) M maks. İstanbul'da 4.1, Marmara Bölgesi'nde 4.3, KAF'da 3.3, EGS'de 4.1, Erzincan ve çevresinde 3.1 olarak kestirilmektedir.

20 18 ÇİZELGE 5 İSTANBUL ÇEVRESİNDE ( ) DÖNEMİNDEKİ TARİHSEL VE ALETSEL DEPREMLERE AİT SİSMOTEKTONİK BÜYÜKLÜKLER (Tezcan, Acar,Çivi, 1979 ve Tezcan, 1996 kaynağından), Dikkate Alınan Sismotektonik Alan : o N, o E ile tariflenmiş (55 kmx500 km) km 2 'lik alan Kayıtların alındığı dönem : (99 yıl) İncelemede kabul edilen fay sistemi : Kuzey Anadolu Fay Sistemi -doğrultu atımlı- İstatistik analizde alınan deprem magnitüdleri : M s 5.0, 33 adet (22 adedi şiddet büyüklüğünden kestirilmiştir). Anılan dönemdeki depremlerde : o Odak derinliği (h) : km, (5 veri) o Magnitüd aralığı : o Ortalama magnitüd : 7.0 o Şiddet aralığı o Ortalama şiddet : V - X : VII

21 19 Çizelge 6 İstanbul Çevresinde ( ) Dönemine Ait Depremsellik Büyüklüklerinin Değerlendirilmesi (Tezcan, Acar, Çivi,1979 kaynağından değiştirilerek) Anılan dönemde mevcut toplam 33* yıla ait aletsel ve aletsel olmayan kayıtlar kullanılarak, log N = a - b M (Gutenberg- Richter bağıntısı) a= 2.26, b= log N = M Açıklama : a, b = Regresyon katsayıları M= Deprem büyüklüğü N= Magnitüdü M olan tüm depremlerin bir yıldaki sayısı n= Veri sayısı Gumbel "Yıllık Ekstrem Değerler Metodu" 'na göre, G (M) = e β.m α.e α= 182, β= 1.26, α= 10 a, β= b log e G (M)= Seçilen M veya daha küçük magnitüdlü bir depremin bir yılda kümülatif ve relatif oluşma sıklığı (frekansı)' dır. α, β= Regresyon katsayıları R = M veya daha büyük bir magnitüdlü bir depremin herhangi bir yılda oluşma riski o Yıllık ortalama magnitüd (M), M= M min. + β 1 = 4.99 o En sık oluşan yıllık magnitüd (modal maksimum), M maks. (Tekrarlanma periyodu 1 yıldır) ln α a M maks. = = = 4.13 β b o Tekrarlanma periyodu (T r ) = 99 yıl içinde meydana gelebilecek maksimum magnitüd log N = a - b M + log T r N=1 M maks = M = 7.79 o Seçilen bir M veya daha büyük magnitüdlü bir depremin herhangi bir yıl içinde meydana gelebilme ihtimali olan "Yıllık Risk" (R), Normal mühendislik yapılarında R= (% 10-15) Önemli mühendislik yapılarında R= 0.05 (% 5) Nükleer santrallarda R= (% 0.5) * Toplam 33 yıla ait veri olması nedeni ile deprem kaydı bulunmayan 66 yıl için deprem büyüklüğü M min.= 4.4 kabul edilmiştir.

22 20 Çizelge 6'nın devamı R= 0.10 için (Şekil 2), R = 1- G = 1- e β.m α.e M= 5.92 Depremin tekrarlanma periyodu (T r ), T r = 1 / R = 1 / 0.10 = 10 yıl o Ekonomik ömrü T d olan bir yapıda bu süre içinde M veya daha büyük magnitüdün en az bir defa aşılma olasılığı R d, R d = 1-( 1 R) Td Normal binalarda yıllık risk R= 0.10 için T d = 50 yıl boyunca M= 5.92 magnitüdlü bir depremin en az bir defa aşılma olasılığı R d, R d = 0.99 ( % 99) o T d = 50 yıllık bir ekonomik ömür süresince yapıya gelecek maksimum magnitüd T= T d = 50 yıl M maks.= M d = (a + log T) / b M d = (2.26+log 50) / = 7.24 olarak hesaplanır Yıllık Risk Olasılığı, R Normal yapılar R=%10, T r =10 yıl Önemli mühendislik yapısı R=% Magnitud, M Şekil 2 Magnitüd İle Yıllık Risk Olasılığı Arasındaki Değişimler

23 21 4.DEPREMLERDEN KAYNAKLANAN MADDİ VE MANEVİ KAYIPLARIN İNCELENMESİ Bir depremin manevi ve maddi kayıpları üzerinde bir çok faktör etkilidir. Bu faktörler kırılan fay sisteminin özellikleri [boşalan sismik enerjinin büyüklüğü -yırtılan fayın uzunluğu-, yerleşim yerinin faya dik uzaklığı, kayma ve yüzey dalgalarının katettiği formasyonların geoteknik özellikleri (formasyonun türü, kalınlığı, taşıma kapasitesi, yeraltı su seviyesi)], yapılarla ile ilgili faktörler (taşıyıcı sistemin sismik dayanımı ve sünekliliği, geometrik formu -plan ve kesitte, kat sayısı, projenin uygulanmasında gösterilen özen vb.), nüfus yoğunluğu, endüstrileşmiş bölge olması, doğalgaz yangınları, depremin oluş saati olarak özetlenebilir. Bu bölümde depremlerin ekonomik boyutlarının öngörülmesi bakımından ülkemizde Marmara bölgesi, Kuzey Anadolu Fay zonu (KAF) ve Ege Graben Sistemi (EGS)'nde oluşmuş depremlerin verilerinden hareket ederek yıkık+ağır hasarlı yapı sayısı ile can kaybı, yaralı / can kaybı oranı değişimleri; hasar gören konut ile işyeri sayısı ve işyeri/konut oranı arasındaki ilişkiler ve can kaybı ile yaralı sayısının nüfus yoğunluğu ile değişimleri istatistik matematiği ile incelenmiştir (Bkz. Şekil 3-9). Bunlar topluca değerlendirildiği zaman şu sonuçlara ulaşılmaktadır : Magnitüd (M s ) ile yıkık+ağır hasar sayısı (YA) arasında anlamlı bir ilinti çıkartılmıştır. Magnitüd arttıkça üstel bir fonksiyon ile yıkık+ağır hasar sayısı artmaktadır. Can kaybı (CK) açısından bakıldığında magnitüd ile birlikte can kaybının da arttığı gözlenmektedir (Şekil 3). Yaralı/can kaybı oranının (Y/CK) magnitüd (M s ) ile değişimi incelendiğinde ise, Türkiye'nin A.B.D ve Japonya gibi gelişmiş ülkelere kıyasla düzeyi çarpıcı bir şekilde ortaya çıkmaktadır (Şekil 4) itibarı ile yıkıcı bir depremde; örneğin A.B.D'de her 100 yaralıya karşılık 1 can kaybı (Şekil 5, Georgescu,2000), Japonya'da her 500 yaralıya karşılık 1 can kaybı mevcut iken, Türkiye'de bu oran ne yazık ki her 4 yaralıya karşılık 1 can kaybı düzeyindedir. Bu durum hem yapılarımızın sismik dayanımının zayıflığı hem de deprem kültürünün ülkemizde yerleşmemiş olmaması ile açıklanabilir. 17 Ağustos 1999 depreminin verileri incelendiğinde, artan nüfus yoğunluğu (N) ile gerek can kaybı (CK), gerekse yaralı sayısı (Y) üstel bir şekilde artmaktadır (Şekil 6). 12 Kasım 1999 Düzce depremindeki can kaybı ve yaralı değerleri de çıkartılan bağıntı ile uyumludur. Kırsal kesimde gözlenen eski depremlerde ise nüfus yoğunluğu ile can kaybı arasında herhangi bir ilinti çıkartılamamıştır. Hemen hemen aynı nüfus yoğunluğuna sahip eski depremlerde can kaybı 17 Ağustos 1999 depremine kıyasla daha yüksektir. Bu bulgu kırsal yörelerdeki yapıların sismik dayanımının çok daha zayıf olması ile açıklanabilir.

24 22 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara ve 12 Kasım 1999 Düzce depreminin hasarlı işyeri ve konut sayıları arasında çok anlamlı (r= 0.942, regresyon katsayısı) bir üstel bir bağıntı çıkartılmıştır ve bağıntı tüm hasar tipleri (ağır, orta, hafif) için geçerlidir. Hasarlı işyeri/hasarlı konut sayısı açısından bakıldığında ortalama her 1 hasarlı işyerine karşılık 8 hasarlı konut ortaya çıkmaktadır (Şekil 7, Çizelge 7). Anılan iki güncel deprem ve Afyon (2002) depremine ait işyeri ve konut bazında hasar durumu verileri kullanılarak, hasar düzeylerine göre elde edilen regresyon bağıntıları ise Şekil 8'de sunulmuştur. Ayrıca sözkonusu depremlerde yıkık+ağır ve orta hasar görmüş konut sayılarından hareketle, anılan bölge için 4.5 fert/konut değeri baz alınarak, depremden etkilenen nüfus "evsiz" kestirilmiştir (Şekil 9). Ayrıca, 17 Ağustos 1999 depreminde gözlenen deprem şiddetleri (I) ile ölçülen maksimum yatay yer ivmesi (a y ) arasında (Şekil 10) çok anlamlı bir ilişki söz konusudur (Arıoğlu, Ergin, ve arkadaşları, 2001). Artan maksimum yer ivmesi ile şiddet, tabi logaritmik bir ifade ile artmaktadır. Sözgelimi Sakarya'da ölçülen a y 400 cm/sn 2 iken deprem şiddeti I = X düzeyinde öngörülmektedir. Aynı eğride, maksimum yatay yer ivmesinin (a y ), faya dik uzaklık (D) ve zemin türüne -kayma hızı V s tarafından dikte ettirilen- bağlı değişimleri de görülmektedir. Faya uzak mesafelerde (D > 20 km) zemin türünün ivme üzerindeki etkisinin kaybolduğu ileri sürülebilir. Ambraseys (1995) bağıntısı (odak derinliği h= 10 km) esas alınarak İstanbul çevresi için (İstanbul'u etkisi altına alabilecek bir deprem için 100 km yarıçapında bir alan seçilmiştir, Bkz. Şekil 11a) Ansal (1997) çalışmasında yapılan risk analizine göre yıllık risk olasılığı R= % 10 alınarak maksimum yatay ivme büyüklüğü a y =470 cm/sn 2 (anakaya seviyesinde) olarak hesaplanmıştır (Şekil 11b).

25 23 Yıkık + ağır hasarlı birim sayısı, YA Yıkık+Ağır Hasar Sayısı, YA Can kaybı, CK YA= 1.44x10-7 M s n= 63, r=0.748 Dn Ça CK= 2.49x10-12 M s n= 45, r=0.71 Magnitüd (M ) Su Dn Ça Dn s To Ge La Dü GdGö Ad Ma AbBo Mu Er Ma AbBo Ad Mu Gö Er GdDü ToLa Ge Er DMa Marmara Bölgesi KAF (Marmara bölgesi hariç) EGS DMa Er Açıklama : EGS = Ege Graben Sistemi, KAF= Kuzey Anadolu Fay Sistemi, To= Tokat (1942), Er= Erzincan (1939,1992), La= Ladik (1943), Ku= Kurşunlu (1951), Gö=Gönen (1953), Ab=Abant (1957), Bo=Bolu (1957), Ma=Manyas (1964), Dn= Denizli (1965), Ad=Adapazarı (1967), Mu=Mudurnu (1967), Gd=Gediz (1970), Dn=Dinar (1995), DMa=Doğu Marmara (1999), Dü =Düzce (1999), Ça=Afyon-Çay (2002) Şekil 3 Magnitüd ile yıkık+ağır hasar sayısı ve can kaybı arasında çıkartılan istatistiksel ilişkiler

26 24 Yıkık + ağır hasar sayısı, YA YA= 1.44x10-7 M s n= 63, r=0.748 Dn Ça To Ge La Dü Ma GdGö Ad AbBo Mu Er DMa Er Marmara Bölgesi KAF (Marmara bölgesi hariç) EGS 0 Yaralı / Can kaybı oranı, Y/CK Er Magnitüd (M s ) Y/CK= M s n= 22, r=0.5 Dn Ça GdGö AbBo Ad To Mu Ma Dü DMa A.B.D düzeyi (Y/CK=100), Japonya düzeyi (Y/CK=500), Türkiye düzeyi (Y/CK) = 4 ( ) Açıklama : EGS = Ege Graben Sistemi, KAF= Kuzey Anadolu Fay Sistemi To= Tokat (1942), Er= Erzincan (1939,1992),La= Ladik (1943), Ku= Kurşunlu (1951), Gö=Gönen (1953), Ab=Abant (1957), Bo=Bolu (1957), Ma=Manyas (1964), Dn= Denizli (1965), Ad=Adapazarı (1967), Mu=Mudurnu (1967), Gd=Gediz (1970), Dn=Dinar (1995), DMa=Doğu Marmara (1999), Dü =Düzce (1999), Ça=Afyon-Çay (2002) Şekil 4 Magnitüd ile yıkık+ağır hasar sayısı ve yaralı/can kaybı oranı arasındaki istatistiksel ilişkiler

27 25 Yaralı / can kaybı oranı GELİŞMİŞ ÜLKELER ARALIĞI ÇOK TAHRİPKAR DEPREMLER A.B.D VE JAPONYA ARALIĞI (Tsunami ve şehir yangınları dahil değil) Turkey DM, 99 Turkey, D 99 Yaralı Turkey A, 2002 Ciddi hasarların tahmininde yetersizlikler, yaygın şehir yangınları Yerleşik sismik kültür Orta gelir grubu ve gelişmiş ülkeler aralığı, çağdaş Yönetmelikler Çok yıkıcı tarihsel depremler Gelişmekte olan ülkeler, Yönetmelik eksiklikleri Can kaybı Kaynak : Georgescu, S Şekil 5 Muhtelif depremler için yaralı - can kaybı ilişkileri

28 26, CK Can kaybı Eski -kırsaldepremler CK ort. = 2116 N ort. = 29 Çl Vr Li BnGd Bo Es Ad Br Sk Yl Ko Dz İs 12 Kasım 1999 Düzce depremi 17 Ağustos 1999 depremi CK= N n= 5, r= Zo Nüfus Nüfus yoğunluğu, (fert/km N (fert/km ) 2 ) 2, Y Yaralı Bo Dz Sk Yl Y= N n= 4, r=0.980 Ko İs Açıklama : 17 Ağustos 1999 depremi (M w = 7.4) : Bo = Bolu, İs = İstanbul, Ko= Kocaeli, Sk= Sakarya, Yl= Yalova, Zo =Zonguldak, Es= Eskişehir. Eski depremler : Çl = Çaldıran (1976, M s =7.4), Bn= Bingöl (1971, M s =6.7), Gd= Gediz (1970, M s =7.1), Ad= Adapazarı (1967, M s =7.5), Br= Burdur (1971, M s =6.0), Li= Lice (1975, M s =6.7), Vr =Varto (1966, M s =6.5) (Ohashi ve Ohta, 1983) 12 Kasım 1999 Düzce depremi M w =7.2 Şekil 6 Nüfus yoğunluğu ile can kaybı ve yaralı sayısı arasındaki istatistiksel ilişkiler

29 27 Çizelge 7 17 Ağustos 1999 Doğu Marmara Depreminde Değişik Şiddetlerde Etkilenmiş İnsan, Konut Sayıları ve Oranları Deprem Yüzölçümü Nüfus Konut Konut Etkilenme Adet ve Yüzdeleri bölgesi (km 2 ) (1997) sayısı AĞIR ORTA AZ Şiddet Adet % Adet % Adet % VI VII VIII IX X Toplam Kaynak : Özmen, 2000 Depremde etkilenen yüzölçümü ve nüfus oranları - ülke bazında- sırası ile % 6.3 ve % 23'dir. Yıkıcı etkilerin (VIII-X) gözlendiği bölgelerin yüzölçümü toplamı 5906 km 2 olup toplam etkilenen alanın %12'sini oluşturmaktadır. Depremden X şiddetinde etkilenen bölgedeki konut stoğunun % 33'ü, IX şiddetinde etkilenen bölgedeki konut stoğunun ise % 15'i yıkık+ağır ölçüde hasara maruz kalmıştır. Orta hasarlı konutlar da dikkate alındığında bu oran sırası ile % 48 ve ve % 33 düzeyindedir.

30 , İ Hasar gören işyeri sayısı Hasar gören işyeri sayısı Hasar gören konut sayısı Es Hasar gören konut sayısı, K Es İ= K n= 48, r= Es BuZo Su Zo Bu Es Dn Dn Ko Sk Gö Gd Dü Ça Dn Bo İs Yl Ko Sk Bo Yl Bo Yl Doğu Marmara (1999) depremi Yıkık-ağır hasar Orta hasar Hafif hasar Düzce (1999) depremi Yıkık-ağır hasar Orta hasar Hafif hasar X alt = 0.01 %90 Yl X Gö = 0.13 ÇaKo İs Sk Bo Dü Sk Ko Dn X üst % 90= 0.25 Açıklama : Bo= Bolu, Bu= Bursa, Dü=Düzce, Es=Eskişehir, Gö= Gölcük, İs= İstanbul, Ka=Karabük, Ko= Kocaeli, Sk=Sakarya, Yl=Yalova, Zo= Zonguldak Şekil 7 Doğu Marmara ve Düzce (1999) depremlerinde hasar gören konut sayısı ile hasar gören işyeri sayısı arasındaki istatistiksel ilişkiler

31 , İy+a Yıkık+ağır hasar gören işyeri sayısı, İo Orta hasar gören işyeri sayısı, İaz İ y+a = K y+a n= 22, r= DüKo Ko Gö Bu Sk Yl Gö Bo İs Yl Çay Es Bo Yl Es BuBo Zo Gö Bo Bu Af Su İs Ço Ko Yıkık-Ağır Hasarlı Birimler Es Doğu Marmara (1999) depremi Düzce (1999) depremi Afyon-Çay (2002) depremi Yıkık+ağır hasar gören konut sayısı, K y+a İ o = K o 1.16 n= 22, r= Bo Bu Es Çay SuÇo EsAf Zo SkKo DüSk İs Ko Bo Bo Gö Yl İs Orta hasar gören konut sayısı, K o Yl Orta Hasarlı Birimler Doğu Marmara (1999) depremi Düzce (1999) depremi Afyon-Çay (2002) depremi Az hasar gören işyeri sayısı İ az = K az n= 22, r= Es Ka Es Ko Gö Yl İs Sk Bo Dü Ko Sk İs Bo Yl Bu ÇoSu Çy Af Az hasar gören konut sayısı, K az Zo Az Hasarlı Birimler Doğu Marmara (1999) depremi Düzce (1999) depremi Afyon-Çay (2002) depremi Açıklama : İstanbul, Düzce 1999 depremleri : Bo= Bolu, Bu= Bursa, Dü=Düzce, Es=Eskişehir, Gö= Gölcük, İs= İstanbul, Ka=Karabük, Ko= Kocaeli, Sk=Sakarya, Yl=Yalova, Zo= Zonguldak, Afyon 2002 depremi : Af= Afyon (M), Bo= Bolvadin, Su= Sultandağı, Ça= Çay, Ço= Çobanlar Şekil 8 Doğu Marmara, Düzce (1999) ve Afyon (2002) depremlerinde hasar düzeylerine göre konut ve işyeri sayıları arasındaki istatistiksel ilişkiler

32 30 Etkilenen nüfus, N "evsiz" Ka Es N= 4.5 K y+a n= 22 Es Zo Çay Af Ço Bo Su Bu Dü Sk Ko Yl Bo Ko İs Yl Gö Sk Bo İs Doğu Marmara (1999) depremi Düzce (1999) depremi Afyon-Çay (2002) depremi Yıkık+ağır ve orta hasar gören konut sayısı, K y+a Açıklama : İstanbul, Düzce 1999 depremleri : Bo= Bolu, Bu= Bursa, Dü=Düzce, Es=Eskişehir, Gö= Gölcük, İs= İstanbul, Ka=Karabük, Ko= Kocaeli, Sk=Sakarya, Yl=Yalova, Zo= Zonguldak, Afyon 2002 depremi : Af= Afyon (M), Bo= Bolvadin, Su= Sultandağı, Ça= Çay, Ço= Çobanlar Şekil 9 Doğu Marmara, Düzce (1999) ve Afyon (2002) depremlerinde yıkık+ağır ve orta hasar gören konut sayısı ve etkilendiği (evsiz) öngörülen nüfus (anılan bölgedeki 4.5 fert / konut değeri baz alınmıştır)

33 31 10 I = ln a y n= 13, r= Skr 9 İzm Dzc 8 Gbz Amb Şiddet, I İzn Çkm Gyn Tkd Brs İst Erğ Erğ Kth Kayalık ve sert zemin Yumuşak zemin Wald ve arkadaşları, Faya dik uzaklık, D (km) İst Maksimum yatay yer ivmesi, a (cm/sn 2 y ) İzm Skr Brs Çkm KthErğ Tkd Gyn İzn Gbz Amb Dzc Kaya (V s > 750 m/sn) Yumuşak zemin (180 m/sn < V s < 360 m/sn) Katı, sıkı zemin (360 m/sn < V s < 750 m/sn) Açıklama : Amb= Ambarlı, Brs= Bursa, Çkm= Çekmece, Dzc= Düzce, Erğ= Ereğli, Gbz= Gebze, Gyn= Göynük İst= İstanbul, İzm= İzmit, İzn= İznik, Kth= Kütahya, Skr = Sakarya, Tkd= Tekirdağ, Yrm= Yarımca Şekil Ağustos Doğu Marmara depreminde ölçülen maksimum yatay yer ivmesi (a y ) ile takdir edilen Mercalli değiştirilmiş deprem şiddeti- MSK- ( I ) arasındaki istatistiksel ilinti ve ölçülen maksimum yer ivmesinin faya dik uzaklık (D) ile değişimleri ve bunların regresyon bağıntıları ile uyumluluğu

34 ENLEM, KUZEY BOYLAM, DOĞU Şekil 11a İstanbul çevresinde oluşmuş tarihsel ve aletsel depremlerin dış merkezleri (Ansal,1997) Maksimum yatay yer ivmesi (ay) (cm/sn 2 ) a y =470cm/sn 2 Aşılma olasılığı (%) Şekil 11b İstanbul çevresinde en büyük ivme aşılma olasılığı (anakayada) (Ansal, 1997)

35 5. DEPREMLERİN EKONOMİK BOYUTU 5.1 Genel Depremlerin ekonomik boyutuna etki eden belli başlı parametreler; ortaya çıkan sismik enerjinin büyüklüğü -yırtılan fayın uzunluğu-, bölgenin faya olan dik uzaklığı, yerleşim yerinin oturduğu zeminin büyültme özelliği, yapıların projeden uygulama aşamasına kadar almış olduğu mühendislik hizmetinin düzeyi, yapılaşmanın türü (ağır endüstri tesisleri, ticaret merkezleri, yoğun yerleşim alanları), nüfus yoğunluğu, bölgenin sosyo-ekonomik varlığı, erken uyarı sistemlerinin etkinliği (doğalgaz ve diğer yangınlar) olarak özetlenebilir. Depremin ekonomik boyutuna global çerçevede bakıldığında dönemindeki depremlerin yol açtığı ekonomik kayıpların dönemsel gelişimi Çizelge 8 'de verilmiştir. Çizelge yakından incelendiğinde çıkan ana sonuçlar şöyle özetlenebilir : Depremlerin yarattığı ekonomik kayıpların boyutu gittikçe büyümektedir. Deprem başına ekonomik kayıp düzeyi 1969'da 2.2 Milyar $ iken, zaman içinde artarak dönemindeki depremlerde 5.5 Milyar $ (2.5 kat artış)'a yükselmiştir. Çok büyük endüstri ve ticaret merkezi kimliği taşıyan kentlerdeki ekonomik kayıplar daha da dramatik olmaktadır, örneğin 1995 Kobe depreminin (can kaybı 5391, yaralı 27000) maddi boyutu 200 Milyar $'dır. 1960'dan günümüze, sigortalanmış kayıpların toplam ekonomik kayıp içindeki yüzdesinin ise giderek arttığı gözlenmektedir. Çizelge döneminde dünyada oluşan yıkıcı depremlerin yol açtığı ekonomik kayıpların boyutu (1993 fiyatları ile) dönemindeki Dönem büyük depremler Deprem adedi Ekonomik kayıplar (Milyar $) Sigortalanmış kayıp (Milyar $) Sigortalanmış kayıp / toplam ekonomik kayıp Deprem başına ekonomik kayıp (Milyar $ / adet) Kaynak : Berz ve Smolka,1995 % 0.9 % 1.6 % 4.9 % Depremlerin ekonomik boyutları konusunda kapsamlı araştırmaları olan Georgescu (2000) çalışmasında deprem hasarlarının ekonomik boyutunu, ülkelerin bulunduğu gelir grubunu esas alarak, gayrisafi milli hasıla (GSMH) cinsinden incelemiştir (Çizelge