KARASU KIYILARINDA EROZYON VE KIYI YAPILARININ İNCELENMESİ

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu - 67 - KARASU KIYILARINDA EROZYON VE KIYI YAPILARININ İNCELENMESİ Şenol Hakan KUTOĞLU 1, Dursun Zafer ŞEKER 2, İsmail Hakkı ÖZÖLÇER 3, Murat ORUÇ 1, Berna AKSOY 3, Kurtuluş Sedar GÖRMÜŞ 1 1 ZKÜ, Mühendislik Fak., Jeodezi ve Fotog. Müh. Bölümü, Zonguldak Tel: 0-372-2574010, Fax: 0-372-254023, E-Posta: kutoglyh@hotmail.com, murat_oruc@mynet.com, sedargormus@hotmail.com 2 İTÜ, İnşaat Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, İstanbul Tel: 0-212-2853755, Fax: 0-212-2856587, E-Posta: seker@itu.edu.tr 3 ZKÜ, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Zonguldak Tel: 0-372-2574010, Fax: 0-372-254023, E-Posta: ozolcer@hotmail.com, brnaksoy@hotmail.com Özet Sakarya ilinin Karadeniz kıyısındaki turizm ilçesi Karasu, son on yılda büyük bir kıyı erozyonuyla karşı karşıya bulunmaktadır. Bu erozyon son yıllarda artık yerleşim birimindeki yapıları tehdit eder boyuta ulaşmıştır. Çalışma alanında Landsat uydu verilerine göre gerçekleştirilen analizler, bu süre içerisinde, yerleşimin birimlerinin karşısına gelen noktalarda kıyı çizgisinin yaklaşık 110 metre kadar içerilere girdiğini göstermektedir. Araştırma sonuçları ortaya çıkan durumun en önemli sebebinin, bölgede inşaatı tamamlanan liman olduğu sonucunu ortaya çıkarmaktadır. Diğer bir sebep ise Sakarya nehrinde taşınan sedimentin çeşitli sebeplerle azalmış olduğu gerçeğidir. Erozyonu önleme amaçlı yapılmış olan mahmuzlar etkili sonuç oluşturmamış ve açıkdeniz dalgakıranlarının da yapılmasına karar verilmiştir. Coastal Erosion and Coastal Structures in Karasu Coast Abstract Karasu, which is a touristic district on the Black Sea coast of Sakarya province, is faced with serious coastal erosion problem. This erosion has recently reached a size threatening structures (buildings, roads etc.) in the settlement area. The analysis using Landsat satellite data shows that the coastal line at some locations across the settlements moved backward approximately 110 m in the study area. The study results revealed that the main reason of this situation is the harbour built in the region. Another reason is also the decreasing amount of the sediment carried by the Sakarya River. Groins built for preventing erosion have not yielded an effective result, so offshore breakwaters have decided to build. Anahtar Sözcükler: Coastal erosion, Karasu, Landsat, Black Sea, Ikonos, Harbour, GPS, Tourism, Coastal structures

- 68-7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Giriş Çeşitli disiplinler arası çalışmalarda, uzaktan algılama ve harita mühendisliği çalışmalarda araştırmacılara yardımcı olmaktadır. Bir çok çevre problemin çözümünde bu türden yaklaşımlar pek çok araştırmacı tarafından kullanılmıştır (Jensen 1996; Foody and Body, 1999; Tapiador and Casanova, 2002; Small, 2002; Kaya and Curran 2006). Kıyı çizgisinde insan aktiviteleri, doğal fırtınalar ve çeşitli kıyı yapıları sonucu oluşan değişimler bir çok araştırmanın konusu olmuştur (Maktav et al., 2002; Kokot et al, 2005; Seker et al., 2005; Willige, 2006; Kaya et al., 2006; Kaya at all, 2007; Seker at all, 2008; Sertel at all, 2008). Çalışma bölgesi olan Sakarya ili Karasu ilçesi binlerce yılda oluşan 35 km uzunluğunda bir sahile sahiptir. Kıyı içine doğru derinliği ise bazı yerlerde yaklaşık 1 km ye ulaşmaktadır (Şekil 1). Karasu bölgenin bir sayfiye kentidir ve burada en önemli gelir kaynağı turizmdir. Sakarya Nehri, Karasu kent merkezinin hemen yanı başında denize dökülmektedir. Sakarya Nehri nin, uzunluğu 810 km, genişliği 60-150 m ve drenaj alanı 58.200 km 2 olan ülkemizin önemli akarsularındandır. Sakarya Nehrinin akış rejimi düzensizdir. Debisinin en yüksek olduğu aylar mart, nisan ve mayıs aylarıdır. En düşük su seviyesi ise Temmuz, Ağustos, Eylül gibi yaz sonu aylarında görülmektedir. Sakarya Nehri nin aşağı kısımlarında ölçülen akımlar Sarıyar (1956 da tamamlanmış) ve Gökçekaya (1973 de tamamlanmış) barajları tarafından etkilenmektedir (Dündar 2008). Önceleri taşkınlarla etrafına zarar veren nehrin, son kırk yılda üzerinde yapılan barajlarla bu zararları ortadan kaldırılmıştır. Sakarya Nehri Havzası, Yukarı, Orta ve Aşağı olarak üç kısma ayrılmıştır (Işık ve diğ. 2006). Şekil 1. Çalışma alanı 1996 da, Nehrinin denize döküldüğü yerin 1 km doğusunda bir balıkçı barınağı inşaatı başlatılmış ve ilerleyen safhalarda proje, dalgakıran uzunluğu 1.5 km olan büyük bir liman inşaatına dönüşmüş ve 2008 yılında ise inşaat tamamlanmıştır. Liman inşaatı devam ederken, kıyı çizgisinin zamanla kara tarafına doğru değiştiği gözlemlenmiştir. Gerçekten de geçen zaman içinde, deniz kıyıda kalan yapılara yaklaşmaya başlamış ve 2008 (Şekil 2) yılından itibaren hasarlar oluşmaya başlamış ve 2010 yılı Ocak ayında meydana gelen bir fırtına bu hasarların artmasına neden olmuştur. Ortaya çıkan son durumda, kıyı çizgisinin geçen on yıl içerisinde yüzlerce metre içeriye girdiği iddia edilmektedir.

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu - 69 - Şekil 2. Karasu kıyısı Mart 2008 Bazı hidrolik faktörlerin değişmesi sonucunda, nehrin konumu ve kesitlerinde değişimler meydana gelir. Bu değişimler doğal olarak veya insani etkilerle; ani, yavaş ve uzun vadede olabilir. Nehrin herhangi bir noktasında yapılan yersel bir müdahale o noktanın hem memba hem de mansabında etkiler meydana getirecektir. Barajların yapımından sonra, nehrin mansabındaki kesimde morfolojik, hidrolojik ve katı madde taşınım miktarı özelliklerinde bazı değişimlere neden olduğu bilinmektedir (Işık ve diğ. 2006). Karasu bölgesinde erozyon sebepleri arasında baraj yapımları sonucu Sakarya nehrinde sediment taşınımında meydan gelen azalmanın da etkili olduğu düşünülmektedir. Karasu bölgesindeki erozyonun sebepleri ve sonuçları bu çalışmada araştırılmış ve kıyı çizgisi değişimleri zamanla ölçülerek oluşan farklar gözlemlenmiş ve kıyı yapılarının durumu incelenmiştir.

- 70-7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Yöntem Yapılan çalışmada, Liman inşaatının başlaması ve bitiminden sonra kıyıda oluşan tahribatları incelenmek için, bölgeye ait 90 lı yıllara kadar uzanan ve belirli bir periyotta veri içeren tek arşivin Landsat 5 Thematic Mapper (TM) data sına ait olduğu saptanmıştır. Bunun üzerine arşivde varolan 1987, 2001, 2006, 2009 and 2010 verileri temin edilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmada, Limanın hemen doğu kısmına doğru erozyonun olduğu alanda, jeodezik yöntemlerle belli periyotlar halinde kıyı çizgisinin değişimi de ölçülerek kaydedilmiştir. Çalışma bölgesinde DLH tarafından acilen bir çözüm geliştirebilmek için 12 adet mahmuz ve erozyon alanının sonuna doğru 3 adet açıkdeniz mendireği yapılmıştır (Şekil 3). Yapılan ölçümlerle bu yapıların soruna ne kadar çözüm getirdikleri de incelemiştir. Erozyonun boyutlarını daha hassas bir şekilde ortaya koyabilmek için, 11 ayrı kritik nokta saptanmış ve bu noktalardaki zamansal değişimi çıkarabilmek için uydu görüntüleri layer stack prosesine tabi tutulmuştur (Şekil 4). Kesitlerin seçilen farklı yıllara ilişkin olarak gösterdiği kıyı çizgisi değişimini gösterebilmek amacıyla 1987, 2001 ve 2010 yıllarına ait uydu görüntülerinin su kara ayırımının en iyi yapıldığı dalga boylarında alınmış kızılötesi bandları sırasıyla Kırmızı, Yeşil ve Mavi banda yerleştirilerek yeni bir görüntü oluşturulmuş ve görüntü üzerinde seçilen kesitlerin karşı geldiği hatlarda yüzey profilleri çıkartılarak yıllara göre ortaya çıkan farklılıklar ortaya konulmuştur. Sakarya nehrinde yapılmış olan barajların (Şekil 5) sediment rejimini etkileyip etkilemedikleri araştırmak için gözlem istasyonlarından derlenen bilgiler incelenerek sonuçlar çıkarılmıştır (Işık ve diğ. 2006). Bulgular Layer stack prosesi sonucunda 1, 2, 10 ve 11 nolu kesitlerde belirgin bir değişime rastlanmamıştır. Erozyonun 2 ve 10 nolu kesitler arasında kalan, limanın 2 km batısı ve 3 km batısındaki toplamda 5 km lik kıyı şeridinde geliştiği belirlenmiştir. Batı kesiminde en büyük erozyon -335 m ile Sakarya nehrinin ağzındaki 3 nolu kesitte, batı kesiminde ise -110 m ile kent merkezi karşısına gelen 9 nolu kesitte yaşanmıştır (Tablo 1). Şekil 3. Karasu kıyısı 2010 Şekil 4. Saptanan 11 kritik nokta

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu - 71-1987-2010 yılları arasında geçen sürede limanın batı ve doğu kanadında toplamda 29264 m 2 lik bir alan kazanımı varken toplam alan kaybı 526286 m 2 gibi ciddi bir miktar olmuştur. Bölgede yapılmış olan en son ölçüm sonuçları, 1987 deki kıyı çizgisinin durumu ve bölgenin topografik haritası Şekil 6 ve Şekil 7 de verilmiştir. Şekil 5. Sakarya nehri boykesiti (ölçeksiz) (Işık ve diğ. 2006). Tablo 1. Kesitlerde ölçülen erozyon miktarları Kesit No Fark (1987-2001) m Fark (2001-2006) m Fark (2001-2010) m 3-200.1 41.3-295.4 4-200.8-133.7-338.7 5-183.6-44.9-273.7 6-79.7-161.6-121 7-106.1 1.9-23.7 8-83.2-106.1-176.7 9-16 -12.6-101 Karadeniz in 1949 dan 1990 lı yıllara kadar deniz seviyesi değişimini 3.5-4.5 mm/yıl olarak vermektedir (Shuisky 2000; Alpar 2009). European Environment Agency nin raporuna göre ise 1996-2007 yılları arasında uydu altimetrisi verilerinden elde edilen yıllık değişim miktarı 7.5 mm dir (URL 1). Bu bağlamda, araştırmanın konu edildiği zaman zarfında deniz seviyesindeki bu miktar bir yükselmenin yaratabileceği kıyı çekilmesi en fazla 4-7 metre dolaylarındadır. Ayrıca, Karasu da sadece liman çevresindeki 5 km lik kıyı şeridi dışında herhangi bir erozyonun saptanamaması, söz konusu erozyonun deniz seviyesi yükselmesinden kaynaklanabileceği ihtimalini tamamen ortadan kaldırmaktadır. Şekil 7 deki batımetri haritasında limanın hemen karşısında derin bir çukurun yer aldığı görülmektedir. Türbülans nedeniyle taşınan kumun büyük bir miktarı bu çukurlukta çökelecektir. Bu durumda, taşınan kumun kuzey dalgalarıyla tekrar kıyıya taşınması mümkün olamamaktadır. Sakarya nehrinin durumu incelenir ise, Aşağı Sakarya Nehri nde baraj öncesi ve sonrası akım değişimlerine göre, yıllık ortalama akımlarda % 30-40 arasında bir azalma olduğu görülmektedir (Işık ve diğ. 2006). Barajın inşasından önce ve sonraki durumlar için, nehirdeki akımların ve askı maddesi miktarının değişimlerine bakıldığında ise, askı maddesi taşınma miktarının baraj yapımından sonra % 40-65 oranında azaldığı belirlenmiştir (Işık ve diğ. 2006). 1965 ve 2003 yıllarında yapılan nehir en kesiti ölçümleri karşılaştırıldığında, nehir yatağında genişleme ve 7 m ye kadar oyulma olduğu belirlenmiştir. Nehir ağız kısmında yığılmalar meydana gelirken, mansaba doğru oyulmalar artarak devam ettiği görülmüştür.

- 72-7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Şekil 6. Yapılan ölçüm sonucu oluşan kıyı çizgisi değişimleri Şekil 7. Çalışma alanının batimetrik haritası

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu - 73 - Sakarya nehrinde yaklaşık 400 civarında kum ocağının olduğu bilinmektedir. Buralardan kontrolsüz olarak kum ve çakıl alımı da yapılmaktadır. Bu durumda Sakarya Nehrinin taşımakta olduğu sediment miktarını etkileyici bir faktör olarak göze çarpmaktadır. Karasu kıyılarında, kıyı akıntıları geçmişte, Sakarya nehrinden taşınan sedimenti doğuya doğru taşımakta iken mevcut durumda, inşa edilen liman kıyı akıntılarını kesmiştir. Sedimentin bir kısmı limanın batı kısmında yığılmakta iken, oluşan türbülans nedeniyle, akıntıyla taşınan sediment açığa doğru sürüklenmektedir. Böylece ile limanın diğer tarafında da sediment akışının kesilmesi ve liman dolayısı ile etkisi artan dalgalar erozyon oluşturmaktadır. Sahilde oluşan bu erozyonu önlemek için DLH tarafından, Karasu sahillerinde kısa boy (yaklaşık 20 m) ve aralıklara sahip 12 adet düz mahmuz yapılmıştır. Ancak acil olarak, yeterince detaylı inceleme yapılmadan ve oldukça kısa olarak inşa edilen bu mahmuzlar beklenen sonucu verememiş ve doğu kısımlarındaki erozyonu da artırdığı gözlemlenmiştir (Şekil 8-9). Oysa ülkemizde yapılmış ve uygulaması olan çalışmalar bu konuda yapılması gerekenleri açıkça ortaya koyabilecek olan çalışmalardır (Özölçer 1998; Özölçer et al. 2006; Birben et al. 2007; Özölçer and Kömürcü 2007). Şekil 9. Liman yakınındaki mahmuzlar ve erozyon durumu Bunun üzerine DLH yeni bir proje hazırlayarak, kıyıya paralel olarak 27 adet açıkdeniz mendireği yapımına karar vermiştir. Bu mendireklerin sahilde 120 metre içeride, 100 metre uzunluğunda ve yaklaşık 75 metre aralıklarla projelendirilmiş ve 3 adet mendirek yapımı bitirilmiştir (Şekil 10-11). Diğer mendireklerin yapımı devam etmektedir. İlk mendirekte mahmuz yapımlarına nazaran daha fazla kum birikimi olmuştur. Ancak diğer tüm mendireklerde aynı miktarda kum birikimi olması fazlaca beklenmemelidir (Özölçer et al. 2006; Birben et al. 2007; Özölçer and Kömürcü 2007). Yapılacak mahmuz ve açıkdeniz mendireği yapılarının soruna tam çözüm getirmeyeceğide ortadadır. Bu bölge turizm açısından önemli ve değerli bir sahil olduğu için kaybolan kumların yerine konulması da gerekmektedir. Bu açıdan mendireklerle beraber dünyada ve türkiyede de örnekleri görülen ve çalışmaları gerçekleştirilen suni kum beslemesinin de yapılması düşünülmelidir (Karasu et al. 2008).

- 74-7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Şekil 10. Liman yakınındaki mahmuzlar ve erozyon durumu Sonuç ve Öneriler Karasu, Karadeniz kıyılarının en kırılgan sahiline sahip bir bölgesi konumundadır. Kıyıda oluşan mevcut erozyon bu sahili yokolma tehlikesi ile karşı karşıya bırakmıştır. Karadeniz in önemli bir turizm beldesinin böyle bir durumla karşı karşıya kalması düşündürücüdür. Son elli yıldaki gözlemler Karadeniz in yıllık yükselmesinin 3.5-4.5 mm dolaylarında olduğunu göstermektedir (Alpar, 2009). Bu durumda Karasu daki erozyonun deniz seviyesi yükselmesiyle açıklanamayacağı düşünülmektedir. Şekil 10. Yapımına başlanan 27 adet açıkdeniz mendireği projesi

7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu - 75 - Yapılan çalışmalara göre sahildeki erozyonun büyük kısmının liman kaynaklı olduğu ve Sakarya nehrinden gelen sedimentin barajlar tarafından kesilmesinin ve nehir üzerinde bulunan ve kontrolsüz çalışan kum ocaklarının da bir miktar olayda etkili olabileceği öngörülmektedir. Erozyonu önlemek üzere kıyı şeridinde inşa edilmiş olan yaklaşık 20 metre boyutundaki 12 adet dalgakıran soruna çözüm getirememiştir. Gerçekleştirilen bu mahmuz yapımlarının çok kısa boyutlu olmaları bunların zaten geçici olarak planlandığı intibası uyandırmaktadır. Daha sonra inşa edilmeye başlanan açıkdeniz mendireklerinin ise mahmuzlardan daha başarılı sonuçlar vereceği tarafımızdan düşünülmektedir. Ancak sorunun çözümü için daha geniş kapsamlı bir çalışma yapılması, daha once yapılmış olan çaşışmalardan faydalanılması ve çalışma ile birlikte kaybolan sahilin yeniden oluşturulması açısından suni besleme alternatifinin de değerlendirilmesi gerekmektedir. Şekil 11. Açıkdeniz mendirekleri ve inşaatından görünüm Kaynaklar Alpar, B., (2009). Vulnerability of Turkish Coasts to Accelerated Sea Level Rise, Geomorphology, 107, 58-63. Birben, A.R., Özölçer, İ.H., Karasu, S. and Kömürcü, M.İ. (2007). Investigation of the Effects of Offshore Breakwater Parameters on Sediment Accumulation, Ocean Engineering, 34 (2), 284-302. Dündar, M.Ş. (2008). Aşağı Sakarya Nehri Su ve Sediment Kalitesinin Belirlenmesi, Tübitak Proje No: 106Y037, Çevre, Atmosfer, Yer ve Deniz Bilimleri Araştırma Grubu, Ağustos 2008. Foody G.M. and Body D.S. (1999). Detection of Partial Land Cover Change Associated with the Migration of Inter-Class Transitional Zones. International Journal of Remote Sensing, 20, 2723-2740. Işık S., Şaşal M. ve Doğan E. (2006), Sakarya Nehrinde Barajların Mansap Etkisinin Araştırılması, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 21, No 3, 401-408. Jensen J.R. (1996). Introductory Digital Image Processing. A Remote Sensing Perspective, 2nd edition, New Jersey: Prentice Hall. Karasu, S., Work, P.A., Cambazoğlu, M.K., and Yüksek, Ö. (2008). Coupled Longshore and Cross-shore Models for Beach Nourishment Evolution at Laboratory Scale, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, Vol. 134, No.1, 30-39. Kaya S., Seker D.Z., Kabdasli S., Musaoglu N., Yuasa A. and Shrestha M. (2006). Monitoring Turbid Fresh Water Plume Characteristics by Means of remotely Sensing Data, Hydrological Processes, 20 (11), pp 2429-2440.

- 76-7. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu Kaya Ş. and Curran P.J. (2006). Monitoring Urban Growth on the European Side of the Istanbul Metropolitan Area: A Case Study, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 8, 18-25. Kaya, S., Seker, D.Z., Yasa, N. E., Kabdasli, S., Tanık, A. (2007). Utility of Remote Sensing Technology for Determining Characteristics of Sandy Beaches, CLEAN-Soil, Air, Water, Vol.35, Issue 6, pp. 654-659. Kokot R., Monti A. and Codignotto J. (2005). Morphology and Short-Term changes of the Caleta Valdes Barrier Spit, Argentina, Journal of Coastal Research, 21 (5), 1021-1030. Maktav D., Sunar F. and Kabdasli S. (2002). Monitoring Coastal Erosion at the Balck Sea Coasts in Turkey Using Satellite Data: A case study at the Lake Terkos, North West Istanbul, International Journal of Remote Sensing, 23 (19), 4115-4124. Özölçer, İ.H. (1998). Kıyı Korumasında Mahmuzların Etkilerinin Araştırılması, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Trabzon. Özölçer, İ.H., Kömürcü, M.İ., Birben, A.R., Yüksek, Ö. and Karasu, S. (2006). Effects of T-Shape Groin Parameters on Beach Accretion, Ocean Engineering, 33 (3-4), 382-403. Özölçer, İ.H. and Kömürcü, M.İ. (2007). Effects of Straight Groin Parameters on Amount of Accretion, Indian Journal of Marine Science, 36 (3), 173-182.. Sertel, E., Kaya, S., Seker, D.Z., Tanik, A. (2008). Multi-Temporal Analysis and Mapping of Coastal Erosion Caused by Open Mining Areas, Environmental Forensics Journal, 9/2. Shuisky, Y.D., (2000). Implications of Black Sea Level Rise in the Ukraine. Proceeding of SUR- VAS ExpertWorkshop on European Vulnerability and Adaptation to Impacts of Accelerated Sea-Level Rise (ASLR), Hamburg, Germany,19 21 June 2000, pp.14 22. Small C., (2002). Multi-Temporal Analyses of Urban Reflectance. Remote Sensing of Environment, 81, 427-442. Şeker D.Z., Kaya S., Musaoglu N., Kabdasli S., Yuasa A., Duran Z. (2005). Investigation of Meandering in Filyos River by Means of Satellite Sensor Data, Hydrological Processes, 19 (7), 1497-1508. Şeker, D.Z., Kaya, S., Alkan, R.M., Tanik, A., Saroglu, E. (2008). 3D Coastal Erosion Analysis of Kilyos-Karaburun Region Using Multi-Temporal Satallite Image Data, Fresenius Environmental Bulletin, 17(11b), 1977-1982. Tapiador F. and Casanova J.L. (2002). Land Use Mapping Methodology Using Remote Sensing for The Regional Planning Directives in Segovia, Spain. Landscape and Urban Planning, 62, 103 115. Url 3, 2011. http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/sea-level-rise/sea-level-rise-assessment-published. Willige T.B. (2006). Emergency Planning in Northern Algeria Based on Remote Sensing Data in Respect to Tsunami Hazard Preparedness, Science of Tsunami Hazards, 25 (1), 3-12.