Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-2 Ekim 27, İstanbul Sixth National Conference on Earthquake Engineering, 16-2 October 27, Istanbul, Turkey BİNGÖL İLİ VE ÇEVRESİNDE KAYDEDİLMİŞ YILLIK EKSTREM DEPREMLERİN İSTATİSTİKSEL FREKANS ANALİZİ VE YÖRENİN DEPREMSELLİĞİ STATISTICAL FREQUENCY ANALYSIS OF ANNUAL EXTREME EARTHQUAKES RECORDED AROUND BİNGÖL REGION ALONG WITH ITS SEISMIC ACTIVITY Tefaruk HAKTANIR1 ve Hamdi ELCUMAN2 ÖZET Bu çalışmada, Kandilli Rasathanesi tarafından internete aktarılmış olan, 19 den beri ülkemiz sınırları içinde ölçülmekte olan deprem manyitütlerinden, Bingöl ve civarını içeren bölgenin yıllık en büyük değerleri elde edilmiş ve farklı dağılım modelleri kullanılarak frekans analizi uygulanmıştır. Frekans analizinin sonuçları hem grafik üzerinde hem de sayısal olarak verilmiştir. Ayrıca Bingöl yöresinin tektonik yapısı ve depremselliği de çalışma kapsamında ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler: Bingöl, Depremsellik, Frekans analizi, Deprem tehlikesi ABSTRACT In this study,the annual peak earthquake magnitudes in a geographical area encompassing the Bingöl Province are taken from the internet page published by Kandilli Observatory, which has been continuously recording magnitudes of earthquakes occurring all around Turkey since 19 s, and a statistical frequency analysis is applied on this sample series using various probability distribution models. The outcome of the frequency analysis is given both in graphical form and also as a numerical table. Furthermore, the tectonic structure and seismic properties of the Bingöl region are also given in the study. Keywords: Bingöl, Seismic activity, Frequency analysis, Earthquake risk GİRİŞ Kandilli Rasathanesince 19 lü yıllardan beri ülkemizi de kapsayan geniş bir alan içerisinde deprem büyüklükleri Richter ölçeğinde kaydedilmektedir. Son senelerde bu deprem kayıtları, episentırların enlem boylam koordinatları ile birlikte Kandilli Rasathanesinin internet sitesinde sunulmaktadır. Şiddeti hissedilemeyecek kadar küçük olan depremler Kandilli Rasathanesince yayınlanmamaktadır. Çeşitli amaçlarla kullanılan konut, okul, hastane, baraj gibi yapıların ekonomik ömürleri, ulusal ve uluslararası kriterlere göre belirlenen 25 ile 1 yıl arası zaman uzunluklarıdır. Buhar türbin üniteleri gibi bazı yapıların fiziksel ömürleri, çalışma koşullarının yıpratma etkisinden dolayı, 25 sene gibi nispeten kısa süreçlerdir ve bunlar için ekonomik ömür fiziksel ömre eşittir. Fiziksel ömürleri birkaç yüzyıl kadar olabilen yapıların ekonomik ömürlerinin daha kısa olmasının nedeni ise, mühendislik ekonomisi hesaplarında alınan iskonto oranının değerine bağlı olarak, bugünkü maddi meblağların ekonomik ömür sonunda parasal boyutta sıfıra yakın değerlere inmesinden dolayıdır. Konut ve okul gibi betonarme binalar için ülkemizde kabul edilen ekonomik 1 Prof. Dr., Erciyes Ünv., Mühendislik Fak., İnşaat Müh. Böl., Kayseri thaktan@erciyes.edu.tr 2 İnş. Yük. Müh., İl Bayındırlık ve İskan Müdürlüğü, Kayseri helcuman@erciyes.edu.tr 359
36 Bingöl İli Depremselliği ömür 5 senedir. Bir binanın kullanılmaya başlandığı andan itibaren ekonomik ömrü süresince karşı koyamayacağı, yıkılacağı büyüklükte bir depreme en az bir kez, diğer bir deyişle bir veya birden fazla kez maruz kalma olasılığı, ülkemiz ve uluslararası yönetmeliklere göre Risk olarak tanımlanmaktadır. Ekonomik ömür süresince şiddetli bir depremin en az bir kez vuku bulma olasılığı tam bir kez vuku bulma olasılığından çok daha büyüktür ve gerçekçi bir yaklaşımla kritik depremin en az bir kez vuku bulma olasılığı hesaba alınmaktadır. Bir doğal akarsuyun herhangi bir kesitinden geçen taşkın pik debileri, bir hava alanında esen maksimum rüzgar hızları, bir limana gelen ekstrem dalga yükseklikleri, bir şehre yağan ekstrem yağmur miktarları gibi ekstrem tabiat olayları, istatistiksel frekans analizi sonucu, boyutları ile aşılma veya küçük kalma olasılıklarına karşı ilişkilendirilerek değerlendirilmektedir. Sebep-sonuç mekanizmalarını idare eden teorik modellerin kapsamlı analizine dayanan deterministik yaklaşımlar günümüz teknolojisi ile sağlıklı sonuçlar veremediğinden dolayı, istatistiksel frekans analizi taşkın, deprem gibi tahrip edici tabiat olaylarına uygulanarak, olasılık-bazlı değerlendirilmeler yapılmaktadır. Bu olasılıkçı hesaplar, mühendislik ekonomisi analizlerine de uygundur ve fizibilite hesaplarında kullanılmaktadır. Herhangi bir yörede, geçmişte vuku bulmuş tahrip edici olaylardan kaynaklanan zararların nicel olarak değerlendirilmesiyle, o yöreye ve o olaya ait deterministik bir zarar-boyut ilişkisi elde edilebilir. Tahrip edici doğal olayın boyutolasılık ilişkisinin, deterministik zarar-boyut ilişkisi ile birlikte değerlendirilmesi sonucu, zararolasılık ilişkisi de elde edilip, bunun (sıfır) ile 1 (bir) aralığında belirli integralinin hesaplanması sonucu, zararın bir yıllık süreç için beklenen değeri tahmin edilmiş olur. Bir yıllık süreç için beklenen zarar değeri, ekonomik ömür boyunca üniform dağılımlı bir para gideri olduğundan, bunun iskonto haddine bağlı uygun katsayı ile çarpılmasıyla ekonomik ömür başındaki net yatırım bedeli hesaplanır (örneğin: Açanal ve ark., 2; HEC, 199, 8.Bölüm). Her ne kadar jeofizik ve GPS ölçümlerinin değerlendirilmesi ile depremlerin oluş mekanizmaları, deprem meydana geldikten sonra hangi fayın hangi birikmiş jeolojik enerji sıkıştırmaları sonucu nasıl kırıldığı, hangi bölgede gerilim birikimi olduğu ortaya konabilmekte ise de potansiyel bir depremin oluş noktası, zamanı ve büyüklüğü önceden net olarak belirlenememektedir. Fakat, geçmişte oluşmuş depremlerin büyüklükleri cihazlarla kaydedilerek, elde edilen örnek serilerin frekans analizi sonucu, ileride oluşacak depremlerin büyüklüklerine karşılık olasılıkları hakkında sağlıklı tahminler yapılabilmektedir. Bu frekans analizi, depremin zamanını bilememekte, fakat herhangi bir bir yıllık süreç içinde herhangi bir deprem büyüklüğünün aşılma veya küçük kalma olasılığını rasyonel bir biçimde tahmin edebilmektedir. Bu yaklaşım, taşkın pikleri, ekstrem rüzgar hızları, ekstrem yağmur miktarları ve ekstrem deprem büyüklükleri gibi tabiat olaylarına uygulanmaktadır. Deterministik öngörülerin mümkün olmadığı tabiat olayları için bu pasif tedbir alma yaklaşımı gerçekçidir ve mühendislik hesaplarına uygundur. Deprem Yönetmeliği olarak ta bilinen, Bayındırlık ve İskan Bakanlığının 26 tarihli (güncel) Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik inin 1.2.2. inci paragrafında: Bu Yönetmeliğe göre yeni binaların tasarımında esas alınacak tasarım depremi, 1.2.1 de tanımlanan şiddetli depreme karşı gelmektedir. Bölüm 2, Tablo 2.3 te tanımlanan Bina Önem Katsayısı I = 1 olan binalar için, tasarım depreminin 5 yıllık bir süre içinde aşılma olasılığı %1 dur. Farklı aşılma olasılıklı depremler, mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesinde göz önüne alınmak üzere Bölüm 7 de tanımlanmıştır. denmektedir. Bölüm 7 deki Tablo 7.7 de, farklı bina kullanım türlerine göre farklı aşılma olasılıkları verilmektedir. Deprem Yönetmeliğindeki bu yaklaşım, ülkemizde de deprem büyüklüklerinin olasılık-bazlı değerlendirildiğini göstermektedir. Yine Bayındırlık ve İskan Bakanlığınca yayımlanan güncel Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası nın hazırlanmasında önemli görev üstlenen Gülkan ve arkadaşları, ilgili makalelerinde (1999), depremlerin ihtimal hesapları ile ilgili önemli literatürü sıralamış, anılan haritanın hazırlanmasında, çalışmalarının bütünü içinde yararlandıkları ihtimal hesaplarını özetlemiştir. Taşkın pikleri, fırtına rüzgar hızları, ekstrem yağmur gibi büyüklükler belirli bir coğrafik noktada oluşmakta ve ölçülmektedir. Depremler için ise aynı yaklaşım mümkün değildir. Deprem episentırları potansiyel faylar civarında, fakat rastgele dağılımlıdır. Dolayısıyla, deprem büyüklükleri frekans analizinin, bir nokta için yapılması mümkün değildir. Aktif fay boyunca bir alan veya bir kenti merkez kabul eden 5 km yarıçapında bir dairesel alan gibi bir coğrafik alan belirlenip, bu alan içinde vuku bulmuş şiddetli depremlerin istatistiksel analizi yapılabilir.
T.Haktanır ve H.Elcuman 361 DEPREM BÜYÜKLÜKLERİ FREKANS ANALİZİ Taşkın veya deprem olaylarının frekans analizinin, zaman boyunca vuku bulmuş irili ufaklı bütün olayların boyutlarına uygulanması doğru bir yaklaşım değildir. Kullanılan binaların ekonomik ömürleri yıl biriminde zaman cinsinden belirlendiğinden, ve yanısıra, dünyamız güneşin etrafındaki turunu bir yıllık süreçte tamamlayarak, her yıl içinde tabiat hadiseleri için yeniden bir tekrarlanma döngüsü söz konusu olduğundan, bu ekstrem tabiat olaylarının frekans analizinde bir yıl, olayın tekrar edilme şansının olduğu birim süreç olarak kabul edilmektedir. Temel amaç, binayı yıkabilecek şiddetteki olayların ihtimalinin belirlenmesi olduğundan, daima ekstrem değerler hesaba katılmaktadır. Böylece, bir yıl içinde vuku bulmuş depremlerden en büyük değerlisi kale alınmakta, diğerleri analiz dışı bırakılmaktadır. Aynı yaklaşım, taşkın piki ve ekstrem yağış gibi diğer seriler için de yapılmaktadır. Böylece, yıl cinsinden kayıt süresi kadar eleman adedi olan bir örnek seri elde edilmekte, bu, yıllık ekstrem deprem büyüklükleri örnek serisi veya yıllık taşkın pikleri örnek serisi olarak tanımlanmaktadır. Bu örnek serinin frekans analizi, sonuçta, ekstrem değerlerin olasılık-boyut ilişkisini, nümerik tablo veya ölçekli frekans eğrileri diyagramı olarak sunmaktadır. Anılan bu ekstrem tabiat olaylarının frekans analizlerinde, dünyada, 3-parametreli log- Normal (LN3), Pearson-3 (P3), log-pearson-3 (LP3), Gumbel, ve genel ekstrem değerler (GED) olasılık dağılımları yaygınlıkla kullanılanlardandır. Chi 2, Kolmogorov-Smirnov, olasılık uygunluğu korelasyon katsayısı (probability plot correlation coefficient, PPCC) gibi klasik uygunluk testleri, çok uzun sentetik seriler ile Monte Carlo analizi, ve tecrübe gibi kriterler ile olasılık dağılımlarından daha uygun olanı seçilmektedir. İlgilenilen coğrafik alan içinde bazı yıllarda hissedilemeyecek kadar küçük boyutta depremler vuku bulabilir. Diğer bir deyişle, bazı yıllar depremsiz geçmiş olabilir. Böyle bir yıl sıfır depremli yıl olarak değerlendirilir. Buna karşın, sismik aktivitesi fazla bir coğrafik alan içinde kayıt süresi boyunca hiç sıfır depremli yılın bulunmadığı durum da söz konusudur. İkinci tanıma uyan bir bölgede ortalama tekerrür peryodu T yıl olan deprem büyüklüğü aşağıdaki gibi tanımlanmaktadır: P kük 1 = P( < x xt ) = 1 = F( x = xt ) = f ( x) dx (1) T X T veya P aş 1 = P( xt < x < + ) = = 1 F ( x = xt ) = 1 f ( x) dx (2) T X T Bu ifadelerde, P kük : küçük kalma ihtimali, P aş : aşılma ihtimali, T: ortalama tekerrür peryodu, x T : T- yıl ortalama tekerrürlü deprem büyüklüğü, F(x=x T ): kullanılan ihtimal dağılımın kümülatif dağılım fonksiyonunun x T için aldığı olasılık değeri, f(x): kullanılan ihtimal dağılımının olasılık yoğunluk fonksiyonudur. Ortalama tekerrür peryodu, tekerrür peryodu olarak algılanıp, depremlerin sanki düzenli peryotları varmış gibi yanıltıcı bir yorum yapılmamalıdır. Yukarıdaki her iki eşitlikte, x T, kritik deprem büyüklüğüdür. Bina, herhangi bir bir yıllık süreç içinde, x T den küçük boyutlu bir depreme dayanabilecek, fakat x T den daha büyük boyutlu bir deprem karşısında yıkılacaktır. Dolaysıyla, (2) ifadesindeki P aş, herhangi bir bir yıllık süreç içinde binanın depremden dolayı yıkılma olasılığıdır. Ekstrem depremler yıldan yıla birbirinden bağımsız olarak oluşur kabulü yapılarak, binanın N-yıllık ekonomik ömrü boyunca her yıl x T den daha küçük boyutlu depremlere maruz kalması arzulanan durumdur. Bir yıllık süreç içinde ( x x T ) olayı emniyet (E) olayı, bunun tümleci olan (x T < x + ) olayı da yıkım (Y) olayı olarak tanımlandığında, yan yana N adet (E) olayından oluşan bileşik olay bina için güvenli durum iken, içinde bir ve daha fazla adet (Y) içeren diğer bütün bileşik olayların toplamı tehlike dir. (E) ve (Y) kombinezonlarından N yıllık süreç boyunca oluşabilecek 2 N adet bileşik olay söz konusudur.
362 Bingöl İli Depremselliği Gerçek güvenlik bunlardan, hep (E) lerden oluşan sadece bir adedi, tehlike ise geri kalan 2 N 1 adet olaydan oluşan kümedir. Risk bu diğer 2 N 1 adet olayların ihtimallerinin toplamına eşittir ve bunun analitik ifadesi aşağıda verilmektedir: Risk ) N = 1 (1 T (3) (3) ifadesi, bina türüne göre kabul edilecek Risk ile kritik deprem büyüklüğünü ortalama tekerrür peryodunu iliştirmektedir. Belirlenen ortalama tekerrür peryoduna karşılık gelen kritik deprem büyüklüğü, ki binanın yapısal projelendirilmesinde tasarım deprem boyutudur, seçilen ihtimal dağılımı vasıtasıyla hesaplanır. (3) ifadesi, o coğrafik alanda sıfır depremli yıl olmadığını kabul etmektedir. Halbuki, ülkemizde ve dünyada, orta ve az sismik harekete maruz bölgelerde, bazı yıllar sıfır olarak addedilebilecek yıllar olarak geçer. Bu durumda, kaydedilmiş olan yıllık ekstrem deprem büyüklükleri örnek serisi, sıfırlı yıllar, ve sıfırdan büyük değerli yıllar olarak iki farklı parçadan oluşur, ve bunların olasılıkları ayrı ayrı değerlendirilmelidir. Ülkemizde birçok coğrafik alan böyle sıfırlı seriler vermektedir. (3) ifadesi sıfır depremli yılları olan alanlar için geçerli değildir. Sıfırlı yılları olan bir alanın frekans analizi, kaydedilmiş örnek seri istatistiksel olarak anlamlı uzunlukta ise aşağıdaki gibi yapılmalıdır. 1 P kük = P( x = ) + P( < x xt ) = P + 1 = P + F( x = xt ) (4) T Burada, (1) ifadesinden farklı olarak gözüken P terimi, eşitlikten de anlaşıldığı gibi herhangi bir yıl içinde deprem büyüklüğünün sıfır olma ihtimalidir. P teriminin boyutu, temel olasılık hipotezine göre aşağıdaki gibi tanımlıdır. P = lim ( m / n) m / n n (5) Burada, m: toplam n elemandan (n yıldan) oluşan örnek seride sıfırlı yıllar adedidir, ve (5) ifadesi, n oldukça fazladır varsayımıyla, relatif frekansın olasılığa eşit olduğu kabulünü yapmaktadır. Temel olasılık yasasına göre, bütün muhtemel olayların ihtimallerinin toplamı 1 (bir) olmak zorunda olduğundan, aşağıdaki eşitlik geçerlidir. + + Fg( x = + ) = P + f ( x) dx = 1 P (6) Burada, Fg(x): o coğrafik bölgede sıfırdan büyük değerli depremlerin dağılımını tanımlayan kümülatif dağılım fonksiyonudur. Sıfırlı olmayan yıllardan oluşan kısmi seriye uydurulan olasılık dağılımı analitik olarak F(x=+ ) = 1 değerini vereceğinden, (6) nolu ifadedeki kısıtı sağlamak için, dağılımın kümülatif dağılım fonksiyonu maksimum 1 yerine (1 P ) değerini verecek şekilde (1 P ) ağırlık katsayısı ile çarpılmalıdır. Dolayısıyla, Fg(x) ile F(x) arasındaki ilişki: P x x ) = Fg( x = x ) = P + (1 P ) F( x = x ) (7) ( T T T şeklinde olacaktır. Risk kavramının formülüze edilmesindeki emniyet olayı, sıfırlı yılları olan böyle bir örnek seride, (7) ifadesinde en sağdaki toplama eşit olacak ve N yıllık bileşik güvenli olayının ihtimali de: olacak, ve Risk te: { P 1 P ) F ( x )} N ( = + (8) x T
T.Haktanır ve H.Elcuman 363 { P + (1 P ) F( x } N Risk = ) (9) 1 = x T olacaktır. F(x=x T ) = 1 1/T olarak tanımlandığından, (9) no lu ifade: Risk N 1 = 1 P + (1 P ) (1 ) (1) T olarak ta yazılabilir. Kabul edilen Risk ve binanın ekonomik ömrü (N) verildiğinde, alınması gereken kritik ortalama tekerrür peryodu da, (1) nolu ifadenin tersinin alınmasıyla aşağıdaki ifadeyle hesaplanabilir. T (1/ (1 Risk) = 1/ 1 1 P N ) P (11) BİNGÖL İLİ VE ÇEVRESİ TEKTONİK YAPISI Bingöl İli ve civarı, Kuzey Anadolu Fayı (KAF) ile Doğu Anadolu Fayı nın (DAF) kesişim noktasına çok yakın bir bölgede bulunmaktadır. KAF, Bingöl ilinin kuş uçuşu 6 km kuzeyinden geçerken, DAF ise Bingöl İlinin 5 km güneyinden geçmektedir. Bingöl il merkezi, Kuzey Anadolu Fay Sisteminin 6 km güneyinde, Doğu Anadolu Fay Sisteminin ise 5 km batısında yer almaktadır. Bilindiği üzere KAF ve DAF ın kesişim noktası Bingöl e bağlı Karlıova İlçesine karşılık gelmektedir. Bingöl ün kuzeydoğusunda bulunan Karlıova İlçesi civarı, Arap yarımadasının kuzeye doğru sıkıştırması sonucunda batıya kaçan Anadolu levhacığının doğu ucunu oluşturmakta; Kuzey ve Doğu Anadolu Fayları Karlıova nın doğusunda Kargapazarı yöresinde birbirine kavuşmaktadır. Kargapazarı nda başlayan Doğu Anadolu Fayı nın ilk segmenti buradan güneybatıya doğru Bingöl doğusundaki Sarıçiçek (Tarbasan) Köyüne kadar yaklaşık 65 km kadar uzanmakta ve burada Bingöl-Genç çek-ayır (çöküntü) havzası içerisinde kaybolmaktadır. Söz konusu fay Karlıova düzlüğünün sularını Murat nehrine akıtan Göynük vadisi boyunca birkaç kilometre eninde oldukça dar bir fay zonu halinde olup son derece belirgin bir fay morfolojisine sahiptir. KAF ve DAF ın birbirlerini ötelemeleri sonucu, bölgede KB-GD uzanımlı sağ ve KD-GB uzanımlı sol yanal doğrultu atımlı eşlenik kırık sistemleri meydana gelmiştir (Şekil 1). Sancak- Uzunpınar Fayı, Bingöl-Karakoçan Fayı, Sudüğünü Fayı, Çevrimpınar Fayı, Kilisedere Fayı, Varto Fayı ve Genç Fayı nın bulunduğu bu sistem son birkaç on yıl içerisinde depremsellik açısından oldukça etkin bir bölgeyi oluşturmaktadır. Sancak-Uzunpazar fay zonu; sol yanal atımlı bir fay olup Bingöl kuzeyindeki Sancak Nahiyesi ile Uzunpazar Köyü arasındaki 4 km lik kuşakta 8-1 km genişliğinde bir zon içerisinde görülür. Sol yanal atımlı, KD-GB uzanımlı bu zonu oluşturan faylar morfolojik olarak belirgindir. Fayın güneybatı ucu Simsor Köyü civarında belirginleşmeye başlar, Sancak Nahiyesi kuzeyinde Hilbizun Köyü kuzeyinde bir volkanik çıkış merkezi niteliğindeki Büyük tepe ile Beruj tepe arasından geçer. Kuzeydoğuya doğru Rivi dere, Şele dere ve Dellal dereyi takip eder. Fayın kuzey yamacı son derece bariz bir çizgisel şev niteliğindedir. Fay Komahasan tepe civarlarında belirginliğini yitirir. K65E doğrultulu bu fayın boyu 15 kilometre kadardır.
364 Bingöl İli Depremselliği Şekil 1. Bingöl ve Civarı Diri Fay Haritası (MTA) Bingöl-Karakoçan fay zonu; yaklaşık 4 km uzunluğunda olan ve iki segmentten oluşan bu fay zonunun batı segmenti K7ºB doğrultulu olup 2 km uzunluğunda, Bingöl den geçen doğu segmenti ise K5ºB doğrultulu olup 12 km uzunluğundadır. Kilisedere fayı; KD-gidişli bir fay olup, Hanoçayırı güneydoğusunda, ana nehrin kuzeydoğuya dirsek yaptığı kesimde başlayan fay, içinde Oğuldere Köyünün de yer aldığı Kilise deresini kontrol ederek KD ya doğru devam eder. Sudüğünü fay zonu; Bingöl-Karakoçan fay zonuna paralel olarak uzanan fay zonu yaklaşık 2 km uzunluğundadır. K6 B genel doğrultusunda uzanan bu fay zonu 5 km genişlikte, birbirine paralel ve uzunlukları 4-1 km arasında değişen, sağ yönlü doğrultu atımlı beş alt faydan oluşur. Çevrimpınar fayı; Bingöl-Karakoçan fay zonunun doğu ve batı segmentleri arasında yaklaşık 6 km'lik bir boşluk mevcuttur ve bu alandan KD-GB doğrultulu Çevrimpınar fayı geçmektedir (Şaroğlu ve ark., 1987). BİNGÖL VE ÇEVRESİNİN DEPREMSELLİĞİ KAF ile DAF ın kesişim noktasına çok yakın bir bölgede bulunan Bingöl İli ve civarında aletsel ve aletsel olmayan dönemde can ve mal kaybına sebep olan birçok yıkıcı deprem meydana gelmiştir. KAF son yüzyıl içerisinde sismik açıdan oldukça etkin durumdayken, DAF, son ve önceki yüzyıllarda sismik olarak oldukça suskun bir dönem geçirmektedir. Son yüzyıl boyunca KAF ın üç fay segmenti dışında büyük bir bölümü yırtılmış, 19-22 yılları arasında 35 hasar yapıcı deprem olmuştur. Buna karşılık DAF ın büyük bir bölümü son birkaç yüzyıl içerisinde yırtılmadan kalmıştır. DAF da son yüzyıl içerisinde sadece 1 hasar yapıcı orta büyüklükte deprem meydana
T.Haktanır ve H.Elcuman 365 gelmiştir. Bu açıdan bu yüzyıl içerisinde DAF ın büyük bir bölümü sismik açıdan oldukça yüksek deprem üretme potansiyeline sahiptir. Örnek olarak Erzincan ile Karlıova arasında yer alan Yedisu fay parçasında 1784 te meydana gelen ve 5 civarında can kaybına ve 9 km kadar yüzey kırığına neden olan depremden bu yana geçen 221 yılda önemli oranda bir gerilim boşalımı oluşmamıştır. Bu durum Stein ve ark. (1997) tarafından hazırlanan Coulomb modelleri ile de ortaya konmuştur. Ancak son büyük depremin 1784 te olduğu, Kuzey Anadolu Fayı için de tekrarlanma aralıklarının da en fazla 25 yıl olduğu gözetilirse bölgedeki bu depremin önümüzdeki yıllar içerisinde olma olasılığından söz edilebilir. Diğer yandan 23 Sancak-Sudüğünü, 27 Ocak 23 Pülümür ve 12 ve 14 Mart 25 depremlerinin Yedisu fay parçası üzerindeki etkileri henüz tam olarak ortaya konmamıştır. Ancak sağ yanal atımlı faylardaki bir genel kural olarak gerilimin batıya transfer edildiği gözetilirse bu depremlerin Yedisu fay parçasındaki gerilimi arttırmış olabileceği düşünülmektedir. Bingöl İli ve çevresi 18 Nisan 1996 tarih ve 96/819 sayı ile yürürlüğe giren T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Türkiye Deprem Bölgeleri haritasına göre birinci derece deprem bölgesinde bulunmaktadır. Bingöl İli ve çevresinde aletsel ve aletsel olmayan dönemlerde yaşanan önemli depremler aşağıda Tablo 1. de verilmiştir. (Eyidoğan ve ark., 1991, koeri.boun.edu.tr) Tablo 1. Bölgede Yaşanan Önemli Depremler Tarih Koordinat Büyüklük Enlem Boylam (M s ) Bölge 955 39.3 4.7 - Kığı-Karlıova 1878 39.3 4.7 - Kığı-Karlıova 1889 39.9 4.5 - Bingöl-Elazığ-Palu 199 39.32 4.35 - Kığı 12.11.1934 39. 41. 6. Solhan 28.5.194 38.89 4.5 - Bingöl 17.8.1949 39.32 4.35 4.9 Kığı-Karlıova 28.3.1954 39.1 41. 5.4 Göynük-Solhan 7.7.1957 39.16 4.5 5.1 Büyüksu-Bingöl 24.8.1959 39. 4. 4.75 Karakoçan Yakını 12.3.1963 39.3 4.3 4 Kığı 31.8.1965 39.4 4.8 4.5 Kığı-Karlıova arası 25.9.1968 39.2 4.2 5.1 Kığı-Karakoçan 22.5.1971 38.85 4.52 6.8 Bingöl 1.5.23 39.1 4.46 6.4 Bingöl 12.3.25 39.38 4.84 5.3 Karlıova 14.3.25 39.35 4.89 5.6 Karlıova BİNGÖL İLİ (MERKEZ) DEPREM RİSK ANALİZİ Çalışmada kullanılmak üzere 31.12.26-1.1.195 tarihleri arasında Kandilli Rasathanesi kayıtlarına göre Bingöl Şehri İl Merkezinin (38.88 Enlem, 4.49 Boylam) 5 km. yarıçapındaki etki alanında gözlemlenmiş depremlerle ilgili bilgiler http://www.sayisalgrafik.com.tr/deprem sitesinden alınmış ve Şekil 2. de 5 km. çevre yarıçap sınırı ile birlikte gösterilmiştir. Bingöl İli (Merkez) deprem risk analizi yapılırken, Bingöl İli Şehir Merkezinde (38.88 Enlem, 4.49 Boylam) 5 km. yarıçapa sahip olan bir alan taranarak sismotektonik bölge olarak kabul edilmiştir. 195-26 yılları arasında bu bölgede meydana gelmiş olan depremlere ait yıllık maksimum deprem manyitüdleri seçilmiş ve kaydedilmiştir. Birkaç popüler olasılık dağılımını kapsayan ve momentler, olasılık-ağırlıklı momentler OAM (probability-weighted moments, PWM), ve maksimum-olabilirlik (maximum-likelihood) parametre hesap yöntemlerini içeren bir bilgisayar programı kullanılarak istatistiksel frekans analizi hesapları yapılmıştır. Programın verdiği Chi 2 uygunluk testlerinin sonuçlarının incelenmesi, örnek serinin histogramı ile
366 Bingöl İli Depremselliği dağılımların olasılık yoğunluk fonksiyonlarının aynı şekil içinde karşılaştırılması, ve tecrübe sonucu, parametreleri OAM yöntemine göre hesaplanmış olan, 3-parametreli log-normal (LN3), Gumbel, ve Genel Ekstrem Değerler (GED) dağılımlarının Bingöl civarı coğrafik alan içinde vuku bulmuş sıfırdan büyük boyutlu yıllık deprem serisine uygun olabileceği kanaatine varılmıştır. mranlı Gölova Ref ahiye Ilıca www.e-harita.com.tr Eleşkirt Çat Tekman Tunceli Bulanık Ad Ağın Pertek Mazgirt Korkut Hasköy Keban Elaz ığ Baskil Arıcak Sason Mutki Tatvan Maden Dicle Bitlis Hazro Çüngüş Çermik Ergani Eğil Diyarbakır Bismil Silvan Batman Baykan Şirvan Beşiri www.sayisalgrafik.com.tr Kurtalan Siirt Aydınlar Şekil 2. Bingöl İl Merkezinin 5 km. Yarıçapındaki Etki Alanındaki Depremleri Gösteren Harita 195 ten 26 ya kadar 12 yıllık süreçte Bingöl İli Şehir Merkezi civarındaki yıllık deprem pikleri alınmış ve sadece 35 yıl içinde sıfırdan büyük şiddette deprem vuku bulduğu tespit edilmiştir. Bu 35 adetlik örnek serinin 35/12 =.3432 (%34,32) lik kısmına istatistiksel frekans analizi uygulanmıştır. Analizde kullanılan 35 elemanlık deprem büyüklükleri serisi aşağıda Tablo 2. de verilmiştir. Geri kalan 67 yılda ise sıfıra yakın şiddetli depremlerin yaklaşık P = 67 / 12 =.6568 (%65,68) lik bir ihtimali olduğu kabulü yapılmıştır. Tablo 2. Analizde Kullanılan Deprem Büyüklük Değerleri Yıl Deprem Deprem Deprem Yıl Yıl Büyüklüğü Büyüklüğü Büyüklüğü 26 4.5 1993 4.2 1971 5.9 25 4.5 1992 5. 197 3.9 24 4. 1989 4.3 1969 4.7 23 6.4 1988 4.3 1968 5.1 22 3.5 1987 5. 1967 4. 21 4.2 1986 4.3 1966 6.1 2 3.7 1985 3.7 1954 5.4 1999 4.3 198 5.1 1949 4.9 1998 4.6 1977 4.5 1935 4.6 1997 3.8 1976 4.8 199 5.3 1996 4.6 1975 7.8 197 4.9 1995 4.2 1974 4.2
T.Haktanır ve H.Elcuman 367 Sonra, (11) nolu eşitlik kullanılarak, N=5 yıllık ekonomik ömrü olan bir binanın % 1, % 5 ve % 1 Risk değerleri için maruz kalacağı kritik deprem boyutlarının ortalama tekerrür peryotları hesaplanmış ve Tablo 3 te verilmiştir. Buna göre, 5 yıllık ekonomik ömürlü yapılar için, deprem olmayan yılların olasılıkları da göz önünde bulundurularak, % 1 Risk değerine karşılık gelen ortalama tekerrür periyodu 163 yıl olarak bulunmuştur. Bilindiği gibi, herhangi bir yılda deprem vuku bulmaması olasılığı sıfır olarak kabul edildiği vakit, 5 yıllık ekonomik ömür içinde Riski % 1 olan kritik deprem büyüklüğünün ortalama tekerrür peryodu 475 yıldır. Sıfır veya sıfıra çok yakın büyüklükte deprem içeren yılların olasılığının yaklaşık % 65.7 olması, tasarım depremi ortalama tekerrür peryodunun 475 ten 163 e inmesine sebep olmaktadır. Bu da, tasarım depremi büyüklüğünün biraz küçülmesine sebep olacaktır. Tablo 3. Bağıl Frekansa Bağlı Olarak Hesaplanmış Ortalama Tekerrür Periyotları Tablosu Bağıl Frekansın.6568 Olması Durumunda Ortalama Tekerrür Periyodu %1 Risk % 5 Risk %1 Risk 163 334 176 5 yıllık ekonomik ömür için tasarlanan bir yapının %1, %5 ve %1 Risk değerleri için dayanması gereken deprem büyüklükleri Tablo 4. de gösterilmiştir. Tablo 4. Parametreleri Olasılık-Ağırlıklı Momentler Yöntemiyle Hesaplanmış Gumbel, GED, ve LN3 Dağılımlarına Göre Farklı Risk Değerlerine Karşılık Gelen Deprem Büyüklükleri Olasılık Dağılımları %1 Risk % 5 Risk %1 Risk Gumbel 7.8 8.3 9.4 Genel Ekstrem Değerler 8.4 9.2 1.3 3-parametreli log-normal 7.9 8.5 1. 195-26 yılları arasında yapılan sismik gözlemlerden elde edilen örnek seri üzerinde, parametreleri OAM yöntemi ile belirlenen log-normal (LN3), Gumbel, ve Genel Ekstrem Değerler (GED) dağılımlarına göre hesaplanmış (deprem büyüklüğü) (ortalama tekerrür peryodu) ilişkileri Şekil 3 te verilmektedir. Kısa olarak, GED-OAM, LN3-OAM, ve Gumbel-OAM sembolleriyle gösterilen bu dağılımların olasılık yoğunluk fonksiyonları ile Bingöl civarı yıllık deprem büyüklükleri kaydedilmiş örnek serisinin histogramı da Şekil 4. te sunulmaktadır.
368 Bingöl İli Depremselliği Şekil 3. Ölçülmüş Örnek Seri Elemanlarının Cunnane Noktalama Pozisyonu Formülü ile İşaretlendiği, Parametreleri OAM (PWM) Yöntemiyle Belirlenmiş LN3, Gumbel, ve GED Dağılımları ile Ortalama Tekerrür Peryodu Deprem Büyüklüğü İlişkisini Veren Frekans Eğrileri Şekil 4. Bingöl Civarında Vuku Bulan Depremlerin Richter Büyüklüklerinin Histogramı ve Aday Dağılımların Olasılık Yoğunluk Fonksiyonları
T.Haktanır ve H.Elcuman 369 SONUÇLAR Bingöl İli ve civarı, Kuzey Anadolu Fayı (KAF) ile Doğu Anadolu Fayı nın (DAF) kesişim noktasına çok yakın bir bölgede bulunmaktadır. KAF ve DAF ın birbirlerini ötelemeleri sonucu, bölgede KB-GD uzanımlı sağ ve KD-GB uzanımlı sol yanal doğrultu atımlı eşlenik kırık sistemleri meydana gelmiştir. Sancak-Uzunpınar Fayı, Bingöl-Karakoçan Fayı, Sudüğünü Fayı, Çevrimpınar Fayı, Kilisedere Fayı, Varto Fayı ve Genç Fayı nın bulunduğu bu sistem geçmiş yıllarda olmuş depremler göz önüne alındığında büyük deprem üretme potansiyeline sahiptir. Bingöl İli Şehir Merkezi deprem risk analizi hesaplarında; ekonomik ömrü 5 yıl olan ve % 1 risk taşıdığı kabul edilen mühendislik yapıları için, ortalama tekerrür periyodu 163 yıl ve dayanmaları gereken deprem büyüklükleri ise uygunluk testlerinde başarılı olan Gumbel, GED, ve LN3 olasılık dağılımlarına göre 7.8, 8.4, ve 7.9 olarak bulunmuştur. Bunlardan biri, Şekil3 ve Şekil 4 ün incelenmesi, kişisel tercih, o bölge için genelleme gibi kriterlerle seçilmeli, ve projelendirme çalışmalarında göz önüne alınmalıdır. Ayrıca; bölge yapı temel zemini özelliklerinin ve yapı-zemin etkileşiminin de depremlerde çok önemli olduğu bilinmelidir. Bingöl İli ve yakın çevresi birinci derece deprem bölgesidir. Tarihsel süreç içerisinde ve yakın geçmişte yıkıcı, önemli can ve mal kaybına yol açan önemli depremler yaşanmış olup son yıllarda oldukça suskun olan DAF büyük deprem üretme potansiyeline sahiptir. Bölgede gelecekte de büyük depremlerin yaşanacağının kaçınılmaz bir gerçek olduğu hiçbir zaman unutulmamalıdır. KAYNAKLAR Açanal N, Yurtal R, Haktanır T, (2) Multi-Stage Flood Routing for Gated Reservoirs and Conjunctive Optimization of Hydroelectricity Income With Flood Losses, Hydrological Sciences Journal, 45(5), 675-688 Emre Ö, Herece E, Doğan A, Parlak O, Ozaksoy V, Çıplak R, Özalp S (23) 1 Mayıs 23 Bingöl Depremi Değerlendirme Raporu, MTA Rapor no: 1585 Eyidoğan H, Güçlü U, Utku Z, Değirmenci E (1991), Türkiye Büyük Depremleri Makrosismik Rehberi (19-1988), İstanbul Üniversitesi Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, 198s. Gülkan P, Yücemen M.S, Başöz, N (1999) Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası Değişmeli midir? Türkiye Mühendislik Haberleri, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, 42, 13-33 Haktanir T, (1992) Comparision of Various Flood Frequency Distributions Using Annual Flood Peaks Data of Rivers in Anatolia, Journal of Hydrology, 136(1-4), 1-31 HEC (199) HEC-I, Flood Hydrograph Package, User s Manual Hydrologic Engineering Center, US Army Corps of Engineers, Davis, CA., USA. Stein R.S, Barka A.A, Dieterich J.H, (1997) Progressive Failure on the North Anatolian Fault since 1939 by Earthquake Stress Triggering, Geophysical Journal International, 128, 594-64 Şaroğlu F, Emre Ö, Boray A (1987) Türkiye nin Diri Fayları ve Depremsellikleri, Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü, Jeoloji Etütleri Dairesi Başkanlığı, (Yayımlanmamış rapor), 394s. Şaroğlu F, Emre Ö, Kuşçu İ (1992) Türkiye Diri Fay Haritası, MTA yayını T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı (26), Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (1996), Bayındırlık ve İskan Bakanlığından: 6 Mart 26/261 sayılı Resmi Gazete Tüysüz O, Akyüz S, Eyidoğan H (23) 1 Mayıs 23 Bingöl Depremi, Kuvaterner Çalıştayı IV, 29-3 Mayıs, İTÜ Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü, İstanbul, 37-43 Tüysüz O (25) 12 ve 14 Mart 25 Karlıova Depremleri, http://eies.itu.edu.tr/karliova.pdf
37 Bingöl İli Depremselliği