4. HEYELAN DUYARLILIĞI 4.1. Amaç Batı Karadeniz Bölgesinin Afet

4. HEYELAN DUYARLILIĞI
4.1. Amaç
Batı Karadeniz Bölgesinin Afet Tehlikesinin belirlenmesi projesi kapsamında:
• Gerek il gerek bölge bazında heyelan duyarlılığının araştırılması;
• Bölgeyi ilgilendiren tüm doğal afetlerin tespiti kapsamında heyelan duyarlılığının tespiti ve Heyelan Duyarlılık Haritasının oluşturulması; • Heyelan Duyarlılık Haritasının hazırlanmasının temelini oluşturan Coğrafi Bilgi Sisteminin
(CBS) mekansal analiz ve veri tabanı anlamında etkinleştirilmesi;
• Heyelana karşı alınabilecek önlemlerin belirlenmesidir.
4.2 Giriş
Batı Karadeniz bölgesi Türkiye'nin en önemli heyelan alanlarından birisidir. Bölgede güncel veya jeolojik dönemlere ait eski heyelan kütlesi diye adlandırılabilecek birçok heyelan gözlenebilmektedir. Özellikle 1985 ve 1998 yıllarında Bartın, Karabük, Kastamonu, Zonguldak ve Sinop illerini kapsayan tüm Batı Karadeniz Bölgesinde seri ve bölgesel yayılımlı heyelanlar meydana gelmiştir. Söz konusu heyelan olayları sonucu gerek konutlar, gerekse alt yapıda önemli hasarlar oluşmuştur. Afet İşleri Genel Müdürlüğünce 1950­2004 yılları arasında Bartın ilinde yapılan heyelan etütleri ile 59 yerleşim biriminde toplam 955 konutun heyelandan etkilendiği kaydedilerek nakil yolu ile korunmaları öngörülmüştür. Aynı dönem boyunca heyelan nedeniyle birçok tarım ve orman alanı kullanılamaz duruma gelmiştir. Heyelanın bölgedeki dere yataklarının malzeme ile dolmasıyla taşkın olayları için uygun bir ortam oluşturduğu da bilinmektedir.
4.3. Bölgede Gözlenen Yaygın Heyelan Tipleri, Özellikleri Ve Oluşum Nedenleri
Bilindiği gibi heyelan oluşumu: 1­ Kalıcı veya hazırlayıcı nedenler 2­ Anlık veya tetikleyici nedenler olarak iki ana grupta değerlendirilebilir. Kalıcı nedenler zaman içerisinde değişmeyen yani heyelan öncesi ve sonrası aynı kalan statik faktörler olarak da ifade edilebilir. Jeolojik ve topografik yapı ile ilgili heyelan faktörleri kalıcı nedenler olarak ele alınmalıdır. Bir anlamda heyelan potansiyelinin oluşumunu hazırlarlar. Bunun yanında anlık nedenler, heyelan oluşum anı öncesinde ve sonrasında önemli farklılıklar gösterebilmektedir. Yağış, yeraltı suyu yükselmesi ve deprem ivmesi ile ilgili nedenler dinamik değişkenler olarak kabul edilmektedir. Etkileri, kalıcı nedenlere bağlı heyelan potansiyelini harekete dönüştürmektir. Bir anlamda tetikleyici rol oynarlar. Ancak hiçbir zaman tek başlarına esas heyelan nedenini oluşturmazlar. Bu çalışmadaki modelleme ve oluşturulan heyelan duyarlılık haritası esas olarak kalıcı nedenlerin mevcut heyelanlarla mekansal yorumlanması şeklindedir.
Genel anlamda, bölgenin jeolojik ve topografik yapısının yüksek heyelan potansiyeli oluşturduğu heyelanların ana nedenini temsil ettiği söylenebilir. Coğrafi Bilgi Sistemi ortamında yapılan çalışmalarda geçmiş dönemlerde meydana gelen heyelanların belirli jeolojik birimlerde yoğunlaştığı gözlenmektedir. Afet İşleri Genel Müdürlüğü'nce geçmiş yıllarda (1950­2000 yılları arasında) yapılan heyelan etütleri ile nakilleri uygun görülen yerleşim birimlerinin jeolojik harita üzerindeki dağılımı heyelanların öncelikle kayaç tipi ile ilişkisinin olduğunu göstermektedir. Şekil 4.1 de görüldüğü gibi heyelan nedeniyle nakledilen yerleşim birimleri belirli bir jeolojik formasyonda ( Kretase flişde – Ku ) yoğunlaşmaktadır. Şekil 4.1 Bartın ilinde 1950 – 2004 yılları arasında nakli öngörülen yerleşim birimlerinin jeolojik harita üzerindeki dağılımı. Jeolojik harita MTA'ya ait sayısal jeoloji haritasından CBS ortamında üretilmiştir. Ayrıca Eosen flişleri ve bölge güneyinde yüzeylenen Olistostrom tipi birimler de uygun topografik şartlarda yüksek heyelan potansiyeli oluşturmaktadır. Özellikle Kretase yaşlı fliş serisi, çökelimi sırasında daha derin denizel ortamlara kıta yamaçlarından gravite kaymaları ile taşındığı için yaygın kayma yapıları içerdiği bilinmektedir (Reineck ve Singh,1980). Çökelme sırasında oluşmuş heyelanların Eosen sonuna kadar devam ettiği de öne sürülmektedir. Bu nedenle Kretase fliş içersinde taşınmış çoğunlukla Jura'ya ait kireçtaşı blokları gözlenebilmektedir. Söz konusu birim esas olarak şeyl – kumtaşı ardalanmasından oluşmaktadır ( şekil 4.2). Çökelim sırasında oluşan gravite kaymalarının neden oldukları kütle içi deformasyon ve kütlesel duraysızlıkların da günümüzde ki yamaç duraysızlıklarıyla bağlantılı oldukları söylenebilir. Şekil 4.2 Kretase flişin tipik bir görünümü. Kumluca – Abdipaşa arası
Genel olarak bölgede kuzey­güney yönlü sıkışma tektoniğine bağlı yoğun kıvrımlanma ve ters faylanmalarla şekillenen aşırı tektonize yapı da heyelan gelişimi yönünde önemli bir etkiye sahiptir. Tetikleyici faktörler olarak bilinen aşırı yağış ve deprem ivmeleri söz konusu potansiyeli harekete dönüştürmede önemli rol oynamaktadır. 1985 ve 1998 yıllarında meydana gelen bölgesel heyelanlar sismik ivmelerden çok, meteorolojik etkenlere bağlı olarak gelişmiştir. 1985 yılındaki heyelanlar, ani kar erimelerinden yaklaşık bir ay sonra Nisan ayı sonlarında başlamıştır (Aşcıoğlu). Heyelanların, kar erimelerinden bir aylık süre sonunda başlamaları yeraltı suyu oluşumuyla ilişkili, yüzeysel olmayan hareketler oldukları şeklinde de yorumlanabilir. 1998 yılında meydana gelen heyelanlar da aşırı yağış koşullarında ve su baskınları ile birlikte meydana gelmiştir. Söz konusu heyelanlar Batı Karadeniz de (Sinop hariç) diğer tüm illerde etkili olmuştur. Bu dönemde yamaç topuklarının akarsular tarafından hızlı bir şekilde aşındırılması heyelan mekanizmasının ana unsurunu oluşturmuştur. Ayrıca yamaç sellenmesi olarak olarak adlandırılmış birçok olayın, gerçekte moloz akmaları tipindeki heyelanlar oldukları da bilinmektedir.
Yolların yamaç topuklarının aşındırılması ve doğal drenajın bloke edilmesi anlamında yeni heyelanların ve eski heyelan kütlelerinin yeniden aktivite kazanmasında önemli bir etken oldukları gözlenmektedir.
Bölgede görülen farklı tipteki heyelanlar, farklı jeolojik ­ morfolojik ortamlarda geliştiği için ve etkilerinin de farklı olması nedeniyle ayrı ayrı ele alınmıştır. Çalışmada arazi etütleri sırasında yapılan yorumlar CBS ortamında yapılan mekansal analizlerle karşılaştırılarak heyelanla ilgili değerlendirmeler oluşturulmuştur. Heyelanların ayrımlanmasında Cruden ve Varnes'in 1996 sınıflaması esas alınmış ve bu çerçevede kayma ve akma tipi hareketler incelenmiştir. “Heyelan” terimi ile de daha çok bu tip hareketlere değinilmektedir. 4.3.1 Dairesel kaymalar
Bu tip kaymalar bölgede en sık görülen heyelan tipini oluşturmaktadır. Jeolojik yapının bu tip heyelanların meydana gelmesinde esas nedeni oluşturduğu gözlenmektedir. Özellikle Ulus ve Kumluca ilçesini içine alan geniş alanlarda yüzeylenen Kretase yaşlı tipi birimlerde bu tip heyelanları yoğun bir şekilde görmek mümkündür. Bu tip heyelanlar çoğunlukla ana kayayı içerisine alan ve derin kökenli hareketler olarak tanımlanabilirler. Bölgedeki kütlesel dairesel kaymalar, özellikle heterojenik kayaç yapısı ve olistolit blokların varlığı ile kaya düşmesi tipindeki haraketleri de içerebilmektedir. Ayrıca yamaç topuklarındaki akmalarla söz konusu heyelanlar iyice karmaşıklaşmıştır. Bu anlamda derin dairesel kaymalara özgü yavaş hareketlerin söz konusu akma ve kaya düşmesi gibi hızlı bileşenlere sahip oldukları da bilinmelidir.
Bu tip kaymalar çoğunlukla eski heyelan kütlelerinin yeniden aktive kazanmaları şeklinde karşımıza çıkmaktadırlar. Genel bir yaklaşımla, meydana gelen dairesel kaymaların ana kayayı da içine alan kütlesel karekterde oldukları söylenebilir. Bu tip heyelanları diğer hareketlerden ayıran bazı özellikleri, tanımlamanın ana kriterleri olarak kabul edilebilir: • Hareketin, belirli bir kesme yenilmesini temsil eden ve dairesel şekilli bir yüzey boyunca meydana gelmesi;
• Bu tip kaymaların kütle içi deformasyonlarının düzlemsel kayma ve akma tipi hareketler ile kıyaslanınca daha düşük olması; • Kayan kütlenin baş kısmında bir çökme hareketi ve neticesinde düze yakın, geriye dönük şevler oluşurken; topuk kısmında ise bir kabarma şeklinde bir yapının meydana gelmesi;
• Hareketin diğer kütle hareketleri ile karşılaştırılınca (moloz akması, düzlemsel kaymalar gibi) daha yavaş karekterde olması;
İnceleme alanında bu tip heyelanlar ağırlıklı olarak 100­250 lik topografik eğim aralığında toplanmaktadırlar.
Bu tip heyelanların oluşumunda veya yeniden aktivite kazanmalarında:
a­yeraltı suyu yükselmesi; b­yamaç topuklarının akarsu ve yol yarmaları ile aşınması; c­
deprem ivmesi, tetikleyici etkenler olarak karşımıza çıkmaktadır.
Ana kütle üzerinde ikincil ve üçüncül hareketler de görülebilmektedir. Çökelme ortamını, ana kayaç yapısını ve tektonizmayı içine alan heyelanlar esas olarak bu tip kayma niteliğinde olan hareketlerdir. Genel bir yaklaşımla, inceleme alanında heyelan duyarlılığının en yüksek olduğu birim olarak görülen turbiditik karekterli Kretase yaşlı fliş serisinin jeodinamik özellikleri bu tip heyelanların meydana gelişinde önemli bir yer tuttuğu söylenebilir. Bilindiği gibi Kretase en hareketli tektonik dönemlerden biri olarak kabul edilir (Baykal, 1971). Bu dönem boyunca türbit oluşumuna neden olan denizaltı heyelanları yoğun olarak meydana gelmiştir. Kretase'den yaşlı ultrabazik kayaçlar, radiyolarit, çeşitli flişimsi çökeller, kalker blok ve kütlelerinden oluşan birimler kaymalar ile Kretase fliş içerisine itilmiştir. Bu nedenle bazı araştırmacılar (Tokay, 1952) söz konusu fliş serisini karışık fliş anlamında “wildfliş” olarak tanımlamışlardır.
Bölgede dairesel kayma tipinde gelişen heyelanlara örnekler:
Bu tip heyelanlar bölgenin güneyinde Ulus, Kumluca ilçelerini ve Hasankadı beldesini içine alan geniş alanlarda karşımıza çıkmaktadır (Şekil 4.3, Şekil 4.4). Kumluca – Abdipaşa arasında görülen heyelanlar bölgede görülen en aktif heyelanlardır. İç içe geçmiş heyelanlar şeklinde gözlenen söz konusu “küme heyelanlar” olarak da adlandırılabilir. Bu heyelanların çalışma süremiz ( yaklaşık 2.5 yıl ) içerisinde yaptığımız dönemsel incelemelerde aktivitelerini yineledikleri gözlenmiştir. Şekil 4.3 Kumluca – Abdipaşa arasında görülen aktif bir dairesel kayma Şekil 4.4 Kumluca Hasankadı Beldesi Gerişli köyü civarında görülen aktif bir dairesel kayma
4.3.2 Düzlemsel Kaymalar
Bölgedeki düzlemsel kaymalar, süreksizlik yüzeyleri boyunca gelişen ve daha çok sığ derinlikli hareketler olarak gözlenmektedir.
İnceleme alanında gözlendiği şekliyle iki alt sınıfa ayrımlanabilirler:
•
Tabakalar arası yüzey boyunca gelişen düzlemsel kaya kaymaları;
•
Ana kaya üzerindeki ayrık örtünün hareketi şeklinde gelişen 'düzlemsel moloz kaymaları'
Düzlemsel kaymaların, çoğunlukla tabakalar arası yüzey boyunca gelişen 'kaya kaymaları' oldukları söylenebilir. İnceleme alanının önemli bir kesiminde yüzeylenen Kretase ve Eosen flişlerin tabakalı yapısı ­yamaç eğimine paralel olma durumunda­ tabakalar arası yüzey boyunca gelişebilecek kaymaların ön koşulunu oluşturmaktadır.
Fliş serisine ait kiltaşı­kumtaşı ardalanmasının temsil ettiği geçirimli­geçirimsiz yapı ve kiltaşlarının düşük kayma parametrelerine sahip olması bu tip hareketlerin esas nedenidir. Ayrıca bölgede çok sık görülen yamaç topuklarının akarsularla aşındırılması ve yol kazıları ile kaldırılması bu tip kaymaların oluşumunu hızlandıran etkenler olarak değerlendirilebilir. Bölgedeki yaygın orman yapısı yüzeysel karekterdeki bu tip hareketlerin stabilitesi anlamında önemli bir etkendir. Bu nedenle ağaçlık yapının olmadığı alanlarda söz konusu heyelanların sıklıkla karşımıza çıktığı gözlenmektedir. Bölge genelinde, bu tip kaymalar dairesel kaymalarla karşılaştırılınca daha az sayıda gözlenmektedir. Kretase flişin aşırı tektonize yapısından ötürü tabakalanma yönünün çok kısa mesafelerde değişmesi ve dolayısıyla yamaca paralel olma koşulunun sürekli bozulması düzlemsel kaymaların daha az sayıda oluşmasını beraberinde getirmiştir. Ayrıca bölgede derin köklü orman alanlarının fazla olması da bu tip hareketleri oldukca sınırlamıştır. Bu anlamda CBS ortamında yapılan analizlerde de yamaca paralel tabakalanma alanlarının sınırlı olduğu görülmektedir.
Düzlemsel kaymaların bazı genel özellikleri arazide tanınlanmaları, etkileri ve kontrolleri anlamında ayrıca dikkate alınmalıdır. Söz konusu özellikler aynı zamanda diğer heyelan tipi olan dairesel kaymalardan farklılıkları da ifade etmektedir.
Bu özellikler:
. daha yüzeysel olmaları;
. hareketli kütle belli bir dengeye yönelmediği için yamaç eğimi yataya yaklaşmadıkca hareketin sürekli olması;
. hareket eden kütlenin daha deforme yapı göstermesi şeklinde özetlenebilir. İnceleme alanında düzlemsel kaymalar Bartın il merkezi Ulus ilçesi arasında ve Kumluca ­ Kozcağız arasında görmek mümkündür (şekil 4.5 ve 4.6)
Şekil 4.5 Bir düzlemsel kayma örneği Bartın – Ulus arası MuratBey Heyelanı
Şekil 4.6 Kumluca – Kozcağız arasında bir düzlemsel kayma. 4.3.3 Akmalar
Bu tip heyelanlar esas olarak topografik yapının kontrol ettiği yüzeysel hareketlerdir. Esas olarak ana kayadan bağımsız ayrık birimlerin viskos sıvıların akmasına benzeyen hareketi şeklinde tanımlanabilirler. Kayma tipi hareketlerden farklı olarak kesme yenilmesini temsil eden belirli kayma yüzeyleri boyunca hareket etmezler.
Çalışma alanındaki birimlerin heterojen yapıları nedeniyle akmalar daha çok moloz akmaları şeklinde karşımıza çıkmaktadır. Bu nedenle harekete katılan birimler kil boyutundan blok boyutuna kadar geniş bir karışımda görülür. Vadilerin baş kısımları ve çöküntü alanları gibi belirli "konkav" morfolojik alanlar ayrık malzemenin ve yüzey suyunun birikmesine imkan vermeleri nedeniyle moloz akmaları için uygun ortamları temsil ettikleri söylenebilir. Hareket çoğunlukla ilgili alanlarda meydana gelen kaymalarla tetiklenir. Ayrıca özellikle dairesel veya düzlemsel kaymaların topuk bölgelerinde görülebilir Moloz akmaları yamaç eğimine ve içeriğindeki su miktarına bağlı olmak üzere hızı değişen hareketlerdir. Kütle içi deformasyonun çok fazla olması nedeniyle zaman içerisinde ardışık akmalar ve yıkanmalar tüm kütlenin taşınmasını beraberinde getirmektedir. İnceleme alanında boşalmış yamaç şeklindeki alanlar çoğunlukla bu tip sürecin sonucu olarak görülmelidir. Bu tip hareketlere ait kütleler birikinti malzemesi oluşturmadığı alanların dışında; akarsuya karıştıkları için tanınmaları zorlaşmaktadır. Bölgenin özellikle Batı kesiminde Kozcağız ve çevresinde bu tip heyelanlar görülebilir ( Şekil 4.7).
Şekil 4.7 Kumluca – Kozcağız arasında görülen bir moloz akması. 4.4. Coğrafi Bilgi Sistemi ( CBS ) Ortamında Yapılan Çalışmalar
Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS), heyelan duyarlılığının tespiti amacıyla yapılan çalışmaların bütün safhalarında önemli yer tutmuştur. 1­ İlgili verilerin coğrafi dağılımı 2­ Heyelan envanterinin oluşturulması 3­ Heyelan duyarlılığı ile ilgili faktör haritaların oluşturulması ve birbirleriyle ilişkilendirilmeleri 4­ İstatiksel analizlere dayalı mekansal modelleme olarak ayrımlanabilecek çalışmalar esas olarak CBS temelinde yapılmıştır.
Mevcut veri tabanlarının sorgulanması ve CBS ortamına taşınması ile ilgili verilerin coğrafi dağılımına bakılarak belirli yorumlar yapılabilmiştir. Örneğin, Afet İşleri Genel Müdürlüğüne ait veri tabanının sorgulanıp, CBS ortamına taşınması ve jeolojik harita üzerine serilmesi ile önceki yıllarda heyelan nedeniyle nakli öngörülen yerleşim birimlerinin hangi coğrafi alanlarda ve hangi jeolojik birimlerde yoğunlaştığı belirlenmiştir (şekil 4.1). Heyelan Envanteri arazi tespiti ve veri tabanı olmak üzere iki safhada oluşturulmuştur. Heyelan Envanterinin hazırlanması için yapılan arazi tespitlerinde her heyelanın yeri, kullanılan sınıflamadaki tanımı, aktivite durumu, ana kaya ile ilişkisi ve fotoğrafını içeren veriler alınmış ve heyelanın sınırları 1:25.000 lik topoğrafik haritalara işlenmiştir. Heyelan Envanteri ile ilgili veri tabanları CBS ortamı ile ilişkili ve mekansal veri tabanı yapısında hazırlanmıştır (şekil 4.8). Bu amaçla PostgreSQL / PostGIS veri tabanı kullanılmıştır. Şekil 4.8 Heyelan Envanterinde kullanılan veri tabanının yapısı
Şekil 4.8 de ana yapısı gösterilen veri tabanınada “ogc_fid” kaydın numarasını, “wkb_geometry” ilgili heyelanın koordinatlarını içeren poligon geometrisini, “cat” ilgili heyelanın numarasını, “tip” ilgili heyelanın sınıflamadaki karşılığını, “aktivite” aktivite durumunu, “kutle” kütlesellik durumunu heyelanın yüzeysel veya ana kayayı da içine alan yapıda olup olmadığını gösterir. Bölgede belirlenen 150 adet haritalanabilir nitelikteki heyelan envantere katılmıştır (Şekil 4.9). Şekil 4.9 Bartın iline ait Heyelan Envanteri
Mekansal Veri Tabanı ( PostgreSQL­PostGIS ) ve Java­JDBC ortamında değişik mekansal sorgulamalar yapılmıştır. Örneğin heyelan envanterindeki bütün heyelanların sınırlarındaki yükseklik değerleri noktasal olarak belirlenmiştir (Şekil 4.10). Buradan en­alt ve en­üst yükseklik değerleri bulunarak heyelanı temsil eden poligonun boyu ve eğimi hesaplanmıştır. Heyelanların “eni” de benzer yöntemler kullanılarak bulunmuştur. Heyelanla ilgili söz konusu boyutlandırmalar heyelanları büyüklüklerine göre kategorilendirme de kullanılmak üzere envanter veri tabanı ile ilişkilendirilmiştir. Şekil 4.10 Mekansal Veri Tabanı ve Java programlama ile heyelanların boyutlandırıması
Heyelan duyarlılığı ile ilgili faktör haritalar kayaç tipi ve morfoloji ile ilgili olan haritalardır. Kayaç tipi haritası MTA'ya ait 1:25.000 ölçekli sayısal jeoloji haritasından üretilmiştir. Yamaç eğimi, yamaç yönü, yamaç şekli, drenaj gibi morfoloji ile ilgili haritalar Sayısal Yükseklik Modelinden (SYM) üretilmiştir. SYM esas olarak Harita Genel Komutanlığına (HGK) ait 1:25.000 ölçekli sayısal eş yükselti ( kontur) haritasının interpolasyonu ile oluşturulmuştur. SYM nin gerçek arazi yapısını en iyi temsil edecek özelliklerde üretilmesi için 1­ Grid aralığının ; 2­ İnterpolasyon tekniğinin ve parametrelerinin seçimi önem kazanmaktadır. Öncelikle ana veri olan HGK na ait eş yükselti verilerinin kontrolü yapılmıştır. Bunun için üretilmiş bir SYM verileri frekans tablosunda kontrol edilmiştir. Şekil 4.11 da SYM nin bitişik yükselti değerlerine ait frekans değerlerinin birbirlerine yakın ve düzgün geçişli oldukları gözlenmiştir. Bu da ana veride yazım hatası olmadığını göstermektedir.
Şekil 4.11 SYM ye ait frekans tablosu
Grid aralığının belirlenmesi için arazinin belirli bir kesiminin test alanı olarak seçilip; bu alanda 10m, 20m ve 30m. gibi değişik aralıklarda SYM oluşturulmuştur. SYM nin sahip olduğu yükseklik değerleri arasındaki fark önemli olmasa da ondan üretilen yamaç eğimi, yamaç yönü, drenaj haritaları ve yamaç şekli gibi haritaların grid aralığının farklı değerlerine karşı daha hassas olduğu ve farklı sonuçlar verdiği bilinmektedir. Bu nedenle test alanında farklı grid aralıklarına sahip bu haritalar üretilmiş ve birbirleriyle görsel olarak karşılaştırılmıştır. Şekil 4.12 da 10m. ve 30m. grid aralığına sahip farklı SYM lerden iki ayrı yamaç şekli haritası üretilmiş ve görsel olarak birbirleriyle karşılaştırılmıştır. 10m. lik SYM den üretilen yamaç şekli haritasının arazi yapısını daha iyi temsil ettiği görülmüş. Buna karşılık 30m. lik SYM den üretilen yamaç şekli haritasında yamaç yapılarının kare şeklinde ve araziyi iyi temsil etmedikleri gözlenmiştir. (a) (b)
Şekil 4.12 Yüzey Şekli Haritası a) 10m. grid aralığı b) 30m. grid aralığı
Grid aralığının belirlenmesi için izlenebilecek bir yöntem de önce değişik aralıklarda SYM üretip daha sonra bu SYM lerden eş yükselti üretip bunları temel veri olan Harita Genel Komutanlığına ait eş yükselti verileri ile karşılaştırmak da grid aralığının tercihinde bir yöntem olabilir. Şekil 4.13 de değişik aralıklarda üretilen SYM lere ait eş yükselti eğrilerinin temel veri olan HGK na ait eş yükselti verileri ile karşılaştırılmış ve 30m. lik grid aralığına ait eş yükselti eğrilerinin ( mavi renkli ) söz konusu verilerle uyumlu olmadığı gözlenmiştir. Buna karşılık 5 ve 10m. lik grid aralığına sahip SYM lerden üretilen eş yükselti eğrilerinin (gri ve yeşil renkli) HGK na ait eş yükselti eğrileri (kırmızı renkli ) uyumlu oldukları gözlenmektedir. Şekil 4.13 Değişik grid aralıklarında üretilen SYM ait eş yükselti eğrileri ve HGK ya ait temel eş yükselti eğrileri Yukarıda açıklanan grid aralığının belirlenmesine yönelik çalışmalardan sonra 10m. lik grid aralığının arazi yapısını ve heyelan faktör haritaları en gerçekci şekliyle yansıtan grid aralığı olduğuna karar verilmiştir. SYM nin üretiminde önemli bir adımda bilindiği gibi interpolasyon metodunun ve onun parametre değerlerinin seçimidir. Bu amaçla yine bir test alanı seçilerek GRASS­GIS ortamında Regularized Spline Tension kullanılmıştır. Gerçek arazi yapısını en iyi yansıtacak SYM için Çapraz Doğrulama Testi yapılmıştır. Söz konusu doğrulama testi için HGK eş yükselti verilerindeki “Ara Münhanilerle” SYM oluşturulmuş ve bu SYM değerleri HGK eş yükselti verilerindeki “Ana Münhanilerle” karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada farkın 0.5 m. den az olduğu gözlenmiştir (Şekil 4.14, 4.15).
Şekil 4.14 değişik grid aralıklarında üretilen SYM ait eş yükselti eğrileri ve HGK ya ait temel eş yükselti eğrileri
Şekil 4.15 SYM ile HGK nın eş yükselti haritasında ki Ana Münhanilerin farkının 0.5m. den az olduğu eğriler
Belirlenen grid aralığının, interpolasyon parametrelerinin ve çapraz doğrulama testinden sonra tüm bölge için SYM oluşturulmuştur (Şekil 4.16).
Şekil 4.16 Bartın iline ait SYM SYM nin oluşturulmasından sonra SYM nin türevleri olan heyelan duyarlılığı ile ilgili faktör haritalar üretilmiştir. Söz konusu haritalar topografik eğim, yamaç şekli, yamaç yönü ve drenaj
haritaları şeklinde ifade edilebilir. Topografik eğim haritası 5 derecelik açı aralıklarına göre kategorilendirilmiştir (Şekil 4.17 a). Yamaç Yönü haritası 8 kategoride oluşturulmuştur (Şekil 4.17 b). Yamaç Şekli Haritası üç kategoride oluşturulmuştur (Şekil 4.17 c). Söz konusu faktörlerin heyelan duyarlılığı üzerinde etkilerinin olup olmadığı ve varsa etki dereceleri mantıksal regresyonla belirlenmiştir. (a)
(b)
(c)
Şekil 4.17 Bartın iline ait a) Topografik Eğim b) Yamaç Yönü c) Yamaç Şekli haritaları
Yukarıda belirtilen heyelan faktör haritalarına ek olarak yorumu güçlendirmek ve heyelan sınırlarını kontrol etmek için üç boyutlu gölgeli rölyef ve drenaj haritası oluşturulmuştur (Şekil 4.18 , 4.19 ). Şekil 4.18 Üç boyutlu gölgeli rölyef haritası ve heyelan sınırları
Şekil 4.19 Üç boyutlu gölgeli rölyef haritası ve su bölümü çizgileri
CBS Ortamında Yapılan Mekansal Analizler
Öncelikle, heyelan duyarlılığının yorumlanması için değişik modelleme alanlarında tespit edilen heyelanlarla heyelan faktör haritalarının aralarındaki mekansal ilişki ve heyelan faktörlerinin kendi aralarındaki ilişki incelenmiştir. Şekil 4.20 de belirli bir modelleme alanında heyelanlı ve heyelansız alan gruplarının topografik eğime göre istatiksel dağılımı gösterilmektedir. Kutu grafiğinden de anlaşılacağı gibi heyelanlı alanların topografik eğimi ağırlıklı olarak 20­27 derecede yoğunlaşmaktadır.
Şekil 4.20 Heyelanlı / Heyelansız alan gruplarının Topografik Eğime göre istatiksel dağılımı
Benzer mekansal istatiksel çalışmalar heyelan faktörlerinin kendi aralarındaki ilişkiyi görmek için de gerçekleştirilmiştir. Şekil 4.21 de il genelinde kayaç tiplerinin topografik eğime göre dağılımı gösterilmektedir. Şekil 4.21 İl bazında Kayaç tiplerinin ( Kayaç no) Topografik Eğime göre dağılımı
Heyelan Duyarlılığının Modellenmesi
Dünyanın çeşitli yerlerinde yapılan heyelan duyarlılığının tespitine yönelik çalışmalarda "Geçmiş, günümüzün ve geleceğin anahtarıdır" ilkesi benimsenmiştir (Carrara.A,1995). Bu anlamda geçmiş heyelanlara ait bazı özelliklerin gelecek heyelanların oluşumunda da belirleyici olacağı kabul edilmektedir.
Heyelanla ilgili "statik etkenler" heyelan öncesi ve sonrası değişmediği için heyelan oluşumuyla ilgili daha doğru değerlendirmeye olanak verirler. Bu faktörler esas olarak:
● kayaç tipi
● yamaç eğimi
● yamaç yönü
● yamaç şekli
● yamaca paralel tabakalanma ( belirgin tabakalı alanlar için ) şeklindedir.
Bunun yanında tetikleyici faktörlerin (deprem ivmesi ve aşırı yağış) heyelanın oluşum anındaki değerleri çoğu zaman bilinmemektedir. Bu nedenlerden ötürü birçok araştırmacı modellemeyi statik faktörler üzerinde geliştirmiştir (Carrara vd.,1991). Ayrıca bir doğa olayının belli bir zaman aralığında olma olasılığını ifade eden “tehlike" terimi yerine "duyarlılık" terimini kullanmayı tercih etmiştir(Brabb, 1984).
Yukarıda belirtilen nedenlerden ötürü modelleme statik faktörleri temsil eden jeolojik ve jeomorfolojik veriler üzerinde geliştirilmiştir. Çalışma ölçeğine uymadığı ve mekansal bütünlüğü olmadığı için jeoteknik veriler modellemeye katılmamıştır. Modelleme esas olarak geçmişte olmuş heyelanlarla, ilgili faktörlerin mekansal anlamda istatiksel ilişkisidir. Bu nedenle istatiksel analize cevap verecek alanlar test alanı olarak seçilmiş ve mekansal ilişkiler tespit edilerek test alanı dışındaki alanlar için genellemeye gidilmiştir. Heyelan envanterinde istatiksel analiz için yeterli çokluk oluşturmayan alanlar için istatiksel analiz yerine öznel yaklaşımla yorumlama yapılmıştır. Farklı tipteki heyelanlar farklı mekansal ilişkiler sonucu oluştukları için heyelanların farklı tiplerine göre farklı modellemeler yapılması gerekmektedir. Bölgede en sık görülen heyelan tipi olan dairesel kaymalar olduğu için bu tip heyelanlar genel heyelan haritasında esas alınmıştır. Heyelan duyarlılığının tespiti esas olarak mantıksal regresyon tekniği ile gerçekleştirilmiştir. Bilindiği gibi mantıksal regresyon heyelan duyarlılık haritalarının oluşturulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır (Bernknopf vd., 1988, Carrara 1991,1995, Dai vd., 2002, Dai ve Lee 2002, 2003).
Mantıksal Regresyonun bazı özellikleri ile heyelan duyarlılığının tespiti için uygun bir yöntem olmaktadır:
. Mantıksal regresyon kayaç tipi gibi “kategorik” bağımsız değişkenlerin analizine imkan verir. . Bağımlı değişkenin normal dağılım göstermediği durumlarda lineer olmayan bir yöntem olarak kullanılabilir. . Bağımlı değişkenin ikili değere sahip olması durumunda tercih edilen bir yöntemdir. Geliştirdiğimiz modelde bağımlı değişken, heyelan var / heyelan yok şeklindeki birim alan sayılarını içeren bir veri yapısına sahiptir Heyelan envanteri modelde bu amaçla oluşturulmaktadır. . Bağımsız değişkenlerden interaktif parametre üretilmesine imkan verir. . Heyelan varlığı koşuluna göre faktör kombinasyonlarına ait probabilistik değer üretebilir.
Heyelan olma olasılığının (P), olmama olasılığına (1­P) oranının doğal logoritması genel Mantıksal regrasyon formulünü ifade etmektedir. (1)
Söz konusu formül heyelan modellemesinde X1,X2... heyelan faktörlerini, “a” sabiti, b1,b2... katsayıları ifade etmektedir. Bu formülden olasılığa geçiş:
(2)
formülüyle olacaktır. Söz konusu olasılık değerleri, heyelan faktörlerini içeren grup kombinasyonun heyelan olma olasılığını ifade eden numerik değerlerdir.
Model seçimi için parametresiz model ile başlayıp tek parametreli model ve interaktif parametreli modellerin AIC (Akaike Information Criterion) değerlerinin incelenmesi şeklinde bir yöntem izlenmiştir. Tercihen AIC değerinin en düşük olduğu model en iyi model olarak kabul edilmektedir. Tablo 1 de parametresiz modelin AIC değerinin yüksek olduğu buna karşılık tam elenmiş modelin daha düşük AIC değerleri verdiği görülmektedir. Bu nedenle son sütundaki “elenmiş model” tercihen heyelan duyarlılık modellemesinde kullanılabilecek model olarak kabul edilmiştir.
Tablo 1. Farklı modellerin AIC değerleri. 1­ parametresiz 2­ kayaç tipi 3­ eğim 4 ­ yamaç şekli 5­ yamaç yönü
6­ tüm parametrelerin olduğu 7­ doygun 8­ elenmiş 1 2
3
4
5
6
7
8
684596.2
517835.8
160529.09
683937.7
679220
114293.3 67674
1086.23
Tablo 2 de AIC değerlerine göre yapılan adımsal eleme ve elde edilen AIC değerinin en düşük olduğu Elenmiş Model gösterilmektedir. Tabloda temsil edilen as.factor(slp)
+as.factor(asp) parametrelerin bağımsız şekli ve as.factor(slp):as.factor(asp) ile yamaç eğiminin yamaç yönünün değişik seviyelerine göre oluşturulan interaktif parametreler gösterilmektedir. Heyelan duyarlılık değerlerinin elde edilmesinde Elenmiş Model kullanılmıştır. Tablo 2. Değişik Modellerden Adımsal Eleme ile elde edilen Elenmiş Model. landp: heyelan var,
landa: heyelan yok, geo:kayaç tipi, slp:yamaç eğimi, con:yamaç şekli, asp : yamaç yönü AIC değerlerine göre Adımsal Eleme Analizi :
Başlangıç Modeli ( Doygun Model )
cbind(landp, landa) ~ as.factor(geo) * as.factor(slp) * as.factor(con) * as.factor(asp) Elenmiş Model: cbind(landp, landa) ~ as.factor(geo) + as.factor(slp) + as.factor(con) + as.factor(asp) + as.factor(geo):as.factor(slp) + as.factor(geo):as.factor(con) + as.factor(slp):as.factor(con) + as.factor(geo):as.factor(asp) + as.factor(slp):as.factor(asp) + as.factor(con):as.factor(asp) + as.factor(geo):as.factor(con):as.factor(asp) + as.factor(slp):as.factor(con):as.factor(asp) + as.factor(geo):as.factor(slp):as.factor(con) 4.5 Bölgenin Genelleştirilmiş Heyelan Duyarlılık Haritası
Bartın ilinin Heyelan Duyarlılık Haritası (Şekil 4.22) ile ilgili aşağıdaki hususlar bilinmelidir: •
•
•
Geliştirilen heyelan duyarlılık haritası bölge genelinde en fazla görülen heyelan tipi olan dairesel kaymalar esas alınarak hazırlanmıştır. Bu nedenle söz konusu heyelan tipiyle birlikte yorumlanabilir. Heyelan duyarlılık değerleri 1 ile 4 arasında değişen “göreceli” zonlarla temsil edilmektedir. Heyelan zonları gelecekte olması muhtemel kaynak zonları şeklinde yorumlanmalıdır. Heyelanların etki derecelerini (riski) temsil etmezler. Ayrıca modelleme zamanla ilişkilendirilmemiştir. Dolayısıyla heyelan zonları zaman kavramıyla yorumlanmamalıdır.
1 nolu heyelan zonu: Bölge genelinde mevcut heyelanların en az oluştuğu mekansal koşulları temsil etmektedir. Dolayısıyla heyelan olma olasılığının göreceli olarak en düşük olduğu alanlar olarak yorumlanmalıdır. Meydana gelebilecek heyelanlar bölgesel anlamda yayılım göstermeyen lokal heyelanlar şeklinde olabilir. 2 nolu heyelan zonu: Orta düzeyli heyelan duyarlılık zonunu temsil etmektedir. Mevcut heyelanların sık görülmediği fakat gelecekte heyelanların (yüksek bir olasılıkta olmasa da ) meydana gelebileceği alanları ifade etmektedir.
3 nolu heyelan zonu: Yüksek düzeyli heyelan duyarlılık zonunu temsil etmektedir. Bölgede tespit edilen mevcut heyelanların mekansal koşullarının çoğu bu zona karşılık düşmektedir. Dolayısıyla gelecekte meydana gelebilecek heyelanların bu zon içerisinde olma olasılığı yüksektir. 4 nolu heyelan zonu: En yüksek düzeyli heyelan duyarlılık zonunu temsil etmektedir. 3 nolu heyelan zonuna ait duyarlılık değerlerinin en yüksek değerlerinden oluşturulmuştur. Gelecekte meydana gelebilecek heyelanlar en yüksek olasılıkla bu zonun sınırları içerisinde olacaktır.
Şekil 4.22 Bartın ilinin Genelleştirilmiş Heyelan Duyarlılık Haritası 4.6. Sonuç ve Öneriler
Bartın ili genelinde heyelan duyarlılığının tespitine yönelik çalışmamızda ana hatları aşağıda belitilen sonuçlar çıkarılmış ve ilgili öneriler getirilmiştir:
1. İlin önemli bir kesiminde heyelan olayı afet boyutuna ulaşmış ve yerleşim birimlerini önemli ölçüde etkilemiştir. Afet İşleri Genel Müdürlüğünce 1950­2004 yılları arasında yapılan heyelan etütlerinde farklı 59 yerleşim biriminde, toplam 955 konutun heyelandan etkilendiği belirlenmiş ve nakil yolu ile korunmaları uygun görülmüştür.
2. 1985 yılında ani kar erimeleri sonrası ve 1998 yılında aşırı yağışlarla birlikte bölgesel yayılımlı heyelanlar meydana gelmiştir. Gelecek yıllarda da benzer iklimsel koşullarda yeni heyelanların meydana gelmesi veya eski heyelanların yeniden aktivite kazanmaları beklenilmelidir. 3. Bartın ili sınırları dahilinde öncelikle bölgenin güney kesiminde Ulus, Kumluca ilçeleri ve Abdipaşa yerleşim birimlerini içine alan geniş alanda yüzeylenen Kretase flişinde yoğun heyelanlar gözlenmektedir. 4. Meydana gelen heyelanların çoğunlukla ana kayayı da içine alan, kütlesel, dairesel kayma tipinde hareketler oldukları söylenebilir. Bunun yanında daha az sayıda olmakla birlikte tabakalanma yüzeyleri boyunca gelişen düzlemsel kaymalar ve moloz akmaları gibi yüzeysel hareketler de gözlenmektedir.
5. Genelleştirilen Heyelan Duyarlılık Haritasında (Şekil 4.22), bölgede en sık gözlenen heyelan tipi olan dairesel kayma tipindeki heyelanlar esas alınmıştır.
6. Güncel dairesel kayma tipindeki heyelanlar, çoğunlukla eski heyelan kütlelerinin yeniden aktivite kazanmaları şeklinde gözlenmektedirler. Eski heyelan kütlelerinin yeniden aktivite kazanma olayının 1­ Ani yeraltı suyu yükselmeleri 2­ Yamaç topuklarının akarsular tarafından veya yol yarmaları ile aşındılması şeklinde olduğu söylenebilir. Bölgede en yaygın heyelan aktivitesi 1985 ve 1998 yıllarında olmuştur. 1985 yılı heyelanları ani kar erimeleriyle tetiklenirken; 1998 yılı heyelanları aşırı yağış ve sellenmeyle tetiklenmiştir. Bu nedenle meteorolojik etkenlerin önde gelen heyelan tetikleyici unsurlar olduğu söylenebilir. 7. Yakın geçmişte heyelan olaylarının sellenmeyle yakın ilişkide oldukları gözlenmiştir. Bu anlamda sellenmenin yamaç topuklarının önemli derecede aşınmasına neden olması nedeniyle heyelan aktivitesini arttırmıştır. Buna karşılık aynı dönemde heyelan sonucu kayan kütleler vadi yataklarını tıkayarak söz konusu derelerin taşmasına ve daha fazla su baskınına neden olmuştur.
8. Çalışmamız sonucu üretilen heyelan duyarlılık haritası 1:25.000 ölçekte genel bir değerlendirme haritasıdır. Bu anlamda 1:1000 ­ 1:5000 ölçekli imar planına esas jeolojik ve jeoteknik çalışmaların yerini alamaz. Ancak söz konusu çalışmalar için bilgilendirici olabilir. Bu nedenle yeni yerleşim ve yeni mühendislik yapıları öncesinde henüz herhangi bir heyelan olayının gözlenmediği; fakat heyelan duyarlılık haritasında heyelan potansiyelinin yüksek görüldüğü alanlarda (3 ve 4 dereceli alanlarda), heyelan olma olasığının yüksek olduğu bilinmelidir. Bu amaçla bu alanlarda daha büyük harita ölçeğinde (1:1000­1:5000) jeolojik­
jeoteknik çalışmaların yapılması ve bu kapsamda yeraltı suyu derinliği ve deprem ivmesi gibi dinamik parametrelerin de dikkate alınması uygun olacaktır. 9. Tüm heyelan tipleri için özellikle yamaç topuklarındaki aşınmalar yamaçların harekete geçmesini sağlayan bir etkendir. Yamaç topukları akarsular ve yol kazıları ile aşınmaktadır. Bu nedenle yamaç topuklarındaki aşınmaların heyelan gelişimini kontrol etmek anlamında dikkate alınması uygun olacaktır. 10. Özellikle yüzeysel tipteki heyelanlarda ağaçlık yapının önemli bir heyelan önleyici etken olduğu bilinmelidir. Bu nedenle ormanlık yapının korunarak geliştirilmesi doğru bir yaklaşım olacaktır. 11. Yüzey sularının zemine sızmadan ortamdan uzaklaştırılmaları yamaçların stabilitesi anlamında önemli önlemler olarak bilinmelidir. Bu nedenle özellikle 3. ve 4. heyelan duyarlılık alanlarında her türlü yapım sırasında yüzey drenajlarının geliştirilmesi öngörülebilir.
Raporu Hazırlayan : Ahmet Temiz
(Jeoloji Müh)
Kaynakça
Aşcıoğlu,S., Afet İşleri Genel Müdürlüğü­Afet Etüt Daire Başkanlığı, sözlü görüşme.
Baykal,F.,1971. Historik Jeoloji, Karadeniz Teknik Üniversitesi Yayınları No:38, İstanbul.
Bernknopf, R.L., Cambell, R.H., Brookshire, D.S., Shapiro, C.D., 1988. A probabilistic approach to landslide hazard mapping in Cincinnati, Ohio, with applications for economic evaluation.
Brabb E.E., 1984. Innovative approaches to landslide hazard mapping. Proceed. IV Int. Symp. Landslides, Toronto, v. 1, 307­324
Carrara,A.,1991. 'GIS techniques and Statistical Models in Evaluating Landslide Hazard', Earth Surface Processes and Landforms.,John Wiley & Sons, Vol 16,427­445 Carrara, A., 1995. 'GIS­based techniques for mapping landslide hazard'­ web page, cnr­irpi, Perugia
Cruden, D. M. and Varnes, D.J., 1996. Landslide types and processes. In: Landslides Investigation and Mitigation, Special Report, No: 247. Eds.: Schuster and Fleming, National Academy Press, Washington DC, USA.
Dai, F.C., Lee, C.F., 2002. Landslide characteristics and slope instability modeling using GIS Lantau Island, Hong Kong. Geomorphology 42, 213 238.
Dai, F.C., Lee, C.F., 2003. A spatiotemporal probabilistic modeling of storm­induced shallow landsliding using aerial photographs and logistic regression. Earth Surface Processes and Landforms 28, 527 545.
Reineck, H. E. ve Singh J. B.,1980. Depositional Sedimentary Environments (New York: Springer­ Verlag)
Tokay,M., 1952. Ereğli, Alaplı, Kızıltepe, ve Alacağız arasında bulunan bölgenin jeolojik etüdü hakkında, MTA dergisi, 46/47, Ankara