Düzensiz dalga etkisi altındaki kıyılarda kısmi kaplama yapısı ile kıyı çizgisinin korunması

Abstract

Dünya deniz ticaretindeki gelişmelerin sonucu olarak kıyı ve kıyı yapılarının önemi de artmıştır. Klasik kıyı koruma yapılan boyutlandınlmalarında kullanılan kriterler nedeni ile büyük boyutlu yapılardır. Dünyada çevre bilincinin gelişmesi ile kıyı alanlarının korunması, yapılacak olan kıyı koruma yapılarının estetik ve çevre ile uyumlu olması gündeme gelmiştir. Ayrıca kıyı koruma yapılarının düşük maliyetli olması arzu edilen bir diğer unsurdur. Bu çalışmada kıyı çizgisinin korunması için, düşük maliyetli, çevre ile uyumlu, bölgenin doğal güzelliğini bozmayacak, estetik bir kıyı koruma yapısı olan kısmi kaplama yapısı uygulanarak kıyı çizgisinin korunması araştırılmıştır. Söz konusu kısmi kaplama yapısının düzensiz dalga etkisi altındaki davranışı irdelenmiştir. Çalışmadaki gerekli olan deneylerin tamamı İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Hidrolik Laboratuarında yapılmıştır. Düzenli dalga deneyleri boyu 22.5 m, eni 1 m ve yüksekliği 0.5 m olan dalga kanalında, düzensiz dalga deneyleri ise boyu 24 m, eni 1 m ve yüksekliği 1 m olan dalga kanalında yapılmıştır. Düzenli ve düzensiz dalga deneylerinde başlangıçta dalga kanalına 1/5 eğimde, dane çapı 0.35 mm ve birim hacim ağırlığı 2.63 gr/cm3 olan doğal plaj malzemesi serilmiştir. Bu şeve kaplamasız durum için farklı özellikteki dalgalar gönderilmiş ve dalga kayıtları alınmıştır. Dalgalar profil dengeye ulaşıncaya (35-40 dakika) kadar gönderilmiştir. Dengeye ulaşan profil belirlenmiş ve bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Daha sonra aynı plaj malzemesi üzerine dalganın birinci ve ikinci kırılma noktalan arasına değişik kaplama malzemeleri serilmiş ve farklı özellikteki dalgalar gönderilmiştir. Yine dalga kayıtlan alınmış ve kısmi kaplama tabakasında oluşan statik hasar stabilitesi bozulan kaplama malzemelerinin sayılması ile belirlenmiştir. Dalgaların gönderilmesi tamamlandıktan sonra oluşan profil belirlenip bilgisayar ortamına aktanlmıştır. Bu şekilde farklı dalga özelliklerinde, kaplamasız ve kaplamalı durumdaki dinamik profil değişimleri, kaplamalı durumda kaplamada oluşan statik hasar oranlan belirlenmiştir. Çalışma neticesinde belirlenen sonuçlar aşağıda kısaca özetlenmiştir. Sabit dalga periyodunda dalga yüksekliğindeki artış kaplamalı ve kaplamasız durumlarda dinamik profil değişimini arttırmaktadır. Sabit dalga yüksekliğinde, dalga periyodundaki artış kaplamalı ve kaplamasız durumdaki dinamik profil değişimini arttırmaktadır. Kısmi kaplama yapısının statik stabilitesi incelendiğinde sabit kaplama özelliği ve sabit dalga periyodu için dalga yüksekliğindeki artışın statik hasarı arttırdığı görülmüştür. xvu...__».. m|{mLU Sabit kaplama özelliği ve sabit dalga yüksekliklerinde dalga periyodundaki artışın statik hasan arttırdığı görülmüştür. Sabit dalga özellikleri ve sabit birim hacim ağırlığında kaplama malzemesi dane çapındaki artış statik hasan azaltmıştır. Sabit dalga özellikleri ve dane çapında kaplama malzemesi birim hacim ağırlığındaki artış statik stabiliteyi arttırmıştır. Düzensiz dalga etkisi altında yapılan deneylerde elde edilen veriler kullanılarak konuya etki eden parametreler ile boyutsuz dinamik erozyon alam arasında aşağıdaki bağıntı kurulmuştur. sd = 1 ' ' HS-Ç ^ 1.5 10-6 İn ^Gsp.Dp; > -4.1396 (1) J Düzensiz dalga etkisi altında kısmi kaplama yapısının statik hasarı incelendiğinde, konu ile ilgili parametreler ile statik hasar arasında aşağıdaki bağıntı kurulmuştur. ss = 0.01254 -İn VGsk'Dk j \ + 0.00074 (2) J Kısmi kaplama yapısının statik verimi (1 /statik hasar) ile ilgili parametreler arasında aşağıdaki bağıntı kurulmuştur. ( ssv - 0.01254 -İn Gsp ' Hs Gsk,Dk ^.Ç +0.00074 (3) Söz konusu boyutsuz statik hasar ve statik verim parametrelerinin Hudson (1959)'ın Kp stabilite katsayısı ile ilişkisi aşağıdaki bağıntılar ile ifade edilmiştir. KD= 75.243 -sj-2155 (KD -Statik Hasar) (4) KD =75.243- s JVL2155 (KD -Statik Verim) (5) Üzerinde çalışılan kısmi kaplama yapısı ile kıyı erozyonunda sağladığı verim için ilgili parametreler ile boyutsuz erozyonu engellenmiş bölge alam arasında aşağıdaki bağmtı kurulmuştur. Sdv = ( f D2-s -İn p sv Hs,Gsk'Gsp Dk-t-^ 1 6.78-10 -6 (6) Kullamlacak kaplama malzemesinin blok ağırlıklan, kısmi kaplamalı durum için yapılmış deneylerden belirlenmiş olan Kd stabilite katsayısı kullanılarak aşağıdaki bağıntı ile hesaplanabilir. XV111 w = H K D Ys V. iw ^ (7) - 1 cot a Bu çalışmada üzerinde durulan kısmi kaplama yapısı kullanılarak iyi bir projelendirme ile %65-70 oranında kıyı erozyonun engellenebileceği görülmüştür.

As a result of the development in the world's overseas trade, the importance of coast and coastal structures has increased. The classical shore protection structures are big in size because of their designing criteria. With the result that the environmental consciousness has grown, two subject are put on the agenda. These are the protection of coastal areas and coastal protection structures which are expected esthetic and in harmony with the environment. Another point is that the low costed shore protection structures are desired. In this study, a partial covering structure, which is with low cost, in harmony with the environment, not disturbing natural beauty of the area, and esthetic, has been investigated for the protection of shore line. The behavior of the mentioned partial structure is investigated under the impacts of irregular waves. All experiments required in this study are performed in the Laboratories of Istanbul Technical University, Civil Engineering Faculty, Department of Hydraulics. The measurements of the regular wave flume used in the experiments were 22.5 m by 1 m by 0.5 m and those of irregular one were 24 m by 1 m by 1 m. At the beginning in both regular and irregular wave experiments natural beach sand those grains were 0.35 mm in diameter with 2.63 specific gravity was used with a slope of 1/5. Different characteristic waves were applied on this slope for uncovering condition and the wave records were taken. The waves were applied until the profile reached the balance (35-40 minutes). The balanced profile was determined and transferred to the computer. Afterward, between the first and second breaking points of waves on the same beach profile, different covering materials were spread out and different characteristics waves were applied. The wave records were taken again, and the statical damage occurred on the covering layer was determined by counting the covering materials. After finishing the application of waves, the change of the occurred profile was determined and transferred to the computer. In this way, for different wave characteristics, the change of the dynamics profile on uncovering and covering condition and the statical damage ratio on covering condition were determined. At the end of the study, the determined conclusions are briefly summarized below. On the constant wave period, the increase in the wave height on both covering and uncovering conditions increases the change of the dynamic profile. On the constant wave height, the increase in the wave period increases the change of dynamic profile of on covering and uncovering conditions. xx When the effect on the statical stability of the partial covering structure was investigated, the increase in the wave height increased the statical damage for the constant covering characteristics and the constant wave period. On the constant covering characteristics and constant wave height, the increase in the wave period increased the statical damage. On the constant wave characteristics with constant specific gravity the increasing in the diameter of grains decreased the statical damage. On the constant wave characteristics and unit diameter the increase in the specific gravity of the armor unit increased the statical stability. By using criteria obtained from experiments performed under irregular wave effect the following equation between effective parameters and dimensionless dynamic erosion area was established. Sd = 1 ' ' H.-Ç ^ 1.510 -6 In V v -4.1396 (1) When the statical damage was investigated under irregular wave effect, the relationship between related parameters and statical damage could be determined as below. ss = f (G -H ^ ^ 0.01254 -In v ^Gsk-Dk, + 0.00074 (2) J The relationship between the statical yield of partial covering structure and related parameter could be determined as below. / ssv - 0.01254 -In Gsk'Dk \~1 + 0.00074 (3) J The relationship between this statical damage and statical yield parameters and Hudson's stability coefficients could be stated as below. KD= 75.243 -sj-2155 (KD -Statical damage ) (4) KD= 75.243 -sJv1,2155 (KD -Statical yield ) (5) With the studied partial covering structure, and for the yield of the shore erosion, the relationship between related parameters and dimensionless erosion area could be established as below. sdv = f f -In D2-s ^p asv Hs'Gsk-Gsp Dk-t-£ 1 6.78-10 -6 (6) XXI The weight of the armor unit could be calculated by using stability coefficient determined as a result of the experiments of partial covering condition. W = Ys "Hi K D Ys V I w ^ (7) - 1 cot a In this study, it has been seen that the shore erosion could be decreased to the ratio of % 65-70 with a good project of studied partial covering structure.