Tsunami Etkisiyle Oluşan Sediment Taşınımı

Abstract

Deniz, okyanus tabanı ya da denize yakın bir yerde meydana gelen tektonik olaylarla ilişkili olarak ortaya çıkan bir dizi yıkıcı dalgaya tsunami adı verilmektedir. Tsunamiler, enerjilerini; litosferdeki düşey yönlü hareketlerden, deniz altındaki büyük ölçekli kayma, çökme ve oturmalardan, odak noktaları deniz ya da okyanus tabanında bulunan depremlerden ve deniz altı volkanizmalarından almaktadır. Son zamanlarda ardarda büyük ölçeklerde meydana gelen depremleri takiben oluşan tsunami vakaları sonrasında yapılan çalışmalar, dalgaların, büyük su kütlesi taşınımı etkisiyle karada neden oldukları can ve mal kayıplarının yanı sıra, ayrıca deniz tabanından taşıdıkları oldukça büyük miktarlardaki kum ile de zarara sebep olduklarını ortaya çıkarmıştır. Tsunami sonrası karada yapılan zarar tespit çalışmalarıyla eş zamanlı olarak okyanusta yürütülen çalışmalar, karaya taşınan sediment, çöp, ağaç parçaları gibi malzemelerin dalganın geri dönmesiyle beraberinde okyanusa doğru çekilerek askıda taşındığını ve okyanus dibinde birikime neden olduğunu göstermektedir. Askıda taşınan partiküler maddelerin mercanlar başta olmak üzere, deniz florası üzerinde birikmesi, oksijenle teması kesmesi ve bulanıklığı arttırarak su kalitesinin bozulması gibi olumsuz etkileri olduğu ifade edilmiştir. Tsunami etkisiyle biriken ve saklanan sediment oluşan tsunaminin jeolojik bir kaydını da oluşturmaktadır. Söz konusu alandaki doğal koşullar bozulmamışsa, bölgeye ait sediment kayıtları incelendiğinde, bir jeolog bu tip birikimleri ve geçmişteki tsunamilerin tekrarlanma periyodunu tanımlama şansına sahiptir. Böylelikle jeolojistler bir alandaki geçmişte meydana gelen tsunamilerin tarihsel kayıtları hakkında bilgi sahibi olabilirler. Bilim adamlarının olacak tsunamileri henüz öngörememeleri nedeniyle, geçmişte meydana gelen tsunamiler hakkında bilgi sahibi olmak, gelecekteki tsunami kaynaklı risklerin değerlendirilmesine imkan tanımaktadır. Bu çalışmada; tsunami gibi uzun periyotlu dalgaların kıyıda tırmanmalarını takiben, taban malzemesinin askıda taşınmasıyla birlikte dalga kaynağına ilerleyen katı madde miktarının dalga yüksekliğiyle olan ilişkisi, oluşturulan deneysel düzenek ile araştırılmıştır. Oluşturulan deneysel düzenekte, belirlenen noktalara yerleştirilen dalga propları ile dalga yükseklikleri belirlenmiş, ADV hız ölçer ile yatay ve düşey hızlar ile birlikte, optik çalışma prensibine dayalı OPCON ile askıda katı madde konsantrasyonunun zamanla değişimi kaydedilmiştir. Elde edilen sonuçlar gerekli veri eliminasyonu araçları ile elendikten sonra Buckingam Pi teoremi ile boyutsuz parametreler elde edilmiştir. Doğrusal regresyon yönteminin kullanıldığı bu çalışmada, belirli sınır koşullar için geçerli amprik denklem grupları önerilmiştir. Literatürde yapılan araştırmalar sonucunda tsunami sonrası oluşan sedimentin taşınımına dair hidrodinamik etkilerin nümerik veya deneysel olarak araştırılmadığı gözlenmiş ve bu konuda yapılacak bir araştırmanın çok önemli bir bilgi eksikliğini kapatacağı öngörülmüştür. Ayrıca, meydana gelen zararların sadece kıyılarda değil aynı zamanda deniz tabanında da çeşitli olumsuz etkilere neden olduğu düşünüldüğünde, tsunami etkisiyle kıyıdan açık denize doğru taşınan kıyı malzemesinin taşınım mekanizmasının ortaya konmasının, oluşan tsunaminin ölçeğinin değerlendirilmesi, meydana gelen zararın tespiti ve olası bir tsunami sonrası sediment taşınımına bağlı risklerin modellenmesi gibi çalışmalarda temel oluşturacağı düşünülmektedir.

A serial number of destructive waves occurred following a tectonical event on sea or ocean floor or adjacent to the sea, are called as tsunamis. Tsunamis may draw their energies from the vertical movements in lithosphere, sub-marine land-slides, collapses and settlements, earthquakes occurred in sea or ocean bottoms and sub-marine volcanoes. The researches about the tsunamis following the recent consecutively occurred earthquakes with a big magnitude showed that the effect of waves and a huge mass of water movement caused not only life and property losses on coastal areas but also caused damages due to the huge mass of sand movements originated from the sea floor. The loss adjustment surveys conducted on coastal areas and in ocean, indicated that the sediment, dust and organical matters transported to the land are deposited on ocean floor due to the tsunami wave backwash. The suspended matters in water accumulate not only on reefs but also marine flora. The acuumulation has adverse effects on water quality due to the blockage of oxygen transfer and increasing turbidity. The tsunami sediment deposition and preserved sediment on ocean floor are the geological records of ancient tsunamis. A geologist has a chance to define the periods of the tsunamis on that region by investigatings through the sediment depositions. Since the future coming tsunamis can not be predicted yet, the previous records of tsunamis are the only way to evaluate the future risks of the oncoming tsunamis. In this study, the relationship between the tsunami wave height and the amount of suspended coastal material transport towards the wave generator following the wave run-up is analyzed with the experimental set-up. The system is not scaled form but indicating the principles of how tsunami type waves effects the sediment flows. The experimental set-up is established for specific configurations to measure the tsunami wave heights, the horizontal and vertical velocities which are measured by Acoustic Doppler Velocity meter, ADV, and suspended sediment concentrations with time variation series, which are measured with OPCON optical concentration meter. The measurements are used for the necessary calculations indicating the vertical and horizontal sediment flows. The data are eliminated due to the appropriate data elimination processes, the non-dimensional parameters are generated using Buckingham Pi theory. Empirical equation groups for specified boundary conditions are proposed due to the linear regression analyze. There has been no sign of researches on the tsunami induced sediment transport neither on experimental research nor numerical studies, so that this study will be the first step on this research area. Furthermore, this study will help the evaluation of the researches about the mechanisms of the offshore sediment transport on seaward would supposed to be the key elements on sediment transport related risk modeling and the evaluation of tsunami scale and the actual loss on both land and ocean floor.