LEE- Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19348

Gözat

6 Şubat depreminin Türkiye'nin Hatay ili yeraltı su seviyelerine etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025-01-23) Yurtsever, Aydın Kadri ; Dabanlı, İsmail ; 517051012 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği

Ülkemizde yaşayan herkesin bildiği ancak o an gelene kadar görmezden geldiği deprem gerçeği 6 Şubat günü kendini bir kez daha unutulmayacak şekilde hatırlatmıştır. Art arda yaşanan iki büyük deprem; dünya genelinde ender görülen ikili bir deprem olayı olup, Türkiye'nin 11 ilinde çok şiddetli hissedilmiş; on binlerce can kaybına, yüz binlerce kişinin yaralanmasına ve binlerce binanın yıkılmasına ya da kullanılamayacak kadar hasar görmesine neden olmuştur. Bu denli etkili ikili depremin yaşandığı durumda, bölgenin hidrojeolojik özelliklerinde birtakım değişikliklere yol açması kaçınılmazdır. Okyanuslara kıyımızın olmaması ve 6 Şubat depreminin karasal bir deprem olması nedeniyle, deniz sularının seviyesinde belirgin bir değişiklik beklenmemektedir. Ancak, yer altı su kaynakları için bunu söylemek mümkün değildir. Nitekim, deprem bölgesinde gözle görülür birçok değişiklik de meydana gelmiştir. Bunlardan bazıları; sıvılaşma etkisi altında kum kaymaları, kum fışkırmaları, yeni kaynak oluşumları ve yapıların sıvılaşma etkisi altında konsolidasyonu ile yıkılması olarak etkisini ortaya koymuştur. Bazı bölgelerde ise; kaynak sularının rengi değişmiş, bazılarının debileri artmış, bazılarınınki ise azalmıştır. Bazı yerlerde su kuyularının su seviyelerinin düştüğü, bazılarının ise arttığı, bir kısmında ise kuyuların ve su kaynaklarının kuruduğu gözlenmiştir. Buna bağlı olarak, yer altı su seviyesinde düşme, ya da tam tersi su seviyelerinde yükselme yaşandığı, görülmüştür. Sık rastlanmayan ikili deprem durumunda, Hatay İli içerisinde bulunan, deprem anında veri okuması yapabilen ve tarafımızdan verilerine ulaşılabilen 4 adet su kuyusu üzerinden yapılan değerlendirme neticesinde deprem ve yeraltı suları arasındaki ilişki araştırılmıştır. Saptama yapılan su kuyularındaki su seviyelerinin deprem anındaki davranışları irdelenmiş ve aralarında herhangi bir korelasyon olup olmadığı araştırılmıştır. Yapılan hesaplamalar ve değerlendirmeler neticesinde, jeolojik yapının ve akifer kaynaklarına yakınlığın su kuyularında meydana gelen dalgalanmalardaki en büyük etken olduğu, ortaya çıkmıştır. Ayrıca kuyu suyu seviyelerindeki değişimlerin deprem anından dakikalar öncesinde tespit edilebileceğine dair önemli sayısal veriler elde edilmiştir.
Current and wave power derivations and their applications by using perturbation theory

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Ulusoy, İsmail Can ; Erdik, Tarkan ; 724404 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği

Due to the developments in both industry and technology over the last century, the need for energy resources continues to increase day by day. Although most of the energy needs are still met by fossil fuels, it should be kept in mind that fossil fuel resources are limited and negatively affect the environment. In addition, price fluctuations in fossil fuels adversely affect developing countries, causing them to sometimes have difficulties accessing energy. Thus, especially developing countries search for sustainable energy sources to reduce their energy imports. In developed countries, however, it is a different matter. Increasing environmental awareness creates public opinion against environmental pollution caused by fossil fuels since the gases released from burning fossil fuels harm both the environment and the health of living things. In particular, excessive carbon dioxide emissions change the gas balance in the atmosphere. In this context, it causes climate change, of which we have witnessed the impacts of in recent years, and accelerates this process. One of the most effective ways to eliminate or reduce the harmful effects of fossil fuels is to use clean and renewable energy sources. The leading clean and renewable energy sources are solar, wind, biomass, geothermal, and ocean energies. This thesis examines the current and wave energies, which are renewable ocean energy sources. The current energy is formed by tides, as well as the differences in water density and elevation. This study investigates the energy of stratified streams arising from the difference in water density. Unlike the classical method, the perturbation theory was used in examining current and wave energies. The primary reason for using the perturbation method is to consider the turbulence factor among the variables used to calculate the current and wave energies. Since the turbulence factor is not considered in classical method calculations, a lower amount of potential energy can be calculated. As a result of using the perturbation method, it is predicted that both more reliable and higher potential energy can be calculated. The turbulence factor of the velocity variable was taken into account in calculating the current energy using the perturbation theory. The classical method uses the equation P=1/2 ρV^3 to calculate the current power. In this equation, P is the current power, ρ is the water density, and V is the current velocity. In perturbation theory, on the other hand, the current velocity V is studied as two components: V=V ̅+V'. V is denoted as V ̅ : the average current velocity and V': perturbation term (turbulence component). The major difference between the perturbation theory and the classical method is the perturbation term. The turbulence factors of the wave period and the significant wave height are taken into account to calculate wave energy. The wave power is calculated with the formula P=0.49TH^2 in the classical method. In this equation, P: the wave power, T: the wave period, and H: the significant wave height. The turbulence factors of random variables T and H were also taken into account in the perturbation theory. Thus, it can be expressed as T=T ̅+T^' and H=H ̅+H^'. Here, T ̅ and H ̅ are the arithmetic means of the wave period and the significant wave height, respectively, and T^'and H^'are the perturbation terms of the wave period and the significant wave height. This thesis first includes literature studies on current and wave power. Then, both classical method formulas are given for current and wave power calculations, and equations are derived with the perturbation theory. The equations derived by the perturbation method are general ones and are arranged to adapt to the distribution parameters of the random variable to which the time series will fit. Therefore, after the moment of the distribution to which the random variable adjusts is known, the expected power value can be calculated by the perturbation method using the relevant data due to the following operations. After the current and wave power formulas are derived and presented, information about the study areas where the data set in which the related equations will be used is provided. Within the scope of this thesis, the energies of the upper current of the Dardanelles, the bottom current of the Dardanelles, the current of a location close to the north of the Bosphorus, and the wave energies at two stations in Mersin and Antalya regions were estimated. The current strength in the Dardanelles was examined for the first time in the literature within the scope of this thesis. Current rose was prepared first when examining the upper layer current of the Dardanelles. Afterwards, it was determined that the distribution in which the current velocity was compatible was found to fit the generalized gamma distribution, and the parameters of the relevant distribution were determined. By using the moment equations of the generalized gamma distribution function, current power formulas were derived by perturbation method. After deriving the current power formulas, the power of the upper layer current of the Dardanelles was estimated with the determined parameters of the generalized gamma distribution function. For bottom layer of the Dardanelles Strait, current rose was formed. Then, the parameters of the exponential distribution to which the current velocity conformed were obtained. By using the moment equation of the exponential distribution, the current power formulas were derived by the perturbation method. The power of the bottom layer of the Dardanelles Strait was estimated using the parameters of the exponential distribution by means of the derived equations. Current rose for current data in the area close to the northern part of the Bosphorus was prepared. Later, the current data were examined, and it was determined that the current velocities matched the log-Pearson type 3 distribution. Current power equations were derived using the log-Pearson type 3 distribution and the perturbation method. The current power in the region close to the northern part of the Bosphorus was estimated using the distribution parameters through the related equations. Two stations in Mersin and Antalya regions were selected to determine the wave power by the perturbation method. First, wave roses were prepared using the related wave data. Then, the data on the wave period and the significant wave height, which are the variables in the current power formula, were examined. As a result of the examination, it was determined that the wave period and significant wave height data were in accordance with the lognormal distribution. Wave power formulas were derived using both classical and perturbation methods using the lognormal distribution. The wave power was estimated using the derived equations and the parameters of the wave period and the significant wave height. In conclusion, the current and wave power estimations within the scope of this thesis were made with the perturbation approach, different from the classical method. The major difference between this approach and the classical approach is that this one takes into account the turbulence factor. As a result of the estimations, it was revealed that the perturbation approach provided a higher and more accurate potential energy estimation than the classical method.
Doğrusal olmayan kıyı ve okyanus dinamiklerinin seyrek tanılanması (Sinecod): Sindy algoritması kullanarak öncü analizler

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-01) Erişti, Tayyibe ; Bayındır, Cihan ; 517201008 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği

Okyanus ve kıyı bölgelerindeki hidrodinamik etkilerin modellemesi, kıyı erozyonu, kirlilik ve müsilaj yayılımı gibi önemli olayları anlamak ve tahmin etmek için kritik öneme sahiptir. Bu tür alanlarda, gemi ve tekne sürüklenmesi, akıntı bloklaması gibi çeşitli olayların mekanizmalarını anlamak, kritik altyapı ve doğal kaynakların korunması için hayati önem taşır. Bu amaçla, hesaplamalı analiz teknikleri ve deneysel sistemler, örneğin Lagrange sürüklenicisi ve kablosuz duyarga ağları gibi çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Son yıllarda, ARGO gibi çok uluslu projelerin uygulanmasıyla birlikte, küresel ölçekte eşzamanlı Lagrange sürüklenicisi gözlemleme çalışmaları da gerçekleştirilmektedir. Bunlar, deniz hidrodinamiğinin daha iyi anlaşılması ve modellemesi için önemli veri sağlamaktadır. Ancak, deniz koşullarının sürekli değişmesi, hesaplamalı yöntemlerin batimetri haritaları üzerinde tekrarlanmasını gerektirmekte ve bu da modelleme sürecini yavaşlatabilmektedir. Karmaşık veri ve parametrelerin kullanılması bazen tutarsız sonuçlar doğurabilir. Rüzgâr, dalga, akıntı ve batimetri gibi birçok değişkenin etkileşimi, modelleme çalışmalarında belirli zorluklar yaratabilir. Bu nedenle, daha güvenilir ve tutarlı sonuçlar elde etmek için modelleme tekniklerinin ve veri kullanımının geliştirilmesi sürekli olarak araştırılmaktadır. Bu çalışmada, kıyı ve okyanus hidrodinamik süreçlerinin mekanizmalarını modelleme amacıyla Seyrek Nonlineer Dinamik Sistem (SINDy) algoritmasının kullanılabilirliğini araştırılmıştır. SINDy yaklaşımı, nesnelerin ve partiküllerin sürüklenme yollarını, hesaplama veya ölçüm teknikleriyle belirlenen en az sayıda seyrek bileşenli basit diferansiyel denklemlerle açıklamayı hedefler. Bu amaçla Pasifik Okyanusu'ndaki bir sürükleniciden elde edilen verileri analiz ederek sürüklenme yollarını ve zaman serilerini yeniden oluşturuyoruz. Özellikle okyanus ve kıyı hidrodinamik etkilerin modellemesinde SINDy algoritmasının uygulanabilirliğini inceliyoruz. Çalışmamız, bölgesel hidrodinamik denklemleri hızlı ve doğru bir şekilde tahmin edebilen bir SINDy tabanlı algoritmik yaklaşımın önerilebileceğini savunmaktadır. Tezin birinci bölümünde konu ve kapsamı, amacı ve önemine değinilmiş, metodolojki genel olarak anlatılmıştır. İkinci bölümünde, SINDy algoritması ile yapılmış önceki çalışmalar kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Özellikle, SINDy algoritmasının teorik temelleri, mevcut uygulamaları ve hidrodinamik modelleme alanındaki potansiyel katkıları ele alınmıştır. Hidrodinamik sistemlerde kullanılan farklı modelleme teknikleri karşılaştırılarak, SINDy algoritmasının bu alanda sunduğu yenilikler ve avantajlar vurgulanmıştır. Üçüncü bölümde, çalışmanın metodolojik yaklaşımı detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Öncelikle, Lagrange sürüklenici verilerinin elde edildiği kaynaklar belirtilmiş ve bu verilerin SINDy algoritmasıyla nasıl analiz edileceği adım adım açıklanmıştır. Veriler Amerika Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi (NOAA) Fiziksel Okyanusografi Bölümü (PhOD) web portalından elde edinilmiştir. Portal, https://www.aoml.noaa.gov/phod/gdp/realtime-data.php adresinden erişilebilir. SINDy algoritmasının temel prensipleri ve uygulama süreçleri, trigonometrik terimlerin kullanılması ve kullanılmaması durumlarına göre iki farklı senaryo altında incelenmiştir. Bu bölümde, kullanılan veri analiz teknikleri ve hesaplamalı yöntemler detaylandırılmıştır. Dördüncü bölümde, yapılan analizler sonucunda elde edilen bulgular sunulmuş ve SINDy algoritmasının kıyı hidrodinamiği modellemesine uygunluğu tartışılmıştır. Elde edilen sonuçlar, SINDy algoritmasının karmaşık modellemeye gerek kalmadan bölgesel kıyı hidrodinamiği denklemlerini hızlı ve doğru bir şekilde belirleyebileceğini göstermektedir. Bu sonuçların, kıyı hattı erozyon gelişim süreçleri, kirlilik yayılımı, gemi ve tekne sürüklenmesi gibi olayların modellemesinde kullanılabileceği vurgulanmıştır. Ayrıca, SINDy algoritmasının pratik uygulamaları, potansiyel kullanım alanları ve gelecekteki araştırma fırsatları değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, elde edilen verilerin gemi kazaları ve çeken akıntı boğulmaları gibi durumlarda da kullanılabileceği öne sürülmektedir. Bu tez çalışması, SINDy algoritmasının okyanus ve kıyı hidrodinamik süreçlerinin modellemesinde etkin bir araç olabileceğini göstermektedir. Çalışmanın bulguları, okyanus ve kıyı mühendisliği yanında nehir hidroliği gibi çeşitli alanlarda da önemli katkılar sunabilecektir. Gelecekteki araştırmalarda, bu algoritmanın daha geniş veri setleri ve farklı hidrodinamik koşullar altında test edilmesi önerilmektedir. Bu sayede, modelleme tekniklerinin geliştirilmesi ve uygulama alanlarının genişletilmesi mümkün olacaktır.
Dökmetaş tipi dalgakıranlar yakınındaki düzenli dalga altında türbülans karakteristiklerinin deneysel olarak belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-05-04) Durmuş, Özgür ; Çokgör, Şevket ; 517082005 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği

Dökmetaş tipi dalgakıranlar tüm dünyada uzun yıllardır ve çok çeşitli kıyı mühendisliği sorunlarının çözümü olarak uygulanmışlardır. Bu yapılar etrafındaki akım ve hız koşullarının incelenmesi; fonksiyonellikleri, dayanımları ve yakın çevrelerinin morfolojisi üzerinde yarattıkları etkilerin anlaşılması açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada dökmetaş tipi dalgakıranlar önündeki hız alanlarıyla ilgili laboratuvar ortamında ölçülmüş veriler sunulmuştur. Hız ölçümleri düzenli dalga koşulunda ve dalgakıran yakınında, bir akustik Doppler hız ölçeriyle (Nortek Vectrino) gerçekleştirilmiştir. Deneyler İTÜ Hidrolik Laboratuvarında bulunan 26 m uzunluğunda, 0.98 m genişliğinde ve 0.85 m yüksekliğindeki iki boyutlu dalga kanalı ile 26 m uzunluğunda, 6 m genişliğinde ve 1.4 m yüksekliğindeki üç boyutlu dalga kanalı olmak üzere iki farklı kanalda yürütülmüştür. Elde edilen veriler kullanılarak türbülans çalkantılarını faza bağımlı dalga hareketinden ayırabilmek için hem polinom yaklaşımı hem de sağlam (robust) yerel regresyon yöntemleri kullanılmıştır. Her bir dalga periyodu için türbülans çalkantılarının yatay ve düşey doğrultulardaki karesel ortalama değerleri (RMS) elde edilmiştir. Ayrıca dalgakıran önünde türbülans kayma gerilmesi (TSS) ve türbülans kinetik enerjisi (TKE) değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra çalkantı bileşenleri (u_rms^', v_rms^',w_rms^'), TKE ve TSS değerlerinin kontür grafikleri çizilerek konuma bağlı değişimleri incelenmiştir. Sonuçlar, dalgakıran üzerinde dalga sıkışması olduğunda türbülans şiddetinin daha büyük değerler aldığını göstermiştir. Diğer yandan, pürüzlü yüzey etkisinin bir sonucu olarak en büyük türbülans kayma gerilmesi değerleri dalgakıran yüzeyinin yakınlarında gözlenmiştir.
Kapalı yanaşma yapılarında çift pervane jet akımı etkisinde oyulma mekanizmasının araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-08) Suljevic, Amina ; Kesgin, Erdal ; 517221001 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği

Gemi pervanelerinin oluşturduğu jet akımları, deniz tabanında ciddi manada oyulmalara ve birikmelere sebep olmaktadır. Günümüzde gemi trafiğinin de artmasıyla, bu oyulma ve birikmeler liman yapılarının temelinde çok ciddi sorunlar meydana getirmektedir. Bu çalışmada farklı tipteki kapalı yanaşma yapılarına yanaşan ve ayrılan gemilerin pervanelerinden çıkan çift pervane jet akımlardan dolayı oluşan oyulmalar deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada 10 cm çapında pervaneler kullanılmıştır. Pervaneler arası mesafe 2Dp ve 3Dp seçilerek farklı durumlar test edilmiştir. Pervane merkezi ile taban arasındaki mesafe ise 10 cm ve 15 cm olacak şekilde ayarlanmıştır. İki farklı dönüş hızı 30 hertz ve 40 hertz olarak belirlenmiştir. Duvarlı durumların daha iyi anlaşılabilmesi için öncelikle duvarsız durum dikkate alınarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Daha sonra deney sistemine pervanelere dik ve paralel olacak şekilde iki farklı duvar konfigürasyonu yerleştirilmiş ve farklı parametrelerin incelendiği birtakım deneyler gerçekleştirilmiştir. Pervanelere dik olarak yerleştirilen duvar pervanelerden 3Dp, 5Dp ve 7Dp uzaklıkta olacak şekilde üç farklı durumda incelenmiştir. Pervanelere paralel olarak yerleştirilen duvar ise pervaneden 2Dp ve 5Dp uzaklıkta olacak şekilde yerleştirilmiştir. Deneyler sonucunda dönüş hızı arttıkça maksimum oyulmanın da arttığı sonucuna varılmıştır. Pervaneler ile taban arasındaki mesafe arttıkça, maksimum oyulmanın azaldığı gözlemlenmiştir. Pervaneler arası mesafenin artması ile de maksimum oyulmanın azaldığı ve 2Dp ve 3Dp durumları için tek oyulma çukurunun oluştuğu gözlenmiştir.
Numerical modeling of wave-induced liquefaction around a gravity-based structure

(Graduate School, 2023-06-23) Angın, Mert ; Kırca, Veysel Şadan Özgür ; 517191002 ; Coastal Sciences and Engineering

Liquefaction occurs when pore water pressure exceeds the forces between soil grains, causing the soil to behave like a fluid. The recognition of the significance of liquefaction emerged with the construction of large-scale structures. Following the Calaveras Dam failure, Allen Hazen introduced the term "liquefaction" in his study on the same incident\cite{Hazen1919}. Subsequently, numerous research studies have been conducted to investigate the liquefaction phenomenon. This thesis focuses on the study of residual liquefaction, one of the two types of liquefaction, the other being momentary liquefaction. Residual liquefaction has phases: initiation of liquefaction, liquefaction phase, and compaction phase. However, the model does not involve the compaction phase. Therefore, in the scope of the thesis, the compaction phase is not investigated. In marine environments, liquefaction is triggered by large waves with periods ranging from 5 to 15 seconds and heights up to 2 meters or even 10-20 meters in offshore areas. Soil type, grain sizes, and relative density strongly influence the likelihood of liquefaction. The objective of the thesis is to construct a model in order to study the liquefaction under standing waves or the rocking motion of a caisson, or both. Rocking motion is the back-and-forth movement of a caisson that may occur when the structure is exposed to a storm. Rocking motion causes a significant generation of pore-water pressure and can potentially trigger liquefaction, leading to catastrophic consequences. The model uses the finite element method (FEM) in two steps. First, it derives soil stresses by solving Biot consolidation equations, considering quasi-static behavior, and using Darcy's law to determine pore water's movement and pressure. Then, it solves the excess pore pressure equation to obtain the period-averaged pore pressure. The source term generates the excess pore pressure in the equation. In this model, a slight modification has been implemented to differentiate between liquefied and non-liquefied areas. Essentially, the model identifies areas susceptible to liquefaction and indicates the boundaries where the liquefied region ends. The outcomes generated by the model show a favorable agreement with the previous experimental studies. Comparisons have been made with previous studies to validate the findings. In this thesis, various cases are simulated using the model, including progressive waves, standing waves in front of a caisson, and the rocking motion of a caisson. The calculations for each case are demonstrated, with a detailed explanation of their integration into the model. The impact of a buried pipe on liquefaction susceptibility is investigated under progressive waves. The significance of a bedding layer is also analyzed under standing waves and rocking motion.
Sahil kayalarının kıyı morfolojisine etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Özkaya, Mustafa Selmani ; Çokgör, Şevket ; 801774 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı

Kıyı alanları dalga, akıntı, sediment etkileşimlerinin oldukça fazla ve yoğun olduğu yerlerdir. Kıyılar sadece deniz ya da okyanus bileşenlerini içermez ayrıca kıyı alanlarına açık havzalı akarsularda etki etmektedir. Akarsuların en önemli etmeni ise havzasından getirmiş olduğu sediment miktarıdır. Dalga ve akıntının etkisinde sediment hareketlenerek taşınımı gerçekleştirilirken doğanın var olan yapısını koruması için akarsuların getirdiği sediment bu noktada önem arz etmektedir. Bu miktarın günümüzde doğa olaylarından çok insan etkileriyle değiştirilmesi görülmektedir ve bu etkilerden en önemlisi akarsular üzerine kurulan barajlardır. Barajlar sediment hareketini oldukça kısıtlayarak sedimentlerin denize taşınmasını azaltan etkisi vardır. Taşınan sedimentin miktarı gelen sediment miktarından fazla olduğu zaman erozyonlar görülecektir. Erozyonun şiddetli olması durumunda sert zemine ulaşılabilir, yerel kayaları ortaya çıkarabilir ve bu durum hidrodinamik etkileri ve sediment hareketlerini etkileyici bir durum olarak karşımıza çıkar. Çıkan bu kayalar doğada düz ve pürüzsüz olamadığı için özellikle sahillerde insanlar için bir konforsuzluk oluşturur. Bu istenmeyen durumu geri besleme projeleri ile gidermek mümkündür ancak geri besleme projelerinde besleme miktarını belirlemek proje süresinin doğru hesaplanabilmesi için önemlidir. Bu çalışmada İTÜ Hidrolik Laboratuvarında uzunluğu 22.5 m genişliği 1 m ve derinliği 0.5 m olan düzeni dalga kanalında sahilde kaya olması durumunda kayanın üzerinden yıkanmayan kritik sediment kalınlığı belirlenmiştir. Kayasız durumda biriktirme, erozyon ve kırılma bölgeleri belirlenmiş ve sonraki deneylerde kayanın konumlandırılması tespit edilmiştir. Biriktirme bölgesinde kayanın varlığının etkisinin olmayacağı için kırılmanın ilk kez gerçekleştiği ve tırmanma bölgelerinde ayrı ayrı çalışılmıştır çünkü bu iki bölgenin hidrodinamik etkilerinin farklılık göstermektedir. Kullanılan üç tip kaya vardır. Dalga kanalının tamamını en kesit olarak kaplaması için 31-30-4 cm boyutlarında 3 adet beton blok yan yana konularak iki boyutlu deneyler elde edilmiştir. Üç boyutlu deneyleri oluşturabilmek için ise 20-20-4 cm boyutlu bir adet beton blok kanalın ortasına gelecek şekilde yerleştirilmiştir. Üç boyutlu deneylerde beton bloğun boyutu kanal cidarlarının etkisinden kurtulmak için küçültülmüştür. Yapay kayalar yerine doğal kaya deneyleri de yapılmıştır (22-27-25 cm) ancak doğal kayanın yüksekliği kullanılarak sahile tamamen gömülü olmadığı durumlar incelenmiştir. Plunging tip dalga kırılması altında hem kırılmanın ilk kez gerçekleştiği bölge hem tırmanma bölgesinde farklı derinliklere konulan kayaların ortaya çıkmadığı derinlik kritik sediment kalınlığı olarak belirlenmiştir. Bulunan bu derinlik gelen dalganın açıktaki dalga yükseliği ile boyutsuz hale getirilmiştir. Sahilde kayanın olması ve olmaması durumlarında morfolojik etkiler incelenmiştir. Deneyler sonucunda oluşan morfolojik değişim LİDAR sensörü ile üç boyutlu tarama verileri haline getirilmiş ve bu çalışmada sunulmuştur. Ayrıca deney kanalının yan cidarlarının cam olması sayesinde sahillerin değişimi gözlenmiş ve sahilin gelişim süreci çizilmiştir. Kayanın morfolojik etkisi bu veriler sayesinde gösterilmiştir. Yapılan Lidar taramaları sayesinde dalga kanalının boy kesiti alınabilmiştir ve bu sayede deneylerin kıyaslanması yapılabilmiştir. Deneylerde akustik dopler hız ölçer sayesinde dalgaların sığlaşma bölgesinde (kırılmadan önce- biriktime bölgesi) hız ölçümleri yapılmıştır ancak sörf bölgesinde ölçümler alınamamıştır. Bunun nedeni tırmanma bölgesinin ölçüm için yeterli su yüksekliğne sahip olmamasındandır. Ölçümlerden kayma gerilmesi ve kayma gerilme hızı ve diğer parametreler elde edilmiştir.
The analytical solutions and deep learning assessment of long waves over linear and nonlinear breadth and depth profiles: 30 October 2020 İzmir tsunami case

(Graduate School, 2024-05-27) Alan, Ali Rıza ; Bayındır, Cihan ; 517202002 ; Coastal Sciences and Engineering

Long waves in harbor engineering present some difficulties, such as preventing harbor resonance. Understanding and forecasting their dynamics is essential due to similar issues. The nonlinear geometries with power-law forms are not well explored, despite the fact that their dynamics have been thoroughly examined in the literature for a wide range of geometries. A recent paper by the advisor of this thesis describes the analytical solutions of the long-wave equation over nonlinear depth and breadth profiles with power-law forms as h(x)=(c_1)(x^a) and b(x)=(c_2)(x^c), where the parameters c_1, c_2, a, and c are some constants. Motivated by this, we expand on our previous work in this thesis and derive the precise analytical solutions of the long-wave equation across both linear and nonlinear in the power-law form depth and breadth geometries in which a solid vertical or inclined wall exists. This thesis consists of 5 chapters. In Chapter 1 within the frame of Introduction, we discuss the known solutions of long waves over different variations in breadth and depth. The solutions for the Bessel Function are expressed. Free Oscillation Period examples are presented. We refer to Laguerre Polynomials and Gauss Hypergeometric Series. Lastly, we introduce the Power-Law form solution to the Long Wave equation. In Chapter 2 within the frame of Publication Number 1, in the presence of the solid vertical wall, we demonstrate that for these specific power-law forms of depth and breadth profiles, the long-wave equation admits solutions in terms of Bessel-Z functions and the Cauchy-Euler series. Analytical solutions' singular points are removed from the domain when the origin of the harbor/bay geometry contains a solid vertical wall. Consequently, the solutions produced exhibit both the first and second kind of the Bessel functions. Our findings pertain to the overall category of geometries that we examine that have solid vertical or inclined walls. Furthermore, six other instances for the above geometries with the presence of a solid vertical wall are analyzed. Water surface fluctuation functions are obtained in terms of Bessel-Z functions for each of the six different cases. These obtained functions are displayed graphically along with the relevant geometry drawing. Afterward, these graphics are interpreted regarding areas such as in-harbor resonance and wave energy converter. In Chapter 3 within the frame of Publication Number 2, the work on the exact analytical solutions of the long-wave equation with vertical wall case, which we had previously completed in Chapter 2 within the frame of Publication Number 1, is repeated, but for the case with inclined walls. First, we provide a general overview of partial reflection and its constituent parts—the slope angle, phase lag, reflection coefficient, and Iribarren number—which we have to consider because of the inclined wall, in addition to the preceding chapter on this subject. On the other hand, we discover that the solutions to the long wave equations are given by Bessel-Z functions; nevertheless, when accounting for a parabolic depth variation, these solutions assume the form of the Cauchy-Euler series. Once more, we present our findings and provide the analytical solution for long waves in different configurations. As in the previous section, water surface fluctuation functions are obtained in terms of Bessel-Z functions for each of the six different cases. These obtained functions are displayed graphically along with the relevant geometry drawing. Afterward, these graphs are compared with the graphs of the vertical wall situation in the previous chapter, and interpretations are made regarding areas such as in-harbor resonance and wave energy converter. After completing the analytical solutions of long waves containing vertical and inclined wall situations, in Chapter 4 within the frame of Publication Number 3, we move on to the study of the 30 October 2020 İzmir Tsunami, which is the special case of our thesis. In the nearshore environment, tsunamis can be exceedingly deadly even if they happen less frequently than certain other natural disasters. Around 23 km south of Turkey's İzmir province, off the Greek island of Samos, an earthquake with a magnitude of 6.9 Mw struck on October 30, 2020, at 12:51 p.m. UTC (2:51 p.m. GMT+03:00). The tsunami event generated by this earthquake is known as the 30 October 2020 İzmir-Samos (Aegean) tsunami, and in this thesis, we examine the hydrodynamics of this tsunami using some of artificial intelligence (AI) approaches applied to observational data. Comprehensive information is given about the history, structure, content, and working principle of the LSTM deep learning algorithm. We explain that data flow is made possible by the forget, input, and output gates as well as a memory cell outside the input that determines whether the information will be transferred, retained, or forgotten. More precisely, we make use of the tsunami time series that we obtained at various sites in Bodrum, Syros, Kos, and Kos Marina from the UNESCO data portal. Next, the application and limitations of the Long Short Term Memory (LSTM) DL approach for the Fourier spectrum and time series prediction of tsunamis are examined. More specifically, we investigate the predictability of the dynamics of offshore water surface elevation, their spectral frequency and amplitude properties, potential success factors for predictions, and the improvement of the precise early prediction time scales. To do this, the data utilized in this study is de-tided using a spectral technique to eliminate the astronomical tidal influence. An FFT-IFFT technique is employed for this. It is shown that LSTM with updates is more successful in predicting the lower frequency components for the tsunami time series. Potential study options are also explored, along with the applications and use of our results. In Chapter 5, within the frame of Conclusion, we report our findings. Our findings can be used in the study of long wave resonance and runup in bays and harbors, as well as wave energy focusers and resonators. It is also possible to investigate the effects on long-wave hydrodynamics of wall building, dredging, and geometry changes generated by landslides within the framework of the conclusions reached in this thesis. Moreover, performance gains in tsunami early warning systems and numerous investigations on tsunami characteristics, such as run-up time series and horizontal and excursion velocities, can be pioneered by utilizing the findings of this thesis study. We propose to use our work to obtain the solutions of the long wave equation for additional geometries with different shapes, such as a vertical or inclined wall, in terms of Laguerre, Chebyshev, Hermite, or Legendre polynomials. Likewise, we state that all these parameters can be studied in 2D instead of 1D as well. Finally, we state in detail the studies we plan to do in the future using the findings of our thesis studies and how we will do them in the Conclusion section.
Uzun dönemde meydana gelen Akdeniz ve Karadeniz'deki deniz seviyesi değişimlerinin boğazlar sistemi üzerindeki etkilerinin araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-09-12) Şenduran, Cem ; Kabdaşlı, Sedat M ; 517072006 ; Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği

Küresel ısınma ve etkileri, günümüzde akademik çalışmalar açısından sıcak konular arasında yer almaya devam etmektedir. Küresel ölçekte deniz seviyelerinde meydana gelen yükselme ise küresel ısınma olayının en önemli sonuçlarından biridir. Küresel deniz seviyelerinde artan bir eğilimin varlığı bir çok uluslararası kurum tarafından yayımlanan raporlarda ortaya konmuştur. Bununla birlikte, yerel ölçekte deniz seviyeleri küresel eğilime göre farklı davranışlarda bulunabilmektedir. Ülkemizi çevreleyen Karadeniz ve Akdeniz, sularının fiziko-kimyasal özellikleri ve hidrolojik döngüleri bakımından birbirlerine göre oldukça farklı yapıdadır. Birbirlerine Boğazlar sistemi ile bağlı olan bu denizlerin su seviyelerinde meydana gelecek değişimler boğazlar aracılığıyla meydana gelen karşılıklı akımları da etkileyecektir. Tez çalışması kapsamında, her iki denizde seçilmiş gelgit izleme istasyonlarına ait su seviyesi verileri elde edilmiştir. Veriler, zaman serisi şeklinde kaydedilen aylık ortalama deniz seviyesi kayıtlarıdır. İstasyonların seçiminde kriter olarak veri setlerinin kapsadığı tarih uzunlukları ve veri bütünlükleri kullanılmış, 30 yıldan az süre kapsayan veya çok fazla sayıda eksik ölçüm içeren istasyonlar elenmiştir. İstasyonlar Akdeniz'de (Ege) Dedeağaç, Selanik, Sire, Suda (Hanya), İleryoz ve Sakız; Karadeniz'de ise Burgas, Varna, Köstence, Sivastopol, Tuapse ve Poti olarak seçilmiştir. Seçilen Karadeniz istasyonları tarih olarak Ege istasyonlarına göre çok daha uzun yılları kapsıyor olsa da Tuapse ve Poti hariç tümünün bitiş tarihleri 1994-1997 arasındadır. Ege istasyonlarının çoğu güncel veriye sahiptir. Ancak Suda (2011) ve Sakız (2015) verisetleri nispeten erken sonlanmaktadır. İncelenen deniz seviyesi zaman serilerinin her iki denizi de etkileyen hidrometeorolojik parametrelerle olan ilişkisini ortaya koymak üzere hem deniz seviyesi izleme istasyonlarına ait meteorolojik gözlem verileri hem de Karadeniz ve Akdeniz üzerinde alansal olarak hesaplanmış uzun dönem modelleme sonuçları kullanılmıştır. Bahsi geçen hidrometeorolojik parametrelere ait veriler arasında NOAA'ya ait gözlem sonuçları, Global Nehir Debisi Veritabanı (RivDIS) gözlemleri, Copernicus Climate Change Service (C3S) tarafından geliştirilen ERA5 modeli, Karadeniz ve Ege'ye ulaşan yüzeysel akımı hesaplayan G-RUN ENSEMBLE modeli, NOAA PSL tarafından sunulan deniz yüzeyi sıcaklık verileri, IPCC AR5 verisetlerinin RCP4.5 senaryosu çıktıları değerlendirmeye alınmıştır. Denizlerdeki ortalama seviyenin eğilim durumunu detaylı biçimde incelemek üzere hem Ege hem de Karadeniz'deki istasyonlarda 20'şer yıllık bir taban periyodu seçilerek, bu 20 yıllık periyotta her aya ait ortalama deniz seviyesi hesaplanmıştır. Bu 20 yıllık ortalamalar referans seviye olarak belirlendiğinden genel veri setlerinden tek tek her istasyonun ortalama değerleri çıkarılarak deniz seviyesi anomalileri hesaplanmıştır. Bu anomaliler üzerinde lineer regresyonla deterministik eğilimler ve Loess düzleştirmesi hesaplanmıştır. Deterministik eğilim hem tüm zaman serisini kapsayacak şekilde hem de zaman serisinin kapsadığı yıl aralığındaki Kuzey Atlantik Salınımı (NAO) İndisi kırılma yıllarına göre ortaya çıkan segmentlere ayrılarak çizilmiştir. Ege istasyonları 2'şer segmente, Karadeniz istasyonları ise zaman serilerinin 1993 öncesinde sonlanması nedeniyle Tuapse hariç 2'şer, Tuapse'de ise 1993'te meydana gelen kırılmadan günümüze kadar olan süreci kapsayacak şekilde 3 segmente ayrılmıştır. STL ayrıştırması sonuçlarına göre Loess düzleştiricilerinin her bir istasyon için veri seti bitiş ve başlangıçları arasında pozitif farklar bulunmuştur (Sire ve Suda istasyonları dışında). Ayrıştırmadan elde edilen mevsimsellik bileşeni sonuçları incelendiğinde Ege istasyonlarında mevsimsel en yüksek değerlerin Ağustos ayında (yalnız Dedeağaç'ta Kasım), Karadeniz'de ise 4 istasyonda Haziran (Burgas, Varna, Sivastopol, Poti), Köstence'de Mayıs, Tuapse'de Temmuz ayında ortaya çıktığı görülmüştür. Mevsimsel en düşük değerler ise Akdeniz istasyonları için Mart ayında (yalnız İleryoz için Nisan), Karadeniz istasyonları için ise Ekim ayında (yalnız Burgas ve Poti için Kasım) ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Zaman serilerinin üçüncü bileşeni olan kalıntılar (rastgelelik) incelendiğinde, incelenen istasyonların hiç birinde belirgin bir eğilim ya da desen bulunmadığı belirlenmiştir. FFT işlemi sonucunda, incelenen tüm istasyonlarda kuvvetli 12 aylık periyodik hareket tespit edilmiştir. Karadeniz istasyonlarının tümünde bu 12 aylık kuvvetli periyodikliğin yanı sıra 6 aylık da nispeten zayıf periyodik hareket tespit edilmiştir. Ege istasyonlarında ise periyodiklikler Karadeniz'deki istasyonlara göre daha fazla çeşitlilik göstermiştir. Her 2 denizde ortak olan 12 aylık kuvvetli periyodikliğin yanı sıra, Dedeağaç istasyonunda orta kuvvette 6 aylık, Selanik istasyonunda zayıf 6 aylık, Sire istasyonunda zayıf 8 aylık, Suda istasyonunda zayıf 10 aylık, Sakız istasyonunda ise zayıf 9 ve 10 aylık periyodik hareketler ortaya çıkarılmıştır. Karadeniz'de tespit edilen periyodikliklerin birbirine benzemesinin nedeni, denizin hidrolojik olarak nehir akımları tarafından yönetilen kapalı bir sistem olmasıdır. Ege'de görülen farklı periyodik hareketlere ise hem kuzeyden boğazlar vasıtasıyla gelen Karadeniz akımının hem de Levanten baseninden gelerek Girit'in doğusundan Ege'ye giren akımın etkilerinin neden olması muhtemeldir. Ege istasyonlarındaki deniz seviyelerine ait deterministik eğilimlerin tüm zaman aralığı ele alındığında tamamının pozitif yönlü oldukları görülmektedir (Sire istasyonu hariç). Kapsanan tarih aralıkları NAO İndisi kırılması yaşanan 1993 öncesi ve sonrası olarak 2'şer segmente ayrılarak incelendiğinde ortaya çıkan durumda, birinci segmentte Dedeağaç (-2,5 mm/yıl), Sire (-7,4 mm/yıl), Suda (Hanya) (-4,8 mm/yıl) istasyonlarında deniz seviyesi anomalileri azalan bir eğilim çizgisi ile ifade edilmektedir. Selanik istasyonu için ilk dönem segmentinde uygulanan M-K, C-S ve S testlerinin hiçbirine göre istatistiksel olarak anlamlı bir eğilim bulunmamıştır. Yalnız İleryoz ve Sakız istasyonlarında her 2 segmentte birden pozitif eğilimler bulunmuştur. İleryoz istasyonunda hem her 2 segmentteki, hem de tüm dönemi kapsayan deterministik eğilimlere ait pozitif eğimler eşit büyüklükte bulunmuştur (1,6 ~ 1,7 mm/yıl). Sakız istasyonu ise ilk dönemde 1,2 mm/yıl, ikinci dönemde 4,5 mm/yıl eğimlerine sahiptir. Genel olarak Ege istasyonlarının tümünde 1993 yılı sonrasından günümüze kadar olan ikinci segmentlerde pozitif eğilimler tespit edilmiştir. Veri setlerinin tam süresi bakımından Karadeniz istasyonlarında deniz seviyelerine ait deterministik eğilimlerin tamamının pozitif oldukları görülmektedir. Bu eğilimlere ait pozitif eğimler 1,1 mm/yıl (Varna) ile 2,3 mm/yıl (Tuapse) arasında değişmektedir. Zaman serilerinin başlangıcı ile 1967 yılındaki NAO İndisi kırılması arasındaki süreci kapsayan 1. segmentlerde, Burgas, Köstence ve Sivastopol istasyonlarında pozitif eğimli (sırasıyla 2,9 mm/yıl, 3,7 mm/yıl ve 1,4 mm/yıl) eğilim çizgileri tespit edilmiştir. Bu istasyonlara ait deniz seviyelerinde 1967-1993 yılları arasını kapsayan ikinci segmentlerde istatistiksel olarak anlamlı eğilimler bulunmamıştır. Tuapse istasyonu ilk 2 segmentte artan (sırasıyla 2,7 ve 3,7 mm/yıl) eğilimlere sahipken, 1993'ten günümüze kadar olan üçüncü segmentinde istatistiksel olarak anlamlı bir eğilim bulunmamıştır. Karadeniz'de, Avrupa'da meydana gelen sıcaklık artışı nedeniyle buharlaşmada artış ve kuzeybatı şelfinde bulunan tatlısu kaynaklarının fazla kullanımı nedeniyle nehir akımı girdisinde azalma durumu birden fazla bilimsel çalışmayla ortaya konmuştur. Tuapse istasyonu deniz seviyesi kayıtlarının Karadeniz'deki durumu yansıttığı var sayılacak olursa, 1917'den günümüze kadar deniz seviyesinde artan bir eğilim çizgisi tespit edilmiş, ancak 1993'teki NAO İndisi kırılmasından günümüze kadar geçen sürede pozitif ya da negatif herhangi bir eğilim tespit edilmemiştir. Ege'de ise güncel durumu temsil eden ikinci segment eğilimlerinin tümünde artış tespit edilmiş olup bu artışların en küçüğü +1,6 mm/yıl (İleryoz istasyonu), en büyüğü +6,6 mm/yıl (Suda istasyonu) ve ortalaması 3,85 mm/yıl olarak hesaplanmıştır. Bu hesaplanan ortalama değer, WCRP Global Sea Level Budget Group tarafından 1993-2018 aralığı için hesaplanan küresel deniz seviyesindeki artışa (3,1 mm/yıl) yaklaşık bir değerdir. Karadeniz ve Ege coğrafyası üzerindeki hidrometeorolojik parametrelerin NAO İndisi ile olan ilişkileri incelenerek, NAO İndisi ile tüm parametreler arasında (yağış, sıcaklık, buharlaşma, nehir akımı) negatif korelasyonlar bulunduğu tespit edilmiştir. Bunun anlamı NAO İndisi'nin mevcut durumdaki pozitif işaretli hareketi devam ettiği sürece, bahsi geçen parametrelerde azalma yönünde hareketlerin beklenmesidir. Karadeniz'in pozitif su bütçesinde herhangi bir artış ya da azalım eğilimi belirlenmemiş olmakla birlikte, Boğazlar sisteminden geçen az tuzlu Karadeniz suyundaki miktarın değişmemesi, Ege'den gelen tuzlu su miktarının ise zaman içerisinde deniz seviyesinde tespit edilen artış eğilimi nedeniyle kısmen artması beklenmektedir. Bu durum boğazlardaki alt akım katmanının kalınlaşması ve zaman içinde Karadeniz'de tuzluluğun artmasını beraberinde getirecektir. Yağış ve buharlaşma için elde edilen model sonuçlarına göre azalacağı tespit edilen net akı yüzünden Karadeniz'de meydana gelen pozitif tatlısu bütçesinin uzun dönemde bir miktar azalması, buna bağlı olarak da Karadeniz'den İstanbul Boğazı'na girişteki su seviyesi ile Ege'den Çanakkale Boğazı'na girişteki su seviyesi arasındaki kot farkının zaman içerisinde azalması beklenmektedir. Özellikle son NAO İndisi kırılmasından sonra günümüze kadar olan dönemde Karadeniz su seviyesinde istatistiksel olarak anlamlı bir eğilimin ortaya konamaması nedeniyle, hesaplanan ortalama eğilimler üzerinden geleceğe yönelik bir projeksiyon yapmak güvenilir sonuçlar sağlamayacaktır.

Gözat

Başlık ile LEE- Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri