LEE- Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 3 / 3
-
ÖgeDoğrusal olmayan kıyı ve okyanus dinamiklerinin seyrek tanılanması (Sinecod): Sindy algoritması kullanarak öncü analizler(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-01)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.
-
ÖgeSahil kayalarının kıyı morfolojisine etkisinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023)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.
-
ÖgeNumerical modeling of wave-induced liquefaction around a gravity-based structure(Graduate School, 2023-06-23)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.