İstanbul'daki su isale hatlarının deprem risk analizi

Abstract

İstanbul, tarihsel, demografik ve jeolojik özellikleri açısından Türkiye'nin ve dünyanın en riskli metropollerinden biridir. Kuzey Anadolu Fay Hattı'nın kuzey segmentine yakın konumu, yüksek nüfus yoğunluğu ve karmaşık kentsel dokusu ile İstanbul, büyük bir deprem karşısında ciddi hasar görme potansiyeline sahiptir. Bu potansiyel zarar yalnızca yapı stoğu ile sınırlı kalmayıp, kritik altyapı sistemlerini de doğrudan tehdit etmektedir. Bu kapsamda, çalışmanın ana odağını oluşturan içmesuyu isale hatları, kentsel yaşamın sürekliliği açısından vazgeçilmez önemde altyapı unsurlarıdır. Bu hatların bir deprem durumunda maruz kalabileceği fiziksel hasarlar, su temininde kesintilere, yangınlara müdahale kapasitesinde düşüşe ve genel halk sağlığının olumsuz etkilenmesine neden olabilecektir. Bu bağlamda bu çalışmada, İstanbul'daki içmesuyu isale hatlarının deprem riski karşısındaki kırılganlığı analiz edilerek, mevcut durumun değerlendirilmesi ve riskli bölgelerin önceliklendirilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda çalışma, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) teknolojisi ile HAZTURK yazılımının entegre kullanımıyla gerçekleştirilmiştir. CBS, isale hatlarının konumsal verilerinin analizine ve görselleştirilmesine olanak tanırken; HAZTURK, senaryo bazlı deprem tehlike ve kayıp analizlerini yürütmeyi mümkün kılmıştır. CBS teknolojisi, isale hatlarının konumsal verilerinin işlenmesine, analiz edilmesine ve görselleştirilmesine olanak tanırken; HAZTURK yazılımı ise farklı senaryolara dayalı deprem tehlike ve kayıp analizlerinin gerçekleştirilmesini mümkün kılmıştır. Özellikle, Türkiye'nin deprem parametrelerine uyarlanmış olan HAZTURK modeli, yerel özelliklerin değerlendirilmesine imkan sağlayarak daha güvenilir sonuçların elde edilmesini sağlamaktadır. Yöntemsel olarak ilk aşamada, İstanbul il sınırları içerisindeki içmesuyu isale hatları CBS ortamına aktarılmış, hatlara ait uzunluk, çap, malzeme türü gibi öznitelik bilgileri düzenlenmiştir. Daha sonra, Marmara bölgesinde tarihsel olarak kaydedilmiş depremler ve yapılan bilimsel çalışmalar temel alınarak en olası senaryo belirlenmiş ve yazılıma tanımlanmıştır. Bu senaryo altında sismik tehlike analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen tehlike haritaları üzerinden HAZTURK kullanılarak boru hatlarının kırılganlığı değerlendirilmiş ve risk analizleri yapılmıştır. Bu analizlerde kullanılan ana bileşenler; zemin yapısı, topoğrafik özellikler, yapı malzemesi, boru hattının geometrik özellikleri ve bölgenin deprem tehlike seviyesi olmuştur. Analiz sonuçları, İstanbul'un özellikle sıvılaşma riski yüksek zeminlere sahip bölgelerinde ve fay zonlarına yakın alanlarında bulunan isale hatlarının diğerlerine kıyasla daha yüksek kırılganlık taşıdığını ortaya koymuştur. Zayıf zemin özellikleri, eski tip dökme demir boruların kullanımı ve yüzey dalgalarının yoğun hissedildiği alanlarda, potansiyel hasar düzeyinin önemli oranda arttığı tespit edilmiştir. Özellikle Avrupa yakasında yer alan bazı büyük çaplı isale hatlarının geçmiş depremlerde meydana gelen hasarlara benzer şekilde yüksek risk taşıdığı değerlendirilmiştir. Söz konusu risk, özellikle zayıf zemin yapısına sahip eğimli bölgelerde daha da artmaktadır. Ayrıca boru çapı ve malzeme türü de kırılganlık üzerinde belirleyici rol oynamaktadır. Çalışmada ayrıca gömülü boru hatlarının deprem sonrası karşılaşabileceği tipik hasar türleri detaylandırılmıştır. Eksenel gerilme ve eğilme deformasyonları, toprak kayması ve sıvılaşma kaynaklı yer değiştirmeler, bağlantı noktalarında kırılmalar ve yüzeye çıkmalar gibi hasar türleri örnek saha olaylarıyla açıklanmıştır. Northridge, Loma Prietta, Kobe ve Kocaeli depremleri gibi önemli olaylarda gözlemlenen altyapı hasarları, İstanbul için öngörülen risklerin somut örnekleri olarak değerlendirilmiştir. Bu olaylar, özellikle boru hatlarının geçtiği zayıf zeminlerde ve eğimli bölgelerde hasar oranının belirgin şekilde arttığını göstermektedir. Çalışmanın ileri aşamalarında, sıvılaşma olgusu da analiz sürecine entegre edilmiş ve bu zemin kaynaklı etki altında isale hatlarının risk profili yeniden değerlendirilmiştir. Gevşek yapılı, suya doygun ve alüvyal zeminlerin bulunduğu bölgelerde sıvılaşma etkisiyle kırılganlık düzeylerinde anlamlı artışlar gözlenmiş; bu durum zemin davranışının deprem hasarları üzerinde ne denli belirleyici olduğunu ortaya koymuştur. Bu yönüyle çalışma, mekânsal ve jeoteknik bileşenleri bütüncül bir yaklaşımla değerlendirerek, risk analizinin yalnızca sismik değil, zemin kaynaklı tehlikeleri de içerecek şekilde genişlemesine katkı sunmuştur. Bu tez, literatürde altyapı sistemlerinin sismik risk analizine dair sınırlı sayıdaki çalışmalardan biri olup, bu alandaki bilgi açığına katkıda bulunmayı hedeflemektedir. Çoğu deprem çalışması yapı stoğu üzerine yoğunlaşmışken, bu çalışmada gömülü boru hatlarının riskleri mekânsal tabanlı analizlerle ortaya konmuştur. Özellikle CBS destekli modelleme yaklaşımı, karar vericilere yönelik güçlü ve somut çıktılar sunmakta; afet öncesi risk azaltma politikalarının belirlenmesinde bilimsel bir altyapı sağlamaktadır. Çalışmanın ortaya koyduğu bulgular, hem İstanbul Büyükşehir Belediyesi hem de İSKİ gibi uygulayıcı kurumların altyapı planlamasında göz önünde bulundurması gereken kritik veriler sunmaktadır. Çalışma kapsamında oluşturulan senaryo temelli deprem tehlike haritaları ve bu haritalar üzerinden yürütülen kırılganlık analizleri sonucunda, İstanbul'daki isale hatlarının risk düzeyi mekânsal olarak haritalandırılmıştır. Özellikle Marmara kıyılarına yakın, zayıf zemin yapısına sahip bölgelerde boru hatlarının daha yüksek kırılganlık taşıdığı tespit edilmiştir. Sıvılaşma etkisinin de dahil edildiği ileri analizlerde, gevşek ve suya doygun zeminlerin bulunduğu alanlarda risk seviyelerinde belirgin artış gözlemlenmiş, zemin kaynaklı etkilerin deprem hasarı üzerinde önemli rol oynadığı ortaya konmuştur. Beylikdüzü ilçesinde yapılan örneklem analiz, bu kırılganlık artışını açıkça ortaya koymuş ve sahadaki kurumsal güçlendirme uygulamaları ile uyumlu sonuçlar vermiştir. Elde edilen harita çıktıları, afet öncesi planlamada öncelikli müdahale bölgelerinin belirlenmesine katkı sağlamaktadır. Ayrıca bu çalışma, gelecekte benzer riskleri taşıyan diğer metropollerde de uygulanabilir yöntemsel bir çerçeve sunmaktadır. CBS ve HAZTURK yazılımının entegre kullanımı, hem ulusal hem de uluslararası düzeyde mekânsal afet analizlerinin etkin biçimde gerçekleştirilmesi için örnek teşkil etmektedir. Sonuç olarak, bu tez çalışması İstanbul gibi büyük ve karmaşık bir metropolde, içmesuyu altyapı sistemlerinin deprem riski açısından ne denli kırılgan olduğunu ortaya koyarak, hem bilimsel literatüre hem de uygulamalı afet yönetimi politikalarına katkı sağlamaktadır. Elde edilen bulgular, hem mevcut altyapının rehabilitasyon planlaması hem de yeni altyapı yatırımlarında deprem riskinin mutlaka göz önünde bulundurulması gerektiğini vurgulamaktadır. Bu yönüyle tez, İstanbul'un afetlere dirençli bir kent olma hedefi doğrultusunda somut öneriler sunmakta ve karar vericiler için mekânsal verilere dayanan güvenilir bir yol haritası oluşturmaktadır.