Geçki araştırmasında jeolojik-jeoteknik ve diğer etmenlerin geçkiye etkilerinin karar matrisi ile belirlenmesi

Abstract

Ulaşım yollarına ilişkin güzergahı belirlerken; proje hızına bağlı olarak belirlenen minimum kurp yarıçapı, maksimum eğim gibi sınırlayıcı ve zorlayıcı geometrik standartlar önemlidir. Kurp yarıçapı büyüyünce, eğim azalınca yolcu konforunda ve yol kalitesinde artış olur. Bu değerlerin dışında çalışma yapılan bölgenin zemin yapısının karakteristik özellikleri de etkili olmaktadır. Bu özellikler topografik yapı, geoteknik yapı ve jeolojik yapıdır. Bu özelliklerin oluşturacağı etkiler yol güzergahının en uygun biçimde belirlenebilmesi için geometrik standartlarla birlikte ele alınmalıdır. Bu özelliklerden topografik yapının etkisi daha çok dolgu yarma oranlarını ve sanat yapılarını kapsadığı için proje maliyetini doğrudan etkiler. Topografik yapı fazla dalgalı ise, bölgedeki dolgu-yarma oranını ve sanat yapısı sayılarını ve uzunluğunu arttırması proje maliyetini yükseltmekte, aksi durum ise maliyeti düşürmektedir. Güzergahın geçtiği bölgenin zemin özelliklerinin ve jeolojik özelliklerinin yol yapımına elverişli olması durumunda yapım maliyetleri düşer, elverişli değilse bazı yapısal önlemler almak gerekir ve maliyetler artar. Bu açıdan zeminle ve jeolojik yapıyla ilgili ilgili faktörlerin en uygun güzergahın seçimine etkisi daha belirgin olarak araştırılmalıdır. Geçki belirlemek için oldukça farklılık arz eden yöntem ve programlar olmakla birlikte, geçki seçenekleri arasından en uygununu belirlemeye yönelik araştırmalar oldukça az olup, çalışmada çok kriterli karar verme yöntemi (ÇKKVY) olan ''Karar Matrisi'' yöntemi kullanılması nedeniyle, farklılık ortaya konulmaktadır. Ulaşım yollarının geçeceği noktaları gösteren alternatif güzergahlar arasından uygun olanını seçme sürecinde birçok parametre dikkate alınır. Birden fazla güzergah araştırması yapıldıktan sonra, alternatifler arasından en uygun olanı belirlenir. Klasik çözümü gerçekleştirmek için; teknik etüt, trafik-işletme etütleri, jeolojik-jeoteknik etütler, fizibilite-ekonomik etütler yapılır. Jeolojik, jeoteknik ve altyapısal özelliklerin, yol ömrünün uzun olması ve bakım problemlerinin minimize edilmesi için, güzergah seçimine etkisinin fazla olması gerekir. Bu çalışmada bu özelliklerin ağırlığını artırarak, uygun güzergaha karar vermeyi sağlayacak çok kriterli karar vermeye dayanan bir yöntem araştırılmıştır. Tezin ilk kısmında detaylı literatür taraması yapılarak, güzergah araştırmasında kullanılan yöntemler incelenmiştir. Karayolu konusunda iyi durumda olan ülkelerden örnekler alınarak yapılan yeni uygulamalar ve çok kriterli karar verme yöntemleri (ÇKKVY) ile ulaştırma alanında yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Güzergahın oluşturulmasına ilişkin çalışmalar incelenip, yeni yaklaşımlar, algoritmalar, formülasyonlar ve yazılımlar araştırılmıştır. Çalışmada 'uygun güzergah belirlenmesi' konusuna farklı bir yaklaşım getirilmesi amaçlanmıştır. Belirlenen geometrik standartlar çerçevesinde ve arazi yapısına göre, belirlenen başlangıç-son noktaları arasında 5 adet güzergah araştırması yapıldıktan sonra, uygulanacak en uygun güzergah seçilirken çok kriterli karar verme yöntemi kullanılmıştır. ÇKKVY'den olan ''karar matrisi yöntemi'' ile jeolojik yapı, jeomorfolojik yapı, geoteknik, çevre, altyapı özellikleri etkin şekilde seçim sürecine dahil edilmiştir. Bu açıklamalara bağlı olarak yeni bir yol güzergahını alternatifler arasından belirlerken, ''karar matrisi yöntemi'' kullanılarak, belirtilen özelliklerin etkin olduğu çözüm şeklini araştırmak, hedeflenmiştir. Tezde, Fatih Sultan Mehmet Köprüsü çıkışından İstanbul Havaalanı'na kadar olan kesimde 5 alternatif güzergah oluşturulup, geliştirilen yaklaşım kullanılmak suretiyle, en uygun güzergah belirlenmektedir. Yüksek standartlı (ekspres/otoyol) yol için KGM tarafından belirlenen geometrik standartlar kullanılarak, "Civil 3D" programı yardımıyla 5 adet güzergah seçeneği plan ve boykesiti ile tanımlanmıştır. Örnek kesim için enkesit tipleri ve hattın inşaa maliyeti belirlenmiştir. Gerekli kısımlarda ArcGIS programıyla 3 boyutlu çalışma yapılarak, güzergah araştırması gerçekleştirildikten sonra, herbir güzergah için geometrik standartlardan yararlanılarak, bölgeleme (zonlama) işlemi yapılmıştır. Ayrıntılı literatür, bölgeye yakın bazı yollar için yapılan jeolojik, jeoteknik etütler, raporlar, saha çalışmaları, Kurumlardan alınan bilgiler dikkate alınarak matris etmenleri puanlanmıştır. Çözüm için puanlamaya katılan etmenler, 4 matris içinde toplanmış olup, bunlar; -Geçkinin jeoloji ve jeomorfoloji ile uyumluluk matrisi, -Geçkinin çevresel uyumluluk matrisi, -Geçkinin mühendislik jeolojisi ve geoteknik ile uyumluluk matrisi, -Geçkinin altyapı ile uyumluluk matrisidir. Çalışmanın devamında, ''karar matrisi yöntemi'' bu 4 grup uyumluluk matrisleri için kullanılarak, ele alınan tüm etmenler açısından uygun olan güzergahın nasıl belirleneceği ortaya konulmuştur. Güzergahların yaklaşık inşa maliyetleri de belirlenerek, inşa maliyetine göre yapılan sıralama sonucu, karar matrisine göre olan sıralama sonucu ile karşılaştırılmıştır. Karayolu güzergahları için herbir uyumluluk matrisi ve oluşturulan herbir zona ilişkin hazırlanan sorular da dikkate alınarak, etmen puanları ortaya konulmuştur. Sayısal haritalar üzerinde ArcMap programının Buffer, Overlay, Proximity, Statistics gibi analiz özellikleri uyumluluk matrisleri etmenlerinin puanlamalarında kullanılmıştır. Bu işlemin ardından, her bir güzergahın alt bölümleri için üretilmiş olan karar matrislerinin her birine ait "etki ağırlığı (fe)" değerleri, "etkileme derecesi (Ni+Ei)" ve "etkilenme düzeyi (Ni-Ei)" ilişkisi incelenmiştir. Her bir uyumluluk matrisi zonlama detay değerlendirme çizelgelerine ait "dengeleme çarpanı (fd)" değerleri hesaplanmıştır. Sonra her bir güzergahın alt bölümleri için üretilmiş olan her bir uyumluluk matrisi için "ağırlık katsayısı (AK=fexfd)" değerleri bulunmuştur. AK değerleri hesaplanırken, ilk önce "zonlama haritaları için detay değerlendirme çizelgeleri" ile verilmiş olan her bir detaya ait (fexfd) değerleri hesaplandığı için, bu değerlerin aritmetik ortalaması alınarak, ilgili kısıma ait AK değeri elde edilmiş olmaktadır. Her bir güzergahın alt bölümleri için üretilmiş olan her bir uyumluluk matrisi için "ağırlık katsayısı" (AK) değerlerinden ilgili değerlendirme matrisi için "sonuç ağırlık katsayısı'' (SAK) değerleri hesaplanmaktadır. SAK değerleri ilgili güzergahın tüm matrisleri için belirlenmekte ve SAK değerlerinin geometrik ortalaması alınarak, önerilmiş olan her bir güzergahın "sonuç karar sayısı'' (SKS) elde edilmektedir. SKS değerlerinin en küçüğü en uygun, en büyüğü ise en uygun olmayan güzergah olmaktadır. Karar Matrisine göre yapılan değerlendirmenin sonucunda ve yol inşa maliyetine göre yapılan inceleme sonucunda en uygun güzergah 4. güzergah olarak saptanmıştır. Ayrıca Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) de aynı geçkilere uygulanarak önemli faktörler açısından uygun güzergah araştırılmıştır. Bu araştırmaya göre de bulunan sonuç doğrulanmıştır. Böylece bu etmenler açısından en uygun olan ve bakım maliyetinin de minimize edilmesini sağlayabilecek olan güzergahın belirlenmesinin önü açılmış olmaktadır. Bu yöntem karayolunun yanısıra demiryolu ve boru hatları için de uygulanabilir bir yöntemdir. Sonuçlar örtüşmese bile uygulanan yöntemin sonucu dikkate almaya değerdir. Kentiçi raylı sistem güzergah alternatifleri arasından en uygununu belirlemek için aynı yöntem ve parametreler uygulanabilir. Banliyö hattı güzergahlarının geometrik özellikleri karayoluna benzerlik gösterdiğinden, aynı çalışma banliyö hattı olarak da ele alınabilir. Gerekse başlangıç-son (O-D) mesafeleri, gerekse güzergah özellikleri nedeniyle çalışma kapsamına ve bölgesine en uygun raylı sistem türü banliyö hattıdır. Bu nedenle banliyö hattına yönelik de makale çalışması yapılmıştır.