gerçekleĢmektedir. Deprem öncesi kapanan çatlaklar sonucunda bölgede su seviyesi artarken (Ģekil 5.1c), deprem sırasında açılan çatlaklardan dolayı su seviyesinde düĢüĢ görülmektedir (Ģekil 51.d). Normal faylanmalarda deprem anında açığa çıkan su nehir su seviyesini hemen etkileyebilecek niteliktedir. Ancak, ters faylanmalarda açılan çatlaklar su tablasından dolacağı için daha yavaĢ gerçekleĢir ve nehir su seviyelerindeki etkisi gözlemlenmeyebilir.
NORMAL FAYLANMA
Sismik aktivite öncesi.
jeolojik birimde açılma. Sismik activite sonrasıjeolojik birimde sıkıĢma.
TERS FAYLANMA
Sismik aktivite öncesi jeolojik birimde sıkıĢma.
Sismik activite sonr ası jeolojik birimde açılma.
ġekil 5.1 Normal ve ters faylanma için, deprem öncesi ve deprem sonrası etkin gözenekliliğin değiĢimi ile yeryüzünde gözlenen hidrolojik etkileri
(Muir-Wood ve King, 1993)
Bölgede doğrultu atımlı bir faylanmanın olması halinde ise yukarıda anlatılandan daha farklı bir mekanizma iĢlemektedir. Ancak, sağ yanal doğrultu atımlı bir fay sonucunda,
sıkıĢma ve açılma beklenmesi gereken bölgeler yukarıda anlatılan mekanizmaların bir bileĢimi Ģeklinde olmalıdır. ġekil 5.2 bu mekanizmayı temsili olarak ifade etmektedir.
SAĞ YANAL-DOĞRULTU ATIMLI FAYLANMA
Sıkışm a Sıkışma
Aç ılm a
Açılma
SAĞ YANAL-DOĞRULTU FAYLANMA
Sıkışma Sıkışma
Açılma Açılma
a. Faylanma öncesi b. Faylanma sonrası
ġekil 5.2 Sağ yanal doğrultu atımlı bir faylanma için deprem öncesi ve deprem sonrası sıkıĢma ve açılma bölgeleri
Depremin etki alanı içerisinde bulunan nehir seviyelerinde, etkisi altında kaldıkları deformasyonun Ģekline göre değiĢim beklenmelidir. ġekil 5.3 ’de, Muir-Wood ve King (1993)’ün 45º dalımlı doğrultu atımlı bir fay üzerinde oluĢan, 21 Temmuz 1952 Kern Caunty Depremi için modelledikleri deformasyon alanının yüzeyde ve 5 km derinlikteki değiĢimi gösterilmiĢtir. ġekilde beyaz alanlar deformasyonun negatif olduğu, ortamda kapanan çatlaklardan ötürü etkin gözenekliliğin azaldığı bunun sonucu olarak da nehir su seviyelerinde artıĢın gözlendiği alanları belirtmektedir. Siyah alanlar ise deformasyonun pozitif olduğu açılan çatlaklardan ötürü etkin gözenekliliğin arttığı ve nehir su seviyelerinde azalımın gözlendiği alanları ifade etmektedir. ġekil 5.3 ’de gösterilen deformasyon alanları fayın dalımından kaynaklanmakta ve düĢey bir fay için birbirine eĢit olmaktadır.
Yukarıda ifade edilen Ģekilde, 22 Temmuz 1967 Mudurnu Vadisi depreminin etki alanı içerisinde kalan nehirler için gözlenen değiĢimler ile deformasyon alanları karĢılaĢtırılırsa, Batı Karadeniz Havzası ve Susurluk Havzası deformasyonun pozitif olduğu alanlarda kalırken, Sakarya Havzası deformasyonun negatif olduğu alan içinde bulunmaktadır.
ġekil 5.3 21 Temmuz 1952 Kern County Depremi, California, için a) yüzeyde b) 5 km derinde deformasyonun değiĢimi. Siyah bölgeler deformasyonun pozitif (sıkıĢma) olduğu bölgeleri gösterirken, beyaz bölgeler ise deformasyonun negatif (gevĢeme) olduğu bölgeleri gösterir (Muir-Wood ve King, 1993)
a)
Bu sonuca dayanarak, Batı Karadeniz ve Susurluk Havzası içinde yer alan nehir su seviyelerinde düĢüĢ, Sakarya Havzası içinde yer alan nehir su seviyelerinde artıĢ beklenmelidir. Ancak, bu tez kapsamında incelenen Yumrukaya (1304), Çatakören (1313), Celalihan (1314) ve AkçaĢehir (3020) istasyonlarında nehir su seviyelerinde azalım olması beklenirken değiĢim gözlenmemiĢtir. Muir-Wood ve King (1993) ‘ün ortaya koyduğu deformasyon modeline göre Sakarya Havzasındaki nehirler incelendiğinde ise, ortamda bulunan çatlakların kapanması sonucu nehir su seviyelerinde ani bir artıĢ beklenmelidir. Oysa 1967 Mudurnu Vadisi Depremi sonucunda Sakarya Havzası içerisinde bulunan nehir su seviyelerinde beklenenin tam aksi Ģekilde bir düĢüĢ meydana gelmiĢtir. Ġncelenen 13 istasyona ait debi değerlerinden yalnızca 7 tanesinde gözlenen bu değiĢim Sakarya Nehri üzerindeki istasyonlarda deprem anında baĢlayan düĢüĢ Ģeklindedir ki bu değiĢim Muir-Wood ve King (1993) ile uyuĢmamaktadır.
Rojstaczer ve diğ. (1995)’in ortaya koyduğu mekanizma dikkate alınarak 1967 Mudurnu Vadisi depreminin yaptığı etki incelenirse, Sakarya Havzasında yer alan ve nehirleri besleyen akiferlerin hidrolik iletkenlik (K) değerinin, nehir su seviyelerinde düĢüĢe sebep olabilmesi için azalması gerekmektedir. Bu çalıĢmada K değerindeki değiĢim, çekilme katsayısındaki değiĢim araĢtırılarak incelenmiĢtir. Sakarya Havzasında değiĢim gözlenen 7 istasyona ait debi değerleri için çekilme katsayıları, bölüm 2.3 ’de anlatılan çekilme akım analizi tekniğinden yararlanılarak belirlendi. Ġncelemeye sokulan debi değerleri yağıĢın az olduğu yaz ayları boyunca, Mayıs ayı sonu ile Temmuz ayı sonu arasında kalan zaman dilimi dikkate alınarak hesaplandı. 1967 deprem yılına ait debi değerlerinden elde edilen çekilme katsayısının, diğer yıllara ait debi değerlerinden elde edilen çekilme katsayılarından farklılık göstermediği belirlendi. Örneğin ġekil 5.3 ’de Ova Çayı (Zir Mevkii-Sakarya Havzası) için çekilme katsayısının yıllara göre değiĢimi gösterilmiĢtir. Deprem yılına ait çekilme katsayısı 2.9 10-2
1/gün iken ortalama değer (3.1± 0.6) 10-2 1/gün olarak belirlendi. Ayrıca yayınlanan çalıĢmalarda K değerindeki değiĢimin fay zonuna yakın alanlarda gerçekleĢtiği ifade edilmiĢtir. Papodopoulos ve diğ (1993) K değerindeki değiĢikliğin maksimum 30 km gibi bir uzaklıkta beklenebileceğini belirtir. Bu çalıĢmada ise 30 km den daha uzak alanlarda bulunan nehir su seviyelerinde değiĢim gözlenmiĢtir. Örneğin, Sakarya Nehri üzerinde kurulu bulunan PaĢalarboğazı
istasyonu fay zonundan 45 km uzakta olmasına rağmen deprem yılına ait debi değerlerinde değiĢim gözlenmektedir.
ġekil 5.4 Ova Çayı (Sakarya havzası-Zir mevki) için çekilme katsayısının (α) yıllara göre değiĢimi. Deprem yılı kırmızı ile gösterilmiĢtir. Deprem yılına ait α değeri ortalamadan büyük bir farklılık göstermemektedir
22 Temmuz 1967 Mudurnu Vadisi depremi sonrasında Sakarya Havzası içerisinde kalan nehirlerin su seviyelerinde değiĢim olmuĢtur. Ancak, gözlenen bu değiĢim ne Muir-Wood ve King (1993)’ün ileri sürdüğü gibi alandaki deformasyon değiĢikliği ile ne de Rojstaczer ve diğ., (1995) ‘in ortaya koyduğu kayaçların hidrolik iletkenliğinde meydana gelen değiĢim ile açıklanamamaktadır.
1967 Mudurnu Vadisi depreminin, yağıĢın az olduğu ve nehirlerin yeraltı suyundan beslendiği Temmuz ayında meydana geldiği dikkate alınırsa, inceleme alanı içerisindeki nehirlerde gözlenen debideki azalmanın, yeraltı suyundan nehire akan su miktarındaki azalmadan kaynaklandığı kabul edilebilir. Bu değiĢim hidrolik eğimde meydana gelen değiĢim ile açıklanabilir. ġekil 5.5 nehiri besleyen yeraltı suyunun hidrolik eğiminde meydana gelen değiĢimi göstermektedir. Burada, beslenim alanı A olan, b kalınlığındaki akiferden nehire akan su miktarı (q), nehirden akan su (Q) miktarı ile aĢağıdaki Ģekilde iliĢkilidir;
q = Q / (2 L ) (5.1)
L nehrin uzunluğudur. Akiferin geniĢliği B ise Brutsaert ve Lopez (1998) tarafından aĢağıdaki gibi ifade edilir;
Darcy Yasası gereği b kalınlığındaki bir akiferin birim kesitinden nehire akacak su miktarının (q), ortamın hidrolik iletkenliği (K) ve hidrolik eğimi (dh/dl) ile iliĢkisi aĢağıdaki gibidir;
q = K b (dh / dl) (5.3)
5.3 nolu denklemde q değeri hidrolik iletkenlik ve hidrolik eğim ile doğru orantılıdır. Yapılan çekilme akım analizi sonucunda K değerinin değiĢmediği belirlendi. Dolayısı ile q değerindeki değiĢim hidrolik eğimde meydana gelen değiĢimden kaynaklanmaktadır. Deprem nedeniyle hidrolik eğimde meydana gelen azalma yeraltı suyundan nehire akan su miktarında (q) azalmaya sebep olmuĢ, bu da nehir debisinde (Q) azalım ile sonuçlanmıĢtır.
ġekil 5.5 Nehiri besleyen yeraltı suyunun hidrolik eğiminde meydana gelen değiĢim L q Q b ddl dh l
5.2 Sonuçlar
22 Temmuz 1967 Mudurnu Vadisi depreminin hidrolojik etkileri nehir akım verilerinden yararlanılarak incelendi. ÇalıĢmada kullanılan veri grubu, fay zonunu çevreleyen 3 ayrı havzayı (Batı Karadeniz, Sakarya ve Susurluk havzası) içerecek Ģekilde, 17 ayrı istasyon için, Devlet Su ĠĢleri Genel Müdürlüğü tarafından sağlandı. Verilerin incelenmesi sonucunda aĢağıdaki sonuçlar elde edildi.
1) Ġncelenen 17 istasyona ait nehir debi değerlerinden, yalnızca Sakarya havzasına ait 7 istasyonda debi değerlerinde değiĢim görüldü. Gözlenen değiĢim 1967 deprem yılı akım değerlerinde debi değerlerinde düĢüĢ Ģeklindedir.
2) Debi değerlerinde düĢüĢün olduğu istasyonlardan, debisi yüksek olan nehirlerde (Sakarya Nehri) etki, debinin düĢük olduğu akarsu ve çaylara göre (Ankara Çayı) daha belirgindir.
3) 1967 akım yılında nehir debisinde gözlenen düĢüĢ, diğer akım yıllarına ait ortalama ile karĢılaĢtırıldığında varlığını deprem anından itibaren 1-2 ay periyodunda sürdürmektedir.
4) Muir-Wood ve King (1993) faylanmaya bağlı olarak oluĢan deformasyon sonucu, deformasyonun negatif olduğu bölgelerde su seviyesinde yükselim beklenmesi gerektiğini söylemektedir. Ancak, bu çalıĢma kapsamında incelenen Sakarya havzası 1967 Mudurnu vadisi depreminde deformasyonun negatif olduğu alanda kalmasına rağmen debi değerlerinde düĢüĢ gözlenmiĢtir.
5) Deprem etkisi nedeniyle inceleme alanında hidrolik iletkenliğin (K) değiĢip değiĢmediği, debi değerlerinde değiĢim gözlenen istasyonlar için, çekilme akım analizi tekniği kullanılarak araĢtırıldı. 1967 deprem yılı için elde edilen K değerlerinin (2.9 10-2
1/gün), ortalama değerden ((3.1± 0.6) 10-2 1/gün) çok farklı olmadığı belirlendi.
6) 1967 deprem yılı akım değerlerinde meydana gelen değiĢime, ortamın hidrolik iletkenliği (K) değiĢmediğinden dolayı, Darcy yasası gereği hidrolik eğimde (dh/dl) meydana gelen değiĢimin sebep olduğu düĢünülmektedir.
KAYNAKLAR
Albarello, D., Ferrari, G., Martinelli, G., ve Muccuarelli, M., 1991, Well-level variations as a possible seismic precurser: a statistical assesment from Italian historical data, Tectonophysics, 193, 385-395.
Ambraseys, N.N., ve Zatopek, A., 1969, The Mudurnu Valley, West Anatolia Turkey, Earthquake of 22 July 1967, Bulletin of the Seismological Society of America, 59, no:2, 521-589.
Ambraseys, N.N., ve Zatopek, A., 1967, The Mudurnu Valley (West Anatolia) Earthquake of 22 July 1967, Department of Civil Engineering, Imperial Colledge of London, S. W.
Barka, A., Akyüz, S., Altunel, E., Sunal, G., Çakır, Z., DikbaĢ, A., Yerli, B., Rockwell, T., Dolan, J., Hartleb, R., Dawson, T., Fumal, T., Landridge, R., Stenner, H., Christofferson, S., Tucker, A., Armijo, R., Meyer, B., Chabalier, J.B., Lettis, W., Page, W., 2000, The August, 1999 Ġzmit earthquake, M=7.4, Eastern Marmara region, Turkey: study of surface rupture and slip distribution, The 1999 Ġzmit and Düzce Earthquakes: preliminary results, 15-30.
Boussinesq, J., 1904 Research theoriques sur 1’écouloment des nappes d’eau infiltrées dans le sol et sur les débits des sources, Journal de Mathémateques Pures et Appliquées, Paris, 10, p.5-78.
Brece, W.F., 1972, Pore pressure in geophysics, in Flow and Fracture of Rocks, Geophys. Monogr. Ser., vol. 16, edited by H.C. Heard, I.Y. Borg, N.L. Carter, and C.B. Raleigh, pp. 265-273, AGU, Washington, D.C.
Brece, W.F., 1980, Permeability of crystalline and argillaceous rocks: Status and problems, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 17, 876-893.
Briggs, R. O., 1991, Effects of Loma Prieta earthquake on surface waters in Waddel Walley, Water Res. Bull., 27, 991-999.
Brutsaert, W., ve J., L., Nieber, 1977, Regionalized drought flow hydrographs from a mature glaciated plateau, Water Resour. Res., 13, 637-643.
Brutsaert, W., ve Lopez, J. P., 1998, Basin-scale geohydrologic drought flow features in riparian aquifers in the southern Great Plains, Water Resour. Res., 34, 233-240.
Cooper, H. H., Bredehoeft, D. J., Papadopulos, S. I., ve Bennet, R. R., 1965, The response of well-aquifer systems to seismic waves, J. Geophys. Res., vol. 70, no. 16, 3915-3926.
Dumlu, O., ve A., Kaya, 1976, Akarsuların baz akımlarında istifade edilerek yeraltısuyu bilançolarının hazırlanması, DSĠ Teknik Bülteni, 39, 36-45.
Ergin K., Güçlü, U., ve Aksay, G., 1971, Türkiye civarının deprem kataloğu (1965-1970), Ġstanbul Teknik Üniversitesi, Yer fiziği Enstitüsü, Yayın no: 28.
Eyidoğan, H., Güçlü, U., Utku, Z., Değirmenci, E., 1991, Türkiye büyük depremleri makro-sismik rehberi (1900-1988), Ġstanbul Teknik Universitesi Maden Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü,131-136.
Fetter, C.W., 1994, Applied Hydrogeology, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458, Third Edition, 47.
Freeze, A.R., Cherry, J.A., 1979, Groundwater, Prentice Hall, 2-13.
Gordon, F. R., 1970, Water level changes preceding the Meckering, Western Australia, Earthquake of October 14, 1968, Bulletin of the Seismological Society of America, 60, no: 5, 1739-1740.
Johnson, P.A. ve McEvielly, T.V., 1995, Parkfield seismicity: Fluid-driven, Journal of Geophysical Research, Vol. 100, no. B7, p. 12.937-12.950.
Karaman, A., Karlık, 2000, G., Doğrultu atımlı bir fay üzerinde oluĢan su seviyesi değiĢiminin ve yeraltı kirliliğinin yayılma doğrultusunun VLF yöntemi ile incelenmesi, Batı Anadolu’nun Depremselliği Sempozyumu.
Kıssın, I.G., Grinevsky, A.O., 1990, Main features of hydrogeodynamic earthquake precursors, Tectonophysics, 178, 277-286.
Kresic, N., 1997, Quantitative solutions in hydrology and groundwater modelling, Lewis Publishers, Newyork, 269-289.
Linsley, K. R., Kohler, M. A., Paulhus, J. H., 1988, Hydrology For Engineers, International Edition, 94-125.
Maillet, E., 1905, editor, Essais d’hydraulique souterraine et fluviale. Herman et cie, Paris, Vol. 1, p. 218.
Manga, M., 2001a, Using springs to understand groundwater flow and active geologic processes, Ann.Rev.Earth Planet. Sci., 29, 203-230.
Manga, M., 2001b, Origin of postseismic streamflow changes inferred from baseflow recession and magnitude-distance relations, Geophsical Research Letters, Vol. 28, no. 10, 2133-2136.
Muir-Wood, R., ve King, G.C.P., 1993, Hydrological signature of earthquake strain, J. Geophys. Res., 98, 22,035-22,068.
Nur. A., 1974, Matsushiro, Japan, Earthquake swarm: Confirmation of the dilatancy-fluid diffusion model, Geology, 2,217-221.
Papadopoulos, A., ve Lefkopoulos, G., 1993, Magnitude-distance relations for liquefaction in soil from earthquakes, Bulletin of the Seismological Society of America, 83, n0: 3, 925-938.
Price, M., 1996, Introducing Groundwater, Chapman & Hall, 2-6 Boundry Row, London, SE1 8HN, UK, Second Edition, 107.
Rexin, E., Oliver, J., ve Prentiss, D., 1962, Seismically-Induced fluctuations of the water level in the Nunn-Bush Well in Milwaukee, Bulletin of the Seismological Society of America, 52, no: 1, 17-25.
Roeloffs, E.A., 1998, Persistent water level changes in a well near Parkfield, California, due to local and distant earthquakes, J. Geophys. Res., 103, 864-889.
Rojstaczer, S., Wolf, S., ve Michael, R., 1992, Permeability changes associated with large earthquakes: An example from Loma Prieta, California, Geology, 20, 211-214.
Rojstaczer, S., Wolf, S., ve Michael, R., 1995, Permeability enhancement in the shallow crust as cause of earthquake-induced hydrological changes, Nature, 373, 237-239.
Sato, T., Sakai, R., Furuya, K., and Kodoma, T., 2000, Coseismic spring flow changes associated with the Kobe earthquake, Geophys. Res. Lett.. 27, 1219-1222.
Sibson, R. H., 1990, Conditions for fault-valve behaviour, in Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics, edited by R.J. Knipe and E.H. Rutter, Geol, Soc. London, Spec. Publ. 54,15-28.
Szilagyi, J., Parlange, M.B., ve Albertson, J.D., 1998, Recession flow analysis for aquifer parameter identification, Water Resour. Res., 34, 1851-1857.
Tokunaga, T., 1999, Modelling of earthquake-induced hydrological changes and possible permeability enhancement due to the 17 January 1995 Kobe Earthquake, Japan, J. Hydrol., 223, 221-229.
Troch, P., A., F., P., de Troch, ve W., Brutsaert, 1993, Effective water table depth to describe initial conditions prior to storm rainfall in humid regions, Water Resour. Res., 29, 427-434.
Chow, V.T., Maidment, D.R. ve Mays, L.W., 1988, Applied Hydrology, McGraw-Hill International Editions, Cicil Engineering Series, 186.
Vorhis, R.C., 1967, Hydrologic effects of the earthquake of March 27, 1964 outside Alaska, USGS Prof. Pap., 544C, 54.
ÖZGEÇMĠġ
Atakan Erbil AĢcı 1975 yılında Sinop‘da doğdu. Ġlk ve orta öğrenimini Sinop‘da tamamladı. 1995 yılında Sinop Anadolu Lisesi’nden mezun oldu. Aynı yıl Ġstanbul Teknik Üniversitesi Maden Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü’ne girdi. 1999 yılında birincilikle mezun oldu ve aynı yıl Ġstanbul Teknik Üniversitesi Maden Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü’nde yüksek lisans eğitimine baĢladı. Halen aynı bölümde çalıĢmalarını sürdürmektedir.