P
Prro off.. D Drr.. Y YA AL LÇ ÇIIN N Y YÜ ÜK KS SE EL L
D
Deen niiz z M Mü üh heen nd diissllii¤ ¤ii S Seerriissii -- N No o 2 2
D
DE EN N‹‹Z Z T TA AB BA AN NII H H‹‹D DR RO OD D‹‹N NA AM M‹‹⁄ ⁄‹‹
vvee K KIIY YII M MO OR RF FO OL LO OJJ‹‹SS‹‹
((P PL LA AN NL LA AM MA A vvee T TA AS SA AR RIIM M))
Yay›n No : 2592 Teknik Dizisi : 151
2. Bask› - Kas›m 2011 - ‹STANBUL
IISSBBNN 997788 -- 660055 -- 337777 -- 661155 -- 44
Copyright© Bu kitab›n bu bas›s›n›n Türkiye’deki yay›n haklar› BETA Bas›m Yay›m Da¤›t›m A.fi.’ye aittir.
Her hakk› sakl›d›r. Hiçbir bölümü ve paragraf› k›smen veya tamamen ya da özet halinde, fotokopi, fak- simile veya baflka herhangi bir flekilde ço¤alt›lamaz, da¤›t›lamaz. Normal ölçüyü aflan iktibaslar yap›lamaz. Normal ve kanunî iktibaslarda kaynak gösterilmesi zorunludur.
Dizgi : B e t a B a s › m A . fi .
Bask› - Cilt : Kahraman Neflriyat Ofset San. Tic. Ltd. fiti. (Sertifika No: 12084) Yüzy›l Mah. Matbaac›lar Cad. Atahan No: 34 K: 4
Ba¤c›lar/‹stanbul (0-212) 629 00 01 Kapak Tasar›m : Gülgonca Çarp›k
Beta Bas›m Yay›m Da¤›t›m A.fi.
Narl›bahçe Sok. Damga Binas› No: 11 Ca¤alo¤lu - ‹STANBUL
Tel : (0-212) 511 54 32 - 519 01 77 Fax: (0-212) 511 36 50
www.betayayincilik.com
Kitab›n yaz›lmas› s›ras›nda gösterdikleri sab›r ve anlay›fltan dolay›
eflime ve çocuklar›ma teflekkür ederim.
III
IV
V
2. Bask›n›n Önsözü
‹kinci bask›da birinci bask›da görülen yaz›m hatalar› düzeltilmifltir. Ayr›ca bölümlere bu konudaki yeni yay›nlarda dikkate al›narak ilaveler yap›lm›flt›r, özellikle yap›sal ve yap›sal olmayan çözümlere “alternatif çözümler” bölümü eklenmifltir. Kitap deniz taban› ile ilgili teorik yaklafl›m›n yan› s›ra k›y› yap›lar›n›n tasar›m›
ile ilgili konular geniflletilmifltir.
Geniflletilmifl ikinci bask›n›n k›y› mühendisleri ve planc›lar›n gereksinimlerini karfl›layaca¤›n› ümit ediyorum ve kitab›n haz›rlanmas›na destek veren BETA yay›nevi ile yaz›m› titizlikle yapan Say›n Gülgonca Çarp›k’a teflekkür ederim.
Sayg›lar›mla.
VI
VII
Önsöz
Bu eser k›y›lar›m›zdaki kumsallar›n nas›l flekillendi¤ini, k›y›larda yap›lan limanlar›n, boru hatlar›n›n, seyir kanallar›n›n, k›y› duvarlar›n›n, iskelelerin, r›ht›mlar›n ve bir çok deniz yap›s›n›n nas›l kumsal hareketinden etkilenmeden hizmet verece¤ini anlatmaktad›r. Do¤al plaj kumsal hareketlerinin dalga ve/veya ak›nt› etki- sinde insanlar taraf›ndan nas›l engellendi¤i ve bunun sonuçlar›n›n ne tür problemler do¤urabilece¤ini, böy- lece bu problemlerin nas›l üstesinden gelinebilece¤ini ö¤retmeye çal›flmaktad›r. En önemli amaçlardan biri- de; mümkün oldu¤unca dünyam›z›n en de¤erli, yaflamam›z için gerekli ve pahal› olan bu alanlar›n gelecek kuflaklara zarar verilmeden b›rak›lmas›d›r. Dalgalar›, kumsal plajlar› seviyorsak bu alanlar› korumal›y›z. Bu- nun içinde bilimsel yöntemler kullanmal›y›z.
Bu kitap ‹nflaat Mühendisli¤inin bir bilim dal› olan k›y› ve liman mühendisli¤i ya da deniz mühendisli¤i kap- sam›ndaki konulardan biri olan “Deniz Taban› Dinami¤i ve K›y› Morfolojisi”ne ait bilgileri içermektedir. Ki- tap, her ne kadar inflaat mühendislerine yönelik haz›rlanm›fl olsada konu di¤er bilim dallar›n›da içermesi ne- deniyle k›smen disiplinler aras›d›r ve kitab›n içeri¤inde bulunan baz› konular bu disiplinlerinde ilgisini çe- kecektir. Bu disiplinler; Jeoloji, Jeofizik, Çevre Mühendisleri ile Mimarl›k, fiehir planc›, Peyzaj, Co¤rafya gi- bi genifl bir yelpazede yer alabilirler.
Kitap çok say›da eserin derlenmesi ile oluflturulmufltur. Özellikle bu derlemenin yap›lmas›nda konu ile ilgili popüler kitaplardan daha fazla yararlan›lm›flt›r. Bu eserler kitap içinde yeri geldi¤ince kaynak gösterilerek belirtilmifltir. Ancak kitab›n okuyucu taraf›ndan anlafl›labilmesi için k›y› mühendisli¤ine ait temel bilgileri bilmesi gerekmektedir, çünkü bu bilgilere yer verilmemifl ve okuyucunun bunlar› bildi¤i kabul edilmifltir.
Kitapta deniz taban› dinami¤i ve k›y› morfolojisinin fizi¤i anlat›lm›fl bunlara ait matematiksel ba¤›nt›lar aç›k biçimde verilmeye çal›fl›lm›flt›r. Konular uygulamalar ile anlafl›l›r hale getirilmifltir. Ayr›ca mühendislik uygu- lamalar› aç›s›ndan planlama ve tasar›m bilgilerine yer verilmifltir.
Bilindi¤i gibi ulafl›m, yerleflim, turzim, bal›kç›l›k için potansiyel alanlar olan k›y›lar son derece nazik ve de-
¤erli bölgelerdir. Deniz, kara ve atmosferin arakesiti olan bu nazik bölgeler çevresel etkenlere karfl› çok du- yarl›d›rlar. Bu nedenle erozyona ve kirlenmeye u¤ramaktad›rlar. Canl› yaflam aç›s›ndan gerekli olan bu do-
¤a alan›n›n korunmas› ve kullan›mlar›n›n dostça yap›lmas›n› gerektirmektedir. Aksi halde telafisi imkans›z ya da maliyetleri çok yüksek problemlerin ortaya ç›kmas›na neden olunmaktad›r. Bu durum do¤al yaflam›
derinden etkiliyebildi¤i gibi ülke ekonomilerinide ciddi biçimde etkilemektedir. K›y›lar›n do¤al koflullardan daha çok insan eliyle yap›lan de¤iflimlerden etkilendi¤i bilinmektedir. O halde do¤al olaylara daha fazla aç›k olan bu alanlarda yaflayan insanlar›n, bu yaflam alanlar›nda emniyetle yaflayabilmeleri için yap›sal ya da ya- p›s›z olarak almaya çal›flt›klar› önlemlerde yapacaklar› tasar›mlar›n deniz hidrodinami¤inin iyi anlafl›lmas›
ile mümkündür. Deniz yap›lar›n›n emniyetle tasar›m süreleri boyunca hizmet verebilmeleri için bu yap›lar›n do¤aya dost olarak do¤ru tasarlanmalar› ile mümkündür. ‹nflaat mühendislerinin di¤er disiplinlerle birlikte çal›flt›klar› bu özel konunun oldukça karmafl›k fizi¤i ve matematisel ba¤›nt›lar› içermesi zaman zaman uy- gulamac›lar›n bilimsel yaklafl›mlar› göz ard› etmelerine neden olmaktad›r. Ancak günümüz dünyas› gerek bi- limsel gerekse mühendislik hizmetleri aç›s›ndan bu duyars›zl›¤a izin vermemektedir.
K›y› ya da deniz mühendisli¤i uygulamalar› aç›s›ndan Türkçe kaynak eksikli¤ini giderece¤ini sand›¤›m bu kitab›n konu ile ilgilenen lisans ve lisansüstü ö¤renciler ile mühendislere ve planlamac›lara faydal› olaca¤›
kan›s›nday›m.
Bu kitab›n haz›rlanmas›nda okuyarak yard›mc› olan Dr. Ifl›khan GÜLER, Yrd. Doç. Dr. Yeflim ÇEL‹KO⁄LU’na ve her zaman bu konuda desteklerini esirgemeyen say›n Doç. Dr. Esin ÇEV‹K ve Doç. Dr. Ahmet Cevdet YAL- ÇINER’e teflekkür ederim.
Sayg›lar›mla
Prof. Dr. Yalç›n YÜKSEL Nisan, 2005
‹Ç‹NDEK‹LER
1. G‹R‹fi ...1
1.1 Neden Deniz Taban› Hidrodinami¤i? ...1
1.2 Kat› Madde Çal›flmas›nda ‹zlenecek Yol ...3
2. DEN‹Z SUYU ve TABAN MALZEMES‹ ÖZELL‹KLER‹ ... 9
2.1 Deniz Suyu Özellikleri ...9
2.2 Taban Malzemesi Özellikleri ...10
2.3 Kum Su Kar›fl›m› ...12
2.4 Permeabilite ve S›v›laflma ...12
2.5 Koheziv Kat› Madde ...21
3. AKINTI ve DALGA MEKAN‹⁄‹ ...25
3.1 Ak›nt› Mekani¤i ...25
3.1.1 H›z Da¤›l›m› ...25
3.1.2 Kayma Gerilmesi Da¤›l›m› ...29
3.1.3 Toplam Ak›nt› Kayma Gerilmesi ...33
3.2 Dalga Mekani¤i ...34
3.2.1 Dalga S›n›r Tabakas› ...36
3.2.1.1 Laminer Ak›m Hali...36
3.2.1.2 Türbülansl› Ak›m Hali ...45
3.2.2 Dalga Ak›nt› Kombinasyonu Hali...51
3.3 K›y› Boyu Ak›nt›s› ...56
3.3.1 Gerilme Ak›s› (Radyasyon Gerilmesi) ...57
3.3.2 Gel-Git Kuvvetleri ...69
3.3.3 Türbülans Kuvvetleri...70
3.3.4 Taban Sürtünme Kuvvetleri ...71
3.4 K›y› Boyu Ak›nt›s›n›n Hesaplanmas› ...75
3.5 Problemler ...78
4. HAREKET‹N BAfiLANGICI ...91
4.1 Dalga Etkisinde Kat› Madde Hareketinin Bafllang›c› ...91
4.2 Hareketin Bafllang›c› ‹çin Ak›nt› H›z› ...99
4.3 Hareketin Bafllang›c› ‹çin Kayma Gerilmesi ...101
4.4 Taban Hareket Mekanizmas›n›n Granülometrik De¤iflimin Oluflumu Üzerindeki Etkisi... 107
4.4.1 Dalga Yaklafl›m Aç›s›n›n Etkisi ... 108
4.4.2 Bafllang›ç K›y› E¤iminin Etkisi ... 109
4.4.3 Tane Çap›n›n Etkisi ... 109
4.4.4 Tane Biçiminin Etkisi... 109
4.4.5 K›y› Üzerindeki Tanelerin Bafllang›çtaki Konumunun Etkisi ... 110
4.5 Problemler ...111
5. TABAN fiEK‹LLER‹ ...113 IX
5.1 Ak›nt› Etkisinde Kum Dalgac›klar› ve Eflikler ... 116
5.2 Dalga Etkisinde Kum Dalgac›klar› ... 118
5.3 fiekil Direnci ...119
5.4 Problemler ...121
6. ASKI HAREKET‹ ...127
6.1 Girifl ...127
6.2 Ask› Kriteri ve Tane Çap› ... 128
6.3 Çökelme H›z› ...129
6.4 Ak›nt› Etkisinde Konsantrasyon ... 130
6.5 Dalga Etkisinde Konsantrasyon ... 137
6.6 Dalga ve Ak›nt› Etkisinde Konsantrasyon ... 140
6.7 Problemler ...141
7. SÜRÜNTÜ HAREKET‹ ... 145
7.1 Girifl ...145
7.2 Ak›nt› Etkisinde Sürüntü Hareketi ... 146
7.3 Dalga Etkisinde Sürüntü Hareketi ... 149
7.4 Dalga ve Ak›nt› Etkisinde Sürüntü Hareketi ... 149
7.5 Problemler ... 151
8. TOPLAM KATI MADDE HAREKET‹ ... 153
8.1 Girifl ...153
8.2 Ak›nt› Etkisinde Toplam Kat› Madde Debisi ... 154
8.3 Dalga Etkisinde Toplam Kat› Madde Debisi ... 160
8.4 Dalga ve Ak›nt› Halinde Toplam Kat› Madde Debisi ... 168
9. KIYIYA D‹K KATI MADDE TAfiINIMI ... 171
9.1 Girifl ...171
9.2 K›y› Profillerinin Genel Karakteristikleri ... 179
9.3 Dalga ve Kat› Madde Karakteristiklerine Ba¤l› Olarak Profil Boyutlar› ... 183
9.4 K›y› Eroyonu ve Profil De¤iflimi... 192
9.5 Kum Tepeleri ve Rüzgar Etkisiyle Kat› Madde Tafl›n›m› ... 194
9.6 K›sa ve Uzun Dönem K›y› ‹fllemleri ... 197
10. KIYI BOYU KATI MADDE TAfiINIMI ... 199
10.1 Girifl ...199
10.2 Dalga Etkisiyle Oluflan Ak›nt›lar ... 203
10.3 Surf Bölgesi ‹çinde K›y› Boyu Kat› Madde Tafl›n›m›n›n Büyüklü¤ü ve Da¤›l›m› ... 207
10.4 K›y› Boyu Kat› Madde Tafl›n›m ‹fadelerinin Uygulanmas› ... 222
10.5 Problemler ... 223
11. KATI MADDE TAfiINIMININ MODELLENMES‹ ... 243
11.1 Kat› Madde Modellerinin Tan›m› ... 243
11.1.1 K›y› Profili Modeli ... 243
11.1.2 K›y› Çizgisi De¤iflim Modeli... 244
‹çindekiler X
11.1.3 Üç Boyutlu K›y› Geliflim Modeli ... 244
11.2 Tek Çizgi Teorisi ... 245
11.3 Çok Çizgi Teorileri (‹ki Çizgi Yaklafl›m›) ... 262
11.4 Kat› Madde Bütçesi (Van Rijn, 1998) ... 263
11.4.1 Girifl ...263
11.4.2 Kat› Madde Bütçe Modelleri ... 267
11.4.2.1 Statik Denge Yaklafl›m› ... 267
11.4.2.2 Dinamik Denge Yaklafl›m› ... 271
12. KIYI MORFOLOJ‹S‹ ...279
12.1 K›y›lar›n Plandaki Yap›lanmas› ... 279
12.2 K›y› Sistemleri ...285
12.2.1 Bir K›y› Sistemindeki Mevcut Kat› Madde ... 285
12.2.2 Alüviyal Kat› Madde Tafl›n›m› ... 288
12.2.3 Gel-git Koylar› ve Akarsu A¤z› Morfolojisi ... 288
12.3 K›y› Boyu Kat› Maddeleri ve Karakteristikleri ... 289
13. YAPISAL ve YAPISAL OLMAYAN ÇÖZÜMLER ‹LE TASARIM KR‹TERLER‹ ...291
13.1 Girifl ...291
13.2 Yap› Seçimi... 302
13.3 Yap› Tipleri ... 302
13.4 K›y› Koruma Yap›lar›n›n Avantaj ve Dezavantajlar› ... 303
13.5 Genel Tasar›m Kriterleri ... 305
13.6 Alternatif Çözümler ...348
13.6.1. Geokonteyner (GSC) ...353
13.7 Problemler ... 364
14. DEN‹Z YAPILARINDA YEREL EROZYON ... 369
14.1 Girifl ...369
14.2 Silindirik Yap›lar Etraf›nda Yerel Taban Hareketi ... 369
14.3 Düfley Yüzlü Duvarlar Önünde Yerel Taban Hareketi ... 374
14.4 Dalgak›ran Kafalar›nda Meydana Gelen Yerel Taban Hareketleri... 376
14.5 Gemi Pervanelerinin Jetinden Kaynaklanan Erozyon ... 381
15. KANAL ve HENDEKLERDE KUMLANMA ... 397
15.1 Girifl ...397
15.2 Bir Kanal Boyunca Ak›nt› Durumu... 397
15.3 Bir Kanal Üzerindeki Dalga Durumu ... 401
15.4 Sürüntü ve Ask› Yükü ... 402
15.5 Kumlanma Hesaplamalar› ... 403
15.6 Kanal Batimetrisinin Belirlenmesi ... 411
15.7 Problemler ... 412
EKLER ...419
KAYNAKLAR ...437
D‹Z‹N ...449
‹çindekiler XI
