Su dağıtım şebekelerinin deprem performansının coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ile değerlendirilmesi

Abstract

Son depremler, örneğin 1994 Northridge, Kaliforniya, Amerika Birleşik Devletleri (A.B.D.),1995 Kobe, Japonya ve 1999 Kocaeli, Türkiye depremleri gömülü boru hattı sistemlerine genişölçüde zarar verdiler. Depremin gömülü boru hatları üzerine olan zararı, geçici yerdeformasyonlarıyla (GYD) ya da kalıcı yer deformasyonlarıyla (KYD) olmaktadır. GYD depremdalgalarının geçişi esnasında oluşan, zeminin dinamik tepkisidir. KYD ise deprem sonrasındazeminde oluşan ve geri dönmeyen son yer değiştirmelerdir. Bu tez çalışmasında, GYD ve KYDetkisiyle boru hatlarında oluşabilecek deprem zararlarının tahmini ile ilgili değişik araştırmacılartarafından yapılmış çalışmalar değerlendirilmiş ve Denizli şehri su iletim ve dağıtım şebekesininDenizli civarında olması muhtemel depremlere karşı performansı belirlenmiştir. Bu çalışmadakianaliz ve değerlendirmelerde Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yoğun bir şekilde kullanılmıştır.Denizli ili ve yakın çevresinin tektonik yapısı ve depremselliği değerlendirilerek Denizli ilinietkileyecek deprem senaryoları oluşturulmuştur. ki farklı fay kırığı (Pamukkale ve Karakova-Akhan Fayı) ve 4 farklı deprem büyüklüğü (M6, M6.3, M6.5 ve M7) kullanılarak 8 farklı depremsenaryosu oluşturulmuştur. Bu farklı senaryo depremleri kullanılarak, öncelikle GYD içingeliştirilen boru hasar ilişkilerinin ve senaryo depremlerin sonuçlar üzerindeki rölatif etkilerikarşılaştırılmış ve tartışılmıştır. Kalıcı yer deformasyonları etkisiyle meydana gelebilecek hasarlarıtahmin etmek için ise Denizli şehrinin sıvılaşma haritaları ve sıvılaşma sonucu oluşması beklenenyanal yer değiştirme (deplasman) haritaları hazırlanmıştır. Sonrasında ise GYD ve KYD etkisiyleoluşabilecek boru hasarları da birleştirilerek, senaryo depremleri sonrası Denizli su iletim vedağıtım şebekesinin sistem performansı analizleri yapılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki; M6 veM6.3 büyüklüğünde depremler ciddi performans kayıplarına neden olurken, M6.5 ve M7büyüklüğündeki depremlerde su şebekesi çalışamaz duruma gelmektedir.Denizli su şebekesi örnek alınarak yapılan bu tez çalışması göstermiştir ki, olası farklıbüyüklükteki depremler su dağıtım şebekelerindeki boru hatlarına önemli ölçüde zarar vermektedir.Olası bir deprem sonrası bu zararı en aza indirmek ve su şebekesinin çalışır durumda kalmasınısağlamak için bu çalışmada anlatıldığı üzere belediyeler kendi su şebekelerinin deprem sonrasıperformanslarını değerlendirmeli ve gerekli önlem ve iyileştirme çalışmaları yapmalıdır.

Recent earthquakes (e.g., 1994 Northridge, California, USA, 1995 Kobe, Japan and 1999Kocaeli, Turkey earthquakes) caused severe damage to buried pipeline systems. Earthquakedamage to buried pipelines can be attributed to transient ground deformation (TGD) or topermanent ground deformation (PGD) or both. TGD occurs as a result of seismic waves and oftenstated as wave propagation or ground shaking effect. PGD is the irrecoverable movement thatpersists after shaking stopped. In this study, the existing pipeline damage relationships for TGDand PGD were evaluated and the performance of Denizli water supply system against futureearthquakes was determined. GIS was used extensively to assemble a GIS database of Denizliwater supply system and to analyze the seismic performance of the system.Considering the tectonics and earthquake occurrence and activity around Denizli city and itssurroundings, eight scenario earthquakes with four different earthquake magnitudes (M6, M6.3,M6.5 and M7) caused by two different fault ruptures (Pamukkale and Karakova-Akhan Faults)were used. Using this high number of different scenario earthquakes, the pipeline damagerelationships and their predictions at different ground shaking levels were compared and discussed.To determine the pipeline damages caused by the PGD, liquefaction hazard maps and lateralspread displacement maps of Denizli were prepared. Finally, pipeline damages caused by TGD andPGD were combined and the system performance of Denizli water distribution system weredetermined. The results show that M6 and M6.3 earthquakes may cause significant disruption tothe water supply system whereas the water supply system may not be functional after M6.5 andM7 earthquakes.This work which uses Denizli water supply system as a case study shows that earthquakes causesignificant damages to the pipelines in water distribution networks. In order to minimize thedamage to pipeline systems from future earthquakes and to have a functional water supply systemafter the earthquakes, municipalities should assess the performance of their water supply systemsagainst future earthquakes and should take necessary steps as summarized in this study.