Two-layer numerical model for Tsunami generation and propagation

Abstract

öz TSUNAMI OLUŞUMU VE GELİŞİMİ İÇE* IKI-KATMAN MATEMATİKSEL MODELİ Özbay, İlknur Yüksek Lisans, İnşaat Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Ahmet Cevdet Yalçıner Aralık 2000, 62 sayfa Bu yüksek lisans tez çalışmasında tsunami oluşumu, gelişimi ve kıyıya etkileri Japonya, Tohoku Üniversitesi Afet Kontrol Araştırma Merkezi 'nde geliştirilen IKİ-KATMAN isimli matematiksel model yardımıyla incelenmiştir. Bu model doğrusal olmayan uzun dalga denklemlerini üstüste olan iki katman için, deniz tabanında, arayüzeyde ve su yüzeyinde gerekli sımr koşullarını gözönüne alarak çözmektedir. Etkileşim halindeki bu iki katman kayan deniz tabamyla bunun üstündeki su kütlesinden oluşmaktadır. Model deniz altında oluşabilecek bir zemin kayması, deprem hareketi veya bir deprem hareketi ile tetiklenen zemin kayması gibi mekanizmalara bağlı olarak meydana gelebilecek tsunami hareketinin oluşum ve gelişimi ile kıyılardaki hareketlerini hesaplamaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında İKİ-KATMAN modeli düzgün biçimli bir basende denenerek geliştirilmiştir. Bu amaçla çeşitli paramatreler için duyarlılık analizleri yapılmıştır.Model uygulama amacıyla Marmara Denizi tabanında oluşabilecek bir zemin kayması ya da deprem ve zemin kayması senaryoları kullanılarak çalıştırılmış, Marmara Denizi için üç farklı senaryo uygulanmış ve bu uygulamalar sonucu oluşabilecek tsunami hareketleri incelenmiştir. Bunu takiben bu uygulamaların sonuçları, konuyla ilgili görüş ve öneriler sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Tsunami, deprem, toprak kayması, dalga hareketi, kaynak, başlangıç özellikleri, matematiksel model, benzetim, dalga yüksekliği, maksimum su düzeyi yüksekliği, Marmara Denizi vı

ABSTRACT TWO-LAYER NUMERICAL MODEL FOR TSUNAMI GENERATION AND PROPAGATION Özbay, İlknur M. Sc, Department of Civil Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Ahmet Cevdet Yalçıner December 2000, 62 Pages In this thesis study, the tsunami generation, propagation and coastal amplifications are investigated by applying the new simulation model TWO- LAYER, which was developed in Tohoku University Disaster Control Research Center, Japan. The model solves the sets of non-linear long wave equations simultaneously within two interfacing layers with necessary boundary conditions at the sea bed, interface and water surface. The interfacing two layers are consisting of the layer of sliding sea bottom and the layer of water body on top of it. The model computes the generation, propagation and coastal amplification of tsunamis according to the underwater landslides, the earthquake-related fault movements or both. In this study, the model TWO-LAYER has been tested and improved by using a regular shaped basin. The sensitivity analysis for the effecting parameters is performed. 1UAs a case study, the model is applied to the occurrence of landslides or the combination of the occurrences of the landslide(s) and fault breaks in the sea of Marmara. Three different scenarios are applied for the sea of Marmara and the tsunami behavior according to these scenarios in the sea of Marmara are investigated. The results, discussions and conclusions are presented. Keywords: Tsunami, earthquake, landslide, wave propagation, source, initial parameters, mathematical model, simulation, wave height, maximum water surface elevation, sea of Marmara. IV