Risk altındaki kıyı alanlarının yönetimi ve Karasu örneği

Abstract

Sakarya ili Karasu ilçesi binlerce yılda oluşan bir kıyı alanına sahiptir. Bu kıyı alanında akıntı ve katı madde kaynağı olarak nitelendirilebilecek yapıya sahip Sakarya nehri kıyı alanını kontrol eden en önemli hidrodinamik etken olarak değerlendirilmektedir. Karasu kıyı alanı; Batı Karadeniz bölgesinde Sakarya Nehri ağzının batısında 30km, doğusunda ise 25km?lik bir plaj alanına sahip, Batı Karadeniz Bölgesi?nin nadir kumsal plajlarındandır. Marmara bölgesinin Kuzeydoğusunda, Sakarya ili sınırları içerisinde Karasu ve Kaynarca ilçeleri arasında yer alan Türkiye?nin tek parça halindeki en büyük longozu (subasar ormanı) olan Acarlar?ın da bu bölgede bulunması kıyı alanını oldukça önemli kılmaktadır. Dolayısıyla Karasu kıyı kesimi sucul ekosistemi, kumul ekosistemi, longoz ekosistemi ve orman ekosistemi ile birlikte bir bütün olarak düşünülmelidir. Kıyı mühendisliğinde herhangi bir bölgeye ait dalgaların hidrodinamik etkisinin bilinmesi oldukça önemlidir. Kıyı yapılarının planlanması, tasarımı, uygulaması aşamasında ve kıyı çizgisi gelişiminin belirlenmesinde o bölgeye ait dalga ikliminin oluşturulması için uzun dönemli dalga verilerine ihtiyaç duyulması nedeni ile yeni nesil dalga tahmin modelleri kullanılmaktadır. Bu çalışma Karasu bölgesindeki hidrodinamik yapının anlaşılması ve kıyı morfolojisinde meydana gelen değişimlerin belirlenebilmesi için saha çalışmalarının yanı sıra Danimarka Hidrolik Enstitüsü (DHI) tarafından geliştirilen sayısal model ile benzeştirilmesini içermektedir.Karasu kıyı alanının hidrodinamik yapısı ile morfolojisini daha iyi modelleyebilmek ve sınır koşullarını oluşturmak için önce MIKE 21 HD sayısal modeli ile Karadeniz bölgesine ait hidrodinamik bir model oluşturulmuştur. Model sonuçları literatürde daha önce ortaya konulan Karadeniz?in genel sirkülasyon yapısı ile kalibre edilmiş ve sonucunda elde edilen sınır koşullarının değerlendirilmesiyle Karasu kıyı alanının iyi anlaşılması için yeni sınır koşulları tanımlanmış, akıntı ve dalga koşulları birlikte göz önüne alınarak daha detaylı bir benzeşim yaratılması amacı ile Mike 21 Coupled Model FM (Birleşik Model) kullanılmıştır. Karasu bölgesine ait kurulan daha detaylı ve küçük ölçekteki model sonucunda katı madde taşınımları, dalga iklimi ve akıntı koşullarını veren sağlıklı bir benzeşim oluşturulmuş, Yüksel Y., ve Saraçoğlu E., [22]? de yaptığı çalışmada dalga modeli ölçümleri ile kalibre edilmiştir. İki boyutlu morfoloji modellemesi yapılarak katı madde taşınım iklimleri elde edilmiştir. Kurulan hidrodinamik modellerin yanı sıra Sakarya Nehri ağzının batısında kalan yaklaşık 30km?lik kıyı alanında kıyı boyu katı madde taşınımı ile kıyı çizgisi ve kıyıya dik profillerin değişimini inceleyebilmek için LITPACK sayısal modeli oluşturulmuş ve LITDRIFT, LITLINE, LITPROF modülleri kullanılarak benzeşimleri sağlanmıştır. Bu modellerde sağlıklı girdi oluşturabilmek amacıyla saha ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Örneğin kumul, basamak ve batimetri ölçümleri yapılmıştır. LITDRIFT sayısal modelinin sonuçları ayrıca Kamphius (1991) ve CERC (1984) yöntemleri ile yapılan hesap sonuçları ile karşılaştırılarak kalibre edilmiştir. Kıyı çizgisi değişimi için oluşturulan LITLINE sayısal model sonuçları GPS ölçümleri ve sayısallaştırılmış uydu görüntüleri ile doğrulanmıştır. Kıyı çizgisinin belirlenmesinde hidrodinamik dalga modelinden elde edilen dalga parametreleri kullanılmıştır. Kıyıya dik profillerin değişimlerinin anlaşılabilmesi için kullanılan LITPROF sayısal modelinin sonuçları sayısallaştırılmış uydu görüntüleri ile LITLINE modelinin sonuçları ile kıyaslanarak yorumlanmıştır.Oluşturulan sayısal modellerde ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecast)? ten alınan meteorolojik veriler, SHODB?dan alınan batimetrik veriler, EİEİ?den alınan Sakarya nehrine ait debi ve akım değerleri ile saha çalışmasından elde edilen verilerin yanı sıra kullanılmıştır. Saha çalışmaları katı madde özelliklerinin belirlenmesi amacı ile bölgeden çeşitli katı madde örneklerinin alınarak laboratuvarortamında gerçekleştirilen elek analizi deneylerini ve kıyı boyunca kıyı arkasında kalan kumulların yüksekliklerin Gerçek Zamanlı Kinematik (RTK) GPS uygulaması ile ölçümlerini içermektedir. Bu çalışmanın sonucunda risk altında kabul edilen Karasu kıyı alanının morfolojik yapısı, akıntı ve dalga iklimi elde edilmiştir. Ayrıca risk analizi için küresel iklim değişikliği ile yapıların etkisi incelenmiştir. Bu tip doğal ve doğal olmayan etkilerin kıyı alanı ve sulak alan üzerinde risk oluşturduğu belirlenmiştir. Risk azaltıcı önlemler elde edilen sonuçlar altında tartışılmıştır.Anahtar Kelimeler: Hidrodinamik, MIKE 21 HD, Birleşik modelleme, kıyı boyu katı madde taşınımı, kıyı çizgisi değişimi, LITLINE, LITDRIFT, LITPROF

Karasu coastal zone has evolved for many thousands of years. The Sakarya River is one of the most important hydrodynamic factor as a source of sediment and flow in this zone. This coastal zone located at the West coast of the Black Sea and has 19 miles (30km) beach from The Sakarya River mouth to the West and 16 miles (25km) beach to the east. The coastal zone is quite important with The Acarlar deep spot. Since Karasu coastal zone should be considered as a whole ecosystem with aquatic, dune, deep spot and forest.The impact of hydrodynamic structure is very important to know for coastal engineering. Long-term wave datasets needed during the determination of coastaldefence structures planning, design, implementation, and shoreline changes. Today, numerical models are used for this purpose. In this study explores a range of uncertainty issues within the hydrodynamic structure and shoreline change in the Karasu coastal zone by using simulation with numerical model generated by Danish Hydraulic Institute (DHI).In the first step of the study, 2D Hydrodynamic MIKE 21 Model was used for a Black Sea basin simulation for a better understanding and creating new boundary conditions for hydrodynamic structure of Karasu coastal zone. Model results calibrated with thegeneral circulation of the Black Sea. In the second step, with the results of wave model 2D Coupled Mike 21 FM Model was simulated for Karasu coastal zone and calibrated with the results of the study Yüksel Y., and Saraçoğlu E., [22]. More detailed and small scale model for the Karasu region results include wave, current and sediment roses for the points which determined for different depths. For the assessment of the coastal morphology and shoreline change, 19 miles (30 km) beach from the Sakarya river xxiiimouth to the west was choosen as the study field. Numerical sediment transport model (LITDRIFT), numerical shoreline change model (LITLINE) and numerical cross-shore profile evolution model (LITPROF) was used for the simulation. Kamphius (1991) and CERC (1984) methods used for the calibration of LITLINE and LITDRIFT models. The results of the shoreline change model was verified with the digitized satellite images. The hydrodynamic wave model results also used as input parameters for the LITLINE LITDRIFT and LITPROF models.Meteorological data received from ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecast) and bathymetric data from SHODB, The Sakarya River's flow and sediment values from EİEİ were used both Hydrodynamic and Coupled Models. Field studies with the aim of determining sediment properties conducted in Yıldız Technical University Laboratory. Dune positions with heights were measured with Real Time Kinematic (RTK) GPS applications.As a result of this work coastal morphology, current and wave climate was found for Karasu coastal zone which is considered under risk zone. Also the global climate change and coastal defence structures appilcations effects are invastigate for the risk analysis. Key words: Hydrodynamic, MIKE 21 HD, Coupled Modelling, longshore sediment transport, shoreline change, LITLINE, LITDRIFT, LITPROF