Araştırma Alanları

KIYI VE DENİZ YAPILARI PLANLAMASI

Kıyı ve deniz yapılarının planlaması, çevresel etkiler, mühendislik gereksinimleri ve ekonomik değerlendirmeler doğrultusunda gerçekleştirilir. Bu süreçte, su alma ve deşarj yapıları, limanlar, iskeleler ve marinalar gibi kritik yapıların yerleşim ve tasarımı önemli bir rol oynar. Kıyı koruma ve düzenleme projeleri, erozyon kontrolü, kıyı hatlarının stabilize edilmesi ve doğal habitatların korunmasını amaçlar.

1. Taş Dolgu Dalgakıranların ve Mahmuzların Tasarımı:

Taş dolgu dalgakıranlar ve mahmuzlar, dalga enerjisini kırmak ve kıyıyı korumak için kullanılan yapılardır. Bu yapıların tasarımında, yerel deniz koşulları, malzeme özellikleri ve hidrodinamik etkiler dikkate alınır.

 

2. Ağırlık Tipi, Kazıklı ve Keson Dalgakıranların Tasarımı:

Ağırlık tipi ve keson dalgakıranlar, büyük kütleli beton bloklar veya betonarme yapılar kullanılarak inşa edilir. Bu dalgakıranlar, deniz tabanına yerleştirilerek stabilite sağlar ve dalga etkisini azaltır.

3. Batık Tip Dalgakıranların Tasarımı:

Batık tip dalgakıranlar, su altında kalan ve dalga enerjisini emerek kıyıyı koruyan yapılardır. Bu dalgakıranların tasarımında, su derinliği, dalga yüksekliği ve sedimantasyon süreçleri dikkate alınır.

4. Dinamik Denge Profilli Dalgakıranların Tasarımı:

Dinamik denge profilli dalgakıranlar, değişken deniz koşullarına uyum sağlayabilen ve kendi kendini onarabilen yapılar olarak tasarlanır. Bu tasarım, doğal malzemelerin kullanımı ve biyomimikri prensiplerine dayanır.

5. Risk ve Güvenirliğe Dayalı İstatistiksel Tasarım:

Risk ve güvenirlik analizi, kıyı ve deniz yapılarının tasarımında olasılıksal yöntemlerin kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Monte Carlo benzeşimi gibi istatistiksel yöntemler, yapıların dayanıklılığını ve güvenliğini değerlendirmek için kullanılır.

PLANLAMA VE FİZİBİLİTE

Kıyı ve deniz yapılarının planlama ve fizibilite çalışmaları, projelerin ekonomik ve teknik açıdan değerlendirildiği aşamalardır. İskele, liman ve marina gibi tesislerin fizibilite etüdü, ekonomik analiz, ekipman ve iş programlarının belirlenmesi bu kapsamda yer alır.

1. Bütünleşik Kıyı Alanları Yönetimi (BKAY)

Bütünleşik Kıyı Alanları Yönetimi (BKAY), kıyı bölgelerinin sürdürülebilir yönetimi için dinamik, sürekli ve yinelenen bir süreçtir. BKAY'da Bütünleşme, hem hedeflerin bütünleştirilmesini hem de bu hedefleri karşılamak için ihtiyaç duyulan çoklu araçların bütünleştirilmesini ifade eder.

BKAY, ilgili tüm politika alanlarının, sektörlerin ve yönetim düzeylerinin yanı sıra, söz konusu coğrafi alanın kara ve deniz bileşenlerinin de bütünleştirilmesini, yani mekânsal, zamansal, dikey ve yatay bütünleştirilmeyi kapsar.

2. Deniz Saha Planlaması (DSP)

Mavi Vatan, denizel alanların korunması ve askeri savunma unsurlarını  içeren karasal alanlarla entegre, denizel çevrenin ekosistem tabanlı korunması ihtiyacı

• Deniz taşımacılığı
• Petrol ve gaz boru hatları
• Açık deniz yenilenebilir enerji kaynakları
• Su ürünleri yetiştiriciliği
• Petrol ve doğal gaz çıkarma
• Balıkçılık
• Deniz madenciliği
• Turizm ve rekreasyon
• Atık yönetimi

3. Liman Planlaması:

Liman planlaması, gemi trafiği, yük hareketleri ve lojistik gereksinimler doğrultusunda yapılır. Endüstriyel limanlar ve yat limanları için ekipman planlaması, operasyonel verimliliği artırmak amacıyla detaylandırılır.

ALTYAPI VE ÜSTYAPI PLANLAMASI

Kıyı ve deniz yapılarının altyapı ve üstyapı planlaması, inşaat sürecinin etkin yönetimi için kritik öneme sahiptir. CPM, PERT ve Monte Carlo benzeşimi gibi planlama yöntemleri, inşaat aşamasında dalga hasar riskinin belirlenmesinde kullanılır.

1. Açık Deniz Rüzgar Enerji Santralleri

11. deniz rüzgar enerji santralleri (ADRES) deniz ortamındaki rüzgar enerjisini elektrik enerjisini dönüştüren yapılardır.

2. Dalga Enerjisi

1450254. dalgalarındaki gücün diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından 10-15 defa daha yoğun olduğu hesaplanmıştır.

YETI Dalga Enerji Konvertörü (Balas et al., 2012)

 

3. Hidrokinetik Enerji

Hidrokinetik enerji, suyun kinetik enerjisinden yararlanılarak elde edilen enerjidir. Suyun potansiyel enerjisinden yararlanılan sistemlerin aksine herhangi bir depolamaya veya ortama herhangi bir dışarıdan etki yapılmaksızın elde edilen bu enerji tüm dünya ölçeğinde denizler ve okyanuslar düşünüldüğünde büyük bir potansiyele sahiptir.

•Hidrokinetiktürbinler aynı zamanda serbest akım türbinleri olarak da adlandırılır ve nehir, okyanus, gelgit ve akıntı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmeyi sağlar

4. Çok Amaçlı Deniz üzeri Rüzgar Türbini

• Rüzgar
• Akıntı
• Dalga
• Güneş
• Gel-Git

SAYISAL MODELLEME ÇALIŞMALARI

Sayısal modelleme çalışmaları, kıyı ve deniz yapılarının performansını ve çevresel etkilerini değerlendirmek için kullanılır. Bu çalışmalar, yapıların yük ve dayanım modellemesi, deniz ortamındaki sıcaklık ve yoğunluk değişimleri gibi çeşitli parametrelerin analizini içerir.

1. Rüzgar İklimi Modellemesi

Bir kıyı bölgesini etkileyen rüzgâr özelliklerini belirten rüzgâr iklimi, hemen hemen tüm kıyı ve deniz etkinlikleri için göz önüne alınması gereken temel unsurdur. HYDROTAM-3D PRO veri tabanında, Türkiye kıyılarının tüm Meteoroloji İstasyonlarının kuruluşlarından günümüze saatlik rüzgâr (yaklaşık olarak 1970-2016) verilerini içermektedir.  Tüm istasyonların yerleri, Türkiye haritası üzerinde CBS ortamında gösterilmektedir. Çalışılmak istenen denizel alan, harita üzerinde işaretlenebilmekte ve alana en yakın meteoroloji istasyonları harita üzerinde gösterilmektedir.  Kullanıcı çalışmak istediği istasyonu harita üzerinden seçebilmektedir. Seçilen istasyona ait saatlik rüzgâr verileri analiz edilmekte, aylık, yıllık ve mevsimlik rüzgâr gülleri sunulmaktadır.

Uzun dönem ve en büyük değer istatistikleri, Türkiye denizel alanını kapsayan 0,1 derece aralıklı yatay çözüm ağı üzerindeki her bir nokta için ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecast)’in (OPER ve ERA) rüzgar veri setleri kullanılarak, her altı saatte bir üretilen 2000-2019 yılları arası analiz rüzgârları kulanılarak da yapılabilmektedir.

2. Dalga İklimi Modellemesi

Türkiye Kıyılarında dalga iklimi çalışmalarında kullanılabilecek ölçülmüş dalga verisi bulunmamaktadır.  Bugün dünyada olduğu gibi, Türkiye’de de dalga tahminleri, rüzgâr ölçümlerine ya da modellerine dayanmaktadır.  Rüzgâr dalgalarının modellenmesinde, iki türlü yaklaşım bulunmaktadır; ampirik modeller ve sayısal modeller. HYDROTAM-3D-PRO ampirik ve sayısal modellerin haricinde de TUDES, DOMGİ ve saha ölçüm verilerinizi de kullanarak dalga veri setlerinin analiz ve çözümlemesini yaparak istatistiklerini çıkartır. Birçok sayısal model, batimetrik, topografik ve çözümleme ağı uzunluğu ve kara sınırları problemleri nedeni ile kıyısal alanlarda doğru sonuçlar üretememektedir. Özellikle, Türkiye’nin Ege Denizi ve Marmara Denizi kıyılarında sayısal modellerin çözüm ağları ve kara sınırı uyarlamalarında hata oranları yükselmektedir. Birçok kıyı mühendisliği tasarımlarında, doğruluğu kanıtlanmış ampirik modeller kullanımı tercih edilmektedir.

3. Dalga İlerlemesi Modellemesi

Geliştirilen dalga ilerlemesi sayısal modelinde, geniş ve düzensiz batimetriye sahip alanlarda açık denizden eğik açıyla yaklaşan dalgaların ilerlerken uğrayacakları değişimleri ve bunların sonucunda dalgaların sahip olacakları dalga yüksekliklerini benzeştirmek amacıyla, geliştirilmiş yumuşak eğim denklemleri çözülmektedir. Açık deniz dalgaları, rüzgâr etkisiyle oluşan dalgalardır. Düzensiz taban topoğrafyasına ve değişen su derinliklerine bağlı olan sığlaşma, sapma, dönme, yansıma, taban sürtünmesi ve kırılma etkileri benzeştirilmektedir.

4. Kıyı Boyu Sediman Taşınımı Modellemesi

Kıyı alanlarında, doğal (iklim değişikliği gibi) ya da yapay nedenler (kıyı yapıları gibi) etkisiyle akıntı düzeni değişmekte, kıyı boyu ve kıyıya dik yönde sediman taşınımı artmakta, bunun sonucunda kıyılarda erozyon (oyulma) ya da yığılma meydana gelmektedir. Geliştirilen kıyı boyu sediman taşınımı alt modeli, Türkiye kıyılarında rüzgâr etkenli uzun dönem dalga istatistiğine dayanmaktadır. Seçilen denizel alanda, her yön için, uzun dönem dalga istatistiğinden elde edilen dalgaların, değişen dalga yükseklikleri aralıklarındaki, oluşma olasılıkları da kıyı boyu sediman taşınımı modelinde dikkate alınmaktadır. Denizel alanda, net ve toplam (gross) kıyı boyu sediman taşınım miktarları (m3/yıl), dünyada en yaygın olarak kullanılan CERC metodu ile hesaplanmaktadır.

5. Akıntı ve Taşınım Olayları Hidrolik ve Matematiksel Modellemesi

Kıyı sistemlerinde görülen büyük ölçekli su akıntılarının en önemli özelliği, yatay ve düşey yönlerdeki akım büyüklüklerinin çok farklı olmasıdır. Büyük ölçekli su akıntıları, özellikle lagün, haliç, göl ve körfez gibi, yüzey alanı/ortalama su derinliği oranı büyük olan kıyı sistemlerinde oluşmaktadır. Bu akıntılar çok çeşitli hidrodinamik kuvvetlerin etkisiyle oluşabilmektedir. Yerçekimi, ay ve güneşin çekim etkisiyle oluşan gel-git kuvveti ve su yüzeyini etkileyen rüzgâr kuvveti, büyük ölçekli akıntıları oluşturan dış etkenli kuvvetlerdendir. Ayrıca, büyük ölçekli su akıntılarının matematiksel modellenmesinde, dünyanın dönüş etkisini ifade eden sanal Koriolis Kuvveti de kullanılmaktadır.

Akıntı ve taşınım olayları, kıyı ve deniz yapılarının çevresel etkilerini belirlemek için hidrolik ve matematiksel modellerle analiz edilir. Sediment taşınımı ve dalga istatistikleri gibi parametreler bu modellemelerde kritik rol oynar.

6. Kirletici Taşınımı Modellemesi

Atık sular, denizlerin doğal özümleme kapasitelerini kullanmak amacıyla denize boşaltılmaktadır. Belirli hacimdeki atık su, alıcı ortamdaki büyük hacimdeki suyla karışarak miktarı azalmakta böylece seyrelme oranı büyümektedir. Bu sayede atık suların imha edilmesi çevreye minimal etkiyle gerçekleşmektedir. Deşarj sisteminden alıcı ortama boşaltılan atıkların toplam seyrelmesinde üç mekanizma önemlidir: Başlangıç seyrelmesi S1 (birincil seyrelme, yakın alan seyrelmesi), ilerlemeli yayılma (adveksiyon), difüzyon ve dispersiyon (dağılım) nedeni ile seyrelme (ikincil seyrelme, uzak alan seyrelmesi) S2 ve bakterilerin ölmesinden ileri gelen seyrelme S3 (üçüncül seyrelme)’ tür.

7.  Monte Carlo Benzeşimi ile Yapısal Yük ve Dayanım Modellenmesi:

Monte Carlo benzeşimi, yapıların olasılıksal yük ve dayanım analizlerinde kullanılır. Bu yöntem, yapıların farklı koşullar altında nasıl performans göstereceğini tahmin etmek için kullanılır.

GÜVENİRLİĞE DAYALI TASARIM

Güvenirliğe dayalı tasarım esasları, kıyı ve deniz yapılarının güvenliğini ve performansını artırmak için belirlenen kriterlerdir. Bu esaslar, su kaynaklarının yönetimi ve veri sistemleri ile entegre edilerek tasarım sürecine dahil edilir.

DENİZ ÖLÇÜMLERİ

Deniz ölçümleri, kıyı ve deniz yapılarının tasarımı ve performans değerlendirmesi için kritik veriler sağlar. Akıntı, batimetri, rüzgar, su kalitesi ve sediment ölçümleri bu kapsamda gerçekleştirilir.

KIYI VE DENİZ YAPILARI TASARIMI

Kıyı ve deniz yapılarının tasarımı, dalgakıranlar ve mahmuzlar gibi yapılarla başlayarak, risk ve güvenirliğe dayalı istatistiksel yöntemlerle detaylandırılır. Monte Carlo benzeşimi, bu yapılar için en uygun tasarım kriterlerini belirlemek amacıyla kullanılır.

Bu araştırma konuları, kıyı ve deniz yapılarının mühendislik, çevresel ve ekonomik açıdan kapsamlı bir şekilde ele alınmasını sağlar. Bu süreçte, modern mühendislik yöntemleri ve sayısal modelleme teknikleri kullanılarak, yapıların güvenliği ve performansı en üst düzeye çıkarılabilir.