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 geniş ölçüde zarar verdiler. Depremin gömülü boru hatları üzerine olan zararı, geçici yer deformasyonlarıyla (GYD) ya da kalıcı yer deformasyonlarıyla (KYD) olmaktadır. GYD deprem dalgalarının geçişi esnasında oluşan, zeminin dinamik tepkisidir. KYD ise deprem sonrasında zeminde oluşan ve geri dönmeyen son yer değiştirmelerdir. Bu tez çalışmasında, GYD ve KYD etkisiyle boru hatlarında oluşabilecek deprem zararlarının tahmini ile ilgili değişik araştırmacılar tarafından yapılmış çalışmalar değerlendirilmiş ve Denizli şehri su iletim ve dağıtım şebekesinin Denizli civarında olması muhtemel depremlere karşı performansı belirlenmiştir. Bu çalışmadaki analiz ve değerlendirmelerde Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yoğun bir şekilde kullanılmıştır. Denizli ili ve yakın çevresinin tektonik yapısı ve depremselliği değerlendirilerek Denizli ilini etkileyecek 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 deprem senaryosu oluşturulmuştur. Bu farklı senaryo depremleri kullanılarak, öncelikle GYD için geliştirilen boru hasar ilişkilerinin ve senaryo depremlerin sonuçlar üzerindeki rölatif etkileri karşılaştırılmış ve tartışılmıştır. Kalıcı yer deformasyonları etkisiyle meydana gelebilecek hasarları tahmin etmek için ise Denizli şehrinin sıvılaşma haritaları ve sıvılaşma sonucu oluşması beklenen yanal yer değiştirme (deplasman) haritaları hazırlanmıştır. Sonrasında ise GYD ve KYD etkisiyle oluşabilecek boru hasarları da birleştirilerek, senaryo depremleri sonrası Denizli su iletim ve dağıtım şebekesinin sistem performansı analizleri yapılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki; M6 ve M6.3 büyüklüğünde depremler ciddi performans kayıplarına neden olurken, M6.5 ve M7 büyüklüğündeki depremlerde su şebekesi çalışamaz duruma gelmektedir. Denizli su şebekesi örnek alınarak yapılan bu tez çalışması göstermiştir ki, olası farklı büyüklükteki depremler su dağıtım şebekelerindeki boru hatlarına önemli ölçüde zarar vermektedir. Olası bir deprem sonrası bu zararı en aza indirmek ve su şebekesinin çalışır durumda kalmasını sağlamak için bu çalışmada anlatıldığı üzere belediyeler kendi su şebekelerinin deprem sonrası performanslarını değerlendirmeli ve gerekli önlem ve iyileştirme çalışmaları yapmalıdır.

Recent earthquakes (e.g., 1994 Northridge, California, USA, 1995 Kobe, Japan and 1999 Kocaeli, Turkey earthquakes) caused severe damage to buried pipeline systems. Earthquake damage to buried pipelines can be attributed to transient ground deformation (TGD) or to permanent ground deformation (PGD) or both. TGD occurs as a result of seismic waves and often stated as wave propagation or ground shaking effect. PGD is the irrecoverable movement that persists after shaking stopped. In this study, the existing pipeline damage relationships for TGD and PGD were evaluated and the performance of Denizli water supply system against future earthquakes was determined. GIS was used extensively to assemble a GIS database of Denizli water supply system and to analyze the seismic performance of the system. Considering the tectonics and earthquake occurrence and activity around Denizli city and its surroundings, 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 damage relationships 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 lateral spread displacement maps of Denizli were prepared. Finally, pipeline damages caused by TGD and PGD were combined and the system performance of Denizli water distribution system were determined. The results show that M6 and M6.3 earthquakes may cause significant disruption to the water supply system whereas the water supply system may not be functional after M6.5 and M7 earthquakes. This work which uses Denizli water supply system as a case study shows that earthquakes cause significant damages to the pipelines in water distribution networks. In order to minimize the damage to pipeline systems from future earthquakes and to have a functional water supply system after the earthquakes, municipalities should assess the performance of their water supply systems against future earthquakes and should take necessary steps as summarized in this study.