Search

ÖZET Kıyı bölgesindeki katı madde hareketinin belirlenmesi, bu bölgenin anlaşılması ve düzenlenmesi için oldukça önemlidir. Dalgalar, topografik yapı ve malzeme özellikleri son derece hareketli olan bu bölgedeki katı madde hareketine önemli etkilerde bulunmakta ve oluşan profillerin durumunu (erozyon-yığılma) belirlemektedir. Bu çalışmada, kıyıya dik katı madde hareketi, dalga yüksekliği ve periyodu, taban eğimi ve tabandaki malzeme çapı dikkate alınarak fiziksel bir modelle incelenmiş ve elde edilen erozyon profili verileriyle bar parametreleri belirlenmeye çalışılmıştır. Fiziksel model verileri kullanılarak yapılan boyutlu ve boyutsuz regresyon analizleriyle bar parametreleri için boyutlu ve boyutsuz denklemler kurulmuştur. Elde edilen boyutlu ve boyutsuz denklemlerin yanı sıra, fiziksel model verileri, yapay sinir ağı (YSA) modeliyle de irdelenmiş ve ilgili parametreler belirlenmiştir. Çalışma yedi bölüm ve eklerden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde dalga mekaniği, kıyılarda katı madde hareketi, YSA hakkında genel bilgiler ve literatür çalışmaları verilmiştir, ikinci bölümde yapılan çalışmalar hakkında bilgiler anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, bar parametreleri için fiziksel model çalışmalarından ve bu çalışmaların verileri kullanılarak kurulan boyutlu ve boyutsuz denklemlerden ve YSA modelinden elde edilen bulgular verilmiştir. Dördüncü bölümde, bar parametreleri için kurulan boyutlu, boyutsuz ve literatürdeki denklemler ve YSA model sonuçlan karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Beşinci ve altıncı bölümlerde sırasıyla çalışmadan elde edilen sonuçlar ve öneriler verilmiştir. Yedinci bölümde kaynaklar, eklerde ise barın başlangıç noktasının orijinal kıyı çizgisine yatay uzaklığı için regresyon analiz sonuçlan ile tüm parametreler için deney, boyutlu, boyutsuz ve literatürdeki denklem sonuçlan sunulmuştur. Çalışmada; bar parametreleri için kurulan boyutlu ve boyutsuz denklemlerin ve YSA modelinin, literatürdeki denklemlerden çok daha iyi sonuç verdiği, ve YSA modelinin, kurulan denklemlerden daha başardı olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Kıyıya Dik Katı Madde Hareketi, Kıyı Profilleri, Erozyon Profili Yığılma Profili, Bar Parametreleri, Regresyon Analizleri, Yapay Sinir Ağlan vııı SUMMARY Determination of Bar Parameters Caused by Cross-Shore Sediment Movement In order to understand the features of coastal zone and to utilize the costal areas, it is necessary to determine the sediment movement and the resulting transport. Waves, topographic features and matemi parameters are the most important fectors to affect the sediment movement and coastal profiles. In this study, by taking in the consideration of wave height and period, bed slope and sediment diameter, cross-shore sediment movement was studied in a physical model and various bar parameters of the resultant erosion type profile were determined. Various kinds of dimensional and non-dimensional equations were obtained by regression analyses in which the experimental results were used. The experimental results were also evaluated by using neural networks and the related bar parameters were determined. The study comprises seven chapters and appendices. In the first chapter, general knowledge about wave mechanics, sediment transport and neural networks as well as a general literature review are presented. In the second chapter, the performed studies are given. In the third chapter, the experimental results and dimensional, non-dimensional equations and neural networks, which were obtained from resulting data of physical model studies, are presented. In the fourth chapter, the dimensional, non-dimensional and literature equations as well as neural networks results are evaluated. In the fifth and sixth chapter, the conclusions and recommendations of the study are given, respectively. In the seventh chapter, references are given. In the appendices, the results of regression analysis of the distance between coastline and equilibrium point as well as the experimental results and dimensional, non-dimensional and literature equation results of all parameters are presented. It was concluded that the results of the dimensional, non-dimensional equations and neural networks were better than those of cited in equations literature. It was also concluded that the results of neural networks were better than those of dimensional and non-dimensional equations. Key Words: Cross-Shore Sediment Movement, Coastal Profiles, Erosion Profile, Accretion Profile, Bar Parameters, Regression Analysis, Neural Networks IX 163

ÖZET Kıyı bölgesinin anlaşılabilmesi, düzenlenebilmesi ve bu bölgeden faydalanılabilmesi, dalga mekaniğinin belirlenmesiyle mümkündür. Bu bölgede son derece düzensiz olan dalga hareketini belirlemek oldukça güçtür. Özellikle, düzensiz topografyalar üzerinde dalga sapmasını belirlemek çok kompleks bir problemdir. Bu çalışmada, dalga sapmasını belirleyen diferansiyel denklemler sayısal olarak çözülmüş, dalga sığlaşması ve kırılması da dikkate alınarak dalga ortogonalinin yörüngesini, dalga yüksekliğini ve açısını belirleyen bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Çalışma altı bölüm ve eklerden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde dalga mekaniği hakkında genel bilgiler ve literatür çalışmaları verilmiştir. İkinci bölümde dalga sapması konusundaki sayısal çalışmalar ve yapılan bilgisayar programı hakkında bilgiler anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, sayısal modelin düzenli ve düzensiz topografyalara uygulanmasıyla, düzenli topografyalar için Snell Kanunundan, düzensiz topografyalar içinse grafik yöntemlerden elde edilen sonuçlar çizelge ve şekillerle verilmiştir. Dördüncü bölümde, bilgisayar programından elde edilen sonuçlarla, Snell Kanunu ve grafik yöntemlerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve irdelenmiştir. Beşinci bölümde çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir. Altıncı bölümde öneriler sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Dalga Mekaniği, Dalga Sapması, Dalga Sığlaşması, Dalga Kırılması, Sayısal Model SUMMARY It is necessary to determine the wave mechanics in the coastal zone in order to understand and utilize this area. It is very difficult, however, to determine wave mechanism in this irregular zone. Especially, wave refraction over such irregular topographies is a very complicated process. In this study, differential equations governing wave refraction of regular waves are numerically solved and a computer programme which determine orthogonal, height and angle of refracted waves is developed. Wave shoaling and breaking are also taken into consideration in the programme. The study comprises six chapters and appendices. In the first chapter, general knowledge about wave mechanics and related literature review are given. In the second chapter, numerical studies on wave refraction are introduced and a computer programme to solve the governing equations is developed. In the thirty chapter, the developed model is applied to both regular and irregular topographies. The result are presented together with a result of Snell law for regular bottoms and with a result of graphical methods for irregular bottoms. In the fourth chapter, the results obtained from the numerical model are compared with those of Snell law and graphical methods. In the fifty chapter, conclusion of this study are presented. In the sixty chapter, recommendations are given. Key words: Wave Refraction, Wave Mechanics, Water Wave, Wave Shoaling, Wave Breaking, Numerical Model 97

Bu çalışmada, Karadeniz için açık deniz ve yakın kıyı dalga parametrelerinin tahmini, ECMWF ERA Interim rüzgar alan verileri kullanılarak üçüncü nesil dalga tahmin modeli (SWAN) ile gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında, Hopa ve Sinop istasyonlarında iki farklı rüzgar kaynağı verileri (DMİ ve ECMWF) kullanılarak dört farklı basitleştirilmiş dalga tahmin yöntemi (Wilson, SPM, Jonswap ve CEM yöntemleri) ile de dalga parametrelerinin tahmini yapılmıştır. SWAN, basitleştirilmiş dalga tahmin sonuçları ve ECMWF'in dalga tahmin verileri, Hopa ve Sinop istasyonlarındaki ölçüm verileriyle (Hs ve Tz) kıyaslanarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, SWAN model sonuçları, Hopa istasyonundaki METU3 dalga tahmin verileri ile de kıyaslanmıştır. Bütün bu kıyaslamaların neticesinde, çalışılan bölgede baz alınan zaman diliminde SWAN modelin en iyi sonucu verdiği (Hs için Hopa'da R = 0.71, Sinop'da ise R = 0.66) belirlenmiştir.SWAN dalga modeli, 6 saat zaman ve 0.016o x 0.016o alansal çözünürlükte 15 yıllık bir süre için koşturulmuş ve tüm Karadeniz için çeşitli dalga parametrelerini (Hs, Tm-01, Tz, Te, ? ve iki spektrum parametresi) içeren bir veri tabanı oluşturulmuştur. Bu veri tabanı kullanılarak öncelikle tüm Karadeniz için belirgin dalga yüksekliği ve gücünün yıllık, mevsimlik ve aylık ortalama alansal dağılım haritaları üretilmiş, daha sonra, Türkiye'nin Orta ve Doğu Karadeniz bölümüne odaklanılarak açık deniz şartlarında belirlenen noktalarda dalga gücünün zamansal değişimleri incelenmiştir. Belirlenen noktalarda kurulması olası dalga gücü çiftliklerinin DEGİ değerleri ve dalga gücünün aşılma olasılıkları irdelenerek elde edilebilecek dalga enerji miktarları da tespit edilmiştir.Tüm Karadeniz dikkate alındığında, dalga gücü potansiyelinin Türkiye kıyılarının batı kesiminde en büyük değere (3 kW/m) ulaştığı, batıdan doğuya doğru gidildiğinde ise bu değerin azaldığı (1.5 kW/m) tespit edilmiştir. Benzer şekilde, Türkiye'nin Orta ve Doğu Karadeniz bölümünde seçilen noktalarda kurulacak dalga çiftliklerinden (2100 m uzunluğunda) üretilebilecek enerji miktarlarında (10 MWh/m/yıl - 5 MWh/m/yıl) da benzer bir eğilim olduğu belirlenmiştir. In this study, hindcasting of offshore and nearshore wave parameters in the Black Sea was carried out by the third generation wave prediction model (SWAN - Simulated WAve Nearshore) using the ECMWF ERA Interim wind fields. In addition, wave parameters were estimated by 4 different parametric or simplified models (Wilson, SPM, Jonswap, and CEM methods) using two different wind sources (DMİ and ECMWF) at Hopa and Sinop buoy stations where measured wave parameters data is available. Results of the SWAN, simplified models, and wave hindcast data of the ECMWF were compared against measurement data (Hs ve Tz) at Hopa and Sinop buoy stations. The models accuracies were evaluated by comparing each other using statistical error measures. Besides, the SWAN model results were compared with the METU3 wave hindcasts at Hopa station. As a result of all these comparisons, it was observed that the SWAN model gives the best results (R = 0.71 at Hopa station, R = 0.66 at Sinop station for Hs) in the study area and at that period.The SWAN model, which was set-up with temporal and spatial resolutions of 6 hours and 0.016o x 0.016o respectively, was run for a period of 15 years and a dataset including various wave parameters (Hs, Tm01, Tz, Te, ?, and two spectrum parameters) for all of the Black Sea was generated. The annual, seasonal, and monthly mean spatial distributions of significant wave height and wave power for all of the Black Sea were firstly produced by using this dataset,, and then, the temporal changes of wave power at a few stations, which are in open sea, were examined by focusing on the Middle and Eastern Black Sea Region of Turkey. Probabilities of exceedance of wave power at these stations and wave energy development index values of wave farms that may be established around these stations were determined and amount of wave energy that can be harnessed around these stations was identified.Considering the whole Black Sea, it is determined that the western part of the Turkish coasts of the Black Sea has the largest value of the potential of wave power (3 kW/m) and this value decreases to 1.5 kW/m from west to east. Similarly, it is concluded that there is a similar trend for the amounts of wave energy (from 10 MWh/m/year to 5 MWh/m/year), which will be able to be produced from the wave farms installed at the selected locations (2100 m long) in the Middle and Eastern Black Sea Section of Turkey. 170

Kıyılardaki katı madde hareketinin bilinmesi; kıyı yapılarının stabilitesi, yeni kıyı oluşumu ve buna uygun yapıların inşa edilmesi açısından büyük öneme sahiptir. Katı madde hareketi sonucu oluşan erozyon veya yığılma profilleri çoğunlukla taban eğimi, dalga şartları ve tabandaki malzemenin özelliklerine göre şekillenmektedir.Bu çalışmada, yığılma bölgesi başlangıç noktasının orijinal kıyı çizgisine yatay uzaklığı, yığılma bölgesi tepe noktasının orijinal kıyı çizgisine yatay ve düşey uzaklığı, yığılma bölgesinin kıyıya dik genişliği ve yığılma bölgesi hacmi, kıyı profilinde yığılma bölgesi parametreleri olarak tanımlanmıştır. Tanımlanan bu parametreler için fiziksel model verileri, yedi farklı dalga yüksekliği, iki farklı dalga periyodu, dört farklı taban eğimi ve üç farklı malzeme çapı dikkate alınarak elde edilmiştir. Fiziksel model verileri kullanılarak regresyon analizleri yapılmış ve her bir parametre için boyutlu ve boyutsuz denklemler kurulmuştur. Denklemler, fiziksel model verileriyle karşılaştırılarak en uygun olanları belirlenmiştir. Bunun yanında, dalga yüksekliği, periyodu, taban eğimi ve malzeme çapının yığılma bölgesi parametreleri üzerine etkileri de incelenmiştir.Çalışma sonucunda yığılma bölgesi parametrelerine en fazla etkileyen faktörlerin dalga dikliği ve ortalama tane çapı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, yığılma bölgesi parametrelerinin, dalga yüksekliği ve periyodunun artmasıyla arttığı anlaşılmıştır. Çalışmadan elde edilen denklemlerin, yığılma bölgesi parametrelerini belirlemede başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. Understanding of sediment movement in costal areas is very important in terms of stability of coastal structures, recovery of coast areas and formation of new coast. Accretion or erosion profiles, which are formed as a result of sediment movement, develop commonly according to bed slope, wave conditions and sediment properties.In this study, horizontal distance from starting point of accretion zone to original shore line, horizontal and vertical distance from crest point of accretion zone to original shore line, width of accretion zone perpendicular to coast and volume of accretion zone were determined as parameters of accretion zone in coastal profile. For these determined parameters, physical model data was examined considering seven different wave heights and two different wave periods, four different bed slope and three different sediment diameters. Regression analyses were made using of physical model data, than dimensional and non-dimensional equations were found for each parameter. The equations were compared to physical model data to determine the best equation for each accretion parameter. Also, effects of wave height and period, bed slope and sediment diameter on accretion parameters were examined.In consequence of this study, it was clearly understood that parameters of accretion zone was mostly affected from wave steepness and sediment diameter. Besides, if wave height and wave period increase, parameters of accretion zone generally increase. It was arrived to conclusion of the equations successfully determined parameters of accretion zone. 86