BULANIK MANTIK YÖNTEMİYLE KIYI ALANLARI KIRILGANLIK … · yapılmıtır. Elde edilen sonuçlar bulanık mantık parametre üyelik fonksiyonlarının modele tanımlanmasında kullanılmı

BULANIK MANTIK YÖNTEMİYLE KIYI ALANLARI

KIRILGANLIK ANALİZİ

Gülizar Özyurt Tarakcıoğlu ([email protected]), Ayşen Ergin

([email protected])

Orta Doğu Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Deniz

Mühendisliği Araştırma Merkezi, Dumlupınar Blv., 06800, Çankaya,

ANKARA

ÖZET İklim değişikliği ve buna bağlı olarak yükselen deniz seviyesinin yaratacağı artan kıyı erozyonu, fırtına kabarma dalgalarına bağlı su baskınları, kıyıların daimi olarak su altında kalması, tatlı su kaynaklarında tuzluluk artışı gibi

etkiler bütün ülkelerde sorunlara yol açacaktır. Bu çalışmada, deniz seviyesi yükselmesinin yaratacağı olumsuz etkileri tanımlayan insan ve fiziksel faktörler kullanılarak, kıyı alanlarının kırılganlığını bulanık mantık yöntemiyle ölçmek için geliştirilen model (Özyurt, 2010) uygulamalı olarak gösterilmektedir. Bu model; farklı kıyı alanlarının deniz seviyesi yükselmesine olan kırılganlıklarını göz önüne alarak bu alanlara uyumda öncelik verilmesini; herhangi bir kıyı alanında yaşanacak etkilerin o bölge için önem sırasına dizilmesini ve de herhangi bir etki için kritik olan parametrelerin anlaşılmasını sağlamaktadır. Böylece uyum stratejileri ve uygun kaynak aktarımı bilimsel ve veriye dayalı bir doğrulukla planlanabilecektir. Geliştirilen modelin Türkiye’de Göksu, Göcek ve Amasra kıyı şeridi ile İngiltere’de Teignmouth kıyıları gibi farklı özelliklerdeki alanlara ait uygulanması tartışılmaktadır.

COASTAL VULNERABILITY ASSESSMENT BASED ON FUZZY

EXPERT SYSTEMS

ABSTRACT Climate change and anticipated impacts of sea level rise such as increased coastal erosion, inundation, flooding due to storm surges and salt water

intrusion to freshwater resources will affect all the countries but mostly small island countries of oceans and low-lying lands along coastlines. In this study, a fuzzy coastal vulnerability assessment model (Özyurt, 2010) to sea level rise which integrates physical and human activity indicators of impacts of sea level rise using commonly available data is introduced. The results enable decision makers to compare and rank different regions according to their vulnerabilities, to prioritize impacts of sea level rise on the region according to the vulnerability of the region to each impact and to determine the most vulnerable parameters for planning of adaptation measures to sea level rise. The application of the developed coastal vulnerability assessment model to Göksu, Göcek and Amasra shorelines in Turkey and Teignmouth area in

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

433

United Kindom is discussed to show the model performance across different

coastal areas. Anahtar kelimeler: Kırılganlık Analizi, Bulanık Mantık, Deniz Seviyesi Yükselmesi, Kıyı Alanları Yönetimi

GİRİŞ İklim değişikliği ve buna bağlı olarak yükselen deniz seviyesinin yaratacağı etkiler kıyı alanlarında hem fiziksel hem de sosyo-ekonomik sorunlara yol açacaktır. Bu artış alçak rakımlı kıyı alanlarını özellikle de deltaları ciddi şekilde tehdit etmektedir. Türkiye kıyılarının da hem sosyo-ekonomik, hem de ekolojik açıdan önemi yüksek alanlar olması, bu konuda yapılması gereken çalışmaların zorunluluk olduğunun en önemli göstergesidir. Her ne kadar denizlerdeki yükselmenin okyanuslardaki kadar etkili olmayacağı öngörülse de, sadece su yükselmesinin yaratacağı toprak kaybı değil, artacak kıyı erozyonu, yükselen fırtına kabarmaları ve yer altı su kaynaklarında gözlenecek tuzluluk artışı gibi etkilerin bütün kıyı alanlarında ciddi sorunlara yol açacağı göz önüne alınmalıdır. Kıyı alanlarında sadece yeni sorunlar değil, kıyı alanı yönetimi konularını kapsayan ve hali hazırda yaşanan bir çok sorunun daha da etkili olarak ortaya çıkması beklenmektedir. Kıyılardaki kalkınmanın sürdürülebilirliğini ve de deniz seviyesi yükselmesine karşı yapılacak olan uyum çalışmalarına kaynak aktarımının bilimsel ve veriye dayalı bir doğrulukla planlanabilmesi için çeşitli çalışmalar yapılmalıdır. Bu çalışmalardan önemli bir tanesi de kıyı alanları kırılganlık analizidir. Genel tanım olarak kırılganlık(vulnerability) bir sistemin karşılaşacağı herhangi bir baskının (örneğin iklim değişikliği) yaratacağı olumsuz etkiler karşısındaki geri dönülemez biçimde bozulma sınırı olarak tanımlanmaktadır. İklim değişikliğinin neden olduğu sorunlar her yerde aynı şiddetle ortaya çıkmayacaktır. Bu nedenle yapılacak iklim değişikliği kırılganlık analizlerinin önceliği, iklim değişikliğinin olumsuz etkilerine yoğun şekilde maruz kalacak bölge ve insan gruplarını tespit etmek ve uygun kaynak aktarımını sağlamaktır. Bu analizlerin etkili olmasını sağlayan faktörlerin başında bölgenin jeolojik, fiziksel ve sosyoekonomik veri tabanlarının bütünlüğü ve geçerliliği ile riskin önceliği ve yerel karar mekanizmalarınn tutumları gelmektedir. Bugüne kadar çeşitli kırılganlık analizleri yapılmış olup, farklı kırılganlık modelleri de (IPCC, 2014) literatürde bulunmaktadır. Ancak çoğunlukla ayrıntılı veri gereksinimi, sayısal analizleri ve uzman altyapısı

gerektiren modeller, özellikle yerel yönetimleri kaynak açısından zorlamakta ve proaktif bir yöntem belirlenmesine engel olmaktadır. Ülkemiz başta olmak üzere özellikle veri, kaynak, ve insan gücü açısından sorun yaşayan bütün ülkelerde yerel mekanizmaların belirli bilgi birikimi kullanarak kullanabilecekleri, kıyı alanlarının deniz seviyesi yükselmesine olan kırılganlığını ortaya koyan bir modelin altyapısı Özyurt (2007) tarafından ortaya konmuştur. Bu modelde, kıyı alanlarında yaşanacak süreçleri tanımlayan fiziksel ve insan kaynaklı parametreler için kırılganlık sınıfları her bir parametre için kesin sınırlar ile belirlenmiş ve genel kırılganlık basit aritmetik ile hesaplanmaktadır. Ancak, birçok modelin çözmesi gereken sorunların başında kıyı sisteminin dinamik ve çok değişkenli yapısı nedeniyle


434

yaşanan sonuçların kesinliğindeki belirsizlik derecesi gelmektedir. Sadece

fiziksel yapı değil, insan-doğa etkileşiminin bu fiziksel yapı üzerindeki etkisinin derecesinin de bilinmezliği, kırılganlık değerlendirmeleri için çok önemli olması nedeniyle model sonuçlarındaki belirsizlik derecesini daha da arttırmaktadır. Ayrıca sınıflandırmalara dayalı bu tip modellerde parametrelere ait kırılganlık sınıflarının keskin limitler ile belirlenmesi elde edilen sonuçların da benzer keskinliğe sahip olmasına neden olmakta bu durum ise hem kıyı sisteminin dinamik ve değişkenliğinin hem de kullanılan veriler ile ilgili belirsizliklerin modelde etkili olarak ele alınmasına engel olmaktadır. Bu önemli sorunun çözülmesi için altyapı olarak kullanılan modelin (Özyurt, 2007) parametre tabanlı yapısı korunmuş ancak parametre ve kırılganlık sınıfları ile analizlerin bulanık mantık yöntemi ile yapılması tasarlanmıştır. Bu çalışmada, bulanık mantık yöntemi ile geliştirilen kıyı alanları kırılganlık analiz modeli (Özyurt, 2010) temel hatları ile tanıtılmaktadır. Modelin Göksu,

Göcek ve Amasra kıyılarındaki uygulaması ile genel çalışma prensipleri gösterilmiş olup, Teignmouth kıyısındaki uygulaması ise yöntemin coğrafi bilgi sistemleri ile beraber kullanımını ortaya koymaktadır. YÖNTEM Model, deniz seviyesi yükselmesinin fiziksel etkilerini;

A. Kalıcı su basması (inundation) B. Kıyı Erozyonu (coastal erosion) C. Fırtına Kabarmasına bağlı su baskıları (coastal flooding due to storm

surge) D. Yeraltı su kaynaklarının tuzlanması (Salinity intrusion to groundwater

resources) E. Irmaklarda tuzluluk artışı (Sailinity intrusion to rivers/estuaries)

olarak beş ana başlık altında incelemektedir. İlk aşamada kıyı alanlarının deniz seviyesi yükselmesine olan kırılganlıklarını belirlemek amacıyla yukarıda bahsedilen fiziksel etkilerin kıyı da yaratacağı sonuçları en iyi şekilde ortaya koyacak çeşitli fiziksel ve insan etkisi parametreleri tanımlanmıştır (Tablo 1). Parametrelerin tanımları ile ilgili ayrıntılı bilgi Özyurt(2010)’da bulunmaktadır. Analitik hiyerarşi süreci (AHS); karar vericilerin karmaşık problemleri, problemin ana hedefi, kriterleri, alt kriterleri ve alternatifleri arasındaki ilişkiyi hem objektif hem de subjektif düşünceler doğrultusunda gösteren(Saaty,1980), hiyerarşik yapıda modellemeye olanak sağlaması nedeniyle özellikle insan etkisi parametreleri ile fiziksel etkilerin entegre edilme sürecinin karmaşıklığının belirli bir hiyerarşi de ortaya konması (ağırlıkların belirlenmesi) için kullanılmıştır. Uzmanlar ile yapılan anket çalışması sonucunda modeldeki her bir parametre için parametre ağırlıkları AHS yöntemi ile belirlenmiş ve entegre edilmiştir. Böylece fiziksel etkileri tanımlayan parametrelerin fiziksel süreçlere olan katkıları ve birbirleri olan etkileşimleri daha gerçekçi bir şekilde modele tanımlanmıştır (Özyurt vd. 2010).


435

Klasik sınıflama yöntemlerinden farklı olarak bulanık mantık yöntemine

(Zadeh, 1976) dayalı bir değerlendirme modeli geliştirilmiştir. Böylece özellikle parametreler için gruplama ve kırılganlık sınıfları tanımlanırken veri eksikliği ve subjektif tanımlamalara dayanan sınıflandırmalardaki belirsizliğin model üzerindeki etkisi en aza indirilmeye çalışılmıştır. Tablo 1 Model parametreleri ve tanımladıkları fiziksel etkiler Etki Fiziksel Parametreler İnsan Etkisi Parametreleri

1. Kıyı Erozyonu Pl.l Deniz Seviyesi Yüksel me Hızı

Hl.l Kum Taşımının Azalması

P1.2 Jeomorfoloji H1.2 Irmak Rejimi Düzenlemesi

P1.3 Kıyı Eğimi H1.3 Kıyı Yapıları Yoğunluğu

P1.4 HV3 H1.4 Doğal Koruma Yapıları Bozulması

P1.5 Kum Bütçesi H1.5 Kıyı Koruma Yapıları

P1.6 Gelgit Aralığı

2. Fırtına kabarması sonucu su basması

P2.1 Deniz Seviyesi Yükselme Hızı

H2.1 Kıyı Yapıları Yoğunluğu

P2.2 Kıyı Eğimi H2.2 Doğal Koruma Yapıları Bozulması

P2.3 Hsurge H2.3 Kıyı Koruma Yapıları

P2.4 Gel git Ara lığı

3. Su basması P3.1 Deniz Seviyesi Yükselme Hızı

H3.1 Doğal Koruma Yapıları Bozulması

P3.2 Kıyı Eğimi H3.2 Kıyı Koruma Yapıları

P3.3 Gelgit Aralığı

4. Yer altı su kaynaklarında tuzlanma


H4.1 Yer altı Su Kaynakları Kullanımı

P4.2 Kıyıya Yakınlık H4.2 Arazi Kullanımı

P4.3 AkiferTipi

P4.4 Hidrolik Kondüktivite

P4.5 Yer altı suyunun

Derinliği (deniz seviyesinden)

5. Irmaklarda tuzluluk artışı


H5.1 İrmak Rejimi Düzenlemesi

P5.2 Gelgit Aralığı H5.2 Kıyı Yapıları Yoğunluğu

P5.3 Nehir Ağzındaki H5.3 Arazi Kullanımı

Su Derinliği

P5.4 Debi

Bulanık mantık günümüzde kontrol sistemi olarak yoğunlukla kullanılmaktadır. Bulanık kontrol sistemleri (fuzzy control systems), ölçüm destekli bir veya birden fazla girdi ile yine ölçüm destekli bir çıktı ve her ikisini birbirine bağlayan kurallardan oluşmaktadır. Kırılganlık, sayısal veri olarak ölçülemeyen bir parametre olduğu için bir çok çalışma ve uygulamada kullanılan bulanık kontrol sistemleri kırılganlık modeli için uygun değildir.


436

Kontrol sistemleri dışında çevre bilimleri çalışmaları için kullanılan yoğunlukla

uzman görüşlerine dayalı bulanık uzman sistemleri (fuzzy expert systems) ölçümlere dayalı girdi ve çıktı olmadan kurulan bulanık mantık sistemleri olduğundan kırılganlık modelinde kullanılmasına karar verilmiştir. Bu çalışmada tanıtılan kırılganlık modeli için temel alınan bulanık mantık yöntemi özellikle sayısal olarak net bir şekilde ifade edilemeyen parametreleri kullanarak oluşturulan sistemler için uygulanmaktadır (Zadeh, 1960). Parametrelerin çeşitli aralıklarla sınıflar olarak tanımlandığı sistemlerde hem belirsizlik katsayısını hem de uzman öznelliğini en aza indirmek için kullanılan bulanık mantık yöntemi, kırılganlık teriminin sayısal denklemler tarafından doğrudan tanımlanamaması ve de çok farklı parametrelerden oluşması nedeniyle bu modelde tercih edilmiştir. Kırılganlık her ne kadar tanım olarak netleşmişse de, bir sistemin kırılganlığını belirleyen parametreler ile bu parametreleri sınıflandırmak için kullanılan limitler ve de sistemin kırılganlık derecesini belirleyen kıstaslar kesin olarak ortaya konamamaktadır.

Bir sistemin kırılganlığı derecelendirilirken kullanılan ölçek çok,az ya da orta derece kırılganlık olmaktadır. Sözel terimlerin derece olarak kullanılması da araştırmacılara bağlı tanımlamayı zorunlu kılmaktadır. Ancak özellikle bölgesel ya da ulusal planlamada birden fazla farklı bölgeyi kapsayan çalışmalarda kişilere bağlı değerlendirmelerin nesnelliğini sağlamak gereklidir. Kırılganlık modelinin amaçları hem tek bir kırılganlık indisine ulaşmak, hem de fiziksel etkileri için kırılganlık indisleri hesaplayarak öncelikleri belirlemektir. Bu nedenle tek bir bulanık mantık sistemi değil, hem her bir fiziksel etki için hem de genel kırılganlık indisi için olmak üzere toplam 6 sistem kurulmuştur. Fiziksel etki sistemleri için parametrelere ait üyelik fonksiyonları ve kurallar tanımlanmış, çıktı olan kırılganlık indisleri durulaştırılarak tek bir sayıya (etki indisleri) dönüştürülmüştür. Durulaştırılmadan bulanık aritmetik kullanılarak etki sistemlerinin çıktıları toplanmış, toplanan bu sonuç durulaştırılıp genel kırılganlık indisi olarak tanımlanmıştır. Kırılganlık modeli Şekil 2'de verilen akış şemasını izleyecek şekilde oluşturulmuştur. Parametre Sınıflandırması ve Üyelik Fonksiyonları Üyelik fonksiyonlarının seçimi bulanık mantık sistemlerinin başarısı için en önemli adımlardan biridir. Sistemi tanımlayan parametrelerin üyelik fonksiyonlarının oluşturulmasında çeşitli fonksiyonlar ve yöntemler uygulanmaktadır. Parametre sınıflandırması için Avrupa kıyılarını kapsayan ayrıntılı bir veri seti toplanmış olup (Özyurt, 2010), bulanık kümeleme ortalaması (fuzzy cluster-means) algoritması kullanılarak sınıf tanımlamaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar bulanık mantık parametre üyelik fonksiyonlarının modele tanımlanmasında kullanılmış ve modelin genel yapısı oluşturulmuştur (Şekil 1).

Şekil 1 Parametre sınıflandırması için kullanılan bulanık kümeleme algoritması sonucu ve bulanık mantık üyelik fonksiyon karşılığı (Özyurt, 2010)


437

Şekil 2 Kırılganlık Model Modülleri, uygulama aşamaları, sonuçlar ve kullanım önerileri


438

Bulanık Mantık Sistem Kuralları

Bulanık mantık sistemi, tanımlanan girdilerin belirli kurallar çerçevesinde bir çıktıya bağlanmasını sağlar. Bulanık mantık yönteminin bir sistemi doğru yansıtması için en önemli koşul bu kuralların doğru olarak tanımlanabilmesidir. Önemli olan sistemi yansıtan optimum kural sayısını kullanmaktır. Literatürdeki çalışmalar (Afshar, 2007; Dorsey, 2003; vd.), Analitik Hiyerarşi Yöntemi çalışmasının sonuçları ve uzman görüşleri kullanılarak kıyı alanları kırılganlık modeli için gerekli olan kurallar dizisi hazırlanmıştır. Kalıcı su basması modülü için insan etkisi alt grubunu değerlendirmek amacıyla modelde kullanılan bazı kurallar örnek olarak verilmiştir: 1. Eğer (doğal koruma kaynaklan mükemmel durumda); (Su basması üzerinde insan etkisine bağlı sistem kırılganlığı çok düşük) 2. Eğer (Kıyı koruma yapıları yok); (Su basması üzerinde insan etkisine bağlı sistem kırılganlığı çok yüksek)

Sistem Operatörleri ve Kırılganlık İndisi Hesaplaması Bulanık mantık sisteminde kuralları oluştururken kullanılan “ve”, “ve ya” gibi söz gruplarının matematiksel karşılığı olarak farklı aritmetik yöntemler kullanılmaktadır. Bir ya da bir çok parametreyi bir araya getirirken ve sonuç bulanık setini oluştururken yine farklı aritmetik yöntemler kullanılabilir. Hangi operatörlerin ve hangi yöntemlerin kullanılacağı sisteme ve uzman görüşüne bağlıdır. Kırılganlık modelinde farklı seviyelerde farklı operatörler ve aritmetik yöntemler kullanılarak sistemin en iyi şekilde yansıtılması sağlanmıştır. Girdilerin bütünleşik olarak değerlendirilmesinde olasılık (PROBOR), alt etkilerin hesaplanmasında maksimum (MAX) ve toplam kırılganlığı hesaplanmasında ise toplam (SUM) kullanılmıştır. Bulanık sayı seti olarak ortaya çıkan kırılganlık sonuçlarının tek bir sayı haline dönüştürülmesi için de farklı yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden biri olan ağırlık merkezinin hesaplanması en çok kullanılan yöntem olup, kırılganlık modelinde de bu yöntem tercih edilmiştir. Kullanılan kırılganlık ölçeği 5’li bir ölçek olup, en az – en yüksek kırılganlık arasında sözel olarak tanımlanmıştır. Bu tanım tüm model uygulamaları için sabittir. Örnek Uygulama: Göksu, Göcek ve Amasra, Türkiye Bulanık mantık yöntemi tabanlı kıyı alanları kırılganlık modeli Türkiye’de üç farklı kıyı alanına uygulanmıştır. Üç farklı denize kıyısı olan bu alanların jeomorfolojik ve insan kullanım yoğunlukları da farklıdır. Paylaşılan uygulama sonuçları ile modelin çalışma prensibi ve bulanık mantık yönteminin avantajları aşağıda tartışılmaktadır. Modelin kullanıcılar tarafından daha rahat uygulanabilmesi için bir kullanıcı arayüzü hazırlanmıştır. Bu arayüz ile her bir parametreye ait veri girişi yapılmakta ve modelin çalışması tek bir komut ile sağlanmaktadır. Modelin çalıştırılmasından sonra elde edilen sonuçlar hem tablo hem de grafik olarak kullanıcıya sunulmaktadır. Bu hali ile kullanıcı seçtiği kıyı şeridini tek bir birim olarak modele tanımlamaktadır. Özellikle parametrelere ait verinin düşük çözünürlükte bulunduğu bölgeler için bu yöntem ile analiz yapmak mümkün olmaktadır. Göksu, Göcek ve Amasra kıyı alanları için her bir bölgeyi


439

tanımladığı kabul edilen ve modelde kullanılan veriler Tablo 2’de, analiz

sonuçları ise Tablo 3’de gösterilmektedir. Tablo 2 – Modelde kullanılan parametre girdileri (Özyurt, 2010) Fiziksel Parametreler Göksu Göcek Amasra

Deniz Seviyesi Yükselme Hızı(mm/year) 2 1 3

Jeomorfoloji 5 2 1

Kıyı Eğimi (%) 1 5 7

Belirgin Dalga Yüksekliği (m) 3 2 5

Kıyı çizgisi değişimi (%) -50 -10 -5

Fırtına Kabarma Yüksekliği (m) 4 5 7

Gelgit(m) 0.3 0.3 0.3

Kıyıya Yakınlık (km) 0.4 0.4 0.7

Akifer Tipş 1 1 1

Hidrolik Konduktivite (m/s) 0.000016 0.000324 0.00044

Su kaynağı derinliği (m) 2 0.5 5

Irmak debisi (m3/s) 90 50 -

Irmak derinliği (m) 1 0.5 -

İnsan Etki Parametreleri

Sediman miktarında azalma (%) 60 20 10

Irmak Regülasyon Seviyesi 2 1 1

Kıyı yapıları(%) 5 50 25

Yer altı su stres indeksi(%) 80 70 30

Arazi Kullanımı 5 3 3

Doğak Koruma Durumu (%) 60 40 25

Kıyı koruma Yapıları (%) 3 5 30

Tablo 3 Kırılganlık Modeli Analiz Sonuçları (Özyurt, 2010)

Etki indislerini oluşturan insan ve fiziksel kırılganlık indislerinin karşılaştırılmaları örnek olması açısından Göksu Deltası sonuçları için Şekil 3’de verilmektedir. Tablo 3’de verilen sonuçlar kıyı alanları yönetim planlaması açısından bir çok strateji geliştirilmesi için temel sağlamaktadır. Genel kırılganlık sonuçlarına bakıldığında öncelikli alanın Göksu Deltası olduğu açıkça görülmektedir. Göcek ve Amasra orta derecede kırılganlığa sahip olmakla beraber Göcek için kalıcı su baskını ve fırtına kabarması olası etkileri açısından bölgenin yüksek kırılganlığa sahip olduğunu göstermektedir. Amasra için en yüksek kırılganlık ve dolayısyla planlama açısından en önemli

Göksu Göcek Amasra

Kıyı Erozyonu 4.00 3.00 3.00

Kalıcı Su Baskını 4.05 4.00 3.00

Fırtına Kabarması 4.00 4.00 3.78

Yer altı su kaynakları 3.83 2.73 2.44

Nehir tuzlu su girişi 2.88 2.00 0.00

KIRILGANLIK 3.71 3.20 3.05


440

sorun fırtına kabarmasıdır. Diğer etkiler düşük-orta derecede kırılganlık

olduğuna işaret etmektedir. Göksu içinse hemen hemen bütün fiziksel etkiler için yüksek kırılganlık görülmektedir ve alanın sosyo-ekonomik önemi de değerlendirildiğinde, kıyı alanları ulusal planlaması açısından bu bölgeye öncelik verilmesi gerektiği ortaya çıkmaktadır. Bu sonuçlar geliştirilen modelin yerel özellikleri oldukça iyi yansıttığını ortaya koymaktadır. Şekil 3, modelin bir başka çıktısı olan ve farklı etkiler üzerindeki fiziksel ve insan etkisi parametrelerinin önemini gösteren grafiği sunmaktadır. Göksu Deltası örneğinde görülebileceği üzere kıyı erozyonu ve fırtına kabarması açısından kırılganlığın temel nedeni alanın fiziksel özellikleridir. Buna karşılık özellikle yer altı suyunda yaşanacak olumsuzluklardaki temel problem insan kaynaklıdır. Bu bilgiler geliştirilecek stratejilerin doğru amaçlara hizmet etmesini sağlayacaktır. Örneğin kıyı erozyonu ile ilgili geliştirilecek stratejiler fiziksel yapıyı değiştirmek ya da korumak odaklı olmalıyken, yer altı su kaynakları ile ilgili yapılması gerekenler insan davranışını değiştirmek odaklı

olmalıdır. Bu grupların alt parametreleri ile beraber model tarafından incelenebilmesi, geliştirilecek stratejilerin kırılganlık derecelerine etkisinin de değerlendirilmesini sağlamaktadır. Benzeri bir çok çözüm önerisi model sonuçları kullanılarak her bölge için geliştirilebilir.

Şekil 3 Etkiler için fiziksel (mavi) ve insan etkisi (kırmızı) parametrelerinin karşılaştırmalı kırılganlık dereceleri – Göksu Deltası Model sonuçlarının direkt değerlendirilmesinin sağladığı faydaların yanında, bulanık mantık yönteminin kullanılmasının sunduğu bir başka imkan ise sonuçların barındırdığı belirsizliği degerlendirme imkanı sağlamasıdır.

Kırılganlık gibi sayısal bir tanımı olmayan parametrelerde belirsizlik analizi yapmak her modelde mümkün değildir. Ancak bulanık mantık tabanı ile yukarıda sunulan direkt sonuçlara benzer şekilde çok katmanlı olarak belirsizlikler analiz edilebilir. Şekil 4’de genel kırılganlık sonuçlarının elde edildiği bulanık mantık setleri görülmektedir. Göksu için elde edilen 3.71 sonucu Şekil 4.b’deki dağılımın ağırlık merkezidir. Bu sonucun elde edildiği bulanık mantık setinin sonuç etrafında sınırlı şekilde dağılması, elde edilen kırılganlık derecesinin belirsizliğinin düşük olduğunu göstermektedir. Fakat, Göcek için durum farklıdır. Genel kırılganlığı tanımlayan 3.2 değerinin elde edildiği bulanık mantık seti çok daha geniş bir kırılganlık dağılımından hesaplanmıştır. Bu durum, elde edilen sonucun (3.2) alanı tanımlamakta yetersiz kalabileceğini


441

işaret edebilir. Bu sonuç, aynı zamanda alandaki kırılganlık koşullarının farklı

etkiler için birbirinden oldukça farklı seviyelerde oluştuğunu da anlatmaktadır. Bu analizler bulanık mantık yönteminin kullanılması sayesinde mümkün olmakta ve elde edilen sonuçların kesinliği hakkında daha ayrıntılı değerlendirme yapılmasına olanak sağlamaktadır.

a) b) Şekil 4 Göcek (a) ve Göksu (b) için genel kırılganlık sonuçlarının dağılımını

gösteren bulanık mantık setleri. Örnek Uygulama: Teignmouth, İngiltere Geliştirilen modelin coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ile entegre şekilde uygulaması İngiltere’nin Güneydoğu kıyısında bulunan Teignmouth kıyı şeridi için yapılmıştır. Bu bölgenin seçilmesinin temel nedeni hem açık deniz kıyı alanı olması hem de Teign nehrini okyanusa bağlayan 9 km uzunlukta bir haliç alanının analiz edilmesidir. Ayrıca Türkiye kıyılarından farklı olarak, belirgin gelgit yüksekliği bölgede fiziksel süreçleri etkilemektedir. Böylece hem birden fazla fiziksel süreç hem de farklı sosyo-ekonomik koşullar, geliştirilen model tarafından değerlendirilmiştir. Bölgeye dair ayrıntılı veri setleri coğrafi bilgi sistemleri ortamında mevcuttur. Yüksek çözünürlüğe sahip veri setlerinin olması nedeniyle geliştirilen model için öncelikli olarak CBS ortamında kıyı şeridi 50 özgün parçaya ayrılmıştır. Burada amaç, analiz yapılacak küçük parçaların en az tek bir model parametresi için diğer parçalardan farklı olmasıdır. Böylece modelin yerel kırılganlıkları daha ayrıntılı analiz etmesi sağlanmış ve modelin yerel farklılıkları etkili bir şekilde yansıtma durumu test edilmiştir. Şekil 5, bu bölge için genel kırılganlık ve kıyı erozyonu için elde edilen sonuçları göstermektedir. Her iki panelde ilk haritalar sabit kırılganlık indisine göre olan sonuçları (5’li sözel kırılganlık indisi) göstermektedir. İkinci haritalar ise sayısal olarak elde

edilen kırılganlık değerlerinin jenks metodu ile bölge için 5’li gruplanmasıdır. Şekil 5’de gösterilen sonuçlara göre, bölgenin genel kırılganlığı az-orta derecededir. Sayısal sonuçlara bakıldığında özgün parçalar için hesaplanan kırılganlık değerleri 2.07-3.31 arasında değişmektedir. Özellikle haliçin kuzey kısımı ile yerleşim alanları çok daha yüksek kırılganlık değerlerine sahiptir. Kıyı şeridindeki daha düşük kırılganlık sonuçlarının önemli bir sebebi burada bulunan büyük ölçekli kıyı koruma yapılarıdır. Kıyı erozyonu sonuçları ise etkilere ait olan kırılganlıkların farklı kıyı parçalarında görülebileceğini ve genel kırılganlığın daha düşük görüldüğü şeritlerde örneğin kıyı erezyonunun daha yüksek kırılganlıkla değerlendirildiğini açıkça göstermektedir. Bu durum yerel özelliklerin önemli olduğunu ve CBS tabanlı analizlerin bu tip analizlerde


442

çok daha etkili bilgilendirme yapabildiğini anlatmaktadır. Ayrıca bu sonuçlar

kompleks soruların kümeleme yöntemleri ile analiz edilirken dikkatli olunması gerektiğine de vurgu yapmaktadır.

Şekil 5 Teignmouth kıyısı için genel kırılganlık (üst panel) ve kıyı erozyonu kırılganlık (alt panel) sonuçları

SONUÇ VE ÖNERİLER Bu çalışmada, kıyı alanlarının deniz seviyesi yükselmesi başta olmak üzere, kıyı erozyonu, fırtına kabarması sonucu su baskınları, tatlı su kaynaklarının tuzlanması gibi temel sorunlar ışığında analizi için geliştirilen bulanık mantık tabanlı bir kırılganlık analiz modeli tanıtılmıştır. Kıyı alanları kırılganlık analiz modeli geliştirilirken o model parametrelerinin seçilmesi sırasında fiziksel özellikleri gösteren

parametrelerin yanı sıra kıyılardaki insan etkisini de yansıtan parametreler modele katılmış, o kırılganlık sınıflandırmaları hem sözel (düşük, yüksek gibi) hem de sayısal olarak her bir etki ve parametre grupları için oluşturulmuş, o bulanık mantık uzman sistem altyapısı, parametre üyelik fonksiyonlarının oluşturulan geniş veri seti kullanılarak değerlendirilmesi ve bulanık mantık kurallarının tanımlanması ile 3 seviyede tasarlanmış, o uzman deneyimlerinin analitik hiyerarşi yöntemi ile modele entegre edilmesi o modelin bir kıyı alanları yönetim aracı olarak farklı ölçeklerde uygulanmasının geçerli kılınması sağlanmıştır.


443

Geliştirilen kırılganlık analiz modelinin Göksu, Göcek ve Amasra kıyı

alanlarındaki uygulaması üzerinden modelin çalışma mantığı tartışılmıştır. Bu alanlar içinde Göksu yüksek kırılganlık göstermekte, Göcek ve Amasra düşük-orta derece kırılganlığa sahip olarak tanımlanmaktadır. Bölgelerin farklı etkilere olan kırılganlığı fiziksel ve insan etkinliklerine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Model ayrıca Teignmouth, İngiltere kıyısında CBS sistemi ile entegre edilerek uygulanmıştır. Bu uygulama ile daha yüksek çözünürlüğe sahip veri setleri ile çok daha ayrıntılı analizler yapılabileceği, geliştirilecek stratejilerin daha yerel ölçekte değerlendirilebileceği ortaya konmuştur.

TEŞEKKÜR Bu çalışma, TÜBİTAK Proje No: 108M589 “Kıyılarda İklim Değişikliğine Karşı Kumlanma Modeli Destekli Kırılganlık Analizi Projesi – KIDEKA” ile TÜBİTAK 2219 Doktora Sonrası Araştırma Destek Bursu kapsamında desteklenmiştir.

KAYNAKLAR Afshar, A., Marino, M. A., Ebtehaj, M., and Moosavi, J. (2007). "Rule-Based Fuzzy System for Assessing Groundwater Vulnerability." Journal of Environmental Engineering, 133(5), 532-540. Dorsey, D. W., and Coovert, M. D. (2003). "Mathematical Modeling of Decision Making: A Soft and Fuzzy Approach to Capturing Hard Decisions." Human Factors, 45(1), 117-135. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp. Ozyurt G., Ergin A. (2012) Fuzzy Coastal Vulnerability Assessment Model – Local Assessment: Case Study of Teignmouth, UK. ICCE2012, Santander, İspanya. Ozyurt G., Ergin A. (2012) Spatial and Time Balancing Act: Geomorphology in View of Integrated Coastal Zone Management, Studies on Environmental and Applied Geomorphology, Dr. Tommaso Piacentini (Ed.), Intech, 141-162 Ozyurt, G., Ergin, A., Baykal, C. (2010) Coastal Vulnerability Assessment to Sea Level Rise Integrated with Analytical Hierarchy Process. ICCE2010, Shanghai, Çin. Bildiri No: 504 Ozyurt, G. (2010) Fuzzy Vulnerability Assessment of Coastal Areas to Sea

Level Rise. ODTÜ İnşaat Müh. Bölümü Doktora Tezi. Ozyurt, G (2007) “Vulnerability of Coastal Areas to Sea Level Rise: A Case Study on Göksu Delta” Yüksek Lisans Tezi, ODTÜ İnşaat Mühendisliği, Ankara Saaty,L. T. (1980) The Analytic Hierarchy Process, Mcgraw-Hill Comp., USA Zadeh L.A. (1976) “A fuzzy-algorithmic approach to the definition of complex and imprecise concepts”. International Journal Man-Machines Studies, 8, 249-291


444

Documents

BULANIK MANTIK YÖNTEMİYLE KIYI ALANLARI KIRILGANLIK … · yapılmıtır. Elde edilen sonuçlar bulanık mantık parametre üyelik fonksiyonlarının modele tanımlanmasında kullanılmı