Ünite 6: CBS Kullanılarak Heyelan Analizlerinin Yapılması

Kütle Hareketleri

Kaya kütlelerinin veya bütünlüğü bozularak ana kayadan ayrışıp kopan malzemenin yerçekimi etkisiyle yamaçlardan aşağıya doğru yavaş veya hızlı bir şekilde kütlesel olarak yer değiştirmesi olayına denilmektedir. Yamaç üzerine etki eden yer çekimi kuvvetinin, yamacın dayanma kuvvetini aşmasıdır.

Yamacın kesme dayanımını;

• Yamacı oluşturan malzemenin dayanımı
• Yamacı oluşturan malzemenin kohezyonu
• Yamacı oluşturan malzemenin taneleri arasındaki içsel sürtünme miktarı

belirlemektedir.

Depremler, yoğun yağmur, eriyen kar, gök gürültüsü veya volkanik aktivitelerin yarattığı titreşimler kütle hareketlerine sebep olabilir. Kütle hareketleri, bitki örtüsünün yok olmasına, taşkın olaylarına sebep olabilir ve insan hayatını tehdit edici bir yanı da bulunmaktadır.

Heyelan Nedir?

Toprak zemin, kaya veya molozların yer çekimine yenik düşerek, genellikle yağış veya rüzgar gibi dış etmenler tarafından yamaç aşağı hareket etmeleri olarak tanımlanmaktadır. Can ve mal kaybına, kentleşmeye verimli tarım alanlarının tahrip olmasına sebebiyet vermektedir

Heyelanlar, tutunma direncini yitiren malzemenin bıraktığı boşluk ve tutunma direncini yitiren malzemenin biriktirdiği topuk kısmından oluşur.

Heyelanların Sonuçları

Heyelanların can kayıpları, mal kayıpları ve ekonomik açıdan yarattıkları zararları olmak üzere iki tip sonucu vardır.

1. Doğrudan verilen zarar: Binaların yıkılması, yolların parçalanması, yani tekrardan inşa ve tadilat gerektirecek her sonuç.
2. Dolaylı yoldan verilen zarar: Yolların kapanması sonucu ulaşımın aksaması, endüstriyel ve tarım arazilerinin kaybı veya kullanılamaması, yeşil alan kaybı, turist aktivitesinin düşmesi gibi sonuçları vardır.

Heyelan Neden Meydana Gelir?

Heyelanların oluşması için;

• Yamacın eğim açısının yüksek olması
• Toprak özellikleri
• Bölgede yağışların yüksek seviyelerde olması
• Tabakaların yamaç eğimi ile yanı yönelime sahip olması
• Yol yapım çalışmaları ile yamaç denge profilinin bozulması

gibi şartlar oluştuğunda heyelan meydana gelir.

Heyelanları Etkileyen Unsurlar

Yamaç Açısı: Yamacın açısı ne kadar yüksek olursa, yamacı etkiyen yer çekimi vektörü o kadar büyüyerek heyelan riskini arttırır. Yamacın dayanabildiği en yüksek açıya duruş açısı ya da güvenlik açısı denir. Pekişmemiş malzemelerde bu açı, 25-40 derece arasında değişmektedir

Yamaç Malzemesindeki Su İçeriği: Suyun yamaca eklediği ek yük heyelan tetiklemesine sebep olabilir. Malzemenin içinde bulunan su, kohezyon kaybına sebep olarak taneler arasındaki sürtünmeyi azaltır. Su donduğunda hacmini artıran bir maddedir. Kayalardaki çatlaklara dolan suyun soğuk havalarda donması ve erimesi çatlakları genişleterek kaya dayanımını azaltacaktır.

Depremler ve Volkanik Yüzey Sarsıntıları: Yüzey sarsıntıları, ana kaya üzerindeki toprak örtüsünün direncini yitirip yamaç aşağı hareketine sebep olmaktadır. Sarsıntılar ile malzemenin direncini yitirmesine sebep olacak titreşimi sağlamanın dışında, direncini yitiren malzemenin altına hava boşluğu açarak kayma hızını çok yüksek seviyelere çıkartabilmektedir. Bu sebeplerden ötürü heyelandan kaçmak veya ani bir önlem almak çok zor bir hale gelmektedir.

Aşırı Yağışlar: Yamaç üzerindeki kaya, toprak veya moloz ( toprak ve kireçle karışık taş kırıntıları, yapı döküntüsü, inşaat atığı) malzemelerin tutunma direncini azaltarak heyelanlara sebep olmaktadır. Karadeniz bölgesinde meydana gelen heyelanların çoğunun sebebi, dik eğimli yamaçlar ve bölgeye düşen yağış miktarının oldukça yüksek olmasıdır.

İnsan Etmeni: Heyelan tehlike analizi yapılmadan yapılan yollar, bilinçsizce uyku durumundaki bir heyelanın topuk (kayan malzemenin biriktiği kısım) bölgesinden toprak alınması, ağaçlık bölgelerin orman yangınları veya ormancılık faaliyetleri ile ağaçsızlandırılması, bilinçsiz sulama gibi insan unsurları da heyelanlara sebep olmaktadır

Heyelanların Sınıflandırılması

Heyelanlar, iki gruba ayrılarak sınıflandırılabilir.

• Kayan malzemenin cinsi (Toprak, Kaya, Moloz)
• Kayan malzemenin hareket türü (Düşme, Devrilme, Kayma, Ayrılma ve Akma)

Heyelanların gösterdikleri özelliklere ek olarak, aktivite, kayma/hareket hızı, su muhtevası gibi özelliklerde ölçüt olarak değerlendirilebilir.

Kayan Malzemenin Cinsi:

Toprak: Yeryüzünün, ince taneli olana kadar ufalanmış türlü kütle kırıntılarıyla, çürümüş organik cisimlerden oluşan malzemeye denir. Çoğunlukla bu heyelan tipine halk arasında toprak kayması denir.

Kaya: Büyük hacimli ve büyük kütleli, oldukça sert taş malzemeye verilen isimdir.

Moloz: Toprak ile karışık daha küçük çaplı kayaların birlikte bulunduğu karışımdır.

Kayan Malzemenin Hareket Türü:

• Düşme: Dik bir yamaçtan, yamacın yüksek noktalarından koparak aşağıya malzeme düşmesine verilen isimdir. Bu tip heyelanlarda kayma gerilimi ya çok azdır ya da hiç yoktur.
• Devrilme: Kaya veya toprağın ileriye doğru yamaç aşağı kütle merkezinin çevresinde dönerek devrilmesine verilen isimdir.
• Kayma: Yenilen malzemenin yamaçtan aşağı yönde yüksek kayma gerilimi ile sürüklenmesine verilen isimdir. Bu tip heyelanlarda taşınan malzeme büyük ölçüde yeryüzündedir. En büyük sebepleri ise deprem fayları yüzünden meydana gelen yüzey kırıklarıdır.
• Ayrılma: Nispeten katı zemin altında kumlu veya killi bir katman varsa ve eğer bu katman su ile doygun ise alttaki katman sıvı gibi davranır, üzerindeki materyal yavaş bir şekilde yamaç aşağı kayar. Bu kayma sonucu yer üzerinde sıralı çatlaklar, boşluklar oluşur.
• Akma: Malzemenin yamaç aşağı sürekli bir şekilde neredeyse sıvı gibi davranarak akması olayıdır. Burada kayma gerilimi çok kısa sürelidir. Akan malzeme taneleri arasında boşluk çok azdır.

Aktivite Özelliği:

Aktivite özelliği 4 başlık altında incelenebilir.

• Aktif: Halen hareketine devam etmekte olan heyelan tipidir.
• Askıda: Son 12 ay içerisinde aktivitede bulunmuş ama şu an hareket etmeyen heyelan tipidir.
• Tekrardan Aktif Olmuş: Uzun süredir hareket etmemesine rağmen, tekrar hareketine başlayan heyelan tipidir.
• Aktif Olmayan: Son 12 ay içerisinde hareket etmemiş olan heyelan tipidir. Bu heyelan tipini 4 başlık altında inceleyebiliriz.
  1. . Uyku Durumunda
  2. Terk Edilmiş
  3. Stabilize Edilmiş
  4. Unutulmuş

Kayma/Hareket Hızı Özelliği:

• Aşırı Hızlı: 5 m/saniye ‘den daha hızlı
• Çok Hızlı: 5 m/saniye ile 3 m/dakika arasında
• Hızlı: 3 m/dakika ile 1,8 m/saat arasında
• Orta: 1,8 m/saat ile 13 m/yıl arasında
• Yavaş: 13 m/yıl ile 1,6 m/yıl arasında
• Çok Yavaş: 1,6 m/yıl ile 16 mm/yıl arasında
• Aşırı Yavaş: 16 mm/yıl ‘den daha yavaş

Su Muhtevası: Su muhtevasını 4 başlık altında inceleyebiliriz.

• Kuru: Görünür bir nemi olmayan malzeme,
• Nemli: İçerisinde çok az miktarda su bulunduran malzeme,
• Islak: Bir kısmı sıvı gibi davranabilecek kadar su bulunduran malzeme,
• Çok Islak: Sıvı gibi davranabilecek kadar su bulunduran malzemedir.

Heyelanların Yapısı: Heyelanlar 4 temel kısımdan oluşmaktadır (Şekil 6.5).

• Taç Kısmı: Heyelan sonrasında açığa çıkan en üst kısmıdır.
• Yenme Kısmı: Tutunma kabiliyetini kaybeden malzemenin önceden durduğu kısımdır.
• Toplanma Kısmı: Can ve mal kayıplarını ortaya çıkaran kısımdır. Eğer burası bir tarım arazisi ise tarım yapmayı imkansız hale getirir.
• Topuk Kısmı: Toplanma kısmının altında bulunan en uç kısmıdır. Tekrar oluşabilecek heyelana karşı önlem alma konusunda önemli bir kısımdır.

Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Heyelan Analizleri:

Heyelan değerlendirme analizlerinde birçok yöntem vardır. ICONA, en çok kullanılan yöntemdir. Bu yöntemde heyelan risk analizi yapılacak bölgenin;

• Arazi kullanımı,
• Bitki örtüsü yoğunluğu,
• Topoğrafyasının,
• Jeolojik özelliklerinin,

değerlendirilerek bir sınıflandırma yapılması gerekir. Bu yöntem ile arazi değerlendirme yaklaşımları bir karar verme sürecine ihtiyaç duymakta ve bu karar verme süreci, Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) adı verilen bir algoritma ile yapılmaktadır.

Günümüzde en çok kullanılan heyelan analizi yöntemi Düzenlenmiş Evrensel Toprak Kaybı Denklemi (RUSLE) yöntemidir. RUSLE yönteminde kullanılan parametreler;

• Ortalama toprak kaybı (ton/ha/yıl)
• Yağış erozyon faktörü (ton/ha/yıl)
• Toprak heyelan faktörü
• Eğim uzunluk faktörü
• Eğim dikliği faktörü
• Arazi örtüsü ve yönetimi faktörü
• Heyelan kontrol ve önleyicilik

gibi etmenlerdir. Heyelan analizlerinde izlenecek akım şeması Şekil 6.6 ‘da gösterilmiştir.