İstanbul Tarihi Yarımada'da kentsel ölçekte deprem odaklı kentsel zarar görebilirlik değerlendirmesi
Seismic vulnerability assessment at urban scale in İstanbul Historical Peninsula
Yazar: SELDA ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. FATİH TERZİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı / Şehir Planlama Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Şehircilik ve Bölge Planlama = Urban and Regional Planning
Dizin: Analitik hiyerarşi süreci = Analytical hierarchy process ; Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Sismik tehlike = Seismic hazard ; Zarar görebilirlik = Vulnerability ; Çok kriterli karar verme = Multi criteria decision making

Özet:
Afet planlaması ve yönetim bilincinin ülkemizde hızla artmasına rağmen afetler sonrasındaki olumsuz tabloların devam etmesi yapılan çalışmaların yeterli düzeye ulaşamadığını ya da uygulamalarda sorunların yaşandığını göstermektedir. Küresel Risk Yönetim Endeksi'nden hareketle hazırlanan rapora göre Türkiye 2019 yılında 5.0 endeks puanı ile insani krizler ve afetler bakımından "yüksek riskli" ülkeler grubunda yer almıştır. Afetlerin neden olduğu zararlarla ilgili istatistikler incelendiğinde ise doğal afetlerin her yıl ülkenin gayri safi milli hâsılasında %3 oranında kayıp oluşturduğu, bu kayıpların yanı sıra üretim kaybı, iş gücü kaybı gibi ekonomiyi dolaylı yoldan etkileyen kayıplar da göz önünde bulundurulduğunda bu oranın %4-5'e yaklaştığı bilinmektedir.
Türkiye tarihinde en yıkıcı sonuçlara depremler neden olmuştur ve afetler nedeniyle meydana gelen can kayıplarının %60'ı depremlerden kaynaklıdır. Bilindiği üzere Kuzey Anadolu Fay Hattı (KAF) nedeniyle ciddi deprem riski altında olan kentlerden biri İstanbul'dur. Türkiye'nin finans ve ekonomik merkezi olan şehir aynı zamanda önemli tarihi yapılara ve mirasa da ev sahipliği yapmaktadır. Tarihi dokusu, kültürel mirası ve ekonomik anlamdaki canlılığıyla Fatih ilçesi kentin en önemli parçalarındandır. Fatih tarihi ve turistik öneminin yanı sıra afet riski potansiyeli yüksek, tarihi dokusu nedeniyle deprem riskine karşı dayanıksız yapı stokunun yoğun olduğu bir bölgedir. Daha önce yapılan yönetim planlarında alanın afet riski bağlamında sadece fiziki parametreler gözetilerek değerlendirilmesi, yapılan çalışmaların sosyoekonomik ve altyapı girdilerini fiziksel yapıyla birlikte dikkate almaması bu bölgede risk çalışmalarının gerekliliğini açığa çıkartmaktadır.
Afetlerin sosyoekonomik, fiziksel ve yönetimsel kayıplara neden olması afet yönetimi ve risk azaltma çalışmalarını ön plana çıkarmıştır. Bu çalışma da risk azaltma çalışmalarının en önemli adımlarından biri olan zarar görebilirlik değerlendirmeleri üzerine yoğunlaşmakta, Tarihi Yarımada özelinde fiziksel ve sosyoekonomik parametleri kullanarak, çok kriterli karar verme yöntemi ile depreme bağlı zarar görebilirlik değerlendirme yöntemi sunmaktadır. Zarar görebilirlik değerlendirmelerinin kompleks yapıda olması ve birçok farklı kritere bağlı olması nedeniyle Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) Yöntemi bu çalışmada uygulanmıştır. Esnek yapısı nedeniyle kentsel zarar görebilirlik değerlendirme çalışmalarında çokça kullanılan ÇKKV metotlarından biri olan Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) tercih edilmiş ve Coğrafi Bilgi Sistemleri ile entegre edilmiştir.
Tez çalışmasında en küçük istatistiki birim olarak mahalle yönetim birimi kullanılmış ve alan çalışması Tarihi Yarımada'nın tüm mahallelerini (57 mahalle) kapsamaktadır. Deprem zarar görebilirlik değerlendirmesinde yapısal, sosyoekonomik, altyapı ve kritik kentsel hizmetler olmak üzere dört kriter kullanılmıştır. Yapısal kriterler altında, bina yaşı, inşaat malzeme bilgisi, bina yoğunluğu ve jeolojik açıdan en yüksek zemin ivmesi (PGA) alt kriterleri (parametreleri) kullanılmıştır. Kritik kentsel hizmetler kriteri kapsamında, depremler sonrasında açığa çıkabilecek krizlerle başa çıkma kapasitesini belirleyen hastane, itfaiye, açık yeşil alanlar, polis merkezleri ve çökmeler nedeniyle kapanacak yol parametreleri kullanılmıştır. Altyapı kriteri kapsamında depremlerin meydana gelmesinden sonra ikincil tehlikeleri tetikleyebilecek akaryakıt istasyonları, gaz, elektrik ve su dağıtım hatları kullanılmıştır. Son olarak sosyoekonomik kriterler altında deprem sonrası iyileşme ve yaşanan olumsuzlukların üstesinden gelebilme kapasitesinde etkili olan gelir, eğitim, yaş, cinsiyet gibi demografik ve ekonomik bileşenler değerlendirmeye dahil edilmiştir.
Analitik Hiyerarşi Süreci, (AHS) kapsamında belirlenen tüm deprem zarar görebilirlik kriterlerinin ağırlıklandırılması ve önem derecelerinin belirlenmesinde uzman görüşlerinden yararlanılmıştır. Dört ana grupta toplanan kriterlerin ağırlıklandırılması için şehir plancısı, sosyolog, mimar, inşaat mühendisi ve çevre mühendisi olmak üzere beş uzmanın görüşlerine başvurulmuştur. Her bir ana kriter kendi arasında ve bu kriterlere ait alt kriterler kendi arasında olacak şekilde ikili karşılaştırma matrisleri oluşturulmuş ve uzmanlardan kriterleri puanlamaları istenmiştir.
Uzmanların dönüşleri sonrası gerekli hesaplamalar BPMSG (Business Performance Management Singapore) web sitesi üzerinden yapılmış ve deprem zarar görebilirliği açısından en önemli kriterin %53'lük oranla yapısal kriterler olduğu sonucuna ulaşılmıştır. İkinci en önemli kriteri %20 oranla kritik kentsel hizmetler ve altyapı kriterleri paylaşmıştır. Üçüncü sırayı ise %7'lik oranla sosyoekonomik kriterler almıştır. Kriter ağırlıkları belirlendikten sonra bu ağırlıklar kullanılarak ArcGIS Pro ortamında çeşitli mekânsal analizler gerçekleştirilmiş ve en son ağırlıklı çakıştırma analizi ile her bir ana kriter için zarar görebilirlik haritaları oluşturulmuştur. En son aşamada ise tüm ana kriterlerin birleştirilmesiyle genel bir zarar görebilirlik analizi elde edilmiştir.
Analizler sonucunda sosyoekonomik anlamda ilçenin yaklaşık %49'lük kısmı orta düzeyde zarar görebilirlik seviyesine sahiptir ve nüfusun %78'i bu alanlarda yaşamaktadır. Zarar görebilirlik düzeyinin daha yüksek olduğu kısımlar nüfus yoğunluğunun da yüksek olduğu ilçenin batısında kalan konut alanlarıdır. Özellikle Topkapı surlarının ve Silivrikapı çevresinin sosyoekonomik anlamda problemli olduğu görülmektedir. 
Altyapı tesislerinin hasar dağılımına bakıldığında, alandaki en düşük zarar görebilirlik düzeyine sahip kriter olduğu görülmüştür. Altyapı tesisleri bakımından tarihi dokunun yoğun olduğu Zeyrek mahallesi orta derece zarar görebilirlik oranıyla hasar potansiyelinin en çok yoğunlaştığı alandır. Altyapı tesislerinin hasar dağılımı bakımından vatan caddesinin kuzeyi nispeten daha sorunlu bölgelerdir. 
Diğer bir kriter olan kritik kentsel hizmetlere erişilebilirlik incelendiğinde zarar görebilirlik seviyeleri alanın genelinde düşüktür.  Sağlık tesisleri, itfaiye alanları, polis merkezleri, açık yeşil alanlar erişilebilir bir dağılım göstermektedir. Bu hizmetlere erişimde görece sorun yaşanan bölgeler Yedikule mahallesi ve Haliç kıyıları şeklinde sıralanabilir. 
Yapısal kriterler bağlamında alanın %93 oranında yüksek zarar görebilirlik seviyesinde olduğu görülmüştür.  Üstelik geriye kalan %7'lik bölümse orta derecede zarar görebilirliğe sahiptir. Eminönü ve Haliç kıyıları gibi anıtsal yapıların yoğunlaştığı, sağlamlaştırma çalışmalarının yapıldığı, daha çok ilçenin doğusunda kalan bölümlerde yapı stokunun nispeten daha sağlam olduğu ve genel olarak diğer mahallelerden daha fazla depreme dayanıklı olduğu sonucuna varılabilir. Deprem sonrası tahliye ve arama kurtarma çalışmalarının gerçekleştirilebilmesi için altyapı ve ulaşım sisteminin kullanılabilir durumda olması gereklidir ancak binaların depremde zarar görmesi ya da yıkılması altyapı sistemlerinin kullanılmasını engelleyecektir. Dolayısıyla yapısal problemler domino etkisi oluşturarak kentsel sistemlerin çökmesine neden olacaktır. Bu bağlamda Tarihi Yarımada'da riskli yapı tespitine, güçlendirme ve yenileme çalışmalarına ağırlık verilmelidir.
Hem sosyoekonomik hem fiziksel kriterlere bağlı yüksek zarar görebilirlik seviyelerinin kümelendiği alanların genel olarak alanın batısında ve surların çevresinde olduğu söylenebilir. Aksaray, Binbirdirek, Süleymaniye mahalleleri ve çevresinin hemen hemen her kriter için yapılan analizlerde daha düşük zarar görebilirlik seviyesinde olduğu görülmüştür. Alanın genelinde zarar görebilirlik seviyeleri orta seviyede çıktığından bu sonuçlar deprem bağlamında zarar azaltımı çalışmalarına gerek duyulduğunu göstermiştir. 
Genel olarak bu çalışma ile uygulanan yöntemin sonuç çıktıları, risk azaltım çalışmalarında altlık olarak kullanılabilir. Afet hasarlarının kabul edilebilir seviyelerde tutulması ve yerleşim yerlerinde oluşabilecek zararların öngörülebilmesi için afet öncesi risk azaltımı çalışmalarında yönlendirici olabilir ve şehir planlama süreçlerine entegre edilebilir. Özellikle teknolojik anlamda kalifiye işgücü eksikliği yaşayan kamu kurumlarında kullanılabilecek, düşük maliyetli ve kısa süreli bir analiz yöntemidir. Böylece güncel verilere ulaşıldıkça analiz tekrarlanarak, şehir plancıları gibi deprem mühendisliğinden farklı meslek gruplarının zarar görebilirlik seviyelerindeki değişimi periyodik olarak gözlemlemesini sağlayabilir.

Abstract:
Over the past two decades, awareness of disaster preparedness and management has increased in Turkey however the negative conditions persist after disasters. This situation shows that either the disaster preparedness and management actions have not reached a sufficient level or there are some problems in implementation. According to the report prepared based on the Global Risk Management Index, Turkey was included in the group of "high risk" countries in terms of humanitarian crises and disasters with an index score of 5.0 in 2019. Also, natural disasters have a significantly negative effect on economic factors. According to the statistics on economic losses caused by disasters, natural disasters cause a 3% loss in Turkey's gross domestic product (GDP) every year. 
Turkey has experienced severe earthquakes throughout history which had devastating results. 60% of deaths due to disasters are caused by earthquakes. It is a well-known fact that Istanbul is the leading city of Turkey and it is under the severe risk of the earthquake due to North Anatolian Fault line (NAF). Istanbul has become not only the financial and economical center of Turkey but also it hosts significant historical buildings and heritage. Therefore, Istanbul is one of the leading touristic centers in Turkey. In this regard, especially Fatih plays a key role that hosts Historical Peninsula where the cultural and historical heritages accumulate the most. However, Fatih is a region with a potential of high disaster risk and a dense historical building stock that is vulnerable to earthquakes. According to JICA report, 2002, the "heavy damage location coefficient" evaluation shows the geographical concentration of neighborhoods that require urgent action are concentrated in Fatih. 
Determination of seismic vulnerability includes structural, social, economic and physical factors. In the Historical Peninsula Management Plan (2018), It is stated that conducted risk analyses are not sufficient for today. Moreover, this plan scrutinizes that risk concept should be emphasized more than disaster concept. Risk analysis should consider not only all physical parameters but also it should include social, economic and administrative parameters as well. Also, due to uncontrollable immigration to Istanbul, especially to Historical Peninsula, risk concept should include both physical risks as well as social risks. That is why in this study, Historical Peninsula is chosen as a case study area and it is examined in the context of not only physical parameters but also socio-economic parameters. 
It is obvious that possible losses and damages caused by an earthquake can be reduced as a result of the effective implementation of risk mitigation policies. Planning decisions can be sensitive to disasters and reduce disaster losses depends on the progress of risk planning in every stage of the planning process. For this reason, vulnerability information is an important input in order to determine the places that are likely to be damaged. That is why, this study focuses on vulnerability assessment, which is one of the most important steps of risk reduction studies. 
The fact that disasters cause socioeconomic, physical, and administrative losses, it brings disaster management and risk reduction forward. As the vulnerability assessments are complex and depend on many different criteria, Multi-Criteria Decision Making (MCDM) method is applied in this study. Due to its flexible structure, the Analytical Hierarchy Process (AHP), which is one of the widely used MCDM methods in urban vulnerability assessment studies, is preferred. At the end, a combined method of the Analytical Hierarchy Process (AHP), and Geographic Information System (GIS) is used to evaluate the earthquake vulnerability.
This study is conducted on a neighborhood basis and includes all neighborhoods of Fatih (57 neighborhoods). The criteria needed for vulnerability assessment are discussed under four main groups: structural, socio-economic, infrastructural, and critical urban facilities. Building age, construction material, building density, and settlement suitability analysis of the area are included in the structural criteria. Furthermore, hospitals, fire stations, urban parks and open spaces, police stations and emergency (evacuation) route considered under critical urban facilities because they can determine the coping capacity with the crisis that may arise after earthquakes. Also fuel stations, gas and electricity distribution lines can trigger secondary hazards of earthquakes. Therefore, fuel stations, gas, and electricity distribution lines are evaluated as infrastructure criteria. Lastly demographic and economic components such as income, education, age and gender are included in the socio-economic criteria as they are effective both in the recovery process, adaptation and the capacity to overcome the serious impacts of an earthquake. 
It is necessary to assign weights to all earthquake vulnerability criteria and determine their degree of importance within the scope of the AHP. Experts, including a city planner, a sociologist, an architect, a civil engineer and an environmental engineer are asked to weigh the criteria. Then experts score for each main criterion and each sub-criteria by using pairwise comparison matrices.
After getting experts' opinions, the necessary calculations are made with the help of BPMSG (Business Performance Management Singapore) web site. It is concluded that the most important criterion in terms of earthquake vulnerability is the structural criteria with a rate of 53%. Critical urban facilities and infrastructural criteria take the second most important criterion with a rate of 20% and socioeconomic criteria took third place with a rate of 7%. After the criterion weights are determined, various spatial analyzes are performed in the ArcGIS Pro environment by using these weights. Then vulnerability maps are created for each main criterion using weighted overlay analysis. In the last stage, a general vulnerability analysis is obtained by combining all the weights main criteria.
As a result of the analysis, approximately 49% of the district is exposed to moderate vulnerability level in socioeconomic terms and 78% of the population lives in these areas. The parts where the level of vulnerability is higher are the residential areas located in the west of the district. Especially around Topkapı walls and Silivrikapı are problematic in socioeconomic terms.
Considering the damage distribution of infrastructure facilities, it was seen that it was the criterion with the lowest level of vulnerability in the area. Zeyrek neighborhood, where the historical texture is dense, is the area where the damage potential is most concentrated with its moderate vulnerability. In terms of damage distribution of infrastructure facilities, the north of the Vatan street is relatively more problematic.
Vulnerability levels are low throughout the area when the accessibility to critical urban facilities is examined.  Health facilities, fire stations, police stations, parks and open spaces are accessible from most parts of the district. Regions that are relatively problematic in accessing these services can be listed as Yedikule neighborhood and the shores of the Golden Horn.
In the context of structural criteria, it was observed that the area was at a high vulnerability level of 93%. Moreover, the remaining 3% is moderately vulnerable.It can be concluded that the building stock is relatively stronger in Eminönü and the Golden Horn coasts where monumental structures are concentrated and where reinforcement works are carried out. These areas  are mostly in the east of the district. The infrastructure and transportation system must be available in order to carry out evacuation, search and rescue activities. However, the damage or demolition of the buildings in the earthquake probably prevent the use of infrastructure systems. Thus, structural problems are most likely to cause the collapse of urban systems. In this context , detailed analysis should be done in order to detect risky buildings in Fatih. These detailed information can be used to decide which buildings need reinforcement or renewal. 
The area where high vulnerability levels are concentrated based on both socioeconomic and physical criteria can be concluded as the area generally in the west of the distirct and around the city walls. For almost every criterion Aksaray, Binbirdirek, Süleymaniye neighborhoods and their surroundings were found to be at a lower level of vulnerability. As the vulnerability levels are moderate throughout the area, these results showed that mitigation studies are needed in the context of earthquakes.
In this study, the results of the applied method can be used as a base in risk reduction studies in general. It can be a guide in pre-disaster risk reduction studies. Also this work can be integrated into urban planning processes in order to keep disaster damages at acceptable levels and to predict the damage that might occur in settlements. Moreover, this study can be seen as a low-cost and short-term analysis method that can be used in public institutions which has a lack of technologically qualified workforce. Thus, as the new and updated data are reached, the analysis can be repeated, allowing occupational groups different from earthquake engineers such as city planners, to periodically observe the change in vulnerability levels.