Erzincan Barajı'nın olası yıkılma senaryolarının sayısal analizlerle incelenmesi ve taşkın etkilerinin değerlendirilmesi
Analysis of potential failure scenarios of the Erzincan Dam through numerical analysis and evaluation of flood effects
Yazar: AKIN ÜSLÜ
Danışman: PROF. DR. SALİM SERKAN NAS
Gümüşhane Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Erzincan ilinde bulunan ve 1997 yılında tarımsal sulama amacıyla inşa edilen Erzincan Barajı'nın olası yıkılma senaryolarının incelenmesi ve taşkın etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma alanı olarak Erzincan Barajı'nın seçilmesi barajın olası yıkılması ile ilgi herhangi bir belirti ya da şüpheli bir durum olmasından kaynaklanmamaktadır. Barajın olası yıkılma felaketine karşılık önlem alınması adına oluşturulan ilgili tüm senaryolar, tamamen teorik ve sayısal olarak belirlenmiştir.
Çalışma kapsamında, insansız hava araçlarıyla, havadan ölçüm ile 1,552.76 ha alanda gerçekleştirilen hava fotoğrafı ve 3B tarama verileriyle yüksek hassasiyetli sayısal yükseklik modelleri oluşturulmuştur. Baraj gövdesinde oluşması muhtemel yıkılma gediği, en olumsuz senaryonun elde edildiği Froehlich (1995) yaklaşımına bağlı olarak trapez şekilli olarak belirlenmiştir. Ortalama gedik genişliği 102.35 m, gedik yüksekliği 61.92 m olarak elde edilmiş olup gediğin oluşum süresi de 0.35 s olarak hesap edilmiştir. 
Belirlenen gedik parametrelerine, rezervuar alanı ve hacim – satıh eğrilerine bağlı olarak HEC-RAS programı kullanılarak gövde aksında meydana gelen taşkın hidrografı elde edilmiştir. Elde edilen taşkın hidrografına göre pik debi değeri 12,308.50 m3/s seviyesine kadar yükselmiştir.
Flow 3D yazılımıyla taşkının etkileri 2B ve 3B simüle edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, barajın yıkılması durumunda taşkın alanında en yüksek akım derinliği 12.30 m'ye, akım hızı ise 19 m/sn'ye ulaşmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği sonuçları, yerleşim yerleri, sanayi tesisleri ve tarım arazilerinin taşkından etkilendiğini göstermiştir.
2B ve 3B analiz sonuçları karşılaştırılarak 3B analizin daha detaylı ve güvenilir sonuçlar sunduğu görülmüştür. Can kaybı olasılıkları 2B analize göre 57 kişi 3B analize göre ise 107 kişi olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
This thesis examines potential collapse scenarios and evaluates flood impacts of the Erzincan Dam, built in 1997 for agricultural irrigation in Erzincan province. The dam was chosen for study without any signs or suspicions of potential failure. Precautionary scenarios for dam failure were determined solely theoretically and numerically.
Within the study, unmanned aerial vehicles created high-precision digital elevation models covering 1,552.76 hectares. The potential breach in the dam, determined in a trapezoidal shape using the Froehlich (1995) approach, had an average width of 102.35 m, height of 61.92 m, and formation time of 0.35 s.
Using the HEC-RAS program, flood hydrographs on the dam axis were obtained based on breach parameters, reservoir area, and volume-surface curves. The peak discharge value in the obtained flood hydrograph reached 12,308.50 m³/s.
The Flow 3D software simulated flood effects in 2D and 3D. In the event of dam failure, the highest flow depth in the floodplain was 12.30 m, with a flow velocity of 19 m/s. Computational fluid dynamics analysis results indicated the impact on residential areas, industrial facilities, and agricultural lands.
Comparing 2D and 3D analyses, 3D analysis provided more detailed and reliable results. The probability of loss of life was 57 people in 2D analysis and 107 people in 3D analysis.