Posidonia oceanica çayırlarının dalga özellikleri ve kumsal morfolojisi ile etkileşimi
Interaction between Posidonia oceanica seagrass meadows, wave features and beach morphology
Yazar: NİLAY ELGİNÖZ
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL TANIK ; PROF. DR. SEDAT KABDAŞLI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science
Dizin: Kıyı profili = Coastal profile ; Posidonia oceanica = Posidonia oceanica

Özet:
Batmış ve batmamış bitkilenmenin, özellikle dalganın tabandan etkilendiği kıyıya yakın sığ su bölgesinde, dalgaları sönümleme eğiliminde olduğu, akış direncini arttırdığı ve akım yapısını kontrol ettiği bilinmektedir. Bu süreç katı madde birikimine ve erozyon oranının azalmasına yol açar. Son otuz yıldır bitkilenmenin neden olduğu dalga sönümleme miktarı ve bitkilenmenin kıyı erozyonuna etkisi, arazi çalışmaları, sayısal ve fiziksel modelleme çalışmaları ile araştırılmaktadır.Genel olarak bitkilenme diye tabir edilen kavram, kelpler gibi makroalgleri, deniz çayırları gibi çiçekli bitkileri ve diğer tüm suda yaşayan bitkileri içermektedir. Deniz çayırları; Antarktika hariç tüm kıtaların kıyılarında bulunan ve 60 civarında türü olan tamamen batık olarak haliç ve denizlerde yetişen sualtı çiçekli bitkileridir ve dünya genelinde kıyı ekosistemlerinin önemli ekolojik ve ekonomik bileşenlerine ev sahipliği yaparlar.Posidonia oceanica uluslararası sözleşmelerle koruma altında olan Akdeniz'de endemik bir deniz çayırı türüdür. Türkiye kıyılarında yaygın olarak bulunduğu için bu çalışmada modellenmek üzere Posidonia oceanica türü deniz çayırları seçilmiştir.Bu çalışmanın amacı, Posidonia oceanica çayırlarının neden olduğu dalga ve dalga enerjisi sönümlemesi miktarı ile kıyı profilinde meydana getirdiği değişimin deneysel yöntemlerle araştırılmasıdır. Deneyler İTÜ Hidrolik Laboratuvarı'ndaki bir dalga kanalında, nikel-krom tel ve dübeller kullanılarak 1/10 ölçekte imal edilmiş Posidonia oceanica modelleri kullanılarak yürütülmüştür. Modeller dalga kanalında doğal kum kullanılarak oluşturulmuş olan 1/5 eğimli kıyı modeline yerleştirilmiştir. Dalga kanalı, bitkili ve bitkisiz tarafta aynı anda ölçüm yapılabilmesi için kıyıya dik bir cam yardımıyla ikiye bölünmüş ve bir tarafa modeller yerleştirilirken diğer taraf boş bırakılmıştır. Deneyler farklı dalga dikliklerine sahip düzenli ve düzensiz dalgalar kullanılarak yapılmıştır.Sonuçlar, daha önceki çalışmalarla uyumlu olarak, Posidonia oceanica çayırlarının etkin bir şekilde dalgaları sönümlediğini ve dalga enerjisini azalttığını göstermiştir. Dalga sönümleme miktarı, bitkili alan kıyı çizgisine yaklaştıkça artmaktadır ve dalga yüksekliği ya da dalga periyodu ile orantılı değildir.Fırtına koşulları altında oluşan kıyı profili erozyon bölgesi ve açıkdeniz barı olarak iki bölgeye ayrılabilir. Aynı dalga koşullarında, bitkili tarafta bar, bitkisiz tarafa nazaran kıyıya daha yakın oluşmaktadır. Taşıma mesafesi azaldığı için kum hareketine harcanan enerji azalmaktadır. Gelen enerji sabit olduğuna göre aradaki fark bitki tarafından harcanmaktadır. Erozyon alanı, bitkisiz tarafta, bitkili tarafa göre fazladır ve kıyı profilinin denge noktası bitkili tarafta, bitkisiz tarafa nazaran kıyı çizgisine daha yakında oluşmaktadır. Çalışma sonucunda hem Posidonia oceanica'lı hem de Posidonia oceanica'sız kıyı profilinin geometrik büyüklükleri için ampirik formüller önerilmiştir.Bitkilenmeden sonra kıyıya doğru olan bölgede, bitkilenme, hem kıyıdan açığa doğru hem de açıktan kıyıya doğru olan yataydaki dalga orbital hızını azaltmaktadır. Bitkilenmeden önceki bölgede bitkili kısım kıyıya doğru olan yatay hızı genellikle etkilemezken, kıyıdan açığa doğru olan hızı azaltmaktadır. Bitkilenmeden kıyıya doğru olan bölgede ise bitkilenmenin hem aşağı doğru hem de yukarı doğru düşey hız bileşenini azalttığı görülmektedir.

Abstract:
Submerged and emergent vegetation tends to attenuate waves, increases flow resistance and controls flow regime, especially in shallow waters where waves are affected by the sea bottom, this process cause sediment accumulation and decrease erosion rates. In the last three decades, magnitude of wave attenuation caused by vegetation and effect of vegetation on beach erosion was being studied by in-situ researches, numerical and physical modelling studies.Submerged and emerged vegetation includes macroalgeas like kelp species, flowering plants like seagrasses and all the other plant species, which grow in water. Seagrasses, which includes almost 60 species, present all over the world except coasts of Antarctica. Seagrasses, are fully submerged flowering plants, exist in estuaries and seas. Also, they are habitats of very important components of coastal ecosystems.Posidonia oceanica is a seagrass species under protection by international conventions and is endemic in Mediterranean Sea. Since it is widely spread around coasts of Turkey, Posidonia oceanica was chosen to be modelled physically.The aim of this study is to investigate the ratio of wave attenuation, energy dissipation and coastal profile changes caused by Posidonia oceanica meadows with experimental methods. Experiments were conducted in a wave flume in ITU Hydraulics Laboratory using 1:10 scaled Posidonia oceanica models manufactured with nickel-crom strings and wall plugs. Models were placed on a modelled sandy coast with 1:5 slope in the wave flume. The wave flume was divided into two sections with a glass wall perpendicular to the coast to measure wave heights, water particle velocity and coastal profiles both in the vegetated and non-vegetated areas simultaneously. Experiments were conducted for regular and irregular waves with different wave steepnesses.The results of the study showed that Posidonia oceanica meadows attenuated waves and dissipated wave energy significantly and this result is comparible with previous research studies. Wave attenuation increased when the vegetated area was moved to onshore direction and wave attenuation was correlated with neither offshore wave height nor wave period.Coastal profile under storm conditions can be divided into two sections as erosion area and offshore bar. Under same wave conditions, offshore bar formed closer to the coastline, on the vegetated side of the wave flume. Therefore, the transport distance of sediment was shorter and the wave energy used for sediment transport was less than that of the non-vegetated side. The actual wave energy was the same in both sides so the energy difference was used by vegetation. The erosion area on the vegetated side was smaller relative to the non-vegetated side, and equilibrium point of the coastal profile was closer to the coastal line on the vegetated side. Empirical equations were proposed for coastal profile?s geometric characteristics for vegetated and non-vegetated coasts.Horizontal wave orbital velocities were affected by vegetation before and after the vegetated area. Water particle velocities decreased due to vegetation in both offshore and onshore directions after the vegetated area. However, there was velocity decrease only on the offshore direction before vegetated area. Velocity values declined for both directions as for vertical wave orbital velocities.