Liman içi çalkantıların modellenmesi
Numerical modelling of harbor resonance
Yazar: OLCAY EĞRİBOYUN
Danışman: PROF. DR. LALE BALAS
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dalga dönüşümü = Wave transformation ; Fiziksel modelleme = Physical modelling ; Kıyı alanları = Coastal areas ; Rezonans = Resonance ; Sayısal modelleme = Numerical modelling ; Yansıma = Reflection

Özet:
Çalkantı ve rezonans analizleri, bir ticari liman, yat limanı ya da balıkçı barınağının tasarımı için gerekli olan çalışmalardır. Derin denizden sığ sulara ilerleyen dalgaların, sapma, sığlaşma, kırınım, yansıma, kırılma ve taban sürtünmesi etkileri sonucu, yükseklik, yön ve periyotlarında değişimler meydana gelmektedir. Dalgaların ilerlerken uğradıkları bu değişimler, yumuşak eğim eşitliğine dayalı sayısal modeller ile çözümlenebilmektedir. Tez çalışmasında, parabolik yumuşak eğim eşitliğini temel alan açık kaynak kodlu REF/DIF 1 dalga modeli incelenmiş ve Giresun kıyısal alanına uygulanarak dalga ilerlemesi başarıyla modellenmiştir. Liman içi çalkantı ve liman rezonansı problemlerinin analizlerinde ise eliptik yumuşak eğim eşitliğini çözümleyen açık kaynak kodlu RIDE dalga modeli ile çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Modeller literatürde doğruluğu kabul görmüş fiziksel model deneyleri ile test edilmiştir. RIDE dalga modelinin hem liman içi çalkantılarını hem de liman rezonansını başarılı biçimde benzeştirebildiği belirlenmiş ve Türkiye kıyılarında farklı kıyı suyu kütlelerine uygulanmıştır. Batı Karadeniz'de yer alan Kilimli Balıkçı Barınağı ve Filyos Limanı ile Ege Denizi'nde yer alan Seferihisar Koyu'nun rezonans davranışları modellenerek incelenmiştir. Deprem etkenli uzun dalga ilerlemesinin Seferihisar Koyu için rezonans problemi oluşturabileceği saptanmıştır. Kare ve dikdörtgen geometrilere sahip limanlarda oluşabilecek çalkantı ve rezonans problemlerinin analizi için dalga havuzunda dört ayrı deney düzeneği kullanılarak ölçümleme çalışmaları da yürütülmüştür. Fiziksel model çalışmaları, RIDE dalga modeli sonuçları ile karşılaştırılarak, kıyı yapısı yüzeylerinin dalga enerjisini sönümlendirme dereceleri tespit edilmiştir. Doğruluğu kanıtlanmış açık kaynak kodlu sayısal modellerin, kıyısal sularda çalkantı ve rezonans problemlerinin çözümlenmesinde yönetim araçları olarak kullanılması önemle önerilmektedir.

Abstract:
Harbor agitation and resonance analysis are essential for planning a commercial port, marina, or fishing harbor. Wave height, direction, and period change as they propagate from deep water to shallow due to refraction, shoaling, diffraction, reflection, wave breaking, and bottom friction. The wave transformation can be analyzed with numerical models based on the mild slope equation. The wave model based on the parabolic mild slope equation, REF /DIF 1, which is available as open-source code, was investigated in this work. Wave propagation was successfully modeled by applying it to the coastal area of Giresun. Harbor agitation and resonance analysis were performed using the open-source coded RIDE wave model based on the elliptic mild-slope equation. The models were tested with physical model experiments accepted in the literature. It was found that the wave model RIDE can successfully simulate both harbor agitation and resonance, and it was applied to various coastal water bodies on the Turkish coast. The resonance behavior of Kilimli Fishing Harbor and Filyos Port in the western Black Sea and Seferihisar Bay in the Aegean Sea was investigated using numerical models. It was found that the propagation of earthquake-induced long waves may pose a resonance problem for Seferihisar Bay. In addition, measurement studies were conducted using four different experimental setups in the wave basin to analyze wave agitation and resonance problems that may occur in harbors with square and rectangular geometry. By comparing the physical model studies with the results of the wave model RIDE, the degrees of dissipation of wave energy from the surfaces of coastal structures were determined. The validated and verified open-source numerical models are strongly recommended to be used as management tools for solving wave agitation and resonance problems in coastal waters.