Hidrolik

Deniz Dalgası Nasıl Oluşur?

Deniz dalgası nedir ve nasıl oluşur ?

Bu blog yazısında kısaca deniz dalgası nın ne olduğunun nasıl oluştuğunu ve ne büyüklükte oluşabileceğini bu yazımızda bulabileceksiniz. Öncelikle deniz dalgası nedir ve denizde dalga neden oluşur sorularına cevap arayalım.

Dalgaları oluşturan sebepler

Her şeyden önce rüzgar, dalgaların oluşumunda önemli bir faktördür. Rüzgarlar, deniz yüzeyinde enerji ile bir itki oluşturarak deniz dalgalarını oluşur. Ayrıca depremler sonucunda tsunami adı verilen büyük dalgalar meydana gelebilir.

Dev dalga

Dev deniz dalgası nda sörf yapan sporcu

Rüzgar

Deniz ve okyanus gibi büyük su kaynaklarının yüzey alanındaki dalgalanmalar, üzerlerinden esen rüzgârdan kaynaklanmaktadır. Okyanus dalgaları karaya ulaşmadan önce yüzlerce kilometre yol kat edebilir. Bu tipteki deniz dalgalarına rüzgar dalgaları adı verilir ve bu dalgalar 30 metre yüksekliğe kadar ulaşabilmektedir.

Deniz dalgası ve bir gemi

Görselde deniz dalgası ve bir gemi görülmektedir.

Rüzgar dalgalarının en önemli özelliklerinden birisi de (randomness) rastgelelik/gelişigüzellik özelliğidir. Rüzgar dalgalarının şekli periyodu ve yüksekliği her ne kadar belirli sınırlar dahilinde öngörülebilir olsa da birbirinden farklı özelliklere sahip olabilir. Şu anki teknoloji ile gelecekte meydana gelecek dalgaların parametrelerini %100 bilmek mümkün olmasa da bazı istatistiksel yöntemler ile tahmin ve hesaplar yapılabilmektedir. Bunlara rüzgar dalgası modelleri denilmektedir.

Deniz dalgası nın oluşması için rüzgarın su ile sabit bir yönden belirli bir süre ve yeterli mesafeden engelsiz temas halinde olması gerekir. Rüzgar ne kadar uzun sürerse, o kadar güçlü esebilir ve dalgayı daha güçlü hale getirebilir. Örneğin, okyanustaki dalgaları Marmara Denizi’ndekilerle karşılaştırmak aydınlatıcı olabilir; veya küçük bir gölde dalga boyları ve Ege Denizi’ndeki dalga boyları.

Tsunami

Deniz dalgası nı oluşturan başlıca nedenlerden bir diğeri ise tsunamilerdir. Tsunami kelimesi dilimize Japonca’dan geçmiş bir kelimedir. Japonca’da liman dalgası anlamına gelmesine karşın Türkçe’de dev dalga anlamında kullanılmaktadır. Deniz ve okyanus tabanındaki levhalarda meydana gelen depremler sonucu açığa çıkan enerji dalgalar halinde kıyıya ulaşır. Bu dalgalar çok büyük ve tehlikeli olabilir.

Tsunami dalgaları çok büyük olduğu için kıyı şeridindeki insanlara zarar verebileceği gibi yapılara ve yerleşim merkezlerine de zarar verebilmektedir. Tarihte bunun bir çok örneği vardır. Tarihteki bilinen en büyük 2. nükleer felaket olarak nitelendirilen Japonya’daki Fukuşima Nükleer kazası da bir tsunami sonucunda oluşmuştur.

Tsunaminin bıraktığı hasar

Tsunaminin bıraktığı hasar görülmektedir.

 

Dalgaların Olası Zararlı Etkilerinden Korunmak Mümkün mü?

İnsanlar diğer alanlarda olduğu gibi bu alanda da deniz dalgası nın insanlara ve yaşam alanlarına verebileceği olası zararlara karşı önlemler almış ve bir takım yöntemler geliştirmiştir. Bunlar arasında dalga ölçümlerinden dalgakıranlar inşa etmek gibi bir çok sistem ve bunun üzerine gelişen teknolojiler mevcuttur. Bununla ilgili yazılarımızı blog sayfamızın ilgili kategorisinde bulabilirsiniz.

Breakwater Kütüphanesi ile Python ‘da Dalgakıran Tasarım ve Hesapları

Python Dalgakıran Kütüphanesi

Bu blog yazımızda python dalgakıran kütüphanesi ile ilglili olarak:

  • Python dalgakıran ( “breakwater” ) kütüphanesinin kurulumu
  • Bu kütüphanenin genel yapısı, özellikleri ve önemli bağlantıları
  • Kodlama ve basit bir tasarım için örnekler ve ipuçları

bulabilirsiniz.

Python Dalgakıran Kütüphanesi

Python dalgakıran hesabı nasıl yapılır?

Türk Dil Kurumu’na (TDK) göre dalgakıran “Kıyıdaki yapıları, tekneleri, dalgaların yıpratıcı etkisinden korumak veya gemilerin yük alıp boşaltmasını sağlamak amacıyla liman ve iskele önlerine yapılan uzun set” şeklinde tanımlanmaktadır.

Türkiye’de kıyı yapılarının tasarımlarında esas alınan belge T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı tarafından yayınlanan teknik esas isimli belgeye buradan ulaşabilirsiniz. Bu yazıda bu esaslara ilişkin detaylara değinilmeyecektir. Dilerseniz bu belgeyi inceleyerek teknik detaylara hakim olduktan sonra yazımızı inceleyebilirsiniz.

1) Breakwater Kütüphanesi

Python Breakwater kütüphanesi Sander Winkel tarafından Hollanda’daki TUdelft enstitüsü tarafından da desteklenen bir yüksek lisans tezi çalışmasıdır. Kütüphanenin 1.0 versiyonu Temmuz 2020’de yayınlanmıştır ve CC BY-NC-SA 4.0 lisanslı, geliştirmeye açık bir yazılımdır.

Kütüphanenin wiki sitesi: https://breakwater.readthedocs.io/

En son yayınlanan sürümü indirme linki: https://breakwater.readthedocs.io/en/latest/

Stabil versiyonu için indirme linki: https://breakwater.readthedocs.io/en/stable/

GitHub linki: https://github.com/Sander-w/breakwater/tree/a2154b01f1503f6b29dcddc8f13a1486df43446c

Author e-mail: pybreakwater@gmail.com

2) Kurulum

Breakwater kütüphanesinin kernel üzerinden aşağıdaki kodu çalıştırarak kurabilirsiniz:
pip install breakwater

3) Rubble Mound Breakwater Dizaynı

Rubble Mound Breakwater Türkçesiyle taş dolgu dalgakıran tasarımını python ile yapmak için öncelikle kütüphaneyi dosyaya dahil etmemiz gerekiyor.

import breakwater as bw

Bu import işlemi ile en sık kullanılan sınıfları ve işlevleri otomatik olarak içe aktarılacaktır. Bu kütüphanede, tüm tasarım sınıfları, tüm malzemeler, sınır durumu ve dalga yüksekliklerini hesaplamak için kullanılan işlevler mevcut.

Import işleminin ardından breakwater nesnesini oluşturabiliriz.

breakwater = bw.BattjesGroenendijk(Hm0=4.4, h=15, slope_foreshore=(1,100))

Şimdi tasarım için gerekli parametreleri sırasıyla tanımlayalım.

# Exceeding ratio H2%
H2_per = breakwater.get_Hp(0.02)
# Ultimate Limit State
ULS = bw.LimitState(
h=15, Hs=4.5, H2_per=H2_per, Tp=9.4, Tm=8.8, T_m_min_1=9.7, Sd=5, Nod=2, q=20, label='ULS')
# Rock density 2650kg/m^3
NEN = bw.RockGrading(rho=2650)

Şimdi R.M. dalgakıranı tasarlayacak fonksiyonu çalıştırabiliriz.

### DESIGN ###
RMB = bw.RockRubbleMound(slope=(2,3), slope_foreshore=(1,100), rho_w=1025, B=5.5, N=2100, LimitState=ULS, Grading=NEN, Dn50_core=0.4)
# Dalgakıran tasarlandı, uyarıları ekrana yazdıralım.

Olası hata ve uyarıları ekrana bastırmak için aşağıdaki komutu kullanalım.

RMB.print_logger(level='warnings')

Eğer hata yoksa ekran çıktısı şu şekilde olacaktır:

>>> WARNING:
>>> no warning messages in log

 

Python Dalgakıran

Python Dalgakıran hesapları nasıl yapılır?

Şimdi dalgakıranın kesitini görmek için şu kodu yazalım:

RMB.plot('all')
RMB.print_variant('all')

 

Python Dalgakıran Ekrangörüntüsü

Python Dalgakıran Ekrangörüntüsü

Daha önce de belirttiğim gibi Breakwater kütüphanesi TUdelft enstitüsünden Sander Winkel tarafından geliştirildi. Hesaplamalarda Van der Meer’in deneysel formüllerini kullanan fonksiyonumuz için geçerlilik kontrolü yapmamız gerekiyor. Breakwater kütüphanesi bu konuda da bize kolaylık sunuyor. Bu kontrolü tek fonksiyon ile gerçekleştirebiliriz.

RMB.check_validity()

Her ne kadar basit görünse de işin yorum ve kontrol kısmı mühendise bırakılıyor. Wiki sayfasındaki notu buraya bırakıyorum. 🙂

From the table the validity ranges, used value and if the parameter is in range can be read. It is up to the user to assess if the used values are reasonable.

Bazı yararlı bağlantılar:

İnşaat Yazılım ve Programları

İnşaat Mühendisliği ‘nde Ana Bilim Dalları Nelerdir?

E-posta abonesi olarak son yazılarımızı takip edebilirsiniz.