1. Giriş

Mühendislik sismolojisi, depremlerin etkilerini anlamamıza ve yapılarımızı daha güvenli hale getirmemize yardımcı olan önemli bir bilim dalıdır. Depremlerin yer altındaki yayılma şeklini inceleyerek, binaları ve altyapıyı korumaya yönelik stratejiler geliştiriyoruz (Sheriff & Geldart, 1995). Bu yazıda, mühendislik sismolojisinin üç ana konusuna odaklanacağız: dalga dispersiyonu, mikro bölgeleme haritaları ve sismik ölçüm teknikleri. Bu konular, hem mühendisler için hem de deprem bilinci kazanmak isteyen herkes için son derece önemlidir. Hazırsanız, başlayalım!

2. Dalga Dispersiyonu: Yer Altındaki Dalgalar Nasıl Davranır?

Deprem dalgaları, suya atılan bir taşın oluşturduğu dalgalar gibi düz bir şekilde yayılmaz. Zemindeki katmanlara çarpan bu dalgalar, yoğunluk ve rijitlik farklarına göre farklı hızlarla yayılır. Bu duruma dispersiyon denir (Tatham & McCormack, 1991). Dispersiyon, özellikle yüzey dalgalarının (Rayleigh ve Love dalgaları) farklı frekanslardaki bileşenlerinin farklı hızlarla yayıldığı bir fenomeni ifade eder. Bu özellik, yer altındaki jeolojik yapıyı anlamada çok önemli bir araçtır (Aki & Richards, 2002).

Dispersiyonun önemini daha iyi kavrayabilmek için yüzey dalgalarına bakarız. Rayleigh ve Love dalgaları, zeminin üst katmanlarında yayılır ve bize bu bölgedeki jeolojik yapıyı anlamamızda yardımcı olur. Dalga davranışları frekansa bağlı olarak değişir, bu da farklı derinliklerdeki kayaçları incelememize olanak tanır. Örneğin, düşük frekanslı dalgalar daha derin katmanlarda yayılırken, yüksek frekanslı dalgalar daha yüzeysel katmanları etkiler (Aki & Richards, 2002).

Slayt 29’da (Sismik Frekans Aralıkları ve Kullanım Alanları) gösterildiği gibi, farklı frekans aralıkları farklı amaçlar için kullanılır:

4-10 Hz: Derin petrol ve doğal gaz araştırmaları için,
30-40 Hz: Yüzeysel jeoteknik incelemeler için,
100 Hz ve üzeri: Mühendislik sismolojisinde bina tasarımı ve risk analizi için kritik öneme sahiptir (Sheriff & Geldart, 1995).

Dispersiyonu analiz etmek için mikro tremor adı verilen doğal yer titreşimlerini kaydederiz. Bu verilerle dispersiyon eğrileri oluşturup yer altı yapısını haritalandırırız. Bu süreç, yer altını adeta bir röntgen gibi incelememizi sağlar (Nakamura, 1989). MATLAB gibi analiz yazılımları, bu hesaplamaları kolaylaştırır. MATLAB’in sinyal işleme araçları, dispersiyon eğrilerini hızlı bir şekilde oluşturmak için sıklıkla kullanılır (Foti et al., 2018).

Bu bilgiler, mühendislerin bina tasarımı ve deprem risk analizlerinde daha doğru kararlar alabilmelerine yardımcı olan temel verilerdir.

3. Mikro Bölgeleme Haritaları: Depremin Mahalle Mahalle Etkisi

Mikro bölgeleme, depremin her yerde aynı şekilde hissedilmediğini gösteren önemli bir çalışmadır. Örneğin, İstanbul’un farklı bölgelerindeki zemin koşulları, deprem dalgalarının yayılma şeklini etkiler. Beylikdüzü gibi bazı bölgelerde hâlâ detaylı mikro bölgeleme haritaları eksiktir (Özmen et al., 2020). Peki, bu neden bu kadar önemli? Çünkü yumuşak zeminler deprem dalgalarını büyütürken, sert zeminler daha az sallanır (Kramer, 1996). Mikro bölgeleme haritaları, zemin büyütmesi, rezonans frekansı ve H/V oranı gibi parametreleri ortaya koyarak, binaların karşılaşabileceği riskleri belirlemeye yardımcı olur.

H/V yöntemi, bu aşamada büyük önem taşır. H/V yöntemi, yatay ve düşey bileşenlerin oranını analiz ederek zemin rezonans frekansını belirler (Nakamura, 1989). Slayt 9’da (48 Kanallı Split-Spread Ağı ile Deprem Dalgalarını Ölçme) jeofonlarla titreşimlerin nasıl kaydedildiğini görebiliriz. 48 adet jeofon belirli aralıklarla dizilerek, yerin titreşimleri kaydedilir. Bu veriler daha sonra analiz edilerek zemin haritası oluşturulur. Örneğin, yumuşak zeminli bir mahallede binaların daha fazla sallanacağını önceden bilmek, alınacak önlemler açısından büyük bir fark yaratabilir (Foti et al., 2018).

Peki, bu nasıl yapılır? İlk olarak, veri toplama aşamasına geçilir. Mikro tremor kayıtları veya kontrollü titreşim yöntemleriyle zemin hareketleri kaydedilir. Sonrasında bu veriler analiz edilerek detaylı zemin haritaları oluşturulur. Slayt 4’te (Sismik Araştırmalarda Dizilim Türlerini Keşfedelim), jeofonların nasıl yerleştirildiğine dair örnekler bulunmaktadır. Jeofon dizilimleri şu şekilde yapılabilir:

Doğrusal dizilim: Bir yol boyunca dizilerek, fay hattı araştırmalarında kullanılır.
Paralel dizilim: Tarla düzeninde geniş alanları kapsayacak şekilde düzenlenir.
Yıldız dizilim: Merkezden yayılan kollara sahip olup çok yönlü analizler için uygundur (Sheriff & Geldart, 1995).

Şekil 1: Jeofon Dizilim Türleri

Jeofonlar yer altı yapısını analiz etmek için farklı şekillerde dizilir. Doğrusal dizilim fay hatlarını tespit etmek için idealdir. Paralel dizilim, geniş alanları kapsayan ölçümlerde kullanılır. Yıldız dizilim ise merkezi bir noktadan çok yönlü veri toplamak için tercih edilir. Bu yöntemler sayesinde zemin yapısını daha iyi anlayarak deprem risklerini minimize etmek mümkündür!

Şekil 2: Jeofon Türleri

Jeofonlar, yer hareketini elektrik sinyaline çeviren cihazlardır. Düşük frekanslı jeofonlar (örneğin, 4.5 Hz) derin tabakaları analiz etmek için, yüksek frekanslı jeofonlar (örneğin, 100 Hz) ise yüzeysel incelemeler için kullanılır (Foti et al., 2018).

4.2 Pasif Yöntemler: Doğayı Dinliyoruz

Pasif yöntemlerde, yerin doğal titreşimlerini dinliyoruz. Bu, mikro tremor gibi doğal hareketleri kaydetmekle yapılır. Bu yöntem daha ucuz ve daha az zahmetli olma avantajına sahiptir. Slayt 9'da, 48 jeofonlu split-spread düzeniyle titreşimlerin nasıl toplandığını görebilirsiniz. Jeofonlar, titreşim kaynağının iki yanına simetrik bir şekilde dizilir. Dalgalar yer altından yansıyıp kırılarak kaydedilir (Sheriff & Geldart, 1995). Bu yöntem, doğal zemin hareketlerini anlamada büyük önem taşır ve genellikle uzun süreli veri toplamak için tercih edilir.

4.3 Denizde Ölçüm: Hidrofonlar Devreye Giriyor

Sismik ölçümler yalnızca karada değil, deniz tabanında da yapılabilir! Slayt 13’te, P dalgalarının S dalgalarına dönüşmesi ve nasıl ölçüldüğü anlatılmaktadır. Bu ölçümler için hidrofonlar kullanılır. Hidrofonlar, su altındaki akustik sinyalleri algılamak için tasarlanmış cihazlardır ve deniz tabanı sismik ölçümlerinde sıkça kullanılır (Cardarelli & de Nardis, 2001). Bu teknoloji, deniz altı yapılarının ve fay hatlarının incelenmesinde önemli bir rol oynar.

Şekil 3: Gürültü Azaltımı Karşılaştırması
Yüzey jeofonları gürültülü, 12 metre gömülü jeofonlar daha iyi, hidrofonlar ise en net veriyi sağlıyor!

4.4 Ekipman ve Kurulum: Püf Noktaları
Hangi ekipmanı kullandığımız çok önemlidir. Slayt 23’te şu ekipmanlara dikkat çekilmektedir:
Balyoz: Ucuz ama etkisi sınırlıdır.
Dinamit: Güçlü ancak kullanımı risklidir.
Jeofonlar: Hassas, ancak çevresel gürültüden korunması gerekir!
Slayt 36, jeofon kurulumunda dikkat edilmesi gerekenleri açıklamaktadır:
✅ Jeofon çivilerini 20-30 cm derine çakın.
✅ Eğimi kontrol edin; yanlış açılar veri hatalarına yol açabilir.
✅ Rüzgarın etkisini en aza indirin, sabitleme çok önemlidir! (Foti et al., 2018).
5. Tartışma ve Sonuç
📌 Sismik veriler, yer altını anlamamızı sağlar:
Dalga dispersiyonu ile yer altı katmanlarını analiz edebiliriz.
Mikro bölgeleme haritaları, deprem etkilerini en aza indirmede kritik rol oynar.
Sismik ölçüm teknikleri, bu bilgileri toplamak için en güvenilir yöntemlerdendir.
📌 Slayt 25’te, bir sismik ölçüm için olmazsa olmaz ekipmanlar sıralanır:
Kayıt sistemi
Kablolar
Alıcılar
Enerji kaynakları
Bu tekniklerle fay hatlarını, yer altı katmanlarını ve hatta petrol rezervlerini bile keşfetmek mümkündür (Sheriff & Geldart, 1995).
🚀 Gelecek için öneriler:
✅ Daha fazla jeofon ile ölçüm ağlarını genişletmek.
✅ Yapay zeka destekli analizler ile veriyi daha hızlı işlemek. Örneğin, yapay zeka tabanlı algoritmalar, dispersiyon eğrilerini otomatik olarak analiz edebilir (Zhang et al., 2021).
✅ Hibrit eğitim modelleri (ders + video + uygulama) ile bilgiyi daha geniş kitlelere ulaştırmak.
📌 Depreme karşı mühendislik sismolojisi, en büyük kurtarıcımızdır!

Referanslar

Aki, K., & Richards, P. G. (2002). Quantitative seismology (2nd ed.). University Science Books.

Cardarelli, E., & de Nardis, R. (2001). Seismic refraction and reflection measurements in the southern Apennines (Italy). Geophysical Prospecting, 49(3), 321-333. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.2001.00262.x

Foti, S., Lai, C. G., Rix, G. J., & Strobbia, C. (2018). Surface wave methods for near-surface site characterization. CRC Press.

Kramer, S. L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall.

Nakamura, Y. (1989). A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, 30(1), 25-33.

Özmen, B., Nurlu, M., Güler, H., & Korkmaz, K. A. (2020). Türkiye’de deprem tehlike haritalarının gelişimi ve mikro bölgeleme çalışmaları. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 44(2), 123-140.

Rebel, E., & Forgues, E. (2010). Benefits of hydrophones in marine seismic acquisition. 72nd EAGE Conference and Exhibition.

Sheriff, R. E., & Geldart, L. P. (1995). Exploration seismology (2nd ed.). Cambridge University Press.

Tatham, R. H., & McCormack, M. D. (1991). Multicomponent seismology in petroleum exploration. Society of Exploration Geophysicists.

Zhang, X., Li, Z., & Han, W. (2021). Artificial intelligence in seismic data processing: A review. Journal of Applied Geophysics, 192, 104-115. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2021.104415

📘 Çoktan Seçmeli Sorular

Deprem, Sismoloji ve Mikro Bölgeleme

1. Sismik Dalgaların Yayılımı

Soru: Sismik dalgalar arasında hangisi, yer yüzeyine yakın bir şekilde yayılır ve genellikle daha fazla hasara yol açar?
A) P dalgası
B) S dalgası
C) Yüzey dalgası
D) Shear dalgası

2. Mikro Bölgeleme Çalışmalarının Önemi

Soru: Mikro bölgeleme çalışmaları, hangi tür bilgiyi sağlayarak deprem riskini azaltmaya yardımcı olur?
A) Yer altındaki maden yataklarının konumunu
B) Zeminlerin deprem sırasındaki davranışını
C) Depremin tam zamanını
D) Yer kabuğunun kalınlığını

3. Sismik Ölçüm Yöntemleri

Soru: Aşağıdaki ölçüm yöntemlerinden hangisi, birden fazla yönde ölçüm yaparak daha geniş bir alanı kapsar?
A) Tek uçlu yayılım
B) Bölünmüş yayılım
C) Yıldız tipi ölçüm
D) Dairesel ölçüm

4. Vs30 (Veysel 30) Değeri

Soru: Veysel 30 (Vs30) değeri yüksek olan bir zemin genellikle nasıl bir yapıya sahiptir?
A) Yumuşak ve gevşek bir yapı
B) Sert kaya yapısı
C) Orta sertlikte bir yapı
D) Yapay dolgu malzemesi

5. Mikro Tremor Ölçümlerinin Kullanımı

Soru: Mikro tremor ölçümleri sırasında elde edilen veriler, hangi amaçla analiz edilir?
A) Depremin büyüklüğünü hesaplamak
B) Zeminlerin doğal titreşim frekansını belirlemek
C) Yer altındaki fay hatlarını tespit etmek
D) Sismik dalgaların yönünü değiştirmek

6. Sismik Kırılma Yöntemleri

Soru: Sismik kırılma yöntemleri, yer altındaki tabakaları incelemek için hangi dalga türünün hız farklarından yararlanır?
A) Yüzey dalgaları
B) Mikro tremor dalgaları
C) Cisim dalgaları (P ve S dalgaları)
D) Elektromanyetik dalgalar

7. Yüzey Dalgalarının Özellikleri

Soru: Yüzey dalgalarının dispersiyon göstermesi ne anlama gelir?
A) Dalgaların sabit bir hızda yayılması
B) Farklı frekanstaki dalgaların farklı hızlarla yayılması
C) Dalgaların yerin derinliklerine ulaşması
D) Dalgaların cisim dalgalarına dönüşmesi

8. Mikro Bölgeleme ve Ölçüm Sıklığı

Soru: Derslerde verilen bilgilere göre, Tokyo’da mikro bölgeleme çalışmaları için ölçüm noktaları arasındaki mesafe genellikle kaç metredir?
A) 10 metre
B) 50 metre
C) 500 metre
D) 1 kilometre

9. Yıldız Tipi Ölçümün Avantajı

Soru: Yıldız tipi ölçüm yönteminin diğer yöntemlere göre en belirgin üstünlüğü nedir?
A) Daha az ekipman kullanılması
B) Daha kısa sürede ölçüm yapılması
C) Daha geniş bir alanı kapsayabilmesi
D) Daha derin tabakaları ölçebilmesi

10. Hırvatistan’daki Çalışmalar

Soru: Hırvatistan’da yapılan bir çalışmada, deprem riskini değerlendirmek için hangi yöntem öncelikle tercih edilmiştir?
A) Sismik kırılma yöntemi
B) Mikro tremor ölçümleri
C) Gravite ölçüm yöntemi
D) Elektromanyetik ölçüm

11. Beylikdüzü İçin Öneri

Soru: Derslerde bahsedilen bilgilere göre, Beylikdüzü’nde deprem riskini azaltmak için hangi çalışma önerilmiştir?
A) Yeni bir deprem ölçüm istasyonu kurulması
B) Mikro bölgeleme çalışması yapılması
C) Yer altındaki su kaynaklarının analizi
D) Sismik dalgaların yönünün değiştirilmesi

12. Sismik Ölçüm Süresi

Soru: Mikro tremor ölçümleri sırasında bir ölçüm noktasında veri toplama işlemi genellikle ne kadar sürer?
A) 1-2 dakika
B) 10-15 dakika
C) 30-40 dakika
D) 1 saat

13. Zemin Türü ve Sismik Hız

Soru: Kayma dalgası hızı (Vs) düşük olan bir zemin hangi kategoriye girer?
A) Sert kaya
B) Yumuşak zemin
C) Orta sertlikte zemin
D) Yapay dolgu

14. Mikro Bölgeleme ve Şehir Planlama

Soru: Mikro bölgeleme çalışmaları, şehir planlamasında hangi konuda en çok fayda sağlar?
A) Yeni yolların yapımında
B) Deprem riskine göre yapılaşma alanlarını belirlemede
C) Elektrik hatlarının yerleştirilmesinde
D) Su kaynaklarının korunmasında