Impact of Local Soil Conditions on Earthquake Sensitivity in Erzincan City

Abstract

In recent years, uncontrolled growth of cities as a result of rapid population rise has caused people to go towards inappropriate areas in terms of local soil conditions. At the same time, this situation, which increased the depression-sensitive areas in urban centers compared to the old ones, also caused the earthquakes to acquire the features of urban earthquakes. Thus, earthquake sensitivity studies based on local ground conditions have become a necessity for contemporary cities. Employing GIS (Geographic Information Systems) techniques, the present study aims to analyze the effect of the local soil conditions in Erzincan city on earthquake sensitivity through the frequency ratio method. Local soil conditions in the area where the city was established lead to a strong sense of earthquake effect. The study explores the distribution of earthquake sensitivity based on the local soil conditions in the urban area as well as its possible effects on the population. The results of this study show that Erzincan city, where 95,596 (2015) people live, has high earthquake sensitivity. The most sensitive districts to earthquake are Atatürk, İnönü, Karaağaç, Kızılay, and Yenimahalle. The damage that may result from local soil conditions in a possible instant of earthquake will be less in the areas surrounding the city where earthquake sensitivity is moderate. For this reason, considering the earthquake potential and local soil conditions, the existing risks should be taken into consideration in the construction of new buildings, or sites with a lower earthquake sensitivity should be chosen for construction. Especially, the regulations related to the building should be followed carefully in the construction and control stage and the ground improvement should be done if necessary.

Keywords

• Local Soil Conditions,Earthquake Sensitivity Analysis,GIS (Geographic Information Systems),Frequency Ratio Method,Erzincan

Erzincan Kentinde Yerel Zemin Özelliklerinin Deprem Duyarlılığına Etkisi

Abstract

Son yıllarda hızlı nüfus artışına bağlı olarak kentlerin kontrolsüz büyümeleri, yerel zemin koşulları bakımından uygunsuz alanlara doğru yönelmelerine neden olmuştur. Aynı zamanda kent merkezlerinde depreme duyarlı alanları eskiye göre arttıran bu durum, yaşanan depremlerin de kent depremi özelliği kazanmasına yol açmıştır. Bu yüzden günümüz kentlerinde, yerel zemin koşullarına dayalı deprem duyarlılık çalışmalarının yapılması zorunluluk haline gelmiştir. CBS (Coğrafi Bilgi Sistemleri) tekniklerinin bir araç olarak kullanıldığı bu çalışmada, Erzincan kentinde yerel zemin koşullarının deprem duyarlılığına etkisinin frekans oranı yöntemiyle analiz edilmesi amaçlanmıştır. Kentin kurulduğu alanın yerel zemin koşulları, deprem etkisinin kuvvetli bir şekilde hissedilmesine yol açmaktadır. Çalışma kapsamında kentsel alandaki yerel zemin koşullarına bağlı olarak deprem duyarlılığının dağılımı ve nüfusa yönelik olası etkileri irdelenmiştir. Çalışma sonunda 95.596 (2015) kişinin yaşadığı Erzincan kentinin yüksek deprem duyarlılığına sahip olduğu anlaşılmıştır. Deprem duyarlılığının en yüksek olduğu mahalleler, Atatürk, İnönü, Karaağaç, Kızılay ve Yenimahalle’dir. Olası bir deprem anında yerel zemin koşullarından kaynaklanabilecek hasar, deprem duyarlılığının orta derecede olduğu kent çevresindeki alanlarda daha az olacaktır. Bu nedenle yörenin deprem potansiyeli ve yerel zemin koşulları göz önünde bulundurularak yeni inşa edilecek binaların yapımında mevcut riskler göz önünde bulundurulmalı veya yapım yeri olarak deprem duyarlılığı daha düşük sahalar seçilmelidir. Özellikle yapı ile ilgili yönetmeliklere yapım ve kontrol aşamasında hassasiyetle uyulmalı ve gerekli görülmesi halinde zemin iyileştirmesi yapılmalıdır.

Keywords

• Yerel Zemin Koşulları,Deprem Duyarlılık Analizi,CBS (Coğrafi Bilgi Sistemleri),Frekans Oranı Yöntemi,Erzincan

References

1. Abul H.M., Ramachandram D., Mandava R., (2010), Bayesian belief network learning algorithms for modeling contextual relationships in natural ımagery: A comparative study, Artificial Intelligence Review, 34, 291-308.
2. Ada E., Ergin N., (1993), Erzincan Yöresinin Depremselliğinin Yeraltı Koşullarına Göre Araştırılması ve Mart-1992 Depremlerinin Değerlendirilmesi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10-13 Mart 1993, İstanbul, Türkiye, ss.319-333.
3. Akıncı H., Doğan S., Kılıçoğlu C., (2011), Frekans Oranı Metodu Kullanılarak Samsun İl Merkezinin Heyelan Duyarlılık Haritasının Üretilmesi., TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 18-22 Nisan 2011, Ankara, Türkiye, ss.1-8.
4. Akkan E., (1964), Erzincan ovası ve çevresinin jeomorfolojisi, Ankara Üniv., DTCF Yay., Sayı:153, Ankara, Türkiye, 104ss.
5. Akpınar Z., Gürsoy H., Tatar O., Büyüksaraç A., Koçbulut F., Piper, J.D.A., (2016), Geophysical analysis of fault geometry and volcanic activity in the Erzincan basin, central Turkey: Complex evolution of a mature pull-apart basin, Journal of Asian Earth Sciences, 116, 97-114.
6. Anbazhagan P., (2013), Method for seismic microzonation with geotechnical aspects, Disaster Advances, 6(4), 66-86.
7. Askan A., Asten M., Erberik M.A., Erkman C., Karimzadeh S., Kılıç N., Şişman F.N., Yakut A., (2015a), Kentsel Alanlar İçin Bütünleşik Sismik Kayıp Tahmin Yöntemi: Erzincan Pilot Uygulaması., 3rd Turkish Conference on Earthquake Engineering and Seismology, 14-16 October 2015, İzmir, Turkey, ss.1-10.
8. Askan Gündoğan A., Asten M., Erberik A., Erkmen C., Karımzadeh S., Kılıç N., Şişman F.M., Yakut A., (2015b), Erzincan’da olası deprem hasarlarının belirlenmesi. Proje No: TUJJB-UDP-01-12, Türkiye Ulusal Jeodezi ve Jeofizik Birliği (TUJJB) Ulusal Deprem Programı, Ankara, Türkiye, 128ss.

9. Aslan Ö., (2015), 13 Mart 1992 Erzincan depremi yapısal hasarları üzerinde yerel zemin koşullarının etkisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
10. Barka A., (1993), Erzincan Baseni, Çevresinin Tektoniği ve 13 Mart 1992 Depremi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10-13 Mart 1993, İstanbul, Türkiye., ss.259-270.
11. Cao C., Xu P., Wang Y., Chen J., Zheng L., Niu C., (2016), Flash flood hazard susceptibility mapping using frequency ratio and statistical ındex methods in coalmine subsidence areas, Sustainability, 8, 2-18.
12. Dağ S., Bulut F., (2012), Coğrafi bilgi sistemleri tabanlı heyelan duyarlılık haritalarının hazırlanmasına bir örnek: Çayeli (Rize, KD Türkiye), Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 36(1), 35-62.
13. Dar J.A., Dubey R.K., (2015), Probabilistic seismic hazard analyses (PSHA) and liquefaction susceptibility evaluation of Kashmir Valley, India, The Proceedings of the National Academy of Sciences, India, Section A: Physical Sciences, 85(1), 177-186.
14. Değerliyurt M., (2013), Kentsel Gelişim ve Deprem Arasındaki İlişkinin İncelenmesine Bir Örnek: İskenderun (Hatay), 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 25-27 Eylül 2013. Hatay, Türkiye, ss.1-6.
15. Değerliyurt M., (2015), Kent ve afet. Kent Çalışmaları II’nin İçinde (Karakuyu M., Keçeli A., Çelikoğlu Ş., Ed.), Pegem Akademi, Ankara, ss.251-272.
16. Demirtaş R., (2003), Yerleşim ve Yapı Güvenliği Açısından Diri Faylardan Ne Kadar Uzaklaşılmalı? (Antakya ve Osmaniye depremselliği ve kentleşmeye etkileri), TMMOB Konferanslar Serisi: 1, Jeoloji Odası Yayınları, No: 76, 26-27 Haziran 2003, Ankara, Türkiye, ss.1-12.
17. Dönmezçelik K., (2015), Erzincan ilinde imara açık alanda zemin büyütme analizleri hakkında bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum, Türkiye.
18. Erdik M., Demircioğlu M.B., Şeşetyan K., Hancılar U., (2011), Deprem risk belirlemesi, İstanbul Bülten,115, 8-20.
19. Erken A., Ansal A., Yıldırım H., Ülker R., (1993), Erzincan Kentinde Yerel Zemin Koşulları, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10 Mart 1993, İstanbul, Türkiye, ss.355-362.
20. Erzincan Belediyesi, (2016), Erzincan kenti sayısal kent planı. Erzincan, Türkiye.
21. Eyidoğan H., (1993), 13 Mart 1992 Erzincan Depremi: Faylanma Mekanizması ve Depremin Yeri Üzerine Bir Araştırma, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10-13 Mart 1993, İstanbul, Türkiye., ss.292-299.
22. Gerçek D., Güven, İ.T., (2016), Kentsel dirençliliğin coğrafi bilgi sistemleri ile analizi: Deprem ve İzmit kenti, Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi, 8(1), 51-64.
23. Gökkaya M.A., (2014), Coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve analitik hiyerarşi yöntemi (AHY) ile üretilen deprem tehlike haritalarının duyarlılık analizi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
24. Gutierrez E., Taucer F., De Groeve T., Al-Khudhairy D.H.A., Zaldivar, J.M., (2005), Analysis of worldwide earthquake mortality using multivariate demographic and seismic data, American Journal of Epidemiology, 161(12), 1151-1158.
25. Güllü H., (2013), On the prediction of shear wave velocity at local site of strong ground motion stations: An application using artificial intelligence, Bulletin of Earthquake Engineering, 11(4), 969-997.
26. Harita Genel Komutanlığı (2015), I42b3, I42c2, I43a4, I43d1 numaralı 1:25.000 ölçekli topoğrafya haritaları, Harita Genel Komutanlığı, Ankara, Türkiye.
27. Hayli S., (2002), Erzincan ovasında genel arazi kullanımı, Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 12(1), 1-24.
28. Hayli S., (2012), Az bilinen bir yerleşme tipi “Palangalar” ve Erzincan ovasında palanga yerleşmesi örnekleri, Türk Coğrafya Dergisi, 58, 43-52.
29. Isik, E., Kutanis, M., Bal, İ. E., (2016), Displacement of the Buildings According to Site-Specific Earthquake Spectra. Periodica Polytechnica, Civil Engineering, 60 (1), 37.
30. Işık, E., Kutanis, M., (2015), Determination of local site-specific spectra using probabilistic seismic hazard analysis for Bitlis Province, Turkey, Earth Sciences Research Journal, 19 (2), 129-134.
31. İyisan, R., Ansal, A. (1993), Erzincan’da dinamik zemin özelliklerinin kuyu içi sismik yöntemlerle belirlenmesi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10-13 Mart 1993, İstanbul, Türkiye., ss.372-379.
32. Karimzadeh S., Askan A., Erberik M.A, Yakut A., (2015), Seismic Damage Assessment Using Synthetic Ground Motions: A Case Study For Erzincan., 3rd Turkish Conference on Earthquake Engineering and Seismology, 14-16 October 2015, İzmir, Türkiye, ss.1-10.
33. Korkmaz H., (2006), Antakya’da zemin özellikleri ve deprem etkisi arasındaki ilişki, Ankara Üniversitesi Türkiye Coğrafya Araştırma ve Uygulama Merkezi Coğrafi Bilimler Dergisi, 4(2), 47-63.
34. Kurtuluş C., (1993), 13 Mart 1992 Erzincan Depremi ve Sonuçları, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10 Mart 1993, İstanbul, Türkiye, ss.310-318.
35. Lav, A., Ansal A. (1993), Erzincan Depreminde Zemin Büyütmesi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10-13 Mart 1993, İstanbul, Türkiye., ss.363-371.
36. Liu J. G., Mason P. J., Yu E., Wu M-C., Tang C., Huang R., Liu H., (2012), GIS modelling of earthquake damage zones using satellite remote sensing and DEM data, Geomorphology, 139-140, 518-535.
37. Mc Guire R. K., (2001), Deterministic vs. probabilistic earthquake hazards and risks, Soil Dynamics And Earthquake Engineering, 21, 377-384.
38. Mohamed AE-EA., El-Hadidy M., Deif A., Abou E.K., (2012), Seismic hazard studies in Egypt, National Research Institute of Astronomy and Geophysics, 1, 119-140.
39. MTA, (2016), Türkiye jeoloji veri bankası 1/25.000 ölçekli sayısallaştırılmış jeoloji haritaları. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
40. Ösna T., (2013), GIS tabanlı bir mamdani bulanık çıkarsama aracının geliştirimi ve heyelan duyarlılık haritası üretimine uygulanması, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye.
41. Özkan M.Y., (1992), Geoteknik irdelemeler, 13 Mart 1992 Erzincan Depremi Mühendislik Raporu. TMMOB (Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği), Ankara, Türkiye.
42. Özşahin E., (2014), Coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ve analitik hiyerarşi süreci (AHS) kullanılarak Tekirdağ ilinde deprem hasar riski analizi, Uluslararası İnsan Bilimleri Dergisi, 11(1), 861-879.
43. Özşahin E., (2015), Kent planlaması ve jeomorfoloji, Kent Çalışmaları II’nin İçinde, (Karakuyu M., Keçeli A., Çelikoğlu Ş., Ed.), Pegem Akademi, Ankara, ss.215-231.
44. Özşahin E., Değerliyurt M., (2013), Modeling of seismic hazard risk analysis in Antakya (Hatay, South Turkey) by using GIS, International Journal of Innovative Environmental Studies Research, 1(3), 31-54.
45. Özşahin E., Kaymaz Ç. K., (2015), CBS ve AHS Kullanılarak Doğal Çevre Bileşenleri Açısından Kentsel Mekânın Yerleşime Uygunluk Analizine Bir Örnek: Antakya (Hatay), Doğu Coğrafya Dergisi, 20 (33), 111-134.
46. Öztaş T., (1993), Erzincan Şehri Dolayının Mühendislik Jeolojisi Özelikleri, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10 Mart 1993, İstanbul, Türkiye, ss.281-291.
47. Park S., Choi C., Kim B., Kim J., (2013), Landslide susceptibility mapping using frequency ratio, analytic hierarchy process, logistic regression, and artificial neural network methods at the Inje Area, Korea, Environmental Earth Sciences, 68, 1443-1464.
48. Pham B.T., Bui D.T., Indra P., Dholakia M.B., (2015), Landslide susceptibility assessment at a part of Uttarakhand Himalaya, India using GIS – based statistical approach of frequency ratio method, International Journal of Engineering Research & Technology, 4(11), 338-344.
49. Pradhan B., Lee S., (2010), Landslide susceptibility assessment and factor effect analysis: Backpropagation artificial neural networks and their comparison with frequency ratio and bivariate logistic regression modelling, Environmental Modelling & Software, 25, 747-759.
50. Regmi A.D., Devkota K.C., Yoshida K., Pradhan B., Pourghasemi H.R., Kumamoto T., Akgun A., (2014), Application of frequency ratio, statistical ındex, and weights-of-evidence models and their comparison in landslide susceptibility mapping in central Nepal Himalaya, The Arabian Journal of Geosciences, 7, 725-742.
51. Rozos D., Skilodimou H.D., Loupasakis C, Bathrellos G.D., (2013), Application of the revised universal soil loss equation model on landslide prevention. an example from N. Euboea (Evia) Island, Greece, Environmental Earth Sciences, 70, 3255-3266.
52. Stein S, Geller R.J., Liu M., (2012), Why earthquake hazard maps often fail and what to do about ıt, Tectonophysics, 562-563, 1-25.
53. Suarez J.C., Moya A., Martin-Ruiz S., Amado P.J., Grigahcene A., Garrido R., (2014), The frequency ratio method for seismic modelling of doradus stars II, The role of rotation. Astronomy & Astrophysics, Manuscript no. 3114art, 1-13.
54. Süzen M.L., (2002), Data driven landslide hazard assessment using geographical ınformation system and remote sensing, PhD. Thesis, Middle East Technical University, Ankara, Türkiye.
55. Şen Z., (2011), Supervised fuzzy logic modelling for building earthquake hazard assessment, Expert Systems With Applications, 38, 14564-14573.
56. Şengezer B.S., (1993), 13 Mart 1992 Erzincan Kentinde Meydana Gelen Hasarın Mahallelere Göre İrdelenmesi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10 Mart 1993, İstanbul, Türkiye, ss.404-415.
57. Şişman F.N., Askan A., Asten M., (2013), Pasif Sismik Yöntemler İle Erzincan’da İki Boyutlu Hız Modeli, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 25-27 Eylül 2013, Hatay, Türkiye, ss.1-8.
58. Tohumcu P., Kılıç H., Özaydın K., (2003), Yerel zemin koşullarının depremler sırasında yapısal davranış üzerinde etkileri yönünden sınıflandırılması, Yıldız Teknik Üniversitesi Dergisi, 2003/4, 85-101.
59. Tunç, G., Tanfener, T., (2016), 2007 ve 2016 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliklerinin Örneklerle Mukayesesi, 3. Ulusal Yapı Kongresi ve Sergisi Teknik Tasarım, Güvenlik ve Erişilebilirlik Konferansı, 24-26 Kasım 2016, Ankara Türkiye, ss.1-13.
60. Turoğlu H., (2004), Zemin sıvılaşmasının 17 Ağustos 1999 depreminde Adapazarı’ndaki hasara etkisi, İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Coğrafya Bölümü Coğrafya Dergisi, 12, 63-74.
61. Tün M., (2013), Ölçülen Zemin Parametrelerinden Kayma Dalga Hız (Vs) Hesabında Bulanık Mantık Yaklaşımı, 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 25-27 Eylül 2013, Hatay, Türkiye, ss.1-9.
62. Tüysüz O., (1993), Erzincan Çevresinin Jeolojisi ve Tektonik Evrimi, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 10-13 Mart 1993, İstanbul, Türkiye, ss.271-280.
63. URL-1, (2018), TUİK Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi, Standart arama, https://biruni.tuik.gov.tr/medas, (Erişim 9 Nisan 2018).
64. Vakhshoori V., Zare M., (2016), Landslide susceptibility mapping by comparing weight of evidence, fuzzy logic, and frequency ratio methods, geomatics, Natural Hazards and Risk, 7(5), 1731-1752.
65. Wu T.Y., Cheungc J., Colec D., Fink J.N., (2014), The Christchurch earthquake stroke incidence study, Journal of Clinical Neuroscience, 21(3), 412-415.
66. Yalcin A., Reis S., Aydinoglu A.C., Yomralioglu T.A., (2011), GIS-based comparative study of frequency ratio, analytical hierarchy process, bivariate statistics and logistics regression methods for landslide susceptibility mapping in Trabzon, NE Turkey, Catena, 85, 274-287.
67. Yalçınlar İ., (1992), Türkiye’de strüktüral ve jeomorfolojik gözlemler, Türkiye Coğrafya Dergisi, 27, 15-25.