Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde  İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü  örneği (Niğde)

ŞİMŞEK, MESUT; UTLU, MUSTAFA; Öztürk, Muhammed Zeynel

Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde)

Muhammed Zeynel ÖZTÜRK, (Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Coğrafya Bölümü, Niğde, Türkiye)

Mustafa UTLU, (Bingöl Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Coğrafya Bölümü, Bingöl, Türkiye)

Mesut ŞİMŞEK (Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Coğrafya Bölümü, Hatay, Türkiye)

Yerbilimleri

6 3

Yıl: 2022 Cilt: 43 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 182 - 196 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 16-01-2023

Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde)

Öz:

Bu çalışmada, Niğde İli Merkez ilçe sınırları içerisinde yer alan ve aktif kaya düşme olaylarının yaşandığı Murtaza köyündeki kaya düşme tehlikesi, insansız hava aracı (İHA) tabanlı oluşturulan yüksek çözünürlüklü sayısal yüzey modeli (SYM), arazi ölçüm verileri ve üç boyutlu (3B) kaya düşme modellemeleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Arazi çalışmaları ile düşme potansiyeline sahip 14 kaya bloğu tespit edilmiş ve kaya bloklarının her birine ait geometrik ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümler aracılığıyla kaya blokları, RAMMS yazılımı içerisinde geometrik özelliklerine bağlı olarak gerçeğe yakın şekilde tanımlanmıştır. Tanımlanan blokların her birinden 100 adet olmak üzere yüksek çözünürlüklü SYM üzerinden toplam 1400 kaya düşmesi benzetim modellemesi gerçekleştirilmiştir. Böylece düşme potansiyeline sahip her bir kaya bloğunun kinetik enerjisi, zıplama yüksekliği, hareket hızı ve düşme yörüngeleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, yerleşim birimlerine yakın mesafede bulunan kaya blokları çok uzak mesafelere taşınmadan sönümlenmektedir. Kinetik enerji, hız ve sıçrama yüksekliği değerleri oldukça düşük olan bu kaya blokları görece olarak önemli bir tehlike oluşturmamaktadır. Ancak yerleşim birimlerinin kuzeybatısındaki yamaçlarda bulunan, şekil bakımından eş boyutlu ve yüksek hacimdeki kaya blokları bu bakımdan önem taşımaktadır. Bu kaya blokları geometrik özellikleri ve sahanın jeomorfolojisine bağlı olarak uzun mesafeler boyunca hareket edebilmekte, ev, yol vb., yapılar ile temas ederek ya da topografyaya bağlı olarak eğimin azaldığı yerlerde enerjileri sönümlenmektedir. Bu alanda kaya bloklarının oluşturduğu tehlikenin önlenmesi amacı ile model içerisinde 142 m uzunlukta ve 1,5 m genişlikte istinat duvarları taslak model olarak oluşturulmuştur. İstinat duvarı modeli sonuçlarına göre kaya bloklarına yakın alanlarda 5 metre yüksekliğinde, kaynak alanlarına uzak konumda ise 3 metre yüksekliğinde bir istinat duvarının kaya bloklarının ilerlemesini durdurduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelime:

UAV based 3D modeling analysis in determining and preventing rockfall hazard: A case study from Murtaza Village (Niğde, Turkey)

Öz:

In this study, rockfall hazards in Murtaza village, which is located within the central district of Niğde province and where active rockfall events are experienced, were evaluated using a high-resolution digital surface model (DSM) created based on unmanned air vehicle (UAV) images, field measurement data, and three dimensional (3D) rockfall models. During the field studies, 14 rock blocks with falling potential were identified and geometric measurements for each of the rock blocks were made. Depending on their geometric properties, the rock blocks are defined in the RAMMS software and a total of 1400 rockfall simulations, 100 from each of the modeled blocks were carried out on the high-resolution DSM. Thus, the kinetic energy, jump height, velocity, and fall trajectories of each rock block were determined. According to the results, the rock blocks close to the settlements are damped without being transported very long distances. These blocks do not constitute a significant hazard since having values such as low energy, speed, and jump height. However, the rock blocks of equant shape and high volume, located on the northwest slopes above the settlements, constitute a significant in terms of hazard. These rock blocks move for long distances depending on the geometric properties of the rocks and geomorphological characteristics of the study area and their energy is absorbed in contact with houses, roads, etc., structures, or in places where the slope decreases on the topography. To prevent the danger of rock blocks in this area, retaining walls 142 m long and 1.5 m wide was created as a draft model. According to the results of these models, it was determined that while a 5 m high retaining wall in areas close to the source of rock blocks, a 3 m high retaining wall far from the source areas stops the progress of the rock blocks.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

AFAD 2018. Murtazaköy Jeolojik Etüd Raporu. T.C. Niğde Valiliği, İl Afet ve Acil Durum Müdürlüğü., 11pp.
Ağca, M., Gültekin, N. ve Kaya, E. 2020. İnsansız hava aracından elde edilen veriler ile kaya düşme potansiyelinin değerlendirilmesi: Adam Kayalar örneği, Mersin. Geomatik, 5, 134–145.
Akın, M., Dinçer, İ., Ok, A.Ö., Orhan, A., Akin, M.K. ve Topal, T. 2021. Assessment of the effectiveness of a rockfall ditch through 3- D probabilistic rockfall simulations and automated image processing. Engineering Geology, 283, 106001.
Akın, M., Dinçer, İ. ve Orhan, A. 2020. Kaya Düşmelerinden Kaynaklı Afetlerin Değerlendirilmesine Yönelik Teknik Kılavuz. AFAD (T.C. İçişleri Bakanlığı Afet Ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı), 154pp.
Akın, M., Dinçer, İ., Orhan, A., Ok, A., Akin, M. ve Topal, T. 2019. Evaluation of the Performance of a Rockfall Ditch by 3- Dimensional Rockfall Analyses: Akköy (Ürgüp) Case. Jeoloji Muhendisligi Dergisi, 43, 211–232.
Aydın, A. ve Eker, R. 2017. Kaya yuvarlanmalarından etkilenen orman alanlarının belirlenmesi: İnebolu örneği. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 67, 136–149.
Aydın, A., Köse, N., Akkemik, Ü. ve Yurtseven, H. 2012. Assessment and analysis of rockfall-caused tree injuries in a Turkish fir stand: A case study from Kastamonu-Turkey. Journal of Mountain Science, 9, 137–146.
Azzoni, A., La Barbera, G. ve Zaninetti, A. 1995. Analysis and prediction of rockfalls using a mathematical model. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and, 32, 709–724.
Bartelt, P., Bieler, C., Bühler, Y., Christen, M., Christen, M., Dreier, L., Gerber, W., Glover, J., Schneider, M., Glocker, C., Leine, R. ve Schweizer, A. 2016. RAMMS: ROCKFALL User Manual v1.6. WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF, 102pp.
Borella, J.W., Quigley, M. ve Vick, L. 2016. Anthropocene rockfalls travel farther than prehistoric predecessors. Science Advances, 2.
Charalambous, S. ve Sakellariou, M. 2007. Estimation of rockfall hazard using a GIS- based three-dimensional rockfall simulation model. Bulletin of the Geological Society of Greece, 40, 1934.
Chen, G., Zheng, L., Zhang, Y. ve Wu, J. 2013. Numerical simulation in rockfall analysis: A close comparison of 2-D and 3- D DDA. Rock Mechanics and Rock Engineering, 46, 527–541.
Christen, M., Bühler, Y., Bartelt, P., Leine, R., Glover, J., Schweizer, A., Graf, C., Mcardell, B.W., Gerber, W., Deubelbeiss, Y., Feistl, T. ve Volkwein, A. 2012. Integral Hazard Management Using a Unified Software Environment Numerical Simulation Tool ‘RAMMS’. In: 12th Congress INTERPRAEVENT. Grenoble, 77–86.
Çiflikli, M. ve Bozkaya, Ö. 2018. Niğde Volkanik Kompleksi (Kb Niğde) Erken-Geç Pliyosen Yaşli Melendiz Volkanitlerinin Hidrotermal Alterasyon Özellikleri. In: Uluslararası katılımlı Kapadokya Yerbilimleri Sempozyumu 24-26 Ekim 2018, Niğde. Niğde, 242–248.
Crosta, G.B. ve Agliardi, F. 2003. Natural Hazards and Earth System Sciences A methodology for physically based rockfall hazard assessment. Natural Hazards and Earth System Sciences, 3, 407–422.
Crosta, G.B., Agliardi, F., Frattini, P. ve Lari, S. 2015. Key Issues in Rock Fall Modeling, Hazard and Risk Assessment for Rockfall Protection. In: G. Lollino (Editor) Engineering Geology for Society and Territory - Volume 2: Landslide Processes. Switzerland, Springer International Publishing, 43–58.
Dinçer, İ., Orhan, A., Frattini, P. ve Crosta, G.B. 2016. Rockfall at the heritage site of the Tatlarin Underground City (Cappadocia, Turkey). Natural Hazards, 82, 1075–1098.
Dorren, L.K.A., Berger, F. ve Putters, U.S. 2006. Real-size experiments and 3-D simulation of rockfall on forested and non- forested slopes. Natural Hazards and Earth System Sciences, 6, 145–153.
Ergünay, O. 2007. Türkiyenin Afet Profili. In: TMMOB Afet Sempozyumu. Ankara, 1–14.
Evans, S.G. ve Hungr, O. 1993. The assessment of rockfall hazard at the base of talus slopes. Canadian Geotechnical Journal, 30, 620–636.
Geniş, M., Sakız, U. ve Çolak Aydıner, B. 2017. A stability assessment of the rockfall problem around the Gökgöl Tunnel (Zonguldak, Turkey). Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 76, 1237–1248.
Gökçe, O., Özden, Ş. ve Demir, A. 2008. Türkiye’de afetlerin mekansal ve istatistiksel dağılımı, Afet bilgileri envanteri. Ankara, BAYINDIRLIK VE İSKAN BAKANLIĞI, 122pp.
Gül, M., Özbek, A. ve Karacan, E. 2016. Rock fall hazard assessment in Asar Hill, ancient Mabolla City, Mugla—SW Turkey. Environmental Earth Sciences, 75, 1310.
Guzzetti, F., Crosta, G., Detti, R. ve Agliardi, F. 2002. STONE: A computer program for the three-dimensional simulation of rock- falls. Computers and Geosciences, 28, 1079–1093.
Katz, O., Reichenbach, P. ve Guzzetti, F. 2011. Rock fall hazard along the railway corridor to Jerusalem, Israel, in the Soreq and Refaim valleys. Natural Hazards, 56, 649–665.
Kayabaşı, A. 2018. The assesment of rockfall analysis near a railroad: a case study at the Kızılinler village of Eskişehir, Turkey. Arabian Journal of Geosciences, 11, 800.
Kutluca, A.K. 2006. The Izmir City and Natural Hazard Risks. In: 46th Congress of the European Regional Science Association: ‘Enlargement, Southern Europe and the Mediterranean’. Volos, Greece, 46th Congress of the European Regional Science Association: ‘Enlargement, Southern Europe and the Mediterranean’, 1–22.
Lan, H., Derek Martin, C. ve Lim, C.H. 2007. RockFall analyst: A GIS extension for three-dimensional and spatially distributed rockfall hazard modeling. Computers and Geosciences, 33, 262–279.
Leine, R.I., Schweizer, A., Christen, M., Glover, J., Bartelt, P. ve Gerber, W. 2014. Simulation of rockfall trajectories with consideration of rock shape., 241–271pp.
Liu, G., Li, J. ve Wang, Z. 2021. Experimental Verifications and Applications of 3D-DDA in Movement Characteristics and Disaster Processes of Rockfalls. Rock Mechanics and Rock Engineering.
Lu, G., Caviezel, A., Christen, M., Demmel, S.E., Ringenbach, A., Bühler, Y., Dinneen, C.E., Gerber, W. ve Bartelt, P. 2019. Modelling rockfall impact with scarring in compactable soils. Landslides, 16, 2353– 2367.
Mary Vick, L., Zimmer, V., White, C., Massey, C. ve Davies, T. 2019. Significance of substrate soil moisture content for rockfall hazard assessment. Natural Hazards and Earth System Sciences, 19, 1105–1117.
Matas, G., Lantada, N., Corominas, J., Gili, J.A., Ruiz-Carulla, R. ve Prades, A. 2017. RockGIS: a GIS-based model for the analysis of fragmentation in rockfalls. Landslides, 14, 1565–1578.
Öztürk, M.Z., Çetinkaya, G. ve Aydın, S. 2017. Köppen-Geiger İklim Sınıflandırmasına Göre Türkiye’nin İklim Tipleri. Coğrafya Dergisi / Journal of Geography, 35, 17–27.
Perret, S., Dolf, F. ve Kienholz, H. 2004. Rockfalls into forests: Analysis and simulation of rockfall trajectories - considerations with respect to mountainous forests in Switzerland. Landslides, 1, 123–130.
Pradhan, B. ve Fanos, A.M. 2017. Rockfall Hazard Assessment: An Overview. In: Laser Scanning Applications in Landslide Assessment. Cham, Springer International Publishing, 299–322.
Taga, H. ve Zorlu, K. 2016. Assessment of rockfall hazard on the steep-high slopes: Ermenek (Karaman, Turkey). Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions, 1–32.
Tanarro, L.M. ve Munoz, J. 2012. Rockfalls in the Duratón canyon, central Spain: Inventory and statistical analysis. Geomorphology, 169–170, 17–29.
Topal, T., Akın, M. ve Özden, U.A. 2007. Assessment of rockfall hazard around Afyon Castle, Turkey. Environmental Geology, 53, 191–200.
Utlu, M., Öztürk, M.Z. ve Şimşek, M. 2020a. Emli Vadisi’ndeki (Aladağlar) Talus Depolarının Kantitatif Analizlere Göre İncelenmesi. In: S. Birinci, Ç. Kıvanç Kaymaz and Y. Kızılkan (Editors) Coğrafi Perspektifle Dağ Ve Dağlik Alanlar (Sürdürülebilirlik-Yönetim-Örnek Alan İncelemeleri). İstanbul-Turkey, Kriter Yayınevi, 51–72.
Utlu, M., Öztürk, M.Z. ve Şimşek, M. 2020b. Rockfall analysis based on UAV technology in Kazıklıali Gorge, Aladağlar (Taurus Mountains, Turkey). International Journal of Environment and Geoinformatics, 7, 239–251.
Utlu, M., Öztürk, M.Z. ve Şimşek, M. 2021. Yüksek Çözünürlüklü Sayısal Yüzey Modellerine Uygulanan Üç Boyutlu Analizler ile Kaya Düşmelerine Ait Sayısal Risk Değerlendirmesi: Ünlüyaka Köyü (Niğde, Türkiye). In: M.F. Döker and E. Akköprü (Editors) Coğrafya Araştirmalarinda Coğrafi Bilgi Sistemleri Uygulamalari II. Ankara-Turkey, Pegem Akademi, 51–69.
Varnes, D.J. 1978. Slope Movement Types and Processes. In: R.L. Schuster and R.J. Krizek (Editors) Landslides: Analysis and Control, Transportation Research Board. 11–33.
Wieczorek, G.F., Stock, G.M., Reichenbach, P., Snyder, J.B., Borchers, J.W. and Godt, J.W. 2008. Investigation and hazard assessment of the 2003 and 2007 Staircase Falls rock falls, Yosemite National Park, California, USA. Natural Hazards and Earth System Science, 8, 421–432.
Žabota, B., Repe, B. and Kobal, M. 2019. Influence of digital elevation model resolution on rockfall modelling. Geomorphology, 328, 183–195.

APA	Öztürk M, UTLU M, ŞİMŞEK M (2022). Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). , 182 - 196.
Chicago	Öztürk Muhammed Zeynel,UTLU MUSTAFA,ŞİMŞEK MESUT Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). (2022): 182 - 196.
MLA	Öztürk Muhammed Zeynel,UTLU MUSTAFA,ŞİMŞEK MESUT Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). , 2022, ss.182 - 196.
AMA	Öztürk M,UTLU M,ŞİMŞEK M Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). . 2022; 182 - 196.
Vancouver	Öztürk M,UTLU M,ŞİMŞEK M Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). . 2022; 182 - 196.
IEEE	Öztürk M,UTLU M,ŞİMŞEK M "Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde)." , ss.182 - 196, 2022.
ISNAD	Öztürk, Muhammed Zeynel vd. "Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde)". (2022), 182-196.

APA	Öztürk M, UTLU M, ŞİMŞEK M (2022). Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). Yerbilimleri, 43(2), 182 - 196.
Chicago	Öztürk Muhammed Zeynel,UTLU MUSTAFA,ŞİMŞEK MESUT Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). Yerbilimleri 43, no.2 (2022): 182 - 196.
MLA	Öztürk Muhammed Zeynel,UTLU MUSTAFA,ŞİMŞEK MESUT Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). Yerbilimleri, vol.43, no.2, 2022, ss.182 - 196.
AMA	Öztürk M,UTLU M,ŞİMŞEK M Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). Yerbilimleri. 2022; 43(2): 182 - 196.
Vancouver	Öztürk M,UTLU M,ŞİMŞEK M Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde). Yerbilimleri. 2022; 43(2): 182 - 196.
IEEE	Öztürk M,UTLU M,ŞİMŞEK M "Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde)." Yerbilimleri, 43, ss.182 - 196, 2022.
ISNAD	Öztürk, Muhammed Zeynel vd. "Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde)". Yerbilimleri 43/2 (2022), 182-196.