bingöl ili ve çevresinde kaydedilmiş yıllık ekstrem depremlerin

Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim 2007, İstanbul
Sixth National Conference on Earthquake Engineering, 16-20 October 2007, Istanbul, Turkey
BİNGÖL İLİ VE ÇEVRESİNDE KAYDEDİLMİŞ YILLIK EKSTREM
DEPREMLERİN İSTATİSTİKSEL FREKANS ANALİZİ VE
YÖRENİN DEPREMSELLİĞİ
STATISTICAL FREQUENCY ANALYSIS OF ANNUAL EXTREME
EARTHQUAKES RECORDED AROUND BİNGÖL REGION ALONG WITH ITS
SEISMIC ACTIVITY
Tefaruk HAKTANIR1 ve Hamdi ELCUMAN2
ÖZET
Bu çalışmada, Kandilli Rasathanesi tarafından internete aktarılmış olan, 1900’den beri
ülkemiz sınırları içinde ölçülmekte olan deprem manyitütlerinden, Bingöl ve civarını içeren
bölgenin yıllık en büyük değerleri elde edilmiş ve farklı dağılım modelleri kullanılarak frekans
analizi uygulanmıştır. Frekans analizinin sonuçları hem grafik üzerinde hem de sayısal olarak
verilmiştir. Ayrıca Bingöl yöresinin tektonik yapısı ve depremselliği de çalışma kapsamında
ortaya konulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Bingöl, Depremsellik, Frekans analizi, Deprem tehlikesi
ABSTRACT
In this study ,the annual peak earthquake magnitudes in a geographical area encompassing the
Bingöl Province are taken from the internet page published by Kandilli Observatory, which
has been continuously recording magnitudes of earthquakes occurring all around Turkey since
1900’s, and a statistical frequency analysis is applied on this sample series using various
probability distribution models. The outcome of the frequency analysis is given both in
graphical form and also as a numerical table. Furthermore, the tectonic structure and seismic
properties of the Bingöl region are also given in the study.
Keywords: Bingöl, Seismic activity, Frequency analysis, Earthquake risk
GİRİŞ
Kandilli Rasathanesince 1900’lü yıllardan beri ülkemizi de kapsayan geniş bir alan içerisinde
deprem büyüklükleri Richter ölçeğinde kaydedilmektedir. Son senelerde bu deprem kayıtları,
episentırların enlem boylam koordinatları ile birlikte Kandilli Rasathanesinin internet sitesinde
sunulmaktadır. Şiddeti hissedilemeyecek kadar küçük olan depremler Kandilli Rasathanesince
yayınlanmamaktadır.
Çeşitli amaçlarla kullanılan konut, okul, hastane, baraj gibi yapıların ekonomik ömürleri,
ulusal ve uluslararası kriterlere göre belirlenen 25 ile 100 yıl arası zaman uzunluklarıdır. Buhar
türbin üniteleri gibi bazı yapıların fiziksel ömürleri, çalışma koşullarının yıpratma etkisinden
dolayı, 25 sene gibi nispeten kısa süreçlerdir ve bunlar için ekonomik ömür fiziksel ömre eşittir.
Fiziksel ömürleri birkaç yüzyıl kadar olabilen yapıların ekonomik ömürlerinin daha kısa olmasının
nedeni ise, mühendislik ekonomisi hesaplarında alınan iskonto oranının değerine bağlı olarak,
bugünkü maddi meblağların ekonomik ömür sonunda parasal boyutta sıfıra yakın değerlere
inmesinden dolayıdır. Konut ve okul gibi betonarme binalar için ülkemizde kabul edilen ekonomik
1
2
Prof. Dr., Erciyes Ünv., Mühendislik Fak., İnşaat Müh. Böl., Kayseri thaktan@erciyes.edu.tr
İnş. Yük. Müh., İl Bayındırlık ve İskan Müdürlüğü, Kayseri helcuman@erciyes.edu.tr
359
360
Bingöl İli Depremselliği
ömür 50 senedir. Bir binanın kullanılmaya başlandığı andan itibaren ekonomik ömrü süresince
karşı koyamayacağı, yıkılacağı büyüklükte bir depreme en az bir kez, diğer bir deyişle bir veya
birden fazla kez maruz kalma olasılığı, ülkemiz ve uluslararası yönetmeliklere göre “Risk” olarak
tanımlanmaktadır. Ekonomik ömür süresince şiddetli bir depremin en az bir kez vuku bulma
olasılığı tam bir kez vuku bulma olasılığından çok daha büyüktür ve gerçekçi bir yaklaşımla kritik
depremin “en az bir kez” vuku bulma olasılığı hesaba alınmaktadır.
Bir doğal akarsuyun herhangi bir kesitinden geçen taşkın pik debileri, bir hava alanında esen
maksimum rüzgar hızları, bir limana gelen ekstrem dalga yükseklikleri, bir şehre yağan ekstrem
yağmur miktarları gibi ekstrem tabiat olayları, istatistiksel frekans analizi sonucu, boyutları ile
aşılma veya küçük kalma olasılıklarına karşı ilişkilendirilerek değerlendirilmektedir. Sebep-sonuç
mekanizmalarını idare eden teorik modellerin kapsamlı analizine dayanan deterministik
yaklaşımlar günümüz teknolojisi ile sağlıklı sonuçlar veremediğinden dolayı, istatistiksel frekans
analizi taşkın, deprem gibi tahrip edici tabiat olaylarına uygulanarak, olasılık-bazlı
değerlendirilmeler yapılmaktadır. Bu olasılıkçı hesaplar, mühendislik ekonomisi analizlerine de
uygundur ve fizibilite hesaplarında kullanılmaktadır. Herhangi bir yörede, geçmişte vuku bulmuş
tahrip edici olaylardan kaynaklanan zararların nicel olarak değerlendirilmesiyle, o yöreye ve o
olaya ait deterministik bir zarar-boyut ilişkisi elde edilebilir. Tahrip edici doğal olayın boyutolasılık ilişkisinin, deterministik zarar-boyut ilişkisi ile birlikte değerlendirilmesi sonucu, zararolasılık ilişkisi de elde edilip, bunun 0 (sıfır) ile 1 (bir) aralığında belirli integralinin hesaplanması
sonucu, zararın bir yıllık süreç için beklenen değeri tahmin edilmiş olur. Bir yıllık süreç için
beklenen zarar değeri, ekonomik ömür boyunca üniform dağılımlı bir para gideri olduğundan,
bunun iskonto haddine bağlı uygun katsayı ile çarpılmasıyla ekonomik ömür başındaki net yatırım
bedeli hesaplanır (örneğin: Açanal ve ark., 2000; HEC, 1990, 8.Bölüm).
Her ne kadar jeofizik ve GPS ölçümlerinin değerlendirilmesi ile depremlerin oluş
mekanizmaları, deprem meydana geldikten sonra hangi fayın hangi birikmiş jeolojik enerji
sıkıştırmaları sonucu nasıl kırıldığı, hangi bölgede gerilim birikimi olduğu ortaya konabilmekte ise
de potansiyel bir depremin oluş noktası, zamanı ve büyüklüğü önceden net olarak
belirlenememektedir. Fakat, geçmişte oluşmuş depremlerin büyüklükleri cihazlarla kaydedilerek,
elde edilen örnek serilerin frekans analizi sonucu, ileride oluşacak depremlerin büyüklüklerine
karşılık olasılıkları hakkında sağlıklı tahminler yapılabilmektedir. Bu frekans analizi, depremin
zamanını bilememekte, fakat herhangi bir bir yıllık süreç içinde herhangi bir deprem büyüklüğünün
aşılma veya küçük kalma olasılığını rasyonel bir biçimde tahmin edebilmektedir. Bu yaklaşım,
taşkın pikleri, ekstrem rüzgar hızları, ekstrem yağmur miktarları ve ekstrem deprem büyüklükleri
gibi tabiat olaylarına uygulanmaktadır. Deterministik öngörülerin mümkün olmadığı tabiat olayları
için bu “pasif tedbir alma” yaklaşımı gerçekçidir ve mühendislik hesaplarına uygundur.
“Deprem Yönetmeliği” olarak ta bilinen, Bayındırlık ve İskan Bakanlığının 2006 tarihli
(güncel) “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”inin 1.2.2. inci
paragrafında: “Bu Yönetmeliğe göre yeni binaların tasarımında esas alınacak tasarım depremi,
1.2.1’de tanımlanan şiddetli depreme karşı gelmektedir. Bölüm 2, Tablo 2.3’te tanımlanan Bina
Önem Katsayısı I = 1 olan binalar için, tasarım depreminin 50 yıllık bir süre içinde aşılma olasılığı
%10’dur. Farklı aşılma olasılıklı depremler, mevcut binaların değerlendirilmesi ve
güçlendirilmesinde göz önüne alınmak üzere Bölüm 7’de tanımlanmıştır.” denmektedir. Bölüm
7’deki Tablo 7.7’de, farklı bina kullanım türlerine göre farklı aşılma olasılıkları verilmektedir.
Deprem Yönetmeliğindeki bu yaklaşım, ülkemizde de deprem büyüklüklerinin olasılık-bazlı
değerlendirildiğini göstermektedir. Yine Bayındırlık ve İskan Bakanlığınca yayımlanan güncel
Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası’nın hazırlanmasında önemli görev üstlenen Gülkan ve
arkadaşları, ilgili makalelerinde (1999), depremlerin ihtimal hesapları ile ilgili önemli literatürü
sıralamış, anılan haritanın hazırlanmasında, çalışmalarının bütünü içinde yararlandıkları ihtimal
hesaplarını özetlemiştir.
Taşkın pikleri, fırtına rüzgar hızları, ekstrem yağmur gibi büyüklükler belirli bir coğrafik
noktada oluşmakta ve ölçülmektedir. Depremler için ise aynı yaklaşım mümkün değildir. Deprem
episentırları potansiyel faylar civarında, fakat rastgele dağılımlıdır. Dolayısıyla, deprem
büyüklükleri frekans analizinin, bir nokta için yapılması mümkün değildir. Aktif fay boyunca bir
alan veya bir kenti merkez kabul eden 50 km yarıçapında bir dairesel alan gibi bir coğrafik alan
belirlenip, bu alan içinde vuku bulmuş şiddetli depremlerin istatistiksel analizi yapılabilir.
T.Haktanır ve H.Elcuman
361
DEPREM BÜYÜKLÜKLERİ FREKANS ANALİZİ
Taşkın veya deprem olaylarının frekans analizinin, zaman boyunca vuku bulmuş irili ufaklı bütün
olayların boyutlarına uygulanması doğru bir yaklaşım değildir. Kullanılan binaların ekonomik
ömürleri yıl biriminde zaman cinsinden belirlendiğinden, ve yanısıra, dünyamız güneşin etrafındaki
turunu bir yıllık süreçte tamamlayarak, her yıl içinde tabiat hadiseleri için yeniden bir tekrarlanma
döngüsü söz konusu olduğundan, bu ekstrem tabiat olaylarının frekans analizinde “bir yıl”, olayın
tekrar edilme şansının olduğu birim süreç olarak kabul edilmektedir. Temel amaç, binayı
yıkabilecek şiddetteki olayların ihtimalinin belirlenmesi olduğundan, daima ekstrem değerler
hesaba katılmaktadır. Böylece, bir yıl içinde vuku bulmuş depremlerden en büyük değerlisi kale
alınmakta, diğerleri analiz dışı bırakılmaktadır. Aynı yaklaşım, taşkın piki ve ekstrem yağış gibi
diğer seriler için de yapılmaktadır. Böylece, yıl cinsinden kayıt süresi kadar eleman adedi olan bir
örnek seri elde edilmekte, bu, “yıllık ekstrem deprem büyüklükleri örnek serisi” veya “yıllık taşkın
pikleri örnek serisi” olarak tanımlanmaktadır. Bu örnek serinin frekans analizi, sonuçta, ekstrem
değerlerin olasılık-boyut ilişkisini, nümerik tablo veya ölçekli frekans eğrileri diyagramı olarak
sunmaktadır.
Anılan bu ekstrem tabiat olaylarının frekans analizlerinde, dünyada, 3-parametreli logNormal (LN3), Pearson-3 (P3), log-Pearson-3 (LP3), Gumbel, ve genel ekstrem değerler (GED)
olasılık dağılımları yaygınlıkla kullanılanlardandır. Chi2, Kolmogorov-Smirnov, olasılık uygunluğu
korelasyon katsayısı (probability plot correlation coefficient, PPCC) gibi klasik uygunluk testleri,
çok uzun sentetik seriler ile Monte Carlo analizi, ve tecrübe gibi kriterler ile olasılık
dağılımlarından daha uygun olanı seçilmektedir.
İlgilenilen coğrafik alan içinde bazı yıllarda hissedilemeyecek kadar küçük boyutta
depremler vuku bulabilir. Diğer bir deyişle, bazı yıllar depremsiz geçmiş olabilir. Böyle bir yıl sıfır
depremli yıl olarak değerlendirilir. Buna karşın, sismik aktivitesi fazla bir coğrafik alan içinde kayıt
süresi boyunca hiç sıfır depremli yılın bulunmadığı durum da söz konusudur. İkinci tanıma uyan
bir bölgede ortalama tekerrür peryodu T yıl olan deprem büyüklüğü aşağıdaki gibi
tanımlanmaktadır:
Pkük
1
= P ( 0 < x ≤ x T ) = 1 − = F ( x = xT ) =
T
XT
∫ f ( x) dx
(1)
0
veya
1
Paş = P( xT < x < +∞) = = 1 − F ( x = xT ) = 1 −
T
XT
∫ f ( x) dx
(2)
0
Bu ifadelerde, Pkük: küçük kalma ihtimali, Paş: aşılma ihtimali, T: ortalama tekerrür peryodu, xT: Tyıl ortalama tekerrürlü deprem büyüklüğü, F(x=xT): kullanılan ihtimal dağılımın kümülatif dağılım
fonksiyonunun xT için aldığı olasılık değeri, f(x): kullanılan ihtimal dağılımının olasılık yoğunluk
fonksiyonudur. Ortalama tekerrür peryodu, tekerrür peryodu olarak algılanıp, depremlerin sanki
düzenli peryotları varmış gibi yanıltıcı bir yorum yapılmamalıdır.
Yukarıdaki her iki eşitlikte, xT, kritik deprem büyüklüğüdür. Bina, herhangi bir bir yıllık
süreç içinde, xT’den küçük boyutlu bir depreme dayanabilecek, fakat xT’den daha büyük boyutlu bir
deprem karşısında yıkılacaktır. Dolaysıyla, (2) ifadesindeki Paş, herhangi bir bir yıllık süreç içinde
binanın depremden dolayı yıkılma olasılığıdır. ‘Ekstrem depremler yıldan yıla birbirinden bağımsız
olarak oluşur’ kabulü yapılarak, binanın N-yıllık ekonomik ömrü boyunca her yıl xT’den daha
küçük boyutlu depremlere maruz kalması arzulanan durumdur. Bir yıllık süreç içinde (0 ≤ x ≤ xT)
olayı “emniyet”(E) olayı, bunun tümleci olan (xT < x ≤ +∞) olayı da “yıkım”(Y) olayı olarak
tanımlandığında, yan yana N adet (E) olayından oluşan bileşik olay bina için ‘güvenli durum’ iken,
içinde bir ve daha fazla adet (Y) içeren diğer bütün bileşik olayların toplamı ‘tehlike’dir. (E) ve (Y)
N
kombinezonlarından N yıllık süreç boyunca oluşabilecek 2 adet bileşik olay söz konusudur.
Bingöl İli Depremselliği
362
N
Gerçek güvenlik bunlardan, hep (E)’lerden oluşan sadece bir adedi, tehlike ise geri kalan 2 – 1
N
adet olaydan oluşan kümedir. “Risk” bu diğer 2 – 1 adet olayların ihtimallerinin toplamına eşittir
ve bunun analitik ifadesi aşağıda verilmektedir:
Risk = 1 − (1 − T ) N
(3)
(3) ifadesi, bina türüne göre kabul edilecek “Risk” ile kritik deprem büyüklüğünü ortalama tekerrür
peryodunu iliştirmektedir. Belirlenen ortalama tekerrür peryoduna karşılık gelen kritik deprem
büyüklüğü, ki binanın yapısal projelendirilmesinde tasarım deprem boyutudur, seçilen ihtimal
dağılımı vasıtasıyla hesaplanır.
(3) ifadesi, o coğrafik alanda sıfır depremli yıl olmadığını kabul etmektedir. Halbuki,
ülkemizde ve dünyada, orta ve az sismik harekete maruz bölgelerde, bazı yıllar sıfır olarak
addedilebilecek yıllar olarak geçer. Bu durumda, kaydedilmiş olan yıllık ekstrem deprem
büyüklükleri örnek serisi, sıfırlı yıllar, ve sıfırdan büyük değerli yıllar olarak iki farklı parçadan
oluşur, ve bunların olasılıkları ayrı ayrı değerlendirilmelidir. Ülkemizde birçok coğrafik alan böyle
sıfırlı seriler vermektedir. (3) ifadesi sıfır depremli yılları olan alanlar için geçerli değildir. Sıfırlı
yılları olan bir alanın frekans analizi, kaydedilmiş örnek seri istatistiksel olarak anlamlı uzunlukta
ise aşağıdaki gibi yapılmalıdır.
Pkük = P ( x = 0) + P (0 < x ≤ xT ) = P0 + 1 −
1
= P0 + F ( x = xT )
T
(4)
Burada, (1) ifadesinden farklı olarak gözüken P0 terimi, eşitlikten de anlaşıldığı gibi herhangi bir
yıl içinde deprem büyüklüğünün sıfır olma ihtimalidir. P0 teriminin boyutu, temel olasılık
hipotezine göre aşağıdaki gibi tanımlıdır.
P0 = lim (m / n) ≈ m / n
(5)
n →∞
Burada, m: toplam n elemandan (n yıldan) oluşan örnek seride sıfırlı yıllar adedidir, ve (5) ifadesi,
n oldukça fazladır varsayımıyla, relatif frekansın olasılığa eşit olduğu kabulünü yapmaktadır.
Temel olasılık yasasına göre, bütün muhtemel olayların ihtimallerinin toplamı 1 (bir) olmak
zorunda olduğundan, aşağıdaki eşitlik geçerlidir.
+∞
P0 + Fg ( x = +∞) = P0 +
∫ f ( x)dx = 1
(6)
0
Burada, Fg(x): o coğrafik bölgede sıfırdan büyük değerli depremlerin dağılımını tanımlayan
kümülatif dağılım fonksiyonudur. Sıfırlı olmayan yıllardan oluşan kısmi seriye uydurulan olasılık
dağılımı analitik olarak F(x=+∞) = 1 değerini vereceğinden, (6) nolu ifadedeki kısıtı sağlamak
için, dağılımın kümülatif dağılım fonksiyonu maksimum 1 yerine (1–P0) değerini verecek şekilde
(1–P0) ağırlık katsayısı ile çarpılmalıdır. Dolayısıyla, Fg(x) ile F(x) arasındaki ilişki:
P (0 ≤ x ≤ xT ) = Fg ( x = xT ) = P0 + (1 − P0 ) × F ( x = xT )
(7)
şeklinde olacaktır. Risk kavramının formülüze edilmesindeki “emniyet” olayı, sıfırlı yılları olan
böyle bir örnek seride, (7) ifadesinde en sağdaki toplama eşit olacak ve N yıllık bileşik “güvenli”
olayının ihtimali de:
{P0 + (1 − P0 ) × F ( x = xT )}N
olacak, ve Risk te:
(8)
T.Haktanır ve H.Elcuman
363
Risk = 1 − {P0 + (1 − P0 ) × F ( x = xT )}
N
(9)
olacaktır. F(x=xT) = 1 – 1/T olarak tanımlandığından, (9) no’lu ifade:
1 ⎫
⎧
Risk = 1 − ⎨ P0 + (1 − P0 ) × (1 − )⎬
T ⎭
⎩
N
(10)
olarak ta yazılabilir. Kabul edilen Risk ve binanın ekonomik ömrü (N) verildiğinde, alınması
gereken kritik ortalama tekerrür peryodu da, (10) nolu ifadenin tersinin alınmasıyla aşağıdaki
ifadeyle hesaplanabilir.
⎧⎪ ⎡ (1 − Risk ) (1 / N ) − P0 ⎤ ⎫⎪
T = 1 / ⎨1 − ⎢
⎥⎬
1 − P0
⎪⎩ ⎣
⎦ ⎪⎭
(11)
BİNGÖL İLİ VE ÇEVRESİ TEKTONİK YAPISI
Bingöl İli ve civarı, Kuzey Anadolu Fayı (KAF) ile Doğu Anadolu Fayı’nın (DAF) kesişim
noktasına çok yakın bir bölgede bulunmaktadır. KAF, Bingöl ilinin kuş uçuşu 60 km kuzeyinden
geçerken, DAF ise Bingöl İlinin 5 km güneyinden geçmektedir. Bingöl il merkezi, Kuzey Anadolu
Fay Sisteminin 60 km güneyinde, Doğu Anadolu Fay Sisteminin ise 5 km batısında yer almaktadır.
Bilindiği üzere KAF ve DAF’ın kesişim noktası Bingöl’e bağlı Karlıova İlçesine karşılık
gelmektedir. Bingöl’ün kuzeydoğusunda bulunan Karlıova İlçesi civarı, Arap yarımadasının
kuzeye doğru sıkıştırması sonucunda batıya kaçan Anadolu levhacığının doğu ucunu oluşturmakta;
Kuzey ve Doğu Anadolu Fayları Karlıova’nın doğusunda Kargapazarı yöresinde birbirine
kavuşmaktadır. Kargapazarı’nda başlayan Doğu Anadolu Fayı’nın ilk segmenti buradan
güneybatıya doğru Bingöl doğusundaki Sarıçiçek (Tarbasan) Köyüne kadar yaklaşık 65 km kadar
uzanmakta ve burada Bingöl-Genç çek-ayır (çöküntü) havzası içerisinde kaybolmaktadır. Söz
konusu fay Karlıova düzlüğünün sularını Murat nehrine akıtan Göynük vadisi boyunca birkaç
kilometre eninde oldukça dar bir fay zonu halinde olup son derece belirgin bir fay morfolojisine
sahiptir.
KAF ve DAF’ın birbirlerini ötelemeleri sonucu, bölgede KB-GD uzanımlı sağ ve KD-GB
uzanımlı sol yanal doğrultu atımlı eşlenik kırık sistemleri meydana gelmiştir (Şekil 1). SancakUzunpınar Fayı, Bingöl-Karakoçan Fayı, Sudüğünü Fayı, Çevrimpınar Fayı, Kilisedere Fayı, Varto
Fayı ve Genç Fayı’nın bulunduğu bu sistem son birkaç on yıl içerisinde depremsellik açısından
oldukça etkin bir bölgeyi oluşturmaktadır.
Sancak-Uzunpazar fay zonu; sol yanal atımlı bir fay olup Bingöl kuzeyindeki Sancak
Nahiyesi ile Uzunpazar Köyü arasındaki 40 km lik kuşakta 8-10 km genişliğinde bir zon içerisinde
görülür. Sol yanal atımlı, KD-GB uzanımlı bu zonu oluşturan faylar morfolojik olarak belirgindir.
Fayın güneybatı ucu Simsor Köyü civarında belirginleşmeye başlar, Sancak Nahiyesi kuzeyinde
Hilbizun Köyü kuzeyinde bir volkanik çıkış merkezi niteliğindeki Büyük tepe ile Beruj tepe
arasından geçer. Kuzeydoğuya doğru Rivi dere, Şele dere ve Dellal dereyi takip eder. Fayın kuzey
yamacı son derece bariz bir çizgisel şev niteliğindedir. Fay Komahasan tepe civarlarında
belirginliğini yitirir. K65E doğrultulu bu fayın boyu 15 kilometre kadardır.
364
Bingöl İli Depremselliği
Şekil 1. Bingöl ve Civarı Diri Fay Haritası (MTA)
Bingöl-Karakoçan fay zonu; yaklaşık 40 km uzunluğunda olan ve iki segmentten oluşan bu
fay zonunun batı segmenti K70ºB doğrultulu olup 20 km uzunluğunda, Bingöl’den geçen doğu
segmenti ise K50ºB doğrultulu olup 12 km uzunluğundadır.
Kilisedere fayı; KD-gidişli bir fay olup, Hanoçayırı güneydoğusunda, ana nehrin
kuzeydoğuya dirsek yaptığı kesimde başlayan fay, içinde Oğuldere Köyünün de yer aldığı Kilise
deresini kontrol ederek KD’ya doğru devam eder.
Sudüğünü fay zonu; Bingöl-Karakoçan fay zonuna paralel olarak uzanan fay zonu yaklaşık
20 km uzunluğundadır. K60°B genel doğrultusunda uzanan bu fay zonu 5 km genişlikte, birbirine
paralel ve uzunlukları 4-10 km arasında değişen, sağ yönlü doğrultu atımlı beş alt faydan oluşur.
Çevrimpınar fayı; Bingöl-Karakoçan fay zonunun doğu ve batı segmentleri arasında
yaklaşık 6 km'lik bir boşluk mevcuttur ve bu alandan KD-GB doğrultulu Çevrimpınar fayı
geçmektedir (Şaroğlu ve ark., 1987).
BİNGÖL VE ÇEVRESİNİN DEPREMSELLİĞİ
KAF ile DAF’ın kesişim noktasına çok yakın bir bölgede bulunan Bingöl İli ve civarında aletsel ve
aletsel olmayan dönemde can ve mal kaybına sebep olan birçok yıkıcı deprem meydana gelmiştir.
KAF son yüzyıl içerisinde sismik açıdan oldukça etkin durumdayken, DAF, son ve önceki
yüzyıllarda sismik olarak oldukça suskun bir dönem geçirmektedir. Son yüzyıl boyunca KAF’ın üç
fay segmenti dışında büyük bir bölümü yırtılmış, 1900-2002 yılları arasında 35 hasar yapıcı deprem
olmuştur. Buna karşılık DAF’ın büyük bir bölümü son birkaç yüzyıl içerisinde yırtılmadan
kalmıştır. DAF’da son yüzyıl içerisinde sadece 10 hasar yapıcı orta büyüklükte deprem meydana
T.Haktanır ve H.Elcuman
365
gelmiştir. Bu açıdan bu yüzyıl içerisinde DAF’ın büyük bir bölümü sismik açıdan oldukça yüksek
deprem üretme potansiyeline sahiptir.
Örnek olarak Erzincan ile Karlıova arasında yer alan Yedisu fay parçasında 1784’te
meydana gelen ve 5000 civarında can kaybına ve 90 km kadar yüzey kırığına neden olan
depremden bu yana geçen 221 yılda önemli oranda bir gerilim boşalımı oluşmamıştır. Bu durum
Stein ve ark. (1997) tarafından hazırlanan Coulomb modelleri ile de ortaya konmuştur. Ancak son
büyük depremin 1784’te olduğu, Kuzey Anadolu Fayı için de tekrarlanma aralıklarının da en fazla
250 yıl olduğu gözetilirse bölgedeki bu depremin önümüzdeki yıllar içerisinde olma olasılığından
söz edilebilir.
Diğer yandan 2003 Sancak-Sudüğünü, 27 Ocak 2003 Pülümür ve 12 ve 14 Mart 2005
depremlerinin Yedisu fay parçası üzerindeki etkileri henüz tam olarak ortaya konmamıştır. Ancak
sağ yanal atımlı faylardaki bir genel kural olarak gerilimin batıya transfer edildiği gözetilirse bu
depremlerin Yedisu fay parçasındaki gerilimi arttırmış olabileceği düşünülmektedir.
Bingöl İli ve çevresi 18 Nisan 1996 tarih ve 96/8109 sayı ile yürürlüğe giren T.C.
Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Türkiye Deprem Bölgeleri haritasına göre birinci derece deprem
bölgesinde bulunmaktadır.
Bingöl İli ve çevresinde aletsel ve aletsel olmayan dönemlerde yaşanan önemli depremler
aşağıda Tablo 1.’de verilmiştir. (Eyidoğan ve ark., 1991, koeri.boun.edu.tr)
Tablo 1. Bölgede Yaşanan Önemli Depremler
Tarih
955
1878
1889
1909
12.11.1934
28.05.1940
17.08.1949
28.03.1954
07.07.1957
24.08.1959
12.03.1963
31.08.1965
25.09.1968
22.05.1971
01.05.2003
12.03.2005
14.03.2005
Enlem
39.30
39.30
39.90
39.32
39.00
38.89
39.32
39.10
39.16
39.00
39.30
39.40
39.20
38.85
39.01
39.38
39.35
Koordinat
Boylam
40.70
40.70
40.50
40.35
41.00
40.50
40.35
41.00
40.50
40.00
40.30
40.80
40.20
40.52
40.46
40.84
40.89
Büyüklük
(Ms)
6.0
4.9
5.4
5.1
4.75
4
4.5
5.1
6.8
6.4
5.3
5.6
Bölge
Kığı-Karlıova
Kığı-Karlıova
Bingöl-Elazığ-Palu
Kığı
Solhan
Bingöl
Kığı-Karlıova
Göynük-Solhan
Büyüksu-Bingöl
Karakoçan Yakını
Kığı
Kığı-Karlıova arası
Kığı-Karakoçan
Bingöl
Bingöl
Karlıova
Karlıova
BİNGÖL İLİ (MERKEZ) DEPREM RİSK ANALİZİ
Çalışmada kullanılmak üzere 31.12.2006 - 01.01.1905 tarihleri arasında Kandilli Rasathanesi
kayıtlarına göre Bingöl Şehri İl Merkezinin (38.88 Enlem, 40.49 Boylam) 50 km. yarıçapındaki
etki alanında gözlemlenmiş depremlerle ilgili bilgiler http://www.sayisalgrafik.com.tr/deprem
sitesinden alınmış ve Şekil 2.’de 50 km. çevre yarıçap sınırı ile birlikte gösterilmiştir.
Bingöl İli (Merkez) deprem risk analizi yapılırken, Bingöl İli Şehir Merkezinde (38.88
Enlem, 40.49 Boylam) 50 km. yarıçapa sahip olan bir alan taranarak sismotektonik bölge olarak
kabul edilmiştir. 1905-2006 yılları arasında bu bölgede meydana gelmiş olan depremlere ait yıllık
maksimum deprem manyitüdleri seçilmiş ve kaydedilmiştir. Birkaç popüler olasılık dağılımını
kapsayan ve momentler, olasılık-ağırlıklı momentler OAM (probability-weighted moments,
PWM), ve maksimum-olabilirlik (maximum-likelihood) parametre hesap yöntemlerini içeren bir
bilgisayar programı kullanılarak istatistiksel frekans analizi hesapları yapılmıştır. Programın
verdiği Chi2 uygunluk testlerinin sonuçlarının incelenmesi, örnek serinin histogramı ile
Bingöl İli Depremselliği
366
dağılımların olasılık yoğunluk fonksiyonlarının aynı şekil içinde karşılaştırılması, ve tecrübe
sonucu, parametreleri OAM yöntemine göre hesaplanmış olan, 3-parametreli log-Normal (LN3),
Gumbel, ve Genel Ekstrem Değerler (GED) dağılımlarının Bingöl civarı coğrafik alan içinde vuku
bulmuş sıfırdan büyük boyutlu yıllık deprem serisine uygun olabileceği kanaatine varılmıştır.
Gölova
www.e-harita.com.tr
Ilıca
mranlı
Ref ahiye
Eleşkirt
Tekman
Çat
Bulanık
Tunceli
Ad
Mazgirt
A ğın
Korkut
Pertek
Hasköy
Keban
Elazığ
Tatvan
Mutki
A rıcak
Baskil
Sason
Bitlis
Maden
Dicle
Hazro
Çüngüş
Ergani
Baykan
Eğil
Silvan
Diyarbakır
Çermik
Bismil
Şirvan
Kurtalan
Siirt A ydınlar
www.sayisalgrafik.com.tr
Batman Beşiri
Şekil 2. Bingöl İl Merkezinin 50 km. Yarıçapındaki Etki Alanındaki Depremleri Gösteren Harita
1905’ten 2006’ya kadar 102 yıllık süreçte Bingöl İli Şehir Merkezi civarındaki yıllık deprem
pikleri alınmış ve sadece 35 yıl içinde sıfırdan büyük şiddette deprem vuku bulduğu tespit
edilmiştir. Bu 35 adetlik örnek serinin 35/102 = 0.3432 (%34,32)’lik kısmına istatistiksel frekans
analizi uygulanmıştır. Analizde kullanılan 35 elemanlık deprem büyüklükleri serisi aşağıda Tablo
2. de verilmiştir. Geri kalan 67 yılda ise sıfıra yakın şiddetli depremlerin yaklaşık P0 = 67 / 102 =
0.6568 (%65,68)’lik bir ihtimali olduğu kabulü yapılmıştır.
Tablo 2. Analizde Kullanılan Deprem Büyüklük Değerleri
Yıl
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
Deprem
Büyüklüğü
4.5
4.5
4.0
6.4
3.5
4.2
3.7
4.3
4.6
3.8
4.6
4.2
Yıl
1993
1992
1989
1988
1987
1986
1985
1980
1977
1976
1975
1974
Deprem
Büyüklüğü
4.2
5.0
4.3
4.3
5.0
4.3
3.7
5.1
4.5
4.8
7.8
4.2
Yıl
1971
1970
1969
1968
1967
1966
1954
1949
1935
1909
1907
Deprem
Büyüklüğü
5.9
3.9
4.7
5.1
4.0
6.1
5.4
4.9
4.6
5.3
4.9
T.Haktanır ve H.Elcuman
367
Sonra, (11) nolu eşitlik kullanılarak, N=50 yıllık ekonomik ömrü olan bir binanın % 10, % 5 ve %
1 Risk değerleri için maruz kalacağı kritik deprem boyutlarının ortalama tekerrür peryotları
hesaplanmış ve Tablo 3’te verilmiştir. Buna göre, 50 yıllık ekonomik ömürlü yapılar için, deprem
olmayan yılların olasılıkları da göz önünde bulundurularak, % 10 Risk değerine karşılık gelen
ortalama tekerrür periyodu 163 yıl olarak bulunmuştur. Bilindiği gibi, herhangi bir yılda deprem
vuku bulmaması olasılığı sıfır olarak kabul edildiği vakit, 50 yıllık ekonomik ömür içinde Riski %
10 olan kritik deprem büyüklüğünün ortalama tekerrür peryodu 475 yıldır. Sıfır veya sıfıra çok
yakın büyüklükte deprem içeren yılların olasılığının yaklaşık % 65.7 olması, tasarım depremi
ortalama tekerrür peryodunun 475’ten 163’e inmesine sebep olmaktadır. Bu da, tasarım depremi
büyüklüğünün biraz küçülmesine sebep olacaktır.
Tablo 3. Bağıl Frekansa Bağlı Olarak Hesaplanmış Ortalama Tekerrür Periyotları Tablosu
Bağıl Frekansın 0.6568 Olması Durumunda
Ortalama Tekerrür Periyodu
%10 Risk
% 5 Risk
%1 Risk
163
334
1706
50 yıllık ekonomik ömür için tasarlanan bir yapının %10, %5 ve %1 Risk değerleri için dayanması
gereken deprem büyüklükleri Tablo 4.’de gösterilmiştir.
Tablo 4. Parametreleri Olasılık-Ağırlıklı Momentler Yöntemiyle Hesaplanmış Gumbel, GED, ve
LN3 Dağılımlarına Göre Farklı Risk Değerlerine Karşılık Gelen Deprem Büyüklükleri
Olasılık Dağılımları
Gumbel
Genel Ekstrem Değerler
3-parametreli log-Normal
%10 Risk
7.8
8.4
7.9
% 5 Risk
8.3
9.2
8.5
%1 Risk
9.4
10.3
10.0
1905-2006 yılları arasında yapılan sismik gözlemlerden elde edilen örnek seri üzerinde,
parametreleri OAM yöntemi ile belirlenen log-Normal (LN3), Gumbel, ve Genel Ekstrem Değerler
(GED) dağılımlarına göre hesaplanmış (deprem büyüklüğü) – (ortalama tekerrür peryodu) ilişkileri
Şekil 3’te verilmektedir. Kısa olarak, GED-OAM, LN3-OAM, ve Gumbel-OAM sembolleriyle
gösterilen bu dağılımların olasılık yoğunluk fonksiyonları ile Bingöl civarı yıllık deprem
büyüklükleri kaydedilmiş örnek serisinin histogramı da Şekil 4.’te sunulmaktadır.
368
Bingöl İli Depremselliği
Şekil 3. Ölçülmüş Örnek Seri Elemanlarının Cunnane Noktalama Pozisyonu Formülü ile İşaretlendiği,
Parametreleri OAM (PWM) Yöntemiyle Belirlenmiş LN3, Gumbel, ve GED Dağılımları ile Ortalama
Tekerrür Peryodu – Deprem Büyüklüğü İlişkisini Veren Frekans Eğrileri
Şekil 4. Bingöl Civarında Vuku Bulan Depremlerin Richter Büyüklüklerinin Histogramı ve Aday
Dağılımların Olasılık Yoğunluk Fonksiyonları
T.Haktanır ve H.Elcuman
369
SONUÇLAR
Bingöl İli ve civarı, Kuzey Anadolu Fayı (KAF) ile Doğu Anadolu Fayı’nın (DAF) kesişim
noktasına çok yakın bir bölgede bulunmaktadır. KAF ve DAF’ın birbirlerini ötelemeleri sonucu,
bölgede KB-GD uzanımlı sağ ve KD-GB uzanımlı sol yanal doğrultu atımlı eşlenik kırık sistemleri
meydana gelmiştir. Sancak-Uzunpınar Fayı, Bingöl-Karakoçan Fayı, Sudüğünü Fayı, Çevrimpınar
Fayı, Kilisedere Fayı, Varto Fayı ve Genç Fayı’nın bulunduğu bu sistem geçmiş yıllarda olmuş
depremler göz önüne alındığında büyük deprem üretme potansiyeline sahiptir.
Bingöl İli Şehir Merkezi deprem risk analizi hesaplarında; ekonomik ömrü 50 yıl olan ve %
10 risk taşıdığı kabul edilen mühendislik yapıları için, ortalama tekerrür periyodu 163 yıl ve
dayanmaları gereken deprem büyüklükleri ise uygunluk testlerinde başarılı olan Gumbel, GED, ve
LN3 olasılık dağılımlarına göre 7.8, 8.4, ve 7.9 olarak bulunmuştur. Bunlardan biri, Şekil3 ve Şekil
4’ün incelenmesi, kişisel tercih, o bölge için genelleme gibi kriterlerle seçilmeli, ve projelendirme
çalışmalarında göz önüne alınmalıdır. Ayrıca; bölge yapı temel zemini özelliklerinin ve yapı-zemin
etkileşiminin de depremlerde çok önemli olduğu bilinmelidir.
Bingöl İli ve yakın çevresi birinci derece deprem bölgesidir. Tarihsel süreç içerisinde ve
yakın geçmişte yıkıcı, önemli can ve mal kaybına yol açan önemli depremler yaşanmış olup son
yıllarda oldukça suskun olan DAF büyük deprem üretme potansiyeline sahiptir. Bölgede gelecekte
de büyük depremlerin yaşanacağının kaçınılmaz bir gerçek olduğu hiçbir zaman unutulmamalıdır.
KAYNAKLAR
Açanal N, Yurtal R, Haktanır T, (2000) “Multi-Stage Flood Routing for Gated Reservoirs and Conjunctive
Optimization of Hydroelectricity Income With Flood Losses”, Hydrological Sciences Journal, 45(5),
675-688
Emre Ö, Herece E, Doğan A, Parlak O, Ozaksoy V, Çıplak R, Özalp S (2003) 1 Mayıs 2003 Bingöl Depremi
Değerlendirme Raporu, MTA Rapor no: 10585
Eyidoğan H, Güçlü U, Utku Z, Değirmenci E (1991), Türkiye Büyük Depremleri Makrosismik Rehberi
(1900-1988), İstanbul Üniversitesi Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, 198s.
Gülkan P, Yücemen M.S, Başöz, N (1999) “Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası Değişmeli midir?” Türkiye
Mühendislik Haberleri, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası, 402, 13-33
Haktanir T, (1992) “Comparision of Various Flood Frequency Distributions Using Annual Flood Peaks Data
of Rivers in Anatolia”, Journal of Hydrology, 136(1-4), 1-31
HEC (1990) HEC-I, Flood Hydrograph Package, User’s Manual Hydrologic Engineering Center, US Army
Corps of Engineers, Davis, CA., USA.
Stein R.S, Barka A.A, Dieterich J.H, (1997) “Progressive Failure on the North Anatolian Fault since 1939 by
Earthquake Stress Triggering”, Geophysical Journal International, 128, 594-604
Şaroğlu F, Emre Ö, Boray A (1987) Türkiye’nin Diri Fayları ve Depremsellikleri, Maden Tetkik ve Arama
Enstitüsü, Jeoloji Etütleri Dairesi Başkanlığı, (Yayımlanmamış rapor), 394s.
Şaroğlu F, Emre Ö, Kuşçu İ (1992) Türkiye Diri Fay Haritası, MTA yayını
T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı (2006), Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik
(1996), Bayındırlık ve İskan Bakanlığından: 6 Mart 2006/26100 sayılı Resmi Gazete
Tüysüz O, Akyüz S, Eyidoğan H (2003) “1 Mayıs 2003 Bingöl Depremi”, Kuvaterner Çalıştayı IV, 29-30
Mayıs, İTÜ Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü, İstanbul, 37-43
Tüysüz O (2005) “12 ve 14 Mart 2005 Karlıova Depremleri”, http://eies.itu.edu.tr/karliova.pdf
370
Bingöl İli Depremselliği