Kıyı Mühendisliği, kıyı şeridi ve deniz alanlarının korunması ve geliştirilmesine odaklanan bir mühendislik dalıdır. Bu disiplin, aşınmaya karşı savunma, plaj kontrolü, kanal ve limanlar gibi çeşitli alanlarda uzmanlaşarak kıyı bölgelerinin sürdürülebilirliğini ve güvenliğini sağlar.
Aşınmaya Karşı Savunma
Kıyı aşınması ve gerilemesini önlemede en iyi yol, geniş bir kum plajının bulunmasıdır. Deniz duvarları aşınmayı önleyebilse de dalga eylemi süreklidir; etkin bir plaj sediment kontrolü olmadığı sürece en büyük savunma yapısı bile sadece kısa süreli olur. Etkin deniz savunması, dalga enerjisini soğuracak şekilde gözenekli olup, anroşman kayalarından (2 tondan fazla blokları), beton dört-ayaklardan veya beton bağlamalı masif duvarlardan yapılır. Deliksiz yüzeyden yansıyan dalgalar alt oyulmasına neden olabilir.
Deniz duvarlarının km maliyeti 5M sterline kadar çıkabilir; Aşınma etkisindeki uzun kıyılar (örnek: Holderness) için ekonomik alternatif, sert noktalar oluşturmaktır. Bunlar, duraylı ve tamamen savunmalı kısa kıyı yapılarıdır. Her bir sert noktanın deniz tarafındaki aşınma sığ bir koy oluşturmak suretiyle plaj sedimentlerini tutar. Sonuçta, yuvarlak diş şeklinde yapılarla çevrelenmiş bir kıyı oluşur. Ancak, bunun bedeli, sert noktalar arasında kısa dönemli hızlanmış arazi kayıpları şeklindedir.
Kıyı şeridi erozyonu, kıyı bölgelerinin karşı karşıya olduğu en büyük tehditlerden biridir. Dalgalar, akıntılar ve rüzgar gibi doğal etkenler kıyı şeridini aşındırarak kıyı şeridinin gerilemesine, plajların daralmasına ve kıyıdaki altyapının zarar görmesine neden olabilir. Aşınmaya karşı savunma, bu yıkıcı etkenlere karşı kıyı şeridini korumak için hayati önem taşır. Kıyı mühendisleri, aşınmayı önlemek ve kıyı şeridini korumak için çeşitli yöntemler kullanır. Bu yöntemler şunlardır:
Sert Yapılar
- Deniz Duvarları: Kıyı şeridini doğrudan dalgaların etkisinden korumak için inşa edilen dikey duvarlardır. Genellikle beton, taş veya çelikten yapılırlar.
- Dalgakıranlar: Dalgaların enerjisini dağıtarak kıyı şeridine ulaşmasını engellemek için inşa edilen deniz yapılar. Genellikle taş, beton veya ahşap kullanılarak yapılırlar.
- Groynes: Kıyı şeridine dik açıyla inşa edilen ve kıyı boyunca kum taşınmasını engellemek için kullanılan yapılar. Genellikle taş, beton veya ahşap kullanılarak yapılırlar.
Yumuşak Yapılar
- Kum Tepeleri: Kıyı şeridini doğal olarak korumaya yardımcı olan ve erozyona karşı bir bariyer oluşturan kum tepecikleri. Kum tepelerini korumak ve geliştirmek erozyonu önlemede önemli rol oynar.
- Bitki örtüsü: Kıyı şeridinde yetişen bitkiler, toprağı ve kumları stabilize ederek erozyonu önleyebilir. Kıyı şeridinde bitki örtüsü dikmek veya korumak erozyonu kontrol altına almak için etkili bir yöntemdir.
- Kum Besleme: Erozyondan etkilenen plajlara kum ekleyerek kıyı şeridini yeniden şekillendirme ve koruma yöntemi.
Aşınmaya karşı savunma yönteminin seçimi
Uygun aşınma savunma yönteminin seçimi, kıyı şeridinin özel koşullarına, erozyonun şiddetine ve mevcut altyapıya bağlıdır. Kıyı mühendisleri, en uygun çözümü belirlemek için detaylı incelemeler ve analizler yapar.
Aşınmaya karşı savunmanın önemi
Aşınmaya karşı savunma, kıyı şeridini korumak ve kıyı bölgelerinin sürdürülebilirliğini sağlamak için kritik öneme sahiptir. Aşınma kontrolü, kıyı şeridindeki altyapıyı ve doğal kaynakları korumanın yanı sıra kıyı bölgelerinde yaşayan insanların güvenliğini ve refahını da sağlar.
Plaj Kontrolü
Mendirekler, sedimentleri hapsetmek suretiyle plajda uzun kıyı sediment taşınımını önleyen kereste, beton veya çelik bariyerlerdir. Plajın etkin bir şekilde stabilize edilebilmesi için, mendirek uzunluğu genişliğinin iki katı olmalıdır. Paralel kıyı ötesi dalgakıranlar dalga enerjisini soğurur ve kendi dulda tarafında çökel birikimine neden olurlar; bu açıdan doğal tombolo yapılarına benzerler. Plajlar gömülü ve delikli boru hatlarından deniz suyu çekmek suretiyle stabilize edilebilir veya genişletilebilir.
Dalganın içeri doğru yıkaması kıyıya kum eklerse de, drenajlı plajlar dalganın bu etkisini soğurur ve azaltır. Bu şekilde, kum tekrar denize doğru süpürülmez. Aktif diller, barlar ve bariyer adaları başlıca dalgaların aşırı yıkama etkisiyle karaya doğru göç ederler. Suya bakan dış yüzeylerde herhangi bir aşınma savunma yapısı, iç yüzeyde devamlı sediment kaybından dolayı incelmeye neden olur.
İngiltere’deki Spurn Head dili ile A.B.D.’deki Carolina bariyer adaları günümüzde tehlikeli boyuta varacak kadar incelmiş olup, yapay savunma maliyetleri çok artmış olduğundan, kara içine doğru duraylı alanlarda yeniden şekillenmeleri için bunların kırılmasına izin verilmelidir.
Plajlar, deniz ve kumun buluştuğu, hem rekreasyonel hem de ekolojik açıdan önemli bir arazi türüdür. Yüzmek, güneşlenmek, kumdan kaleler inşa etmek ve doğayla iç içe vakit geçirmek için ideal bir ortam sunan plajlar, aynı zamanda deniz canlıları için de önemli bir habitat oluşturur. Ancak plajlar, doğal etkenlere karşı oldukça hassastır. Dalgalar, akıntılar ve rüzgar gibi etkenler plajların aşınmasına, kum kaybına ve şeklinin bozulmasına neden olabilir. Bu durum, plajların işlevini ve değerini kaybetmesine yol açabilir.
Plaj kontrolü, plajların korunması ve geliştirilmesi için uygulanan bir dizi teknik ve yöntemdir. Bu yöntemler, aşınmayı önlemek, kum kaybını durdurmak ve plajların doğal güzelliğini ve işlevini korumayı amaçlar.
Plaj kontrolü yöntemleri
- Plaj Besleme: Erozyondan etkilenen plajlara kum ekleyerek kıyı şeridini yeniden şekillendirme ve koruma yöntemi. Bu yöntem, plajların genişletilmesi ve derinleştirilmesi için de kullanılabilir.
- Kum Tepesi İnşası: Kıyı şeridini doğal olarak korumaya yardımcı olan ve erozyona karşı bir bariyer oluşturan kum tepecikleri. Kum tepelerini korumak ve geliştirmek erozyonu kontrol altına almak için önemli bir yöntemdir.
- Groynes: Kıyı şeridine dik açıyla inşa edilen ve kıyı boyunca kum taşınmasını engellemek için kullanılan yapılar. Genellikle taş, beton veya ahşap kullanılarak yapılırlar.
- Bitki Örtüsü: Kıyı şeridinde yetişen bitkiler, toprağı ve kumları stabilize ederek erozyonu önleyebilir. Kıyı şeridinde bitki örtüsü dikmek veya korumak erozyonu kontrol altına almak için etkili bir yöntemdir.
- Deniz Duvarları: Kıyı şeridini doğrudan dalgaların etkisinden korumak için inşa edilen dikey duvarlardır. Genellikle beton, taş veya çelikten yapılırlar.
Kanal ve Limanlar
Kıyı çizgisi boyunca açılmış veya dalgakıranlar arasına inşa edilmiş kanallar kıyıda duraylı yapılar olup, genel sediment kayıpları için bir aşınma kaynak alanıdırlar. Liman ağızlarında uzun kıyı sediment taşınımlarının kuvvetli olması durumunda engelleyici kum barları oluşabilir. Deniz içine uzanan duvarlar sediment taşınmasını saptırırlar; bu şekilde uç kısımlarında diller gelişebilir.
Bu da daha aşağı kısımlarda plaj beslenmesini engeller. Liman ve lagün kanallarının doğal açıklığı gelgit oymasına bağlıdır; bu oyma, plajdaki çökel hızından büyük olmalıdır. Büyük gelgit hacimleri ve akış hızları oyma açıklığını geliştirirler. Bu nedenle, geniş lagünlerin ve dar kanalları temiz tutulması daha iyidir.
Kıyı mühendisliği disiplininin önemli bir alt dalı olan kanal ve liman mühendisliği, deniz taşımacılığının temelini oluşturan altyapının tasarlanmasından ve inşasından sorumludur. Bu alanda uzmanlaşan mühendisler, global ticaret ve ekonomik kalkınma için kritik öneme sahip olan kanalların ve limanların işlevsel, güvenli ve sürdürülebilir olmasını sağlar.
Kanallar
Kanallar, deniz ve okyanusları birbirine bağlayan veya iç su yollarını denizlere bağlayan yapay su yollarıdır. Gemilerin ve diğer deniz taşıtlarının farklı coğrafi bölgeler arasında seyahat etmesine imkan tanıyarak deniz ticaretinin önemli bir parçasını oluştururlar.
Kıyı mühendisleri, kanalların tasarımında ve inşasında aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurur:
- Jeoteknik koşullar: Kanalın kazılacağı arazinin zemin yapısı ve sağlamlığı
- Hidrolik koşullar: Akıntıların ve dalgaların kanal üzerindeki etkisi
- Çevresel etkiler: Kanalın inşasının ve işletilmesinin çevreye olan etkisi
- Ekonomik faktörler: Kanalın inşası ve işletmesi için gerekli olan maliyetler
Limanlar
Limanlar, gemilerin yük ve yolcu indirmek/bindirmek için yanaştığı kıyı tesisleridir. Farklı yük türlerine ve gemi boyutlarına göre çeşitli liman tipleri mevcuttur.
Kıyı mühendisleri, limanların tasarımında ve inşasında aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurur:
- Dalga ve akıntı koşulları: Limanın güvenli ve işlevsel olmasını sağlayacak dalgakıran ve diğer koruma yapıları
- Derinlik: Gemilerin yanaşabileceği ve yüzebileceği yeterli derinlik
- Zemin sağlamlığı: Liman altyapısını ve yanaşma tesislerini taşıyabilecek sağlam zemin
- Liman işletmesi: Limanın yük ve yolcu trafiğini verimli bir şekilde yönetebilecek altyapı ve ekipman
Plajda Sediment Kıtlığı
Plajın duraylı kalabilmesi için, uzun kıyı sediment taşınımındaki çökel girdi ve çıktısı dengeli olmalıdır. Mendirekli bir plajda taşınan çökelleri hapsetme, aşınmayı bir deniz duvarı ile azaltma, bir liman ağzında çökelleri saptırma gibi yapay önlemlerin çoğu, devam edegelen sediment taşınımını azaltır; bu şekilde, aşağı kısımlardaki plajlarda sediment kıtlığına neden olur.
Bu durum, mühendislik faaliyetlerinin yapıldığı kısımlardan itibaren çökel taşınma yönünde plaj kaybına ya da yeni aşınmaya yol açabilir. Yapay yollardan sediment sağlayarak plaj beslemesi maliyeti yüksek bir alternatiftir.
Kıyı bölgelerinde sediment, kum, çakıl ve kaya gibi tortulardan oluşan ve kıyı şeridinin şeklini ve işlevini doğrudan etkileyen önemli bir unsurdur. Sediment taşınması ve birikimi, kıyı şeridinin erozyondan korunmasına, plajların oluşmasına ve deniz canlıları için habitat oluşturmasına yardımcı olur.
Ancak, çeşitli insan kaynaklı ve doğal etkenler plajlarda sediment kıtlığı sorununa yol açabilir. Bu etkenler şunlardır:
- Barajlar: Nehirlerden taşınan sedimenti tutarak kıyı şeridine ulaşmasını engeller.
- Kıyı şeridi yapılaşması: Deniz duvarları ve groynes gibi yapılar, sedimentin doğal taşınmasını engeller.
- Kum ve çakıl madenciliği: Plajlardan ve nehir yataklarından kum ve çakıl çıkarılması sediment dengesini bozar.
- İklim değişikliği: Deniz seviyesi yükselmesi ve fırtınaların şiddetlenmesi kıyı şeridinden sedimentin taşınmasına neden olur.
Sediment kıtlığının etkileri
- Plajların daralması ve aşınması: Plajlar, sediment kaynağının azalmasıyla daralabilir ve aşınabilir.
- Kıyı şeridi erozyonu: Sediment eksikliği, kıyı şeridini dalgaların ve akıntıların etkisine karşı daha savunmasız hale getirir.
- Deniz canlıları habitatlarının tahrip olması: Sediment eksikliği, deniz canlıları için önemli habitatları yok edebilir.
Sediment kıtlığı sorununu çözümü
Kıyı mühendisleri, sediment kıtlığı sorununu çözmek için sediment yönetimi planları geliştirir. Bu planlar şunları içerir:
- Sediment kaynaklarının korunması: Barajların sediment geçişini sağlayacak şekilde tasarlanması ve kum ve çakıl madenciliğinin kontrol altına alınması.
- Sediment besleme: Plajlara yapay olarak sediment eklenerek erozyonun önlenmesi ve plajların genişletilmesi.
- Kıyı şeridi yapılaşmasının kontrol edilmesi: Deniz duvarları ve groynes gibi yapılar, sediment taşınmasını engellemeyecek şekilde tasarlanmalıdır.
- İklim değişikliğine adaptasyon: Deniz seviyesi yükselmesine ve fırtınalara karşı kıyı şeridini korumak için önlemler alınması.
Deniz Seviyesi Değişimleri
Pleistosen’de suların buzullarda tutulmasıyla deniz seviyesi 150 m alçalmış; bazı alanlar buz ağırlığından dolayı 50 m kadar çökmüştür. Su altı vadileri deniz seviyesi alçak iken akarsularla açılmış olup, Buz Devri sonunda deniz seviyesi yükselimleri ile suyla kaplanmışlardır. Bunlardan bazıları günümüzde Milford Haven ve Plymouth gibi doğal limanları oluştururken, diğerleri çökellerle dolmuş gömülü derin kıyı vadileri şeklindedir. Yükselmiş plajlar terkedilmiş falezler, kuru deniz mağaraları ve fosil plaj çökelleri içerirler.
Bunların çoğu, Buz Devri sonunda deniz seviyesinin yükselmesinden sonra fakat karaların izostatik olarak tekrar dengeye kavuşmalarından önce, buzullardan dolayı alçalmış kıyı çizgilerinde oyulmuşlardır. İskoçya’daki yükselmiş plajlar Pleistosen buz örtüsünden dolayıdır. California’dakiler ise levha sınırı yükselimiyle oluşmuşlardır. Yükselmiş plajlardaki çimentolanmamış çökeller kil, kum ve/veya çakıl içerebilir; yanal değişimleri tipiktir.
İklim değişikliğinin en belirgin ve yıkıcı etkilerinden biri, deniz seviyelerinin yükselmesidir. Küresel ısınma, okyanusların ısınmasına ve buzulların erimesine neden olarak deniz seviyesinin artmasına yol açmaktadır. Bu yükseliş, kıyı bölgelerini sel, erozyon ve altyapı hasarı gibi çeşitli risklerle karşı karşıya bırakmaktadır.
Deniz seviyesi değişimlerinin etkileri
- Kıyı şeridi erozyonu: Deniz seviyesi yükselmesi, kıyı şeridini aşındırarak plajların daralmasına ve kıyı şeridi altyapısının zarar görmesine neden olur.
- Sel: Deniz seviyesinin yükselmesi, kıyı bölgelerini sel riski altına sokarak evleri, işyerlerini ve altyapıyı tehdit eder.
- Tuzlu su girişi: Deniz seviyesinin yükselmesi, tatlı su kaynaklarının tuzlu su ile kirlenmesine neden olabilir.
- Habitat tahribatı: Deniz seviyesi yükselmesi, deniz canlıları için önemli habitatları yok edebilir.
Deniz seviyesi değişimlerine karşı koruma
Kıyı mühendisleri, deniz seviyesi yükselmesine karşı koruma sağlayan altyapılar tasarlayarak kıyı şeridinin ve kıyı yerleşimlerinin güvenliğini artırır. Bu altyapılar şunları içerir:
- Deniz duvarları: Kıyı şeridini dalgaların ve akıntıların etkisinden korumak için inşa edilen dikey duvarlardır.
- Falezler: Kıyı şeridini aşınmaya karşı korumak için inşa edilen eğimli yapılar.
- Setler: Sel riskini azaltmak için kıyı şeridi boyunca inşa edilen alçak duvarlar veya bariyerler.
- Pompa istasyonları: Sel sularını denizden tahliye etmek için kullanılan sistemler.
- Yeşil altyapı: Mangrove ormanları ve kum tepeleri gibi doğal altyapılar deniz seviyesi yükselmesine karşı koruma sağlayabilir.
Su Altı Vadiler
Kıyı şeridinin kıyıdan okyanusun derinliklerine uzanan uzantıları olan su altı vadileri, deniz yaşamının önemli bir parçasını oluşturur. Bu gizemli derinlikler, çeşitli deniz canlıları için habitat, besin kaynağı ve göç yolu görevi görür.
Su altı vadilerinin özellikleri
- Derinlik: Su altı vadileri, kıyı şeridinden yüzlerce metreye kadar derinliğe ulaşabilir.
- Eğim: Su altı vadilerinin eğimi, sığ yamaçlardan dik falezlere kadar değişebilir.
- Jeoloji: Su altı vadilerinin jeolojik yapısı, tortul kayaçlardan volkanik oluşumlara kadar çeşitlilik gösterebilir.
- Akıntılar: Su altı vadilerinde, okyanus akıntılarının etkisiyle güçlü akıntılar oluşabilir.
Su altı vadilerinin önemi
- Biyolojik çeşitlilik: Su altı vadileri, mercan resifleri, sünger kolonileri ve balık sürüleri gibi birçok deniz canlısı için habitat oluşturur.
- Besin kaynağı: Su altı vadileri, plankton ve diğer deniz canlıları için besin kaynağıdır.
- Göç yolu: Su altı vadileri, birçok deniz canlısı için göç yolu görevi görür.
- Karbon döngüsü: Su altı vadileri, denizdeki karbon döngüsünde önemli bir rol oynar.
Su altı vadilerinin korunması
Su altı vadileri, insan kaynaklı kirlilik, aşırı avlanma ve deniz tabanında yapılan çalışmalar gibi çeşitli tehditlerle karşı karşıyadır. Kıyı mühendisleri, su altı vadilerinin korunmasına ve biyolojik çeşitlilik açısından zengin bir ortamın sürdürülmesine katkıda bulunur.
Yükselmiş Plajlar
Kıyı şeridi boyunca uzanan ve deniz seviyesinden yüksekte bulunan plajlar, “yükselmiş plajlar” olarak adlandırılır. Bu jeolojik oluşumlar, kıyı şeridinin geçmişteki değişimlerini gösteren önemli bir kanıttır ve deniz seviyesinin geçmişte nasıl yükseldiğine dair ipuçları verir.
Yükselmiş plajların oluşumu
Yükselmiş plajlar, deniz seviyesinin yükselmesi ve kıyı şeridinin geri çekilmesi sonucu oluşur. Zamanla, kıyı şeridi boyunca kum ve çakıl birikir ve deniz seviyesi yükseldikçe bu birikintiler de yükselir. Sonunda, deniz seviyesi sabitlendiğinde, plajlar deniz seviyesinin üzerinde yükselmiş bir şekilde kalır.
Yükselmiş plajların özellikleri
- Yükseklik: Yükselmiş plajların yüksekliği deniz seviyesinin yükselme miktarına bağlı olarak değişir.
- Eğim: Yükselmiş plajların eğimi, kıyı şeridinin eğimine bağlı olarak değişebilir.
- Jeoloji: Yükselmiş plajların jeolojik yapısı, kıyı şeridinin jeolojik yapısına bağlı olarak değişebilir.
- Fosiller: Yükselmiş plajlarda, deniz canlılarına ait fosiller bulunabilir.