1999 kocaelİ depremİ’nİn deprem tehlİkesİ ve rİskİ

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

1999 KOCAELİ DEPREMİ’NİN DEPREM TEHLİKESİ VE RİSKİ AÇISINDAN

KOCAELİ İLİNDEKİ ETKİSİ

Z. Merdan Tutar1, A.C. Zülfikar2, M.B. Demircioğlu3 ve Ç. Kariptaş4

1Arş. Gör., İnşaat Müh. Bölümü, Gebze Teknik Üniversitesi, Kocaeli, Email: [email protected]

2Yrd. Doç Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Gebze Teknik Üniversitesi, Kocaeli 3Dr., Deprem Müh. Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, KRDAE, İstanbul

4GRM İletişim ve Bilişim, İstanbul

ÖZET:

Marmara bölgesi aktif fayları içeren ve yüksek deprem riski taşıyan bir bölgedir. Tarihsel deprem kayıtları

bölgenin çok sayıda depreme maruz kaldığını göstermektedir. Kuzey Anadolu Fayı (KAF) bu depremsellikte çok

etkilidir. Bölgenin karasal kısmında yer alan KAF 1939-1999 yılları arasında oluşan büyük depremler ile 900 km

boyunca kırılmıştır. KAF' nın doğudan batıya doğru göç etmesi nedeniyle, 1967 Mudurnu depreminden sonra

1999 Kocaeli ve Düzce depremlerinin akabinde, bir sonraki olası depremin Marmara Denizi’nde meydana

gelebileceği çeşitli araştırmalar ile öne sürülmektedir. Bu durum Türkiye nüfusunun ve endüstrisinin çok önemli

bir kısmını barındıran Marmara bölgesi için büyük bir risk oluşturmaktadır. Süregelen hızlı kentleşme ve kentsel

dönüşüm de dikkate alındığında, Kocaeli için olası bir depremi meydana getirebilecek deprem tehlikesinin ve

bunun sonucunda oluşabilecek risklerin belirlenmesine yönelik bir çalışma ihtiyacı doğmaktadır. Bu çalışmada,

1999 Kocaeli deprem verileri kullanılarak deprem tehlike ve riski simüle edilmiştir. Deprem tehlike ve risk

analizleri web tabanlı deprem hasar tahmin algoritması kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu algoritma kullanım

kolaylığı ve kullanıcıya özgü verilerin sisteme girişine izin vermesi ile özellikle yerel idarelerin deprem risk

azaltım ve depreme hazırlık çalışmaları kapsamında, kentsel dönüşüm alanlarının, riskli alanların, yerleşime uygun

alanların belirlenmesinde kullanılabilecektir.

ANAHTAR KELİMELER: Deprem tehlike, Deprem riski, Kocaeli.

THE EFFECT OF 1999 KOCAELI EARTHQUAKE Mw7.4 ON KOCAELI CITY

IN TERMS OF EARTHQUAKE HAZARD AND RİSK

ABSTRACT:

Marmara section of Turkey is a region including active faults and high earthquake risk. Historical earthquake

records indicate that the region was exposed to a large number of earthquakes. The North Anatolian Fault (NAF)

is very effective in this seismicity. The continental part of the NAF was broken 900km with the major earthquakes

that occurred between 1939 and1999. Due to the migration of the NAF from east to the west, after the 1967

Mudurnu earthquake, following the 1999 Kocaeli and Düzce earthquake sequences, various researches showed

the high potential of next earthquake event in Marmara Sea. This poses a great risk for the Marmara region, which

has a very important part of the Turkish population and industry. Taking into consideration the rapid urbanization

and urban transformation, there is a need for a study to determine the earthquake hazard that could lead to a

possible earthquake for Kocaeli and the risks that may arise as a result of this earthquake. In this study, 1999

Kocaeli earthquakes hazard and risk simulations have been achieved. The analyses in the study have been carried

out using the web based earthquake hazard-loss estimation algorithm. This algorithm with its ease of use and by

allowing user specific data access will provide a tool to the local administrations in the determination of re-

urbanization areas, risky areas, settlement suitable areas, especially in the context of earthquake risk mitigation

and earthquake preparedness works.

KEYWORDS: Earthquake hazard, Earthquake risk, Kocaeli.



1. GİRİŞ VE AMAÇ

Kocaeli ili ülke sanayisinin % 45’i ve ülke nüfusunun üçte birini barındıran Marmara Bölgesi’nde aktif fayların

en yoğun olduğu Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) sisteminde yer almaktadır. Bu sistem geçmiş depremler

açısından bakıldığında, KAFZ üzerindeki önemli depremlerin oluş düzeni ve batıya göçü 1939 Erzincan

Depremi’nden sonra gözlenmiş ve batıya doğru kırılması 1967 Adapazarı-Mudurnu Suyu Vadisi depremi, son

olarak da 1999 Gölcük-D. Marmara ve Düzce depremleri ile devam etmiştir. Bolu’ya kadar net olarak izlenen

Kuzey Anadolu Fayı’nın ana kuzey kolu İzmit Körfezi’ne kadar uzanıp Marmara Denizi’nden geçerek Ganos

Fayı’na bağlanmakta ve Saroz Körfezi’ne kadar uzanarak Kuzey Ege Denizi’ne ulaşmaktadır. Güney kolu ise

İznik Gölü’nün güneyinden geçerek Gemlik Körfezi’ne ulaşmaktadır. Marmara Denizi içerisinde Kuzey Anadolu

Fayı’nın davranışı ve fay geometrisi, deprem oluş özellikleri, KAF’nın karadaki gözlenen net özelliklerinden

farklılık göstermektedir (Kalafat 2000, 2003; Kalafat ve diğ, 2001; Şekil 1). Kocaeli ilinin deprem riskinin olası

bir Marmara denizi depremi nedeniyle devam edeceği düşüncesi ile bu çalışmanın amacı, 1999 Kocaeli deprem

verileri kullanılarak deprem tehlike ve riskini simüle edip, yerel idarelerin deprem risk azaltım çalışmalarında

kullanabilecekleri web tabanlı bir deprem tehlike ve hasar tahmin algoritmasını kullanıma sunmaktır.

(a) (b)

Şekil 1. (a) Kuzey Anadolu Fay (KAF) sistemi üzerinde İstanbul’a doğru ilerleyen depremlerin yerleri ve yüzey

kırıkları (Uçarkuş, 2010) (b) Marmara bölgesinde çeşitli araştırmacılarca çeşitli lokasyonlarda yapılmış

paleosismolojik çalışmaların bulgularından elde edilmiş büyük deprem oluşumları (beyaz kutular içindeki

tarihler) ve son 300 yılda meydana gelmiş depremlerin gözlenmiş/olası kırılma uzanımlarını (kalın siyah

çizgiler) gösteren harita (Utkucu, Budakoğlu ve Durmuş, 2011)

Şekil 2. Kocaeli Körfezi Depremi eş şiddet haritası (Özmen, 2000)

Türkiye Deprem Vakfı (TDV) Raporu’na göre (Özmen, 2000) 17 Ağustos Kocaeli depreminde depremin

maksimum şiddeti MSK şiddet cetveline göre X olarak saptanmıştır (Şekil 2). Kocaeli iline bağlı yerleşim

birimlerinde 9476 kişi ölmüş ve 19447 kişi yaralanmıştır. Ölen insan sayısı Kocaeli ilçesinde fazla olmasına

rağmen yüzde olarak en fazla ölü sayısı Gölcük ilçesinde olmuştur. Kocaeli ilinde toplam 19315 ev ve 3031 işyeri



ağır; 21287 ev ve 3001 iş yeri orta hasara (TDV raporu, 2000) uğramıştır. Deprem nedeniyle meydana gelen ağır

hasarın % 48’i, orta hasarın % 43’ü ve hafif hasarın % 40’ı Kocaeli ilinde meydana gelmiştir. Kocaeli il

merkezindeki konutların % 10’u, Gebze ilçe merkezindeki konutların % 0.48’i, Gölcük ilçe merkezindeki

konutların % 35.70’i, Kandıra ilçe merkezindeki konutların % 0.25’i, Karamürsel ilçe merkezindeki konutların %

14.19’u ve Körfez ilçe merkezindeki konutların % 12.75’i ağır hasara uğramıştır.

2. DEPREM TEHLİKE VE RİSK ANALİZİ

Deprem tehlike analizinde, bölgenin geçmiş deprem bilgisi (deprem büyüklüğü, derinlik, yer, fay mekanizması

vs); tektonik ve jeolojik yapısı, aktif fay bilgileri göz önüne alınarak fay modeli oluşturulur. Ardından her

potansiyel deprem kaynağı için istatistiksel yöntemler kullanılarak deprem parametreleri belirlenir. Bölgeye uygun

yer hareketi tahmin denklemleri kullanılarak da deprem tehlike haritaları farklı geri dönüş periyodlarına göre

hesaplanır. Deprem tehlike analizinde kullanılan veri tabanı geçmiş deprem bilgilerinden yararlanılarak bulunan

depremin olma olasılığı, olası büyüklüğü ve yakın çevresinde yaratacağı şiddet gibi bilgilerden oluşmaktadır.

Deprem risk analizi, deprem tehlike ve alana ilişkin verilerin bir arada incelenerek olasılıkların ortaya

konulmasıdır (Reiter, 1990). Deprem riski; deprem tehlikesi, arazi kullanımı, demografik yapı ve ekonomik yapı

başlıkları altında incelenmektedir. Deprem risk analizinin çıktıları ise depreme bağlı can kayıpları başta olmak

üzere yollar, köprüler, barajlar ve sanayi tesisleri gibi yapıların zarar görmesi nedeniyle oluşacak maddi kayıpların

tahminlerini kapsamaktadır. Bu çalışmada Kocaeli bölgesi için deprem tehlike analizinde 1999 Kocaeli depremi

yüzey kırığı bilgileri kullanılarak deterministik senaryo oluşturulmuş ve bu senaryo sonucunda olası deprem

risklerinin tahmini yapılmıştır.

Bu çalışma kapsamında kullanılan web tabanlı deprem tehlike ve hasar tahmin algoritması arayüzü Şekil 3’te

gösterilmiştir.

Şekil 3. Web tabanlı deprem tehlike ve hasar tahmin algoritması arayüzü

Şekil 4. 1:1.250.000 ölçekli Kocaeli ve civarındaki diri fay haritası (Emre ve diğ., 2013)



17 Ağustos 1999 Kocaeli depremi ülkede büyük bir can ve mal kaybına neden olmuştur. Depremin büyüklüğü

Mw7.4; derinliği 17 km ve merkez koordinatları 40,756 ve 29,955’tir. Kocaeli ve civarı için diri fay haritası Şekil

4’te gösterilmiştir (Emre ve diğ., 2013).

Bu çalışmada Campbell & Bozorgnia (2008) , Boore & Atkinson (2008) ve Chiou & Youngs (2008) yer hareketi

tahmin denklemleri (YHTD) kullanılmıştır. YHTD’rinin kullanılmasıyla yer hareketi parametreleri dağılımları

(PGA, PGV, Sa, Şiddet-MMI- Modified Mercalli Intensity- Değiştirilmiş Mercalli Şiddeti) elde edilmiştir.

Kullanılan YHTD’nde yerel zemin etkisi Vs30 parametresi verisi kullanılarak göz önüne alınmıştır. Vs30

parametresi USGS topoğrafik bazlı eğim haritasından (Allen ve Wald, 2009) elde edilmiştir. Çalışma alanına ait

Vs30 haritası Şekil 5’te görülmektedir.

Şekil 5. Çalışma alanına ait Vs30 dağılımı

Bölgesel şiddet dağılımı için Wald vd. (1999a ve 1999b) tarafından geliştirilen MMI ile PGA ve PGV yer hareketi

parametreleri arasındaki regresyon ilişkileri (1), (2) kullanılmıştır. Bu ilişkiler, farklı büyüklüklere sahip 8 farklı

büyüklükteki Kaliforniya depremlerine bağlı olarak geliştirilmiştir.

Imm=3.66log(PGA) - 1.66 σ=1.08 (1)

Imm=3.47log(PGV) + 2.35 σ=0.98 (2)

En büyük yer ivmesi (PGA) ve en büyük yer hızı (PGV) parametreleri bu çalışmada farklı YHTD kullanılarak

elde edilmiş ve şiddet dağılımları belirlenmiştir

2.1. Deprem Tehlike Analizi ve Sonuçları

Web tabanlı deprem tehlike analizi algoritması kullanılarak makrosismik şiddet ve PGA dağılım haritaları

Campbell & Bozorgnia (2008), Boore & Atkinson (2008) ve Chiou & Youngs (2008) yer hareketi tahmin

denklemleri kullanılarak oluşturulmuştur. (Şekil 6). En büyük şiddet fay hattı üzerinde ve merkez üssüne yakın

noktalarda gözlenmiştir. En büyük şiddet Boore & Atkinson (2008)’a göre IX; en yüksek PGA değeri ise 0.58g

değerindedir. Diğer yer hareketi parametre değerleri farklı YHTD için Tablo 1’de gösterilmiştir.

Tablo 1. Farklı YHTD için yer hareketi parametre değerleri

B&A (2008) C&B (2008) C&Y (2008)

PGA (g) 0.58 0.43 0.52

PGV (cm/s) 94.58 90.28 92.86

SA02 (%g) 128.33 104.56 132.84

SA03 (%g) 134.17 100.43 127.91

SA10 (%g) 75.35 81.17 98.09

SA30 (%g) 26.99 49.56 52.43

Şiddet IX IX IX



(a

(b)

(c)

Şekil 6. Çalışma alanına ait a) Boore & Atkinson (2008), b) Campbell & Bozorgnia (2008) ve c) Chiou&Youngs

(2008) YHTD kullanılarak elde edilen PGA (% g, sol kolon) ve şiddet haritaları (sağ kolon)

2.2. Deprem Risk Analizi ve Sonuçları

Bu çalışmada deprem risk analizi kapsamında şiddet dağılımına bağlı can kaybı ve bina hasarı analizleri

yapılmıştır. Bu seviye analizde nüfus dağılım ve bina envanter verileri girdi olarak kullanılmıştır (Şekil 7). Can

kaybı tahmini, Samardjieva ve Badal (2002) tarafından geliştirilen Değiştirilmiş Mercalli Şiddeti can kaybı

bağıntısına dayandırılmıştır. Samardjieva ve Badal (2002)’ye göre toplam can kaybı 9251 olarak hesaplanmıştır.

Bina envanteri Risk UE (2004) Bina Sınıflandırmasına göre sınıflandırılmıştır. Bina envanter dağılımı Şekil 8’da

görülmektedir. Lagomarsino ve Giovinazzi (2006) tarafından geliştirilen şiddet tabanlı ampirik hasar görebilirlik

ilişkisi, bina hasar analizi için kullanılmıştır. Makrosismik metoda atfedilen hasar görebilirlik metoduna dayanan

gözlenen hasar, aslen Giovinazzi ve Lagomarsino (2004) tarafından Avrupa Makrosismik Ölçeği’nden sağlanan

tanımla (EMS-98, Grünthal, 1998) klasik olasılık teorisi ve bulanık küme teorisinden faydalanarak geliştirilmiştir.

Bu çalışmanın temelinde yatan düşünce binaların uğradıkları hasarın gözlemlenmesinden deprem şiddetinin bir



ölçeğini elde etmektir. Benzer şekilde, ölçeğin kendisi belirli bir yoğunluk için, muhtemel hasar dağılımını

sağlamak için tahmin amaçlı çalışmalarda bir hasar görebilirlik modeli olarak kullanılabilir. Bu çalışmada Boore

& Atkinson (2008) YHTD’ne bağlı olarak toplam ağır hasarlı bina sayısı 13540 olarak hesaplanmıştır Şekil 9a’da

gösterilmiştir. Şekil 9b’de ise bina hasarına bağlı can kaybı dağılımı RISK UE (2004) ampirik bağıntısına göre

hesaplanmıştır. Can kaybının en yoğun olduğu bölge Gölcük merkez olarak tespit edilmiştir (Şekil 9b).

Şekil 7. (a) Nüfus envanter dağılımı (b) Can Kaybı dağılımı

Şekil 8. Bina envanter dağılımı

Şekil 9. (a) BA 08 YHTD kullanılarak elde edilen (D3+D4+D5) seviyesinde bina hasar dağılımı

(b) BA 08 YHTD ve RISK UE (2004) kullanılarak elde edilen Can Kaybı dağılımı

(a) (b)

(a) (b)



4. SONUÇLAR

Bu çalışmada, 1999 Kocaeli deprem verileri kullanılarak deprem tehlike ve riski simüle edilmiştir. Yapılan

analizlere göre Kocaeli depreminde gözlenen en büyük şiddet IX ve üzeri olarak tahmin edilmiştir. MMI şiddetine

bağlı Samardjieva ve Badal (2002)’ye göre toplam can kaybı 9251 olarak hesaplanmıştır. Lagomarsino ve

Giovinazzi (2006) tarafından geliştirilen şiddet tabanlı ampirik hasar görebilirlik ilişkisine göre orta, ağır ve çok

ağır hasarlı (D3+D4+D5 hasar seviyelerindeki) bina sayısı 13540 olarak tahmin edilmiştir.

Çalışmada deprem tehlike ve risk analizleri web tabanlı deprem hasar tahmin algoritması kullanılarak

gerçekleştirilmiştir. Bu algoritma kullanım kolaylığı ve kullanıcıya özgü yerel verilerin sisteme girişine izin

vermesi ile özellikle yerel idarelerin deprem risk azaltım ve depreme hazırlık çalışmaları kapsamında, kentsel

dönüşüm alanlarının, riskli alanların, yerleşime uygun alanların belirlenmesi çalışmalarına önemli bir altlık

sağlamaktadır. Gelişen deprem izleme sistem teknolojilerinin de entegrasyonu ile web tabanlı bu sistemler, deprem

afeti sonrasında, afet risk yönetimi çalışmalarının etkin bir şekilde yönlendirilmesine ve karar vericilerin daha hızlı

ve güvenilir kararlar almasına yardımcı olacaktır.

KAYNAKLAR

Allen, T. I. and Wald, D. J. (2009). On the use of High-Resolution Topographic Data as a Proxy for Seismic Site

Conditions (Vs30), Bulletin of the Seismological Society of America, 99, no. 2A, 935-943.

Boore, D. M. and Atkinson, G. M. (2008). Ground-Motion Prediction Equations for the Average Horizontal

component of PGA, PGV, and 5%-Damped PSA at Spectral Periods Between 0.01 s and 10.0 s, Earthquake

Spectra 24, 99–138.

Campbell, K. W. and Bozorgnia, Y. (2008). Campbell-Bozorgnia NGA horizontal ground motion model for PGA,

PGV, PGD and 5% damped linear elastic response spectra, Earthquake Spectra 24, 139–171.

Chiou, B. and Youngs, R. R. (2008). An NGA model for the average horizontal component of peak ground motion

and response spectra, Earthquake Spectra 24, 173–215.

Coburn, A. and Spence R. (2002). Earthquake Protection (Second Edition), John Wiley and Sons Ltd., Chichester,

England.

Emre, Ö., Duman.T.Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş. ve Şaroğlu, F. (2013). Türkiye Diri Fay Haritası. Maden

Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Özel Yayın Serisi-30. Ankara-Türkiye.

Giovinazzi S. and Lagomarsino S. (2004). A Macroseismic Model for the Vulnerability Assessment of Buildings.

13th World Conference on Earthquake Engineering. Vancouver, Canada.

Grünthal, G. (1998). European Macroseismic Scale 1998. Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de

Séismologie. Conseil de l'Europe. Luxembourg.

Kalafat, D. (2000). 17 Ağustos 1999 Marmara ve 12 Kasım 1999 Düzce Depremleri-Marmara Denizinin Genel

Yapısı, Deprem ve İstanbul Kitabı, T.C. İstanbul Valiliği Yayını s. 38-42, Ağustos 2000, İstanbul.

Kalafat, D., Tahaoğlu, T.Ö. ve Işıkara. A.M. (2001). 9 Ağustos 1912 Saros-Marmara Depremi, Türkiye 14.

Jeofizik Kurultayı ve Sergisi, Genişletilmiş Sunu Özetleri Kitabı (Extended Abstracts Book) s. 103-106, MTA

Kültür Merkezi, 8-11 Ekim 2001, Ankara.

Kalafat, D. (2003). Marmara Depremi bir gerçek mi?, Ölçü Dergisi, TMMOB Yayın Organı, s. 17-19, İstanbul.



Kalafat, D., Güneş, Y., Kekovalı, K., Kara, M., Deniz, P. ve Yılmazer, M. (2011). Bütünleştirilmiş Homojen

Türkiye Deprem Kataloğu (1900- 2010; M≥4.0): A revised and earthquake cataloque for Turkey since 1900

(M≥4.0), B.Ü. Yayınları, p. 543.

KOERI (Department of Earthquake Engineering). (2002). “Earthquake Risk Assessment for Istanbul Metropolitan

Area”, Report prepared for American Red Cross and Turkish Red Crescent, Bogazici Univeristy, Istanbul, Turkey.

Lagomarsino, S. and Giovinazzi, S. (2006). “ Macroseismic and mechanical models for the vulnerability and

damage assessment of current buildings.” Bulletin of Earthquake Engineering, Vol.4, pp.415-443.

Özmen, B. (2000). 17 Ağustos 1999 İzmit Körfezi Depreminin Hasar Durumu (Rakamsal Verilerle), TDV/DR

010-53, Türkiye Deprem Vakfı, 132 sayfa.

Reiter L. (1990). Earthquake Hazard Analysis: Issues and Insights, Columbia University Press, New York.

RISK-UE (2004). The European Risk-Ue Project: An Advanced Approach to Earthquake Risk Scenarios.(2001-

2004) www.risk-ue.net.

Samardjieva, E. and Badal, J., 2002. Estimation of the Expected Number of Casualties Caused by Strong

Earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 92 (6), pp. 2310- 2322.

Uçarkuş, G. (2010). Active Faulting and Earthquake Scarps Along the North Anatolian Fault in the Sea of

Marmara. Doktora Tezi, İstanbul Technİcal University Eurasia Institute of Earth Sciences.

Utkucu, M., Budakoğlu, E. ve Durmuş, H. (2011). Marmara Bölgesinde (KB Türkiye) Depremsellik ve Deprem

Tehlikesi Üzerine Bir Tartışma.

Wald, D. J. V., Quitoriano, T. H., Heaton, H., Kanamori, C. W. and Scrivner, C. B. Worden (1999a). TriNet

ShakeMaps: Rapid Generation of Instrumental Ground Motion and Intensity Maps for Earthquakes in Southern

California, Earthquake Spectra, 15, 537-556,

Wald, D. J., V. Quitoriano, T. H., Heaton, H. and Kanamori, C.W. (1999b). Relationship between Peak Ground

Acceleration, Peak Ground Velocity, and Modified Mercalli Intensity for Earthquakes in California, Earthquake

Spectra, Vol. 15, No. 3, 557-564.

http://www.risk-ue.net/

1999 kocaelİ depremİ’nİn deprem tehlİkesİ ve rİskİ

Documents