Hedef Fonksiyonlarının Taşkın Modellemesinde Kullanımı: Andırın Örneği
The Use of Objective Functions in Flood Modeling: Case study over Andirin
Yazar: MEHMET HANİFİ ÇUBUK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET ÖMER DİŞ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Hidrolojik modelleme = Hydrological modelling ; Hidrometeoroloji = Hydrometeorology ; Kahramanmaraş-Andırın = Kahramanmaraş-Andırın ; Taşkınlar = Floods

Özet:
Bu çalışmada, Kahramanmaraş Andırın ilçesine bağlı bulunan Sisne Havzasındaki yağış-akış süreçlerinin hidrolometeorolojik modellemesi araştırılmıştır. Andırın bölgesi yağış potansiyeli yüksek olmasıyla zaman zaman taşkın olaylarına maruz kalmaktadır. Taşkın analizi amacıyla, birçok hidrolog tarafından tercih edilen HEC-HMS programı kullanılarak simülasyonlar yapılmıştır. Model için gerekli veriler İl Tarım ve Orman Müdürlüğü, DSİ ve MGM' den temin edilmiştir. Model kurulumundan önce havzaya ait eğim, havza hidrolik uzunluğu, Eğri Numarası (CN) gibi karakteristik özellikler CBS tabanlı Arc-GIS ve HEC-GeoHMS aracılığıyla tespit edilmiştir. Kayıp Metodu olarak SCS-CN seçilmiş olup; bu metot için çok önemli olan CN parametresi, Hidrolojik Toprak Grupları (HTG), Arazi Kullanımı/Arazi Örtüsü (AKAÖ) haritaları havza morfolojisine bağlı olarak hesaplanmıştır. Sisne Havzasına ait CN değerlerinin ortalaması 82,62, havza eğimi yaklaşık %16, başlangıçta tutulan yağış miktarı 10,7 mm olarak hesaplanmıştır.  Havza hidrolik uzunluğu, havza eğimi gibi parametrelere bağlı olan gecikme süresi ise 2,46 saat olarak belirlenmiştir. Model parametrelerinin optimizasyonu Nelder Mead ve Univariate Gradient otomatik kalibrasyon yöntemleriyle 14 farklı hedef fonksiyonu için yapılmıştır. Kalibrasyon ve doğrulama hidrograf sonuçları altı farklı istatiksel indise ek olarak grafiksel olarak da değerlendirilmiştir. En iyi değerler MER hedef fonksiyonu ile yapılan simülasyonlarla yakalanmış olup, pik debi oluşumu, istatiksel indislerin performansları ve hidrograf uyumu bakımından tutarlı sonuçlar elde edilmiştir. Diğer taraftan, en tutarsız sonuçları PEV hedef fonksiyonu vermiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara uzun periyotlu uzaktan algılama verilerinin eklenmesiyle, bölgeye ait taşkın potansiyelleri ve erken uyarı sistemleri geliştirilebilir. Böylelikle, CBS programları ile entegre edilen HEC-HMS yağış bazlı yüzey akış tahmininin havza yönetiminde daha etkin bir şekilde kullanılabilmesini sağlayacaktır.

Abstract:
In this study, the hydrometeorological modeling of rainfall-runoff processes was investigated in the Sisne Basin over district Andirin, Kahramanmaras. Due to the high precipitation potential of the Andirin, the region is exposed to flood events from time to time. For flood analysis, simulations were performed using the HEC-HMS program, which is preferred by many hydrologists. All the necessary data for the simulations were obtained from the Provincial Directorate of Agriculture and Forestry, DSI and MGM. Before the model installation, basin characteristics such as slope, basin hydraulic length, Curve Number (CN) were determined via Arc-GIS and HEC-GeoHMS. SCS-CN was chosen as the Loss Method; the CN parameter, crucial for this method, was estimated based on Hydrological Soil Groups (HSG), Land Use/Land Cover (LULC) maps based on basin morphology. The average CN values of the Sisne Basin were calculated as 82.62, the basin slope was approximately 16%, and the initial abstraction was estimated as 10.7 mm.  The lag time, depending on basin hydraulic length and basin slope parameters, is determined as 2.46 hours. The optimization of the model parameters was performed for 14 different objective functions with Nelder Mead and Univariate Gradient automatic calibration methods. Calibration and validation hydrograph results were evaluated graphically in addition to six different statistical indices. The best values were obtained by simulations via the MER objective function, and consistent results were obtained in terms of peak flow formation, statistical indices' performances and hydrograph compatibility. On the other hand, the most inconsistent results were attained with PEV objective function. By adding long-term remote sensing data to the results obtained from the study, flood potentials and early warning systems of the region can be developed. Thus, HEC-HMS rainfall driven surface runoff estimation integrated with GIS programs will be used more effectively in basin management.