Taşkın kontrolünde tasarım debisinin ekonomik kriterlere göre belirlenmesi
Determination of design flow rate for flood control according to economic criteria
Yazar: CÜNEYT CİVELEK
Danışman: PROF. DR. BEKİR SOLMAZ
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Ülkemizde taşkın afetleri, depremlerden sonra en çok can ve ekonomik kayıplara neden olan doğal afettir. Taşkınların büyüklüğü ve frekansı, su yapılarının boyutlandırılması için önemlidir. Taşkınlar, mühendislik hidrolojisinin en karmaşık problemlerini oluştururlar. Bu nedenle planlanan su yapılarının güvenilir bir şekilde yapılabilmesi için proje taşkınlarının doğru belirlenmesi gerekir.Taşkınlar ülkemizde ve dünyanın birçok bölgesinde ciddi hasarların ve kayıpların nedenleri arasında olduğundan, taşkın karakteristikleri ve taşkın altında kalabilecek alanlar arasındaki ilişkinin, taşkın nedenli felaketlerle uygun mücadele gereğiyle detaylı bir şekilde araştırılması gerekmektedir. Taşkın ve taşkın alanları üzerine yapılacak detaylı bir çalışma? hidrolojik, hidrolik, topografik ve diğer ilişkili unsurların zaman ve alan boyutunda analizini gerekli kılmaktadır. Son zamanlarda, modellerle taşkın yatağı belirleme tekniği taşkınların nerede ve ne kadar bir süre sonra oluşacağının daha doğru tahmini için kullanılmaya başlanmıştır. Bu yöntem sayesinde, taşkın tahminlerinin daha doğru ve daha kısa sürede yapılması ve taşkından etkilenecek alanların daha doğru olarak belirlenmesi mümkün olmaktadır. Bu türden bir çalışma için, hidrolojik/hidrolik modeller ile CBS ideal bir destek oluşturmaktadır.Bu çalışmada CBS ile hidrolik ve hidrolojik modelleme yazılımları kullanılarak Küçükmenderes Nehrinin yan kollarından olan Karacaali Çayının taşkın risk analizinin yapılarak taşkın risk haritaları oluşturulmuş ve su yapılarının boyutlandırılması sırasında kullanılan en önemli parametrelerden bir tanesi ve belki de en önemlisi olan taşkın kontrol debilerinin üç farklı taşkın kontrol yöntemine göre optimum frekansları belirlenmiştir.Bu çalışmada arazi modellemeleri ve sonuçların sunumu, bir CBS programı olan ArcGIS 9.3.1 ile, hidrolik analizleri de Hydrologic Engineering Centers River Analysis System (HEC-RAS) 4.1 ile gerçekleştirilmiştir. Arazi modelinin oluşturulduğu topografik veriler; DSİ'den ?İzmir İli, Tire İlçesi Tarım Arazilerinin Karacaali Çayı Taşkınlarından Korunması? işi kapsamında temin edilen haritalardan, Harita Genel Komutanlığı'ndan (HGK) temin edilen 1/25000'lik haritalardan elde edilmiştir. Bu sayede arazinin 3 boyutlu modeli, ArcGIS ile oluşturulmuştur. Bu modelden alınan tüm topoğrafik veriler, ArcGIS üzerinde çalışan HEC-GeoRAS modülü yardımıyla hidrolik analiz yapılabilen HEC-RAS'a aktarılmıştır. Mockus yöntemi ile bulunan çeşitli tekerrürlere sahip debi değerleri de hidrolik modele girilerek su seviyeleri tespit edilmiştir. Sonuçlar HEC-GeoRAS yardımıyla ArcGIS'e aktarılarak taşkın risk haritaları elde edilmiştir.Çeşitli taşkın senaryolarına göre çalışma bölgesinde sular altında kalacak alanlar taşkın risk haritalarından tespit edilerek, taşkın oluş tarihinden önce arazide üretilen bitki paternine göre tarımsal alanların gördüğü zarar hesaplanmıştır. Taşkın koruma yapıları olarak topuk korumalı taş tahkimatlı sedde, trapez kesitli toprak kanal ve taş tahkimatlı trapez kesitli toprak kanal yapıları düşünülmüş olup, bu yapılar için her bir proje taşkın frekansına denk gelen taşkın kontrolü maliyetleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalardan sonra üç farklı taşkın koruma yöntemi içinde yıllık ortalama taşkın zararı ile yıllık proje maliyeti toplamının minimum değeri yani optimum proje taşkın frekansı belirlenmiş ve çeşitli önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
Flood is one of the most effective naturel disasters. The magnitude and the frequency of floods are essential for designing hydraulic structures. Floods are the most complicated problems of engineering hydrology. Therefore, the characteristics of project floods must be determined accurately in order to build reliable hydraulic structures.The relation between the characteristics of a flood and the areas that may be effected from it must be studied in detail as floods are the reason of the serious damages and losses in our country and in the most parts of the world. A detailed study on floods and flood zones requires the time and spatial analysis of hydrological, hydraulic, topographic and other related factors. Recently, modeling techniques for the determination of flood zone are widely used to observe the place of flood and its frequency. By virtue of this method flood predictions can be made more quickly and more accurately and the borders of the flood zones observed more precisely.In this study, using hydraulic and hydrologic modeling softwares, flood risk analysis are performed on Karacaali Creek which is one of the branches of Küçükmenderes River Turkey. Flood risk maps are obtained and the optimum frequencies of flood control discharges determined by using three different flood control method.In this study, modeling of topography and presentation of results are performed on ArcGIS 9.3.1 and hydrologic analyses undertaken by using Hydrologic Engineering Centers River Analysis System (HECRAS) 4.1. Topographic data that develop terrain surface are assured from 1/25000 scale maps that belong to Turkish General Command of Mapping and utilized in the study of protecting agricultural terrains of Tire district from floods of Karacaali Creek performed by General Directorate of State Hydraulic Works (DSI). In this way 3D model of terrain is created by using ArcGIS. All topographic data taken from this model is transferred into HEC-RAS by the HEC-GeoRAS module that is executed on ArcGIS. Discharge rates that have various frequencies are carried from Mockus method. By this way water levels are determined as a result of entering discharges to the model. The flood risk maps are obtained after the results into ArcGIS by HEC-GeoRAS.Under various flood circumstances, total damage loss is calculated by transferred taking into account of vegetation pattern of agricultural lands to be impounded according to flood risk maps. To control those floods, various structures such as rock lined embankment with toe berm, trapezoidal earth channel and rock lined trapezoidal channel are designed as different exercises having estimating the construction cost of each structure minimum value of summation of annual average damage loss and annual project cost of option is determined to obtain the optimized project flood frequency. Finally recommendations are made to invoke further studies.