Nehir hidromorfolojisindeki değişimlerin disiplinler arası yaklaşımla izlenmesi: Saz-Çayırova Deresi örneği
Monitoring changes in river hydromorphology using an interdisciplinary approach: The case study of Saz-Çayirova Stream
Yazar: BATUHAN KILIÇ
Danışman: PROF. DR. FATİH GÜLGEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MELTEM ÇELEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Bulanık analitik hiyerarşi süreci = Fuzzy analytical hierachy process ; Drenaj havzaları = Drainage basins ; Test istatistikleri = Test statistics ; Çok kriterli karar verme = Multi criteria decision making

Özet:
Günümüzde iklim değişikliği ve insan faaliyetleri doğal hidrolojik döngü sistemlerini değiştirmekte, yaşadığımız çevre üzerinde küresel ölçekte etkiler yaratarak su kaynakları üzerinde olumsuz sonuçlar doğurmaktadır. Dünya genelinde hızla artan nüfus, sanayileşme ve tarımsal faaliyetlerin su talepleri insanların su ihtiyacının büyük bir bölümünü karşılayan nehirler üzerinde ciddi baskılar oluşturmaktadır. Sürdürülebilir nehir yönetiminde hidromorfoloji çalışmalarının önemli bir rolü vardır. Düzenli olarak yapılan hidromorfolojik izlemeler sayesinde bir nehrin içindeki ve kıyısındaki yapısal faktörler incelenebilmekte ve suyun akışı, miktarı, niteliği, su yatağı, su taban yapısı, kıyı şeridindeki değişimler ortaya çıkarılabilmektedir. Avrupa Birliği'nin 2000 yılında yürürlüğe koyduğu Su Çerçeve Direktifi (SÇD), hidrolojik rejim, nehir sürekliliği ve nehir yatağı morfolojisi dahil olmak üzere nehirlerin hidromorfolojik unsurlarının izlenmesi yükümlülüğünü getirmiştir. SÇD'ye göre nehirlerin hidromorfolojik kalitesi iyiden kötü düzeye doğru değişen beş basamaklı bir sistemde sınıflandırılmaktadır. Nehirlerin hidromorfolojik kalitesini sınıflandırmak için sayısal ve niteliksel değerlendirme yöntemlerinin geliştirilmesine büyük yatırımlar yapılmış ve çok sayıda yöntem geliştirilmiştir. Ancak, öznellikten kaçınmaya yönelik tüm çabalara rağmen hidromorfolojik değerlendirme yöntemlerinin çoğu hala çeşitli aşamalarda ve nihai koşulların oluşturulmasında uzman görüşüne başvurmaktadır. Hidromorfolojik değerlendirmede uzmanlar genellikle değerlendirilen unsurlarla ilgili çeşitli ölçümlerin kaydedildiği ve ölçüldüğü veriler üzerinden karara varmaktadır.

Bu tez çalışması, karar verme yaklaşımlarını analitik olarak değerlendirerek endüstriyel ve kentsel baskılara maruz kalan bir nehir havzasının sürdürülebilir yönetimi için hidromorfolojik değerlendirme metodolojisi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Uygulama çalışması, sanayi ve endüstrileşmenin yoğunlaştığı bir bölge olan, Kocaeli ili sınırında yer alan ve Marmara Denizi'ne dökülen Saz-Çayırova havzasında gerçekleştirilmiştir. Hidromorfolojik değişime etki eden kriterler belirlenmiş ve değişimin belirlenmesinde arazi çalışmaları, mekânsal analizler ve hidrolojik modelleme kullanılarak eski ve yeni tarihli veriler türetilmiştir. Toplanan veriler Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ortamında yapılandırılmıştır. Uzman görüşlerini toplamak ve tutarlı bir şekilde değerlendirmek için Analitik hiyerarşi süreci (AHP), Best-Worst yöntemi (BWM) ve Bulanık-AHP (F-AHP) gibi üç farklı çok kriterli karar verme (ÇKKV) yaklaşımı kullanılmıştır. Hidromorfolojik değişimi etkileyen kriterler, bu yaklaşımlar kullanılarak karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Üç yaklaşımın sonuçları arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar olup olmadığını belirlemek için minimum ihlal, toplam sapma ve parametrik olmayan testler kullanılmıştır. Çalışma bölgesindeki sonuçlar, uzman görüşleri arasında tutarlılık elde edildiğini ve Saz-Çayırova havzasının hidromorfolojik değişimi açısından benzer düzeylere sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In contemporary times, climate change and human activities are altering natural hydrological cycle systems, creating global-scale effects on our environment and resulting in adverse outcomes for water resources. The rapid increase in global population, industrialization, and agricultural activities, combined with rising water demands, have placed significant pressures on rivers. Hydromorphology studies play a crucial role in sustainable river management. Regular hydromorphological monitoring enables the examination of structural factors within and along a river, including water flow, quantity, quality, watercourse, riverbed structure, and changes in the shoreline. The Water Framework Directive (WFD), enacted by the European Union in 2000, mandates the monitoring of hydromorphological elements of rivers, including hydrological regime, river continuity, and riverbed morphology. According to the WFD, the hydromorphological quality of rivers is classified on a five-tier system ranging from good to poor. Significant investments have been made in recent years to develop quantitative and qualitative assessment methods for classifying the hydromorphological quality of rivers, resulting in numerous methodologies. However, despite efforts to avoid subjectivity, many hydromorphological assessment methods still rely on expert judgment at various stages and in forming final conditions. Experts typically reach decisions based on data recorded and measured from field studies, where various measurements related to the assessed elements are collected. 

This thesis aims to develop a hydromorphological assessment methodology for the sustainable management of a river basin subjected to industrial and urban pressures by analytically evaluating decision-making approaches. The case study was conducted in the Saz-Çayırova basin, located within the borders of Kocaeli province and draining into the Sea of Marmara, a region of intense industrialization and urbanization. Criteria influencing hydromorphological change were identified, and data were derived using field studies, spatial analyses, and hydrological modeling with both historical and recent data. The collected data were structured within a Geographic Information System (GIS). Three different Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) methods—Analytic Hierarchy Process (AHP), Best-Worst Method (BWM), and Fuzzy AHP—were used to gather and consistently evaluate expert opinions. All data related to the criteria affecting hydromorphological change were comparatively analyzed using these MCDM methods. Minimum violation, total deviation, and non-parametric tests were employed to determine whether statistically significant differences existed among the results of the three approaches and to identify the most effective method. The findings in the study area demonstrated consistency among expert opinions and indicated that the Saz-Çayırova basin exhibited similar levels of hydromorphological change.