Düşük etkili kentleşme yöntemleri ile yağmur suyu drenaj sistemlerinin modellenmesi
Rainwater drainage systems modeling by using lid methods
Yazar: SELİN ECE ALTUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN PAŞA
İstanbul Gelişim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Nüfusun, göç vb. çevresel faktörler ile artışı, kentsel yapılaşmayı olumsuz etkilemektedir. Artan kentsel yapılaşma beraberinde, beton ve asfalt gibi geçirimsiz yüzeylerin geniş alanlara yayılmasına sebep olmaktadır. Meydana gelen söz konusu geçirimsiz tabakalar, yağmur sularında sızma kaybı oluşturmakta, yağmur suyunun  yeraltına geçişini engellemektedir. Yeraltına aktarılamayan yağmur suları akış haline geçerek, kentlerde su baskınlarına, beraberinde can ve mal kaybı yaşanmasına sebebiyet vermektedir.
Yapılan bu çalışmada, Zonguldak ili içerisinde seçilen, kentleşmenin yoğun olduğu çalışma alanında, Meteoroloji Genel Müdürlüğü Zonguldak Meteoroloji İstasyonundan alınan veriler ve tasarım kriterleri doğrultusunda, EPA SWMM programı kullanılarak, yağmur suyu drenaj sistemi modellenmiştir. Kurulan bu modele, SWMM programınca tanımlanmış, Düşük Etkili Kentleşme (DEK) uygulamaları entegre edilerek, bu metotların yüzeysel akış ve pik debi değeri üzerinde olan etkisi incelenmiştir. Kentlerde oluşan kontrolsüz yüzeysel akışa, sürdürülebilir çözümler getirilmiştir.
Bu tez çalışmasında, EPA SWMM programınca tanımlanmış olan, Düşük Etkili Kentleşme (DEK) yöntemlerinden; yeşil çatı, yağmur bahçeleri ve yağmur varili metotlarının kullanıldığı senaryo oluşturularak tasarlanan model 25, 50 ve 100 yıllık dönüş aralıklı yağış durumu incelenmiştir. Geliştirilen bu senaryoda, modelde oluşturulan tahliye hatlarının çıkış noktalarındaki pik debi değerinde meydana gelen değişim gözlemlenmiştir. Debi miktarlarındaki değişim incelendiğinde;
25 yıllık dönüş aralıklı yağış durumu incelendiğinde, modelde tanımlanmış çıkış noktalarında oluşan debi miktarlarının, Düşük Etkili Kentleşme (DEK) uygulamalarının entegrasyonu sonucunda bu değerlerin; H1 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %21,12 azaldığı, H2-H3 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %26,15 azaldığı, H4-H5 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %24,32 azaldığı, H6 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %45,85 azaldığı, H7 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %25,30 azaldığı, H8 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %37,83 azaldığı belirlenmiştir.
50 yıllık dönüş aralıklı yağış durumu incelendiğinde, modelde tanımlanmış çıkış noktalarında oluşan debi miktarlarının, Düşük Etkili Kentleşme (DEK) uygulamalarının entegrasyonu sonucunda bu değerlerin; H1 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %21,90 azaldığı, H2-H3 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %25,86 azaldığı, H4-H5 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %24,27 azaldığı, H6 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %45,71 azaldığı, H7 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %25,18 azaldığı, H8 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %37,84 azaldığı belirlenmiştir.
100 yıllık dönüş aralıklı yağış durumu incelendiğinde, modelde tanımlanmış çıkış noktalarında oluşan debi miktarlarının, Düşük Etkili Kentleşme (DEK) uygulamalarının entegrasyonu sonucunda bu değerlerin; H1 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %22,01 azaldığı, H2-H3 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %25,40 azaldığı, H4-H5 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %24,20 azaldığı, H6 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %45,59azaldığı, H7 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %25,06 azaldığı, H8 çıkış noktasında maksimum debi miktarının %37,88 azaldığı belirlenmiştir.
Düşük Etkili Kentleşme Metotlarının entegre edildiği haliyle modelde, tahliye hatlarının çıkış noktalarında oluşan pik debi değerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Söz konusu metotların, akışın kontrol altına alınması hususunda çevreci bir yaklaşım olduğu görülmektedir.

Abstract:
Increase in population, migration, etc. by environmental factors affects negatively the urban construction. Increasing urban construction causes impermeable surfaces such as concrete and asphalt to spread over large areas. These impermeable layers create infiltration loss in rainwater and prevent it from passing underground. The rainwater that cannot be transferred underground, causing floods in cities and loss of life and property.
In this study, in the selected study area within the Zonguldak province where urbanization is intense, the rainwater drainage system was modeled using the EPA SWMM program. LID are integrated to the this model, the effects of these methods on surface flow and peak flow rate were examined. Sustainable solutions have found to the uncontrolled surface runoff in cities.
In this study, Low Impact Development (LID) methods defined by the EPA SWMM program; The model designed by creating a scenario in which green roof, rain gardens and rain barrel methods were used, was examined in a 25, 50 and 100-year return interval rainfall situation. In this developed scenario, the change was observed in the peak flow value at the outfall points of the discharge lines created in the model. When the change in flow value is examined;
When the 25-year return interval rainfall situation is examined, it is seen that as a result of the integration of the flow values at the outfall points defined in the model and Low Impact Development (LID) practices, these values are; At the H1 outlet point, the maximum flow amount decreased by 21.12%, at the H2-H3 outlet point, the maximum flow amount decreased by 26.15%, at the H4-H5 outlet point, the maximum flow amount decreased by 24.32%, at the H6 outlet point, the maximum flow amount decreased by 45.85%. It was determined that the maximum flow value decreased by 25.30% at the H7 outlet point and the maximum flow value decreased by 37.83% at the H8 outlet point.
When the 50-year return interval rainfall situation is examined, it is seen that as a result of the integration of the flow values at the outfall points defined in the model and Low Impact Development (LID) practices, these values are; At the H1 outlet point, the maximum flow amount decreased by 21.90%, at the H2-H3 outlet point, the maximum flow amount decreased by 25.86%, at the H4-H5 outlet point, the maximum flow amount decreased by 24.27%, at the H6 outlet point, the maximum flow amount decreased by 45.71%. It was determined that the maximum flow value decreased by 25.18% at the H7 outlet point, and the maximum flow value decreased by 37.84% at the H8 outlet point.
When the 100-year return interval rainfall situation is examined, it is seen that as a result of the integration of the flow values at the outfall points defined in the model and Low Impact Development (LID) practices, these values are; At the H1 outlet point, the maximum flow amount decreased by 22.01%, at the H2-H3 outlet point, the maximum flow amount decreased by 25.40%, at the H4-H5 outlet point, the maximum flow amount decreased by 24.20%, at the H6 outlet point, the maximum flow amount decreased by 45.59%. It was determined that the maximum flow value decreased by 25.06% at the H7 outlet point and the maximum flow value decreased by 37.88% at the H8 outlet point.
In the model where Low Impact Development Methods were integrated, it was observed that the peak flow value at the outfall points of the discharge lines decreased. This methods have an environmental friendly approach to controlling the flow.