Eflani Çayı Havzası'nın (Karabük, Safranbolu) hidrolojik özelliklerinin saptanarak taşkın ve kuraklık analiz sonuçlarının değerlendirilmesi
Evaluation of the flooding and drought analysis results by determining the hydrological characteristics of the Eflani River Basin (Karabük, Safranbolu)
Yazar: NUREDDEN ABDULFTAH RAJAB ALFADLI
Danışman: PROF. DR. TÜLAY EKEMEN KESKİN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Türkiye'nin de aralarında bulunduğu Doğu Akdeniz ülkeleri iklim değişikliğine karşı hassastır. Çalışma alanı, çok sayıda sel ve su baskını olayının yaşandığı, kuraklık olaylarının da ortaya çıkmaya başladığı Batı Karadeniz bölgesinde yer almaktadır.

Bu çalışmada kanyonlar ve göller gibi birçok turistik mekanı bünyesinde barındıran Eflani Nehri Havzası'nın hidrolojik ve hidrojeolojik özellikleri analiz edilmiştir. Şimdiye kadar Eflani Nehri Havzası için akademik hidrolojik çalışma yapılmamıştır. Bu amaçla, yerinde ve laboratuvar testlerinde kullanılmak üzere üç nehir ve bir gölet seçilmiştir. Yağmurlu ve kurak dönemlerde çoklu parametre kullanılarak yerinde ölçümler yapılmış ve kimyasal ve izotopik amaçlı örnekler toplanmıştır. Çalışma alanında kurak ve yağışlı dönemlerde ölçülen suyun elektriksel iletkenlik (EC), pH ve oksidasyon-indirgenme potansiyeli (ORP/Eh) değerleri sırasıyla 372 μS/cm ile 456 μS/cm, 7.55 ile 7.91 ve 320 mV ila 366 mV arasında değişmektedir. Sular Piper ve Schoeller diyagramına göre su Ca-HCO3 fasiyesine sahiptir. Oksijen-18-döteryum ve trityum izotop sonuçları, suların meteorik kökenli ve modern beslenime sahip olduğunu göstermektedir. Sular Türkiye İnsani Tüketim Amaçlı Sular Yönetmeliği ve Dünya Sağlık Örgütü'nün içme suyu standartlarıyla karşılaştırıldığında, özellikle yağışlı dönemde suların büyük bir kısmının B, Al, Fe, As ve Se konsantrasyonları açısından standartları aştığı saptanmıştır. Bu kirlenmelerin, zengin mineral içeriğine sahip kayaçların doğal olarak yıkanmasından ve tarımsal faaliyetler sırasında gübre ve tarım ilaçlarının gelişigüzel kullanılmasından kaynaklanabileceğine inanılmaktadır. Eflani Nehri'ndeki taşkın analizleri Karabük, Cide ve Ovacık meteoroloji gözlem istasyonlarından alınan günlük maksimum yağış verileri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu istasyonlar en az 15 yıllık sürekli veriye sahip olup, havzanın etki alanı içerisinde yer almaktadırlar. Eflani Nehri Havzası için potansiyel taşkın debileri DSİ Sentetik ve Mockus yöntemlerine göre farklı tekerrür yılları için hesaplanmış ve Q100 ve CN80 için sırasıyla 258 m3/s ve 280 m3/s olarak saptanmıştır. Sentetik DSİ yöntemine dayalı 100 yıllık taşkın debisine göre Eflani Nehri mansabındaki yüzey suyu seviyesinin ilgili arazi ve topoğrafik koşullar altında ve dar kesitlerde yaklaşık 5 metreye kadar çıkabileceği belirlenmiştir.

Ayrıca Eflani Havzası için 1965-2022 yılları arasında havza çevresindeki (Karabük ve Bartın) yağış gözlem istasyonlarından alınan aylık toplam yağış ve ortalama aylık sıcaklık verileri kullanılarak kuraklığa duyarlılık analizleri yapılmıştır. Bu amaçla Standart Yağış İndeksi (SPI) ve Keşif Kuraklık Endeksi (RDI) kullanılmıştır. Bölge genelinde kuraklık dönemlerinin yüzdesi %39 ila %60 arasında değişmektedir. Aylık ölçekte en yüksek kuraklık dönemi Nisan 2005-2006'da kaydedilmiştir. Çalışma sonuçlarına göre çalışma alanı ve çevresinin hem taşkın ve kuraklık felaketlerine hem de su kirliliği kaynaklarına karşı hassas olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Eastern Mediterranean countries, including Turkey, are susceptible to climate change. The study area is located in the Western Black Sea region, where many floods and inundations have occurred, and drought events have also started to emerge.

This study analysed the hydrological and hydrogeological characteristics of the Eflani River Basin, which contains many tourist attractions such as canyons and lakes. No academic hydrological studies have been conducted for the Eflani River Basin. For this purpose, three rivers and a pond were selected to conduct on-site and laboratory tests. On-site measurements were performed using a multiparameter during rainy and dry periods, and chemical and isotopic samples were collected. The electrical conductivity (EC), pH, and oxidation-reduction potential (ORP/Eh) values of water measured in the study area during dry and rainy periods ranged from 372 μS/cm to 456 μS/cm, 7.55 to 7.91, and 320 mV to 366 mV, respectively. According to the Piper and Schoeller diagram, the water has a Ca-HCO3 facies. Oxygen-18-deuterium and tritium isotope results indicate that the water is of meteoric origin and has recently recharged. The water was compared with the Turkish Water Regulations for Human Consumption and the World Health Organisation standards for drinking water, and it was found that most of the water exceeded the concentrations of B, Al, Fe, As, and Se, especially during the rainy period. It is believed that these contaminants may originate from the natural leaching of rocks with rich mineral content and the indiscriminate use of fertilisers and pesticides during agricultural activities.

The flood in the Eflani River was also analysed using maximum daily rainfall data from Karabük, Cide, and Ovacık stations. These stations have continuous data for at least 15 years near the basin and are located within the basin's influence area. The potential flood flows for the Eflani River Basin were calculated for different years according to the synthetic DSI and mockus methods and were estimated at 258 m3/s and 280 m3/s for Q100 and CN80, respectively. According to the 100-year flood flow rate based on the synthetic DSI method, it was determined that the surface water level downstream of the Eflani River could rise to approximately 5 metres under the relevant terrain and topographical conditions and in narrow sections.

In addition, drought sensitivity analyses were performed for the Eflani Basin using data on monthly total precipitation and average monthly temperatures from precipitation monitoring stations around the basin (Karabük and Bartın) between the years 1965 and 2022. For this purpose, the Standardised Precipitation Index (SPI) and the Reconnaissance Drought Index (RDI) were used. The percentage of drought periods throughout the region ranged from 39% to 60%. The highest drought period on a monthly scale was recorded in April 2005–2006. According to the results of the study, it was found that the study area and its surrounding areas were vulnerable to both flood and drought disasters and sources of water pollution.