Edirne-Merkez-Kumdere havzasında aylık akımların ve havza su veriminin belirlenmesinde SWMHMS modelini uygulama olanaklarının araştırılması
Investigation of the possibility of using SWMHMS model to determine monthly runoff and annual water yield Kumdere watershed
Yazar: FATİH BAKANOĞULLARI
Danışman: PROF. DR. A. NEDİM YÜKSEL
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Benzetim = Simulation ; Edirne = Edirne ; Kumdere havzası = Kumdere basin ; Su verimi = Water yield

Özet:
Ülkemizin bulunduğu ekolojik konum ve sahip olduğu 26 büyük su toplama havzasının büyüklükleri ve içerdiği binlerle ifade edilecek alt havzaları da dikkate alındığında topografya, bitki örtüsü, jeoloji ve toprak özellikleri bakımından farklılıklar bulunmaktadır. Bu sebeple de havzalarda yapılacak olan su toplama yapılarındaki temel projelendirme kriteri olan havza yıllık su verimini ve diğer hidrolojik verileri bulmada büyük güçlükler oluşturmaktadır. Bu çalışmada, Edirne-Kumdere havzasında (4.40 km2) aylık akımların ve havza su verimini belirlemede Sürekli Simülasyon (Benzeşim) Modeli olan SWMHMS (Small Watershed Monthly Hydrologic Modeling System) bilgisayar programının uygulanma olanakları araştırılmıştır. Modelin araştırma havzasında simülasyon yapabilmesi için gerekli olan günlük yağışlar, evapotranspirasyonu belirlemek için aylık ortalama sıcaklık verileri, bitki su tüketim katsayıları ve aylık güneşlenme saatleri yüzde değerleri, havzaya ait altı adet hidrolojik parametreler (Yüzey akış eğri numarası, Elverişli su tutma kapasitesi, Sızan sukapasitesi, Taban akım katsayısı, Perkolasyon katsayısı, Başlangıçtaki yağış tutulma katsayısı) bulunmuştur. Model evapotranspirasyonu Blaney-Criddle eşitliği ile yüzey akımı Amerikan Toprak Muhafaza Servisinin Curve Number (yüzey akış eğri numarası) yöntemine göre belirlemektedir. Havzaya ait altı hidrolojik parametrenin değerlendirilmesi için SWMHMS modeli optimizasyon ve hassaslık analizi yapabilme imkanını da vermektedir. Bunun için ölçülmüş akım değerlerine ihtiyaç vardır. Kumdere Havzasmda 16 yıllık verilere göre ortalama aylık yağışı 50.0 mm, ortalama aylık akım değeri 1.5 mm, havza yıllık su verimi 18.0 mm'dir. Havza için bulunan hidrolojik parametreler ile SWMHMS modeli kullanılarak yapılan simülasyon neticesinde ortalama aylık akım 1.91 mm, yıllık havza su verimi 22.9 mm, simüle ile ölçülen akımın korelasyon katsayısı 0.79 ve regresyon denklemi y=1.31x + 0.0 dır. Amprik yöntem olan Turc metodu ile havzanın yıllık su verimi 1 17.1 mm bulunmuştur. Bu değer modelin aynı havzada bulduğu değerden yaklaşık sekiz kat daha fazladır. Havzada bulunan hidrolojik parametreler için SWMHMS modeli kullanılarak optimizasyon yapılmıştır. Optimizasyon sonucunda elde edilen havza hidrolojik parametreleri ile yeniden simülasyon yapılmış; aylık ortalama akım 1.26 mm, yıllık su verimi 15.15 mm, korelasyon katsayısı 0.84 ve regresyon denklemi y=0.83x + 0.01 olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlar SWMHMS modelinin her iki simülasyon sonuçlarına göre Kumdere Havzasında uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Özellikle optimizasyon öncesi bulunan hidrolojik parametreler ile yapılan simülasyon sonuçlarının, SWMHMS modelinin akım ölçümleri yapılmayan benzer havzalarda da uygulanabileceğini göstermektedir.

Abstract:
There are 26 large watersheds containing thousands of small subbasins with different topography, canopy, geological structure and soil properties in Turkey. Although long term measured water yield and some hydrologic data are available to build up some hydrologic structures on the basins, it is not easy to monitor these data in detail at every time and at every specific location. SWMHMS computer modeling program may be a good tool to acquire the required data for the watershed together with sensitivity analysis and optimization as long as observed runoff data are available. The main objective of this study was to investigate the possibility of using SWMHMS model in simulating rainfall runoff relationship and water yield of Kumdere Watershed, which is a small non-urban one occupying 4.40 km2 area in Edirne Province of Turkey.IV Daily precipitation, monthly meteorological data to compute evapotranspiration (average temperature, crop consumptive coefficients and percent daylight hours for month) and six watershed parameters (CN, AWC, SYC, SC, PERCCEOF, IRAC) were the inputs to run the model. The model uses Blaney-Criddle Equation to compute evapotranspiration and Soil Conservation Service curve number procedure to determine surface runoff. Before optimization the model was tested. Long term observed values of average monthly precipitation, runoff and annual water yield of the watershed were 50.0 mm, 1.50 mm, and 18.0 mm. Using above mentioned 6 parameters, the simulated average monthly runoff and annual water yield were calculated as 1.91 mm and 22.9 mm, respectively. The regression equation between the observed and simulated values were y = 1.3 lx + 0.00 and r =0.79. After optimization, average monthly runoff, annual water yield, correlation coefficient and regression equation were also established as 1.26 mm, 15.15mm, 0.84 and y = 0.83x + 0.01, respectively. Using Turc method to predict annual water yield for this basin, which is widely used by investing companies in Turkey, it was calculated as 117.1 mm for the same watershed, that is about 8 times larger than the observed one. These results show that SWMHMS model may be used to simulate monthly runoff and annual water yield in Kumdere watershed. It can be applied to an ungaged watersheds that are similar Kumdere watershed if rainfall data and six watershed parameters are available.