İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Avcılar Kampüsü için EPA SWMM ile yeşil altyapı içeren yağmur suyu yönetim modeli
Storm water management model for Istanbul University-Cerrahpaşa Avcilar Campus incorporating green infrastructure using EPA SWMM
Yazar: YUNUS EMRE KAYA
Danışman: PROF. DR. CEVZA MELEK KAZEZYILMAZ ALHAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kentsel bölgelerde yağmur sularının açık ve kapalı kanallardan oluşan altyapı sistemleriyle toplanması, bölgesel taşkınların asgari düzeyde tutulmasında ve yağmur suyunda kayıp oluşmadan su kaynaklarımıza ulaştırılmasında büyük önem arz etmektedir. Ancak kentsel bölgelerde giderek artan geçirimsiz alanlar altyapıların kapasitelerini zorlamakta ve salt drenaj sistemleri yüzeyde biriken yağmur suyunu toplamada yetersiz kalmaktadır. Geçirimsiz alanların getirdiği bu olumsuz etkileri minimize edebilmek için yeşil altyapı olarak bilinen Düşük Etkili Kentleşme (DEK) uygulamaları geliştirilmiştir. İlk kullanımı 1980'lerin ortasına dayanan bu uygulamalar son zamanlarda giderek yaygınlaşmıştır. DEK uygulamalarının temel amaçları yüzeysel akışı azaltmak, sızmayı arttırmak, yeraltı suyunu beslemek ve su kalitesini iyileştirmek olarak özetlenebilir. DEK uygulamaları çok çeşitli olmakla birlikte genellikle yeşil çatı, geçirgen yol, yağmur tankı, yağmur bahçesi, biyotutma, sızdırma hendeği ve bitkili yağmur hendeği sahada sıklıkla uygulaması görülen tipleridir. Bu tez çalışmasında, İstanbul'un yoğun yerleşim yerlerinden biri olan Avcılar bölgesinde yer alan İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Avcılar Kampüsü'nün yağmur suyu yönetim modeli hazırlanmıştır. Bu kapsamda, kampüsün mevcut altyapı drenaj sisteminin değerlendirmesi yapılmış; kampüsün yeniden inşasına uygun olarak yağmur suyunun etkin olarak toplanabilmesi için uygun drenaj sistemi tasarlanmış ve son olarak kampüsün uygun alanlarına DEK entegre edilmiştir. Kampüsün modellemesi için Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Kuruluşu'nun (US Environmental Protection Agency) yazılımını yaptığı Yağmur Suyu Yönetim Modeli (Storm Water Management Model) (EPA SWMM) kullanılmıştır. Kampüste orta vadede yapılacak olan yeni binalar ve yerleşke planına göre Yağmur Suyu Yönetim Modeli (YSYM) hazırlanmıştır. Model ile hidrolojik analizler yapılmış ve kampüste farklı yağışlar sırasında oluşacak yüzeysel akışlar hesaplanmıştır. Daha sonra kampüs genelinde yerleşimi uygun olan yerlere yeşil çatı, geçirgen yol, yağmur bahçesi, biyotutma, sızdırma hendeği ve bitkili yağmur hendeği olmak üzere 6 farklı DEK model içinde entegre edilmiştir. DEK'lerin kapasitesini test etmek üzere model simülasyonu tekrarlanarak hesaplanan yüzeysel akışlar DEK olmayan model sonuçları ile karşılaştırılmıştır.  Sonuç olarak İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Merkez Kampüsü olan Avcılar Kampüsü'nün yeni master plana göre yağmur suyu drenaj sistemi ve yeşil altyapı sistemi tasarlanarak yağmur suyu yönetim modeli hazırlanmış ve bu tez kapsamında sunulmuştur.

Abstract:
In urban areas, collecting rain water with infrastructure systems consisting of open and closed channels is of great importance in minimizing regional floods and routing rainwater to our water resources without any loss. However, due to the rapid urbanization, increase in impermeable areas results in a decrease in the capacity of infrastructures and drainage systems are insufficient to collect rainwater accumulated on the surface. In order to minimize these negative effects caused by impermeable areas, Low Impact Development (LID) implementations known as green infrastructure have been developed. Implementations of LIDs have been started in the mid-1980s and have become widespread throughout the years. The main objectives of LIDs can be summarized as surface runoff reduction, increase in infiltration, groundwater recharge and water quality improvement. Although there are various types of LIDs, green roof, permeable pavement, rain barrel, rain garden, bioretention, infiltration trench and vegetative swale are the most common types implemented in the field. In this thesis, the storm water management model of the Istanbul University-Cerrahpaşa Avcılar Campus, located in the Avcılar region, one of the densely populated areas of Istanbul, is generated. In this context, the existing storm water drainage system of the campus is evaluated; based on the reconstruction plan of the campus, a new drainage system is designed to effectively collect storm water and finally, several LID types are integrated into the appropriate areas of the campus. For the modeling of the campus, the Storm Water Management Model (SWMM), which was developed by the United States Environmental Protection Agency (EPA), is used. Storm Water Management Model is generatedbased on the campus plan and locations of the new buildings to be constructed within the near future. Hydrological analyzes are made using the model and the runoff, which will develop over the campus surface during different rainfall events, are calculated. Then, 6 different types of LID, namely green roof, permeable pavement, rain garden, bioretention, infiltration trench, and vegetative swale, are integrated into the model in suitable locations throughout the campus. To test the capacity of LIDs, the LID integrated model is simulated and the calculated runoff is compared with the results of model with no LID. As a result, storm water drainage system and green infrastructure system are designed according to the new master plan of Avcılar Campus, which is Istanbul University-Cerrahpaşa Central Campus, and a storm water management model is prepared and presented within the scope of this thesis.