Akarçay Havzası'nın hidrolojik ve su kalitesi modellemesi
Hydrological and water quality modeling of Akarçay Basin
Yazar: MASUME ATAM
Danışman: PROF. DR. HAYRULLAH AĞAÇCIOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Akarçay Havzası = Akarçay Basin

Özet:
Dünyadaki ve buna paralel olarak ülkemizdeki gelişmeler nüfus artışını da beraberinde getirmekte ve bu durum su kaynaklarının farklı amaçlar için kullanılmasına yönelik talepleri hızla arttırmaktadır. Değişen ve gelişen çevre 
şartlarında su kaynaklarının belirlenmesi ve sürdürülebilir olması için yeni yönetim uygulamalarının geliştirilmesi oldukça önemlidir. Tarımsal faaliyetlerin yoğun olduğu bölgelerde gübre kullanımından kaynaklı kirlilik meydana gelmektedir. Oluşan kirlilik, yağmursuyunun ve sulamanın etkisiyle su kaynaklarına taşınmaktadır. Bu tür alanlardaki kirliliği azaltabilmek ve kirliliğin önüne geçebilmek için yönetim uygulamalarında düzenlemeler ve iyileştirme çalışmaları yapılmaktadır. Özellikle tatlı su kaynaklarına sahip havzalarda, su kaynakları içme - kullanma suyu, sulama suyu gibi pek çok alanda kullanıldığından su kalitesine büyük önem verilmektedir. Akarçay Havzası; İç Anadolu, Ege ve Akdeniz Bölgeleri arasında yer alan, içerisinde Afyonkarahisar il merkezinin ve Konya ilinin bir kısmının bulunduğu bir çöküntü havzasıdır ve havzanın doğal topoğrafyası, sularını denize boşaltmaya müsait değildir. İçerisinde Eber ve Akşehir göllerinin de yer aldığı Akarçay Havzası kapalı bir havzadır. Akarçay havzası 7,864 km2'dir ve havzanın büyük bir bölümünde tarımsal faaliyetler gerçekleştirilmektedir. Su kalitesinin tespit edilmesi oldukça karmaşık bir süreçtir ve bu karmaşık süreçlerin tespit edilmesi amacıyla simülasyon araçları geliştirilmiştir. Bu çalışmada SWAT (Toprak ve Su Değerlendirme Aracı) kullanılarak Akarçay Havzası'nın hidrolojik ve su kalitesi modellemesinin yapılması amaçlanmıştır. Havza alanı Sayısal Yükselti Modeli (SYM) kullanılarak belirlenmiştir, daha sonra havza 486 adet alt havzalara ayrılmıştır. Arazi kullanımı ve büyük toprak grupları (BTG) verisi dikkate alınarak; eğim, arazi kullanımı ve toprak özelliklerinin aynı olduğu alt havzalar hidrolojik ünitelere (HRU) ayrılmış ve SWAT simülasyonu uygulanmıştır. Simülasyon ile elde edilen akım ve nitrat değerleri ile belirli istasyonlarda ölçülen akım ve nitrat değerleri arasındaki değişim SWAT-CUP kullanılarak belirlenmiştir. Model ve ölçüm değerleri karşılaştırılırken literatürde de yaygın olarak kullanılmakta olan NSE (Nash Sutcliffe Model Etkinlik Katsayısı), R2 (Determinasyon Katsayısı) ve yüzde sapma (PBIAS) gibi istatistiksel endeksler kullanılmıştır. Kalibrasyon ve doğrulama işlemlerinin ardından elde edilen mevcut durum modeli için, gübre uygulaması ve hayvansal katkının azaltılmasına yönelik 9 farklı iyi yönetim uygulamaları (İYU) senaryosu geliştirilmiş ve senaryo simülasyon sonuçlarının havza çıkışındaki nitrat yükünü nasıl değiştirdiği belirlenmiştir.

Abstract:
Developments in the world and in parallel with this in our country bring along an increase in population and this situation rapidly increases the demand for the use of water resources for different purposes. It is very important to identify water resources and develop new management practices in order to be sustainable in changing and developing environmental conditions. Pollution occurs due to the use of fertilizers in areas where agricultural activities are 
intensive. The pollution formed is carried to water resources with the effect of rainwater and irrigation. In order to reduce and prevent pollution in such areas, regulations and improvement studies are carried out in management practices. 
Especially in basins with fresh water resources, water quality is given great importance as water resources are used in many areas such as drinking - utility water and irrigation water. Akarçay Basin; It is a depression basin located between the Central Anatolia, Aegean and Mediterranean Regions, in which Afyonkarahisar provincial center and a part of 
Konya province are located, and the natural topography of the basin is not suitable for discharging its waters into the sea. Akarçay Basin, which includes Eber and Akşehir lakes, is a closed basin. Akarçay basin is 7,864 km2 and agricultural activities are carried out in a large part of the basin. Determining water quality is a very complex process and simulation tools have been developed to identify these complex processes. In this study, it was aimed to model the hydrological and water quality of the Akarçay Basin using the SWAT (Soil and Water Assessment Tool). The basin area was determined using the Digital Elevation Model (DEM), then the basin was divided into 486 sub-basins. Considering the land use and large soil groups (BTG) data; Sub-basins where slope, land use and soil properties are the same were divided into hydrological units (HRU) and SWAT simulation was applied. The change between the flow and nitrate values obtained by simulation and the flow and nitrate values measured at certain stations were determined using SWAT-CUP. While comparing the model and measurement values, statistical indices such as NSE (Nash Sutcliffe Model Efficiency Coefficient), R2 (Determination Coefficient) and percent bias (PBIAS), which are widely used in the literature, were used. For the baseline model simulation, obtained after the calibration and verification processes, 9 different Best Management Practice (BMP) scenarios for reducing fertilizer application and animal contribution were developed and it was determined how the scenario simulation results changed the nitrate load at the basin outlet.