İklim kaynaklı deniz seviyesi yükselmesinin havza hidrolojisine etkileri
Impacts of climate-induced sea level rise on basin hydrology
Yazar: SAFFET ALTINDAĞ
Danışman: DOÇ. DR. DİLEK EREN AKYÜZ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Deniz seviyesi değişimi, kıyı alanlarında bataklık oluşması, yeraltı sularının tuzlanması, kıyı yapılarında erozyonu ve taşkınları gibi birçok olumsuzluklara neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında kıyıya yakın konumu ve İstanbul'un su teminindeki önemi sebebiyle Terkos Gölü çalışma alanı olarak seçilmiştir.
Türkiye Ulusal Deniz Seviyesi İzleme Sistemi'ne ait Mareograf İstasyonlarından deniz seviyesi verileri, Meteoroloji Genel Müdürlüğünden Çatalca Radar Sahası İstasyonundan meteorolojik verileri, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğünden Karamandere üzerinde bulunan DO2A028 no'lu Akım Gözlem İstasyonu verileri, İSKİ Genel Müdürlüğünden Terkos Gölü Havza Bilgileri ve Terkos Gölü Baraj işletme bilgileri temin edilmiştir.
Tez çalışması kapsamında Mann-Kendall, Sen'in Eğim Analizi ve Yenilikçi-Şen olmak üzere Trend Analizi, Değişim Noktası Analizi ve Regresyon Analizi, ve Terkos Gölünün su bütçesi hesaplanmıştır. Ayrıca Hec-Ras ile Terkos Gölünü Karadeniz'e bağlayan gideğenin 2010 yılı için modellenerek aynı model 2050, 2070 ve 2100 yıllarındaki deniz seviyesi artış senaryoları için çalıştırılmıştır.
GRACE uydu verileri kullanılarak Terkos Gölü Havzası ve Karadeniz'e dökülen Dniester, Dnieper, Don, Kuban, Yeşilırmak ve Kızılırmak havzaları için toplam su kütlesi hesaplandığında tüm bu havzaların Karadeniz'e taşıdığı su miktarlarında düşüş olduğu görülmüştür. Bu düşüş TUDES verilerinde de görülmesine rağmen verilerinin uzunluğunun yeterli olmaması sebebiyle gelecek için yapılan Copernicus projeksiyonlarındaki artış dikkate alınmıştır. Böylece deniz seviyesi değişiminin etkilerini tespit etmek için 2010 yılına kıyasla 2050 yılında 0,25m, 2070 yılında 0,35m ve 2100 yılında 0,5m deniz seviyesinde artışı içeren senaryolar oluşturulmuştur. Deniz seviye değişimlerinin havza hidrolojisine geçici ve kalıcı etkileri olabilmektedir. Deniz seviyesi artışı iletilen akımın hızını azaltırken, buharlaşmayı ve yeraltı su seviyesini artırmaktadır.
İstanbul'un Avrupa yakasındaki önemli su kaynağı ve su depolama alanı olan Terkos Gölü özellikle gideğenin olduğu kısımlardan kum çekilmesinin önlenmesi ve bitkiler ile akımın ve dalgaların hızlarının kesilmesiyle korunarak tuzlanma riski azaltılabilir. Yapılan tüm araştırmalar gelecekte olası risklerin oluşturduğu maliyetin alınacak önlemlerin maliyetinden çok daha fazla olduğunu göstermektedir. Bu yüzden şimdiden bölgenin korunması ve ölçümlerin düzenli yapılması gerekmektedir.

Abstract:
The sea level change causes many adverse effects, such as the formation of swamps in coastal areas, salinization of groundwater, and erosion of coastal structures. In this thesis study, Terkos Lake, which has been used in Istanbul's water supply due to its location close to the shore, was chosen as the study area.
Sea level data from the Turkish National Sea Level Monitoring System (TUDES), Meteorological data from the General Directorate of Meteorology in Çatalca Radar Field closest to Terkos Lake, and discharge data at Flow Observation Station (AGİ) numbered DO2A028 on Karamandere from the General Directorate of State Hydraulic Works, Terkos Lake Basin and Terkos Lake Dam Information from İSKİ General Directorate, were obtained.
Within the scope of the thesis study, Trend Analysis including Mann-Kendall, Sen's Slope Analysis, Change Point Analysis, Regression Analysis, and the water budget of Terkos Lake were calculated, and the Hec-Ras for the connecting between Terkos Lake and the Black Sea was modeled for the 2010 year. With this model, scenarios were run using the sea water level future projections of the Copernicus station, which is close to the study area, for 2050, 2070, and 2100. Sea level change can lead to various adverse effects, such as the formation of swamps in coastal areas, salinization of groundwater, erosion of coastal structures, and coastal floods. In this thesis, Terkos Lake was chosen as the study area due to its location close to the coast and its importance in the water supply of Istanbul.
To examine the factors contributing to changes in water level in Terkos Lake, Sea level data from the Turkish National Sea Level Monitoring System, Meteorological data from the General Directorate of Meteorology in Çatalca Radar Field, and discharge data at Flow Observation Station numbered DO2A028 on Karamandere from the General Directorate of State Hydraulic Works, Terkos Lake Basin and Terkos Lake Dam operation information from İSKİ General Directorate were examined.
Within the scope of this study, Trend Analysis including Mann-Kendall, Sen's Slope Analysis, and Innovative-Sen's Trend Analysis, Change Point Analysis, Regression Analysis, and the water budget of Terkos Lake were calculated. In addition, Hec-Ras program was used to model the outflow connecting Terkos Lake to the Black Sea for the year 2010 and predict sea level rise scenarios in 2050, 2070, and 2100.
Calculation of the water discharge to the Black Sea using GRACE satellite data from Terkos Lake Basin along with the discharges from the Dniester, Dnieper, Don, Kuban, Yeşilırmak, and Kızılırmak basins revealed that there was a decrease in the amount of water carried by all these basins to the Black Sea. Although this decrease is also seen in TUDES data, the increase in Copernicus projections for the future was considered due to insufficient data length. Thus, scenarios were created to determine the effects of seawater level change with an increase of 0.25 m in 2050, 0.35 m in 2070, and 0.5 m in 2100 compared to the 2010 year's sea level. Sea level changes can have temporary and permanent effects on basin hydrology. Sea level rise decreases the velocity of the transmitted flow and increases evaporation and groundwater levels.
Terkos Lake, which is an important water source and water storage area on the European side of Istanbul, can be protected and the risk of salinisation can be reduced by preventing sand extraction, especially from the parts where there is a gully, and by reducing the speed of the current and waves with vegetation. Research shows that the cost of possible risks in the future is significantly higher than the cost of the measures to be taken. Therefore, the area should be protected along with regular monitoring.