Coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama yardımıyla hidrolojik ve taşkın modellemesi karar destek sistemi
Decision support system for hydrological and flood modeling by using geographical information systems and remote sensing
Yazar: EMİN TAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KİLİT
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Hidrolik modelleme = Hydraulic modelling ; Hidroloji = Hydrology ; Hidrolojik modelleme = Hydrological modelling ; Taşkınlar = Floods ; Uzaktan algılama = Remote sensing

Özet:
Medeniyet gelişimi için su kaynakları planlama ve yönetimi çok değerli bir konudur.
Sürdürülebilirliği hızla tehlikeye girmekte olan sınırlı su kaynakları, iklim-arazi
kullanım değişimi dikkate alınarak niceliksel ve niteliksel olarak koruma-kullanma
dengesi içerisinde ele alınmalıdır. Bu bağlamda su kaynakları planlama ve yönetimi
çalışmaları büyük önem kazanmaktadır.
Tez çalışması ana hatlarıyla hidrolojik, hidrolik ve taşkın modellemesi kısımlarını
içermektedir. Bu araştırmada, US Army Hydrologic Engineering Center tarafından
geliştirilen HEC-HMS ve HEC-RAS yazılımları kullanılmış, HEC-HMS günlük zaman
ölçeğinde dağılımlı olarak hidrolojik modelleme-tahmin ve HEC-RAS 2D hidrolik
modelleme çalışmalarının bir dizi Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)-Uzaktan Algılama
(UA) teknikleri kullanılarak yapılması ile entegre taşkın modellemesinin
gerçekleştirilmesi çalışmanın kapsamını meydana getirmektedir. Yapılan tespitlere göre
ülkemizde dağılımlı hidrolojik modelleme uygulaması içeren az sayıda çalışma
bulunması ve bu çalışmada kullanılan sayısal hava tahmin verisinin hidrolojik tahmin
uygulamalarında pek kullanılmaması çalışmayı daha değerli kılmaktadır. Grid tabanlı
toprak nemi hesaplama algoritmasını kullanması bakımından da çalışma öncü bir
hidrolojik modelleme uygulamasıdır. Bu bağlamda entegre hidrolojik ve taşkın
modellemesini içeren çalışmanın çıktıları su kaynakları planlama ve yönetimi
uygulamalarında su otoriteleri ve karar vericiler tarafından kullanılabilir.
CBS ve UA teknikleri kullanılarak, günlük akımların deterministik modellenmesi ve
erken uyarı sistemi olarak kullanılabilir olan akım tahmininin sayısal hava tahmin verisi
kullanılarak yapılması, hidrolojik modellemenin ardından hidrolik modelleme yapılarak
taşkın risk ve zarar haritalamasının yapılması bu çalışmanın ana motivasyonunu
oluşturmaktadır. Hidrolojik modelleme aşamasında tümsel ve dağılımlı kavramsal
modellerin karşılaştırılması, uydu ürünlerinin yer gözlemleri ile doğrulanması, akım
performansının yanında kar ve toprak nemi çıktıları kullanılarak model içsel
tutarlılığının uydu ürünleriyle değerlendirilmesi; hidrolik modelleme aşamasında uydu
referans taşkın görüntüsü ile model doğrulamasının yapılması da çalışmanın ikincil
amaçlarını teşkil etmektedir.

Abstract:
Water resources planning and management is a very valuable issue for civilization
development. Taking into account the climate-land use change, the limited water
resources should be handled with quantitatively and qualitatively in a balance between
protection and use, whose sustainability is rapidly endangered. In this context, water
resources planning and management studies are of great importance.
The thesis study mainly includes hydrological, hydraulic and flood modeling parts. In
this study, HEC-HMS and HEC-RAS software developed by US Army Hydrologic
Engineering Center are used. The scope of the study consists of performing integrated
flood modeling by carrying out HEC-HMS gridded hydrological modeling-forecasting
on a daily time scale and HEC-RAS 2D hydraulic modeling studies using a series of
Geographical Information Systems (GIS)-Remote Sensing (RS) techniques. According
to the literature research, in our country, there are a few studies that include distributed
hydrological modeling, and numerical weather prediction data used in this study is not
considered much in hydrological forecasting implementations, which makes the study
more valuable. The study is a pioneering hydrological modeling application in terms of
using a grid-based soil moisture accounting algorithm. In this sense, the outputs of the
study, which includes integrated hydrological and flood modeling, can be used by water
authorities and decision makers in water resources planning and management applications.
The main motivation of this study is to implement deterministic modeling of daily flows
and to make flow forecasting using numerical weather prediction data, which can be
used as an early warning system, and to practice flood risk and loss mapping by
hydraulic modeling after hydrological modeling, using GIS and RS techniques. In
hydrological modeling, comparison of lumped and distributed conceptual models,
verification of satellite products with ground observations, evaluation of model internal
consistency with satellite products by using snow and soil moisture outputs as well as
flow performance; in hydraulic modeling, performing model validation with satellite
reference flood image are also the secondary aims of the study.