Aksu Çayı (Giresun) akış tahmini için SCS-CN yöntemlerinin karşılaştırmalı analizi
Aksu River (Giresun) comparative analysis of SCS-CN methods for runoff estimation
Yazar: ÖMER ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN TUROĞLU
İstanbul Üniversitesi / Sosyal Bilimler Enstitüsü / Jeomorfoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Coğrafya = Geography
Dizin: Akış modellemeleri = Flow modellings ; Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Hidroloji = Hydrology ; Hidrolojik modelleme = Hydrological modelling ; Yağış-akış modelleri = Rainfall-runoff models ; Yüzey hidrolojisi = Surface hydrology

Özet:
Hidrolojik modellemeler; hidrolojik döngüdeki olayları simüle etmeye çalışan, gerçek dünya sisteminin basitleştirilmiş temsili olarak ifade edilebilir. Sel ve taşkın alanlarının saptanması ve taşkın koruma konulu çalışmalar için sıklıkla başvurulan hidrolojik modellemeler; su mevcudiyeti ve gelecek senaryoları, çevresel planlama, su kaynakları yönetimi, uygulamalı jeomorfoloji ve mühendislik çalışmalarında da kullanılabilecek çözümler üretir. Gerçeği simüle etme özelliği, zamanla hidrolojik modellemelerin iyileştirilmesi ihtiyacını doğurmuş; araştırmacılar, yaptıkları yenilikçi çalışmalarla gerçeğe en yakın simüle işlemini gerçekleştiren yöntemleri ortaya koymuştur. Bu yüksek lisans tezinde de temel amaç, akım gözlem istasyonu bulunmayan küçük akarsu havzalarında, gerçeğe en yakın akım tahmini gerçekleştiren Eğri Numarası (Curve Number) yönteminin saptanmasıdır. Üç eğim ayarlı, bir revize ve bir standart yöntem olmak üzere toplamda beş farklı Eğri Numarası yöntemi kıyaslanmaya tâbi tutulmuştur. CORINE 2012 arazi örtüsü ve arazi kullanımı verisi, Kümbet Yaylası ve Yavuzkemal Meteoroloji istasyonları rasatları ve ulusal toprak veritabanı kullanılarak Eğri Numarası yöntemleri Aksu Çayı üst havzasında uygulanmıştır. 3000 metrenin üzerine kadar yükselen çalışma sahasında, soğuk dönemde kar yağışı etkin olup, sıcak dönemde kar erimesi ve dolayısıyla gecikmeli akış etkin olmaktadır. Gecikmeli akışın, akım tahminleri üzerindeki dezavantajını daha net ifade edebilmek amacıyla akış tahminlerinin soğuk dönem ve sıcak dönem olmak üzere yılın iki farklı bölümünde yapılmasının mantıklı olduğu düşünülmüştür. Meteoroloji istasyonlarından alınan yağış verileri frekans analizi yöntemi kullanılarak akım tahmini işlemi için hazır hale getirilmiştir. Akım tahmini sonuçlarının kıyaslanabilmesi için E22A061 numaralı akım gözlem istasyonu verileri kullanılmıştır. Kıyaslama işlemi için ortalama hatalar karesi (MSE), kök ortalama hatalar karesi (RMSE), ortalama mutlak hata (MAE), ortalama mutlak yüzde hata (MAPE) yöntemleri kullanılmıştır. Hata ölçütü yöntemlerine göre elde edilen sonuçlar; ilk yöntem olan standart yöntemden sonra ortaya konulan yöntemlerin hem sıcak hem de soğuk dönemde standart yöntemden daha gerçekçi olduğunu göstermektedir. Soğuk dönemde Sharpley ve Williams'a ait eğim ayarlı eğri numarası yöntemi ile birlikte Ajmal ve arkadaşlarına ait eğim ayarlı eğri numarası yöntemi en gerçekçi yöntemlerdir. Sıcak dönemde ise gecikmeli akış, yöntemlerin performanslarını gözle görülür oranda azaltmıştır. Bu dönemde en etkili yöntem Ajmal ve arkadaşlarına ait eğim ayarlı eğri numarası yöntemi olmuştur. Yöntemlerin kendi aralarındaki bu denli performans farklılıkları, yapılması düşünülen çalışmalarda dikkate alınmalıdır.

Abstract:
Hydrological modeling can be defined as a simplified representation of a real-world system that attempts to simulate events in the hydrological cycle. Hydrological modeling, which is frequently used for flood and inundation detection and flood protection studies, produces solutions that can be used in water availability and future scenarios, environmental planning, water resources management, applied geomorphology and engineering studies. The ability to simulate reality has led to the need to improve hydrological modeling over time, and researchers have introduced methods that perform the simulation process closest to reality with their innovative studies. In this master's thesis, the main objective is to determine the Curve Number method that performs the closest to realistic flow estimation in small river basins where there is no flow observation station. A total of five different Curve Number methods, three slope-adjusted, one revised and one standard method, were compared. Using CORINE 2012 land cover and land use data, observations from Kümbet Plateau and Yavuzkemal Meteorological Stations and the national soil database, Curve Number methods were applied in the upper Aksu Stream watershed. In the study area, which rises above 3000 meters, snowfall is effective in the cold period and snowmelt and therefore delayed runoff is effective in the warm period. In order to express the disadvantage of delayed runoff on runoff forecasts more clearly, it was considered logical to make runoff forecasts in two different parts of the year, cold period and warm period. Precipitation data from meteorological stations were prepared for runoff forecasting using frequency analysis method. In order to compare the results of the runoff estimation, the data of the runoff observation station E22A061 were used. Mean square error (MSE), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), mean absolute percentage error (MAPE) methods were used for the comparison. The results obtained according to the error analysis methods show that the methods introduced after the standard method, which is the first method, are more realistic than the standard method in both hot and cold periods. In the cold period, the slope-adjusted curve number method of Sharpley and Williams and the slope-adjusted curve number method of Ajmal et al. are the most realistic methods. In the warm period, the delayed flow significantly reduced the performance of the methods. In this period, the most effective method was the slope-adjusted curve number method of Ajmal et al. Such differences in performance between the methods should be taken into account in future studies.