İstanbul ili Avrupa yakası su havzalarında sürdürülebilirlik kapsamında risk analizleri ve değerlendirmeler
Risk analyses and evaluations within the scope of sustainability of the water basins in Istanbul European side
Yazar: FIRAT PEKER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜRREM BAYHAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Akış modellemeleri = Flow modellings ; Havzalar = Basins ; Regresyon analizi = Regression analysis ; Sayısal çözüm = Numerical solution

Özet:
Su havzalarının sürdürülebilirliğine ilişkin risk analizlerinde yeni bir yaklaşımın ortaya konması amacıyla yapılan bu çalışmada, arazi kullanımındaki değişimlere bağlı olarak yağış ve yüzeysel akış miktarlarının tahmin edildiği havza ölçeğinde dinamik modeller geliştirilmiştir. Yağış modellerinde orman alanı ve yağış miktarları arasında, yüzeysel akış modellerinde ise yağış, gerçek evapotranspirasyon (ETa), başlangıç su tutulması (Ia) miktarları ve yüzeysel akış miktarları arasında kurulan regresyon bağıntıları kullanılarak, İstanbul ili Alibeyköy, Büyükçekmece ve Terkos su havzaları için arazi kullanımına bağlı su oluşumu kapsamında uzun vadeli risk analizleri ve değerlendirmeler yapılmıştır. Çalışmada resmî kurumlardan temin edilen 1990-2015 yılları arası aylık meteoroloji ve yüzeysel akış ölçümleri kullanılmıştır. Aynı zaman periyodu içerisindeki 16 farklı tarihe ait Landsat uydu görüntüsü kullanılarak havza alanlarındaki arazi örtüsü değişimi belirlenmiştir. Penman-Monteith yöntemi kullanılarak aylık referans evapotranspirasyon (ETo) miktarları hesaplanmıştır. ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu tarafından yayınlanan küresel gerçek evapotranspirasyon haritalarından elde edilen alt havza aylık ETa miktarları ile çalışma kapsamında hesaplanan arazi kullanım sınıflarına ait aylık ETo miktarları arasında excel solver aracı kullanılarak yapılan iterasyona dayalı sayısal çözümleme sonucunda arazi kullanım sınıflarına ait aylık ETa katsayıları ve miktarları hesaplanmıştır. Arazi kullanım sınıflarına ait aylık Ia miktarlarının hesaplanmasında ABD Toprak Koruma Servisi tarafından geliştirilen Eğri Numarası (SCS-CN) yöntemi kullanılmıştır. Eklenik veriler kullanılarak geliştirilen havza yağış ve akış modellerinin 0.99'lara ulaşan determinasyon katsayıları, modellerin uzun vadede tahmin gücünün oldukça yüksek olduğunu göstermiştir. Dinamik hale getirilen bu modellere dayanarak, beş farklı arazi kullanım senaryosuna göre havzalarda uzun vadede meydana gelecek yüzeysel akış miktarlarına ilişkin risk analizleri ve değerlendirmeler yapılmıştır. Senaryolardan elde edilen sonuçlara göre yüzeysel akış oluşumunun en çok orman alanlarından etkilendiği gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, which was carried out in order to present a new approach in risk analysis regarding the sustainability of water basins, dynamic models were developed at the basin scale, in which rainfall and runoff amounts are estimated depending on the changes in land use. By using regression relations in precipitation models between forest area and precipitation amounts and in runoff models between precipitation, actual evapotranspiration (ETa), initial water retention (Ia) and surface flow, long-term risk analyzes and assessments were made for Alibeykoy, Buyukcekmece and Terkos basins in Istanbul within the scope of water production due to land use. In the study, monthly meteorological and surface flow measurements between the years 1990-2015 obtained from official institutions were used. The land cover change in the catchment areas was determined by using Landsat satellite images of 16 different dates in the same time period. Monthly reference evapotranspiration (ETo) amounts were calculated using the Penman-Monteith method. As a result of iterative numerical analysis using excel solver tool between sub-basin ETa amounts obtained from monthly global actual evapotranspiration maps published by the US Geological Survey and monthly ETo amounts of land use classes calculated in the study, the monthly ETa coefficients and amounts of the land use classes were calculated. The Curve Number (SCS-CN) method developed by the US Soil Conservation Service was used to calculate the monthly Ia amounts of land use classes. The determination coefficients reaching 0.99 of the basin precipitation and flow models developed using additive data showed that the long-term predictive power of the models is quite high. Based on these dynamic models, risk analyzes, and assessments were made regarding the long-term amount of runoff that will occur in the basins, according to five different land use scenarios. According to the results obtained from the scenarios, it was observed that the runoff formation was mostly affected by the forest areas.