SWAT Modeli ve Karar Ağaçları Yaklaşımları İle Toprak Erozyonunun Modellenmesi: Yarışlı Gölü Alt Havzası Örneği
Modeling of Soil Erosion Using the SWAT Model and Decision Tree Approaches: The Case Study of the Yarışlı Lake Sub-Basin
Yazar: Alevkayalı, Çağan; Abı, Bedran
Dergi: Ege Coğrafya Dergisi, Vol. 34 No. 2, 2025
Anahtar kelimeler: Geographic Information Systems ; Coğrafi Bilgi Sistemleri ; Physical Geography ; Fiziki Coğrafya ; Toprak Erozyonu,SWAT modeli,Karar Ağaçları,Arazi Kullanımı Değişimi,Yarışlı Gölü ; Soil Erosion,SWAT Model,Decision Trees,Land Use Change,Yarışlı Lake

Toprak erozyonu; yağış, yüzey akışı, rüzgâr ve depremler gibi etmenlerle toprak materyalinin bulunduğu yerden taşınması sonucu oluşan doğal bir süreçtir. Ancak yanlış arazi kullanımı ve arazi örtüsü değişimleri erozyon süreci hızlandırmakta ve çevresel tahribatın artmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada ele alınan Yarışlı Gölü Alt Havzası madencilik faaliyetlerinin yoğun bir biçimde yürütülmekte olduğu bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı 1990 ve 2023 yıllarına ait Landsat uydu görüntüleri kullanılarak SWAT (Soil and Water Assessment Tool)  modeli ve karar ağaçları algoritmaları kullanılarak toprak erozyon miktarındaki değişimlerin tahmin edilmesi ve izlenmesidir. Çalışmada ele alından 1990-2023 tarihleri arasında bölgedeki arazi kullanımının önemli ölçüde değiştiği ortaya konulmuştur. Bu değişimin toprak erozyona olan etkisi SWAT hidrolojik modeli tercih tortu taşınımı ve sediman verimi kapsamında tahminleme uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Makine öğrenmesi yöntemlerinden karar ağaçları algoritmasında erozyon çubukları ile elde edilen veriler eğitilerek Yarışlı Gölü Alt Havzası’nda toprak erozyonu süreci modellenmiştir. Bu çıktılarla elde edilen sonuçlar, 1990 yılında yüzeysel akışın yıllık ortalama 53,33 mm, sediman taşınımı ise 95,31 Mg/ha olduğunu göstermektedir. 2023 yılına gelindiğinde bu değerlerin sırasıyla 59,01 mm ve 99 Mg/ha’ya yükseldiği tespit edilmiştir. Toprak erozyon süreçlerine ilişkin mekânsal bulgular AUC-ROC (0.95) analizi ile doğrulanmıştır. Arazi kullanımı sınıflarının doğruluğu kappa katsayısı (0.92) ile test edilmiştir. Tüm doğrulama değerlerinin 1’e yakın olması modelleme yaklaşımının yüksek hassasiyette gerçekleştiğini göstermektedir. Karar Ağaçları ile oluşturulan erozyon tahmin haritası sonuçları, özellikle Yarışlı Gölü’nün kuzey ve güney sınırlarında, maden faaliyetlerinin yoğunlaştığı alanlarda yüksek erozyon hassasiyetine neden olduğu ortaya koymuştur. Sonuçlar, madencilik faaliyetlerinin doğal toprak örtüsünü bozduğunu ve yüzeysel sediman hareketinin arttığını göstermiştir. Genel olarak çalışma, SWAT modelinin fiziksel süreçleri analiz etme yeteneği ile Karar Ağaçları algoritmasının mekânsal görselleştirme gücünü birleştirerek, erozyon risk analizlerinde farklı modellerin bir arada kullanıldığı güçlü bir yaklaşım sunmuştur. Elde edilen bulgular, özellikle arazi yönetimi ve maden faaliyetlerinin planlanmasında mekânsal tahmin yöntemlerinin katkı sağlama potansiyelinin yüksek olduğunu göstermiştir.

Soil erosion, a natural process resulting from the displacement of soil material by rainfall, surface runoff, wind, and seismic activity, is increasingly intensified by intensive land use and associated land-cover changes, leading to accelerated degradation. The Yarışlı Lake Sub-Basin, characterized by extensive mining activities, provides the setting for this study, which aims to estimate and monitor changes in soil erosion between 1990 and 2023 through the integration of Landsat imagery, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT), and decision tree algorithms. Findings reveal substantial land-use change over the study period, whose impact on erosion was assessed via SWAT simulations of sediment transport and yield. Complementary decision tree modeling, trained by field-based erosion pin data, enabled process-based estimation at finer spatial resolution. Results indicate that in 1990 annual surface runoff averaged 53.33 mm with sediment yield of 95.31 Mg/ha, while by 2023 these values rose to 59.01 mm and 99 Mg/ha, respectively. Spatial model performance was validated using an AUC-ROC value of 0.95, while land-use classification accuracy achieved a kappa coefficient of 0.92, both underscoring high reliability. The erosion susceptibility map derived from decision tree analysis identified heightened sensitivity along the northern and southern margins of Yarışlı Lake, coinciding with zones of concentrated mining activity. These outcomes demonstrate that mining has disrupted natural soil cover and intensified sediment mobilization. Overall, the research highlights a robust methodological framework combining the SWAT model’s capacity to analyze hydrological and sediment dynamics with the spatial visualization power of decision tree algorithms, thereby strengthening erosion risk assessment. The findings underscore the potential of spatial prediction approaches to guide land management and inform the sustainable planning of mining activities.