An integrated land use-hydrological model for the Bartin spring watershed

Türkiye'nin kuzeybatısında yer alan Bartın memba havzası, Bartın, Amasra ve İnkumu şehir merkezlerinin su ihtiyacını karşılamaktadır. Su, halihazırda ilkbahar, sonbahar ve kış mevsimleri için yeterli olmasına rağmen, şehir merkezleri yaz mevsimlerinde su kıtlığı çekmektedir. Arazi kullanım değişimlerinin bir havzanın su bütçesi üzerinde önemli etkisi olduğu bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı, Bartın memba havzası içerisinde arazi kullanım ve hidrolojik süreçleri modellemek ve geleceğe ait farklı arazi kullanım senaryoları altında su verimini tahmin etmektir. Bu amaçla, bütünleşik bir arazi kullanım-hidrodinamik modeli geliştirilmiştir. Arazi kullanım dinamik simülasyon modeli, STELLA dinamik simülasyon platformu kullanılarak oluşturulmuştur. MIKE SHE bilgisayar programı, havzanın hidrodinamiğini modellemek için kullanılmıştır. İki model arasındaki bağlantı, arazi kullanım modelinde üretilen ve hidrodinamik modele sağlanan LAI ve RD parametreleri sayesindedir. Dinamik arazi kullanım modeli, çeşitli orman meşcere gruplarını ve arazi kullanım kategorilerini, yüzölçümleri ve dönüşümleri ile birlikte temsil etmektedir. Model yapısall olarak gerçeklenmiş ve bir dizi hassasiyet testleri ile analiz edilmiştir. Model, geçmişş coğrafik veriler dikkate alınarak kalibre edilmiştir ve kalibrasyon sonuçları oldukça tatmin edicidir. Hidrodinamik model için kalibrasyonun hedefi, havzanın en son noktasındaki nehir debisidir. Kalibrasyon parametreleri ise alt toprak katmanlarının doygun hidrolik iletkenliği, eşik erime sıcaklığı değerleri, hava sıcaklığı ve kök derinlik değeridir. En uygun simülasyon, R=0. 72 ve R2=0. 52 korelasyon katsayıları ve 0.01 m3/s ortalama hata sonuçlarını üretmiştir. Hidrodinamik model ile yapılan hassasiyet analizleri, modelin arazi kullanım tipine oldukça hassas olduğunu göstermektedir. Şöyle ki, tamamen tarım alanları ile kaplı arazi kullanımı tamamen orman ile kaplı arazi kullanımına göre %25- 33 daha fazla debi oluşturmaktadır. Hidrodinamik model, 3'e kadar olan Yaprak Alan İndisi değerlerine hassasiyet göstermekte fakat daha yüksek değerlere karşı hassasiyetini yitirmektedir. Bununla birlikte model, doygun bölgedeki hidrolik iletkenliğe karşı çok hassas değildir. Arazi kullanım değişiminin havzanın su bütçesi üzerinde etkisini değerlendirmek için, kalibre edilmiş arazi kullanım-hidrodinamik modeli, geleceğe ait altı değişik arazi kullanım senaryosunu, 2006'dan 2026'ya kadar olan dönem için simüle etmek için kullanılmıştır. Bunlar, halihazır arazi kullanım uygulamalarında herhangi bir değişikliğin olmadığını kabul eden ana durum senaryosu, tarımdan ormana, ormandan tarıma, yapraklı meşcere ve karışık meşcereden ibreliye, ibreli meşcere ve yapraklı meşcereden karışığa ve ibreli meşcere ve karışık meşcereden yapraklıya dönüşüm senaryolarıdır. İbreli meşcere ve yapraklı meşcereden karışığa dönüşüm senaryosunun, 5.19 m3/s ile en yüksek ortalama debiye ve %66 ile en düşük evapotranspirasyon oranına neden olduğu öngörülmektedir. Diğer taraftan, tarımdan ormana dönüşüm senaryosunun, 4.54 m3/s ile en düşük ortalama debiye ve %71 ile en yüksek evapotranspirasyon oranına neden olduğu öngörülmektedir. Ortalama aylık debinin 1 m3/s'nin altında kalması düşük debi işareti olarak kabul edilmiştir. Tarımdan ormana dönüşüm senaryosunun toplam kurak yaz aylarının %52'sinde düşük debiye sahip olduğu öngörülürken, bu oranın ibreli meşcere ve yapraklı meşcereden karışığa dönüşüm senaryosunda sadece %27 olduğu öngörülmektedir. Küresel iklim değişiminin su bütçesi üzerinde etkisini değerlendirmek için, 2006'dan 2060'a kadar olan yılları kapsayan bir uzun dönem simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu dönem için, RegCM 3 iklim modeli kullanılarak üretilen iklim verileri, ortalama yıllık yağışın yaklaşık %5.3 ve ortalama yıllık sıcaklığın yaklaşık %7.6 oranlarında ana durum tahmininden daha fazla olacağını öngörmektedir. Bütünleşik arazi kullanım-hidrodinamik model sonuçları, ana durum tahminine kıyasla, ortalama debinin yaklaşık %15 artacağını ve evapotranspirasyon oranının %5 azalacağını öngörmektedir. Bununla beraber, daha yüksek maksimum ve daha düşük minimum debiler öngörülmektedir. Bu da, gelecekte havzanın ekstrem akım koşullarına daha fazla maruz kalacağına işaret etmektedir.