Meteorological-Hydrological-Agricultural Drought Analysis of Devegeçidi Reservoir

Abstract

The Devegeçidi Dam was first opened in 1972 to irrigate 5800 hectares of land in the Diyarbakır region. The reservoir has been a feeding and breeding ground for migratory birds and some other living ecosystems for many years. However, from time to time, the water volume in the reservoir decreased to a level that could not meet the irrigation water demand and water had to be supplemented from other dams on the Tigris River. In this study, the reasons for the decrease of the water level in the Devegeçidi reservoir were analyzed in terms of meteorological, hydrological and agricultural use. For this purpose, the water resources feeding the dam and the characteristics of the irrigation area were taken into consideration. Within the framework of the study, the monthly operating data of the Devegeçidi Dam were analyzed using statistical methods. The monthly average reservoir volume, monthly total water inflow and monthly total water consumption data for the years 2008-2021 were first analyzed by Mann-Kendall trend analysis method and then by Locally Weighted Scatterplot Smoothing algorithm. Standard Precipitation Index (SPI), Palmer (PDSI) and self-calibrated Palmer (sc-PDSI) drought indices were applied to reveal the relationship between hydrological drought problem and precipitation data. Areas and yields of agricultural crops were analyzed using local TurkStat data and GIS-based CORINE land cover maps. Thus, the meteorological, hydrological and agricultural causes of the drought and water shortage problems in the reservoir were revealed.

Keywords

• Natural Disasters
• Drought
• Diyarbakır
• Devegeçidi
• Reservoir

Devegeçidi Baraj Gölü Meteorolojik-Hidrolojik-Tarımsal Kuraklık Analizi

Abstract

Devegeçidi barajı, Diyarbakır bölgesinde 1972 yılında ilk olarak 5800 ha araziyi sulama amacıyla işletmeye açılmıştır. Baraj gölü, uzun yıllar boyunca göçmen kuşlar ve diğer bazı canlı ekosistemlerin beslenme ve üretim yeri olmuştur. Ancak baraj gölünde zaman zaman su hacminde sulama suyu ihtiyacını karşılayamayacak oranda düşüşler yaşanmış ve Dicle nehri üzerindeki diğer barajlardan su takviyesi yapılmak zorunda kalınmıştır. Bu çalışmada, Devegeçidi baraj gölündeki su seviyesinin düşme nedenleri meteorolojik, hidrolojik ve tarımsal kullanım açısından incelenmiştir. Bunun için barajı besleyen su kaynakları ve sulama alanının özellikleri dikkate alınmıştır. Çalışma kapsamında Devegeçidi barajının aylık işletim verileri istatistiksel metotlarla analiz edilmiştir. 2008-2021 yılları arasındaki aylık ortalama rezervuar hacmi, aylık toplam gelen su miktarı ve aylık toplam su sarfiyatı verileri önce Mann-Kendall trend analizi metodu ve sonrasında Bölgesel Ağırlıklı Dağılım Düzleştirme algoritması ile analiz edilmiştir. Hidrolojik kuraklık probleminin yağış verileri ile ilişkisinin ortaya çıkarılması için Standart Yağış İndisi (SPI), Palmer (PDSI) ve kendinden kalibreli Palmer (sc-PDSI) Kuraklık İndisleri uygulanmıştır. Tarımsal ürünlerin ekim alanları ve verim miktarları ise yerel TÜİK verileri ve GIS tabanlı CORINE arazi örtüsü haritaları kullanılarak incelenmiştir. Böylece baraj gölünde yaşanan kuraklık ve su sıkıntısı problemlerinin arka planındaki meteorolojik, hidrolojik ve tarımsal sebepler ortaya konmuştur.

Keywords

• Doğal Afetler
• Kuraklık
• Diyarbakır
• Devegeçidi
• Baraj

References

1. Akçay, S., Ul, M. A., & Gürgülü, H. (2007). Aydın yöresinde sulama yönünden kuraklık analizi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 44(1), 137–147.
2. Aktaş, S., Kalyoncuoğlu, M. Y., & Anadolu Kılıç, N. C. (2018). Eğirdir göl havzasının de martonne yöntemi ile kuraklık analizi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 6(2), 229–238. https://doi.org/10.21923/jesd.398521
3. Aktürk, G., & Yıldız, O. (2018). The effect of precipitation deficits on hydrological systems in the Çatalan dam basin, Turkey. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 10(2), 10–28. https://doi.org/10.29137/umagd.441389
4. Alborzi, A., Mirchi, A., Moftakhari, H., Mallakpour, I., Alian, S., Nazemi, A., Hassanzadeh, E., Mazdiyasni, O., Ashraf, S., Madani, K., Norouzi, H., Azarderakhsh, M., Mehran, A., Sadegh, M., Castelletti, A., & AghaKouchak, A. (2018). Climate-informed environmental inflows to revive a drying lake facing meteorological and anthropogenic droughts. Environmental Research Letters, 13(8), Article 084010. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aad246
5. Cleveland, W. S. (1979). Robust locally weighted regression and smoothing scatterplots. Journal of the American Statistical Association, 74(368), 829–836. https://doi.org/10.1080/01621459.1979.10481038
6. Demir, N. (2006). Diyarbakır Devegeçidi sulama şebekesinde sulama sorunları [Yüksek lisans tezi, Selçuk Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
7. Di Baldassarre, G., Wanders, N., AghaKouchak, A., Kuil, L., Rangecroft, S., Veldkamp, T. I. E., Garcia, M., van Oel, P. R., Breinl, K., & Van Loon, A. F. (2018). Water shortages worsened by reservoir effects. Nature Sustainability, 1(11), 617–622. https://doi.org/10.1038/s41893-018-0159-0
8. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü. (2012). DSİ Genel Müdürlüğü 2011 yılı faaliyet raporu. T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Devler Su İşleri Genel Müdürlüğü. https://cdniys.tarimorman.gov.tr/api/File/GetFile/425/KonuIcerik/759/1107/DosyaGaleri/dsi-2011-faal%C4%B1yet-raporu.pdf

9. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü. (2019). DSİ 2018 yılı faaliyet raporu. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü. https://cdniys.tarimorman.gov.tr/api/File/GetFile/425/KonuIcerik/759/1107/DosyaGaleri/dsi-2018-faaliyet-raporu
10. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü. (2022, 1 Temmuz). Dicle’den Devegeçidi’ne. 15 Kasım 2023’de https://dsi.gov.tr/Haber/Detay/6395 adresinden alındı.
11. Edwards, D. C., & McKee, T. B. (1997). Characteristics of 20th century drought in the United States at multiple time scales (Climatology Report No. 97-2). Colorado State University. https://mountainscholar.org/bitstreams/66dc1ef7-ed74-4ee4-bd3b-64a1c57183f1/download
12. European Environmental Agency. (2020). CORINE Land Cover [Data set]. Copernicus Land Monitoring Service. https://doi.org/10.2909/71c95a07-e296-44fc-b22b-415f42acfdf0
13. GAP Bölge Kalkınma İdaresi Başkanlığı. (2022). Güneydoğu Anadolu Projesi Son Durum. T.C. Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Güneydoğu Anadolu Projesi, Bölge Kalkınma İdaresi Başkanlığı. 15 Kasım 2023’de http://www.gap.gov.tr/upload/dosyalar/pdfler/ 2022_GAP_SON_DURUM.pdf adresinden alındı.
14. Gümüş, V., Dinsever, L. D., & Şimşek, O. (2021). Diyarbakır İstasyonunda 1929–2016 boyunca tarihsel kuraklığın yenilikçi Şen yöntemi ile trend analizi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 7(2), 362–373. https://doi.org/10.21324/dacd.884682
15. Güzel, V. (2005). UV/VIS spektrometresi ile Devegeçidi baraj suyunun analizi [Yüksek lisans tezi, Dicle Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
16. Harita Genel Müdürlüğü. (2022). Diyarbakır Fiziki İl Haritası. 15 Kasım 2023’de https://www.harita.gov.tr/urun/diyarbakir-fiziki-il-haritasi/420 adresinden alındı.
17. Intergovernmental Panel on Climate Change. (2023). Climate Change 2022 – Impacts, Adaptation and Vulnerability. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/9781009325844
18. Kaya, N. (2010). Devegeçidi (Diyarbakır) baraj gölü’nde yaşayan Kefalin (Liza abu Heckel, 1846) bazı biyolojik özellikleri üzerine bir araştırma [Yüksek lisans tezi, Van Yüzüncüyıl Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
19. Kendall, M. G. (1975). Rank correlation methods (4th ed.). Charles Griffin.
20. Kılıç, A., (2013). Diyarbakır-Devegeçidi barajı kuşları. Y.K. Haspolat, N. Tekel, O. Kavak, N. Hamidi, R. Demirel, D. Şentürk Demirel, A. Akaydın, M. Tomar (Eds.), Diyarbakır yerüstü kaynakları 2 (pp. 5–15). Uzman Matbaacılık ve Ciltleme.
21. Koç, C., Dağdelen, N., Yılmaz, E., & Akçay, S. (2009). Su eksikliği çekilen havzalarda sulama suyu yönetimi üzerine bir çalışma. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 6(1), 9–20.
22. Lanier, R. L. (2015). An integrated drought index (IDI) incorporating physical and social aspects [MSc thesis, The University of Southern Mississippi]. The Aquila Digital Community. https://aquila.usm.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1160& context=masters_theses
23. McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993, January 17-22). The relationshıp of drought frequency and duration to time scales. 8th Conference on Applied Climatology, Anaheim, California.
24. Moran, G. W., (1984). Locally weighted regression scatter plot smoothing (LOWESS): A graphical exploratory data analysis technique [MSc thesis, Naval Postgraduate School]. Dudley Knox Library. https://core.ac.uk/download/pdf/36712654.pdf
25. Önöz, B., & Oğuz, B. (1996). İstanbul su temini sistemi ve kuraklık analizi. Teknik Dergi, 7(31), 1083–1096.
26. Özdemir, A. (2021). İklim değişikliğinin havza ölçeğinde akım ve sediman miktarına etkilerinin değerlendirilmesi: Yuvacık baraj gölü havzası. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 45(1), 129–154. https://doi.org/10.24232/jmd.941528
27. Özelkan, E., & Karaman, M. (2018). Baraj Göllerindeki Meteorolojik ve Hidrolojik Kuraklığın Etkisinin Çok Zamanlı Uydu Görüntüleri İle Analizi: Atikhisar Barajı (Çanakkale) Örneği. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(2), 1023–1037. https://doi.org/10.28948/ngumuh.443230
28. Özfidaner, M., & Gönen, E. (2021). Drought analysis for Adana province in terms of irrigation scheduling. Mediterranean Agricultural Sciences, 34(1), 79–85. https://doi.org/10.29136/mediterranean.775891
29. Özfidaner, M., Şapolyo, D., & Topaloğlu, F. (2018). Seyhan havzası akım verilerinin hidrolojik kuraklık analizi. Toprak Su Dergisi, 7(1), 57–64. https://doi.org/10.21657/topraksu.410140
30. Özgün, G., Vaheddoost, B., & Aras, E. (2020). Standart yağış indeksi (SPI) metodu kullanılarak kuraklık analizi ve Bursa Doğancı Barajı ile ilişkilendirilmesi. Academic Perspective Procedia, 3(2), 876–885. https://doi.org/10.33793/acperpro.03.02.23
31. Palmer, W. C. (1965). Meteorological Drought (Research Paper No. 45). U.S. Department of Commerce. https://www.droughtmanagement.info/literature/USWB_Meteorological_Drought_1965.pdf
32. Sırdaş, S., & Şen, Z. (2003). Meteorolojik kuraklık modellemesi ve Türkiye uygulaması. ITÜ Dergisi, 2(2), 95–103.
33. STM ThinkTech Teknoloji Düşünce Merkezi. (2021). Su Güvenliği II: Sürdürülebilirlik ve İklim Değişikliği Bağlamında Türkiye’deki Mevcut Durum. 15 Aralık 2023’de https://thinktech.stm.com.tr/tr/su-guvenligi-ii-surdurulebilirlik-ve-iklim-degisikligi-baglaminda-turkiyedeki-mevcut-durum adresinden alındı.
34. Su Yönetimi Genel Müdürlüğü. (2016). İklim Değişikliğinin Su Kaynaklarına Etkisi Projesi. 15 Kasım 2023’te https://www.tarimorman.gov.tr/SYGM/Belgeler/iklim%20de%C4%9Fi%C5%9Fikli%C4%9Finin%20su%20kaynaklar%C4%B1na%20etkisi/Iklim_NihaiRapor.pdf adresinden alındı.
35. Svendsen, M., & Nott, G. (1999). Irrigation management transfer in Turkey: process and outcomes. EDI Participatory Irrigation Management Case Studies Series. World Bank.
36. Tatlı, H., & Türkeş, M. (2011, 27-29 Nisan). Palmer kuraklık şiddeti ve standartlaştırılmış yağış indislerinin Türkiye üzerinde karşılaştırılması. 5th Atmospheric Science Symposium, İstanbul, Turkey.
37. Tigrek, S., & Aras, T. (2011). Reservoir sediment management (1st ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b11615
38. Tigrek, S., & Kibaroglu, A. (2011). Strategic role of water resources for Turkey. In A. Kibaroglu, W. Scheumann & A. Kramer (Eds.), Turkey’s Water Policy (pp. 27–42). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-19636-2_2
39. Tiğrek, Ş., Göbelez, Ö., & Aras, T., (2009). Sustainable management of reservoirs and preservation of water quality. 15 Kasım 2023’de https://www.idaea.csic.es/meliaproject/sites/default/files/517612-MELIA-Sustainable-management-of-reservoirs-and-preservation-of-water-quality.pdf adresinden alındı.
40. Tiğrek, Ş., Şarlak, N., & Muratoğlu, A. (2022, 13-14 Ekim). Devegeçidi baraj gölü kuraklık analizi [Bildiri Sunumu]. 11. Ulusal Hidroloji Kongresi, Gaziantep, Türkiye.
41. Turan, E. S. (2018). Turkey’s drought status associated with climate change. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(1), 63–69. https://doi.org/10.21324/dacd.357384
42. Türkiye İstatistik Kurumu. (2022). Merkezi Dağıtım Sistemi, Biruni Veritabanı. 15 Kasım 2023’te https://biruni.tuik.gov.tr/medas/ adresinden alındı.
43. Türkeş, M. (2012). Türkiye’de gözlenen ve öngörülen iklim değişikliği, kuraklık ve çölleşme. Ankara Üniversitesi Çevrebilimleri Dergisi, 4(2), 1–32. https://doi.org/10.1501/csaum_0000000063
44. Türkeş, M. (2020). İklim değişikliğinin tarımsal üretim ve gıda güvenliğine etkileri: bilimsel bir değerlendirme. Ege Coğrafya Dergisi, 29(1), 125–149.
45. U.S. Army Corps of Engineers. (2004). Appendix D: Mann-Kendall analysis. https://www.statisticshowto.com/wp-content/uploads/2016/08/Mann-Kendall-Analysis-1.pdf
46. Velasco-Muñoz, J. F., Aznar-Sánchez, J. A., Batlles-delaFuente, A., & Fidelibus, M. D. (2019). Sustainable Irrigation in Agriculture: An Analysis of Global Research. Water, 11(9), Article 1758. https://doi.org/10.3390/w11091758
47. Wells, N., Goddard, S., & Hayes, M. J. (2004). A self-calibrating palmer drought severity index. Journal of Climate, 17(12), 2335–2351.
48. World Meteorological Organization. (2012). Standardized precipitation index user guide. https://library.wmo.int/records/item/39629-standardized-precipitation-index-user-guide
49. Yalcin, E., & Tigrek, S. (2017, October 11). The Tigris hydropower system operations: the need for an integrated approach. International Journal of Water Resources Development, 35(1), 110–125. https://doi.org/10.1080/07900627.2017.1369867
50. Yıldırım, Y. E. (2002). Salihli yöresinde sulama açısından kuraklık analizi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 39(3), 113–120.