Low Streamflow Analysis in Yeşilırmak Basin

Abstract

Drought is generally defined as precipitation that drops significantly below recorded normal levels, negatively affecting soil and water resources in a region. Daily low flow indices are usually used for drought analysis. In this study, 7 and 30-day flow data consisting of daily data of flow observation stations at Kale, Sütlüce, Gömeleönü, Artova and Alpudereköyü stations in Yeşilırmak basin, numbered E14A002, E14A014, E14A018, D14A062 and D14A106, were used. By using 31 years of data, flow rate continuous graphs were drawn first, and low flows were determined by reading Q90, Q95, and Q99 flow rates over these graphs. Then, recurrent flow rates of 2, 5, 10, 25, 50, and 100 years were estimated for 7-day and 30-day low flows. Normal, Lognormal, and Gumbel probability distributions, which are frequently examined in the literature at low flows, are used. The Kolmogorov-Smirnov test was performed to determine the optimal probability distribution. All distributions tested at the 90% and 95% statistical significance levels. Finally, the data were included in the Mann-Kendall and Spearman’s Rho trend analysis, and a significant decrease was observed at the Sütlüce and Artova stations for seven days of minimum flow.

Keywords

• Minimum Flow
• Probability Distribution
• Statistical Data Analysis
• Trend Analysis
• Yeşilırmak Basin

Yeşilırmak Havzasında Düşük Akarsu Akımlarının Analizi

Abstract

Kuraklık genel olarak bir bölgedeki yağışların kaydedilmiş normal seviyelerin önemli derecede altına düşmesiyle toprak ve su kaynaklarını olumsuz etkilemesi şeklinde tanımlanmaktadır. Kuraklık analizi için genellikle günlük düşük akım indisleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada Yeşilırmak havzasında bulunan E14A002, E14A014, E14A018, D14A062 ve D14A106 nolu Kale, Sütlüce, Gömeleönü, Artova ve Alpudereköyü istasyonlarındaki akım gözlem istasyonlarına ait günlük verilerden oluşan 7 ve 30 günlük düşük akım verilerinden faydalanılmıştır. 31 yıllık veriler kullanılarak önce debi sürek grafikleri çıkartılmış ve bu grafikler üzerinden Q90, Q95 ve Q99 debileri okunarak düşük akımlar belirlenmiştir. Daha sonra 2, 5, 10, 25, 50 ve 100 yıllık tekerrür debileri 7 ve 30 günlük düşük akımlar için tahmin edilmiştir. Literatürde düşük akımlarda sıklıkla göz önüne alınan Normal, Lognormal ve Gumbel olasılık dağılımları kullanılmıştır. En uygun olasılık dağılımını belirlemek için Kolmogorov-Smirnov (K-S) testi yapılmıştır. Bütün dağılımlar %90 ve %95 istatistik anlam düzeyinde test edilmiştir. Son olarak da veriler Mann-Kendall ve Spearman’ın Rho trend analizine sokulmuş olup 7 günlük düşük akımlar için Sütlüce ve Artova istasyonlarında istatistiksel önemli azalan trend görülmüştür.

Keywords

• Düşük Akım
• İstatistiksel Veri Analizi
• Olasılık Dağılımı
• Trend Analizi
• Yeşilırmak Havzası

References

1. Aksoy, H., Eriş, E., Önöz, B., Çetin, M., Yüce, M. İ., Selek, B., Aksu, H., Burgan, H. İ., Eşit, M., Yıldırım, İ., & Karakuş, E. Ü. (2018). Düşük akımların frekans analizi ve çevresel akış ile ilişkisi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 9(1), 503–514.
2. Aksoy, H., Eriş, E., Önöz, B., Çetin, M., Yüce, M.İ., Selek, B., Aksu, H., Burgan, H.İ., Eşit, M., Yıldırım, İ., & Karakuş, E.Ü. (2017, 4–6 Ekim). Kuruyan akarsularda düşük akımların frekans analizi [Bildiri sunumu]. IX. Ulusal Hidroloji Kongresi, Diyarbakır, Türkiye.
3. Bayazıt, M., & Oğuz, B. (1994). Mühendisler için istatistik. Birsen Yayınevi.
4. Croker, K. M., Young, A. R., Zaidman, M. D., & Rees, H. G. (2003). Flow duration curve estimation in ephemeral catchments in Portugal. Hydrological Science Journal, 48(3), 427–439. https://doi.org/10.1623/hysj.48.3.427.45287
5. Demir, V. (2020). Samsun Mert Havzasında bir ve iki boyutlu modeller ile taşkın alanlarının belirlenmesi [Doktora tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
6. Demir, V., & Tona, U. A. (2021). Debi-sürek eğrisi yardımıyla taban akımının hesaplaması: Samsun Kürtün Irmağı örneği. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 24, 502–507. https://doi.org/10.31590/ejosat.916024
7. Dracup, J. A., Lee K. S., & Paulson, E. G. (1980). On the definition of droughts. Water Resources Research, 16(2), 297-302. https://doi.org/10.1029/WR016i002p00297
8. Durak, S. (2000). Düşük akım hidrolojisi ve Ege Bölgesi uygulaması [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi

9. İçağa, Y. (1994). Analysis of trends in water quality using nonparametric methods. [Yüksek lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
10. Gumbell, E. J. (1958). Statistics of extremes. Columbia University Press.
11. Keskin, A., & Demir, V. (2022). Yeterince akım ölçümü olmayan nehirlerde taşkın debisinin hesaplanması ve taşkın modellemesi (Samsun, Mert Irmağı örneği). Geomatik, 7(2), 149-162. https://doi.org/10.29128/geomatik.918502
12. Kapluhan, E. (2013). Türkiye’de kuraklık ve kuraklığın tarıma etkisi. Marmara Coğrafya Dergisi, 27, 487–510.
13. Mahnamfar, F. (2012). İran’ın karun üst havzasındaki düşük akımların analizi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
14. Matalas, N. C. (1963). Probability distributions of low flows (Professional Paper 434-A). United States Government Printing Offıce. https://pubs.usgs.gov/pp/0434a/report.pdf
15. Önöz, B., & Bulu, A. (1996). Trakya Bölgesinde Düşük Akımların Frekans Analizi. İ.M.O Teknik Dergi, 7, 1243–1254.
16. Özen, B. (2001). Türkiye’deki nehirlerin düşük akımlarına en uygun olasılık dağılım fonksiyonlarının araştırılması [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
17. Saka, F., & Yüksek, Ö. (2017). Regionalisation of discharges having certain exceedance probabilities and Eastern Black Sea Basin sample. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(2), 335–342. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.322154
18. Sarış, F. (2016). Porsuk çayı havzasında düşük akım analizi. İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Coğrafya Dergisi, 33, 73-81.
19. Sırdaş, S. (2002). Meteorolojik kuraklık modellemesi ve Türkiye uygulaması [Doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
20. Şen, Z. (2009). Taşkın afet ve modern hesaplama yöntemleri. Su Vakfı Yayınları.
21. Yagbasan, O., Demir, V., & Yazicigil, H. (2020). Trend analyses of meteorological variables and lake levels for two shallow lakes in central Turkey. Water, 12(2), Article 414. https://doi.org/10.3390/w12020414
22. Yıldırımlar, O. (2012). Fırat Havzası’nda düşük akımların analizi [Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
23. Yu, Y. S., Zou, S., & Whittemore, D. (1993). Non-parametric trend analysis of water quality data of rivers in Kansas. Journal of Hydrology, 150(1), 61–80. https://doi.org/10.1016/0022-1694(93)90156-4.
24. Zaman, G. T. (2016). Doğu Karadeniz Havzasında debi süreklilik eğrileri yardımıyla brüt hidroelektrik potansiyel tahmini ve türbin seçimi [Yüksek lisans tezi, Gümüşhane Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi