Arhavi Kapisre Deresi Havzası’nda GeoWEPP Erozyon Tahmin Modeli ile Erozyon Tespiti

Abstract

Günümüzde, erozyonun miktarını, şiddetini ve havza ölçeğinde nerelerde nasıl gerçekleştiğini tahmin etmek ve uygulanacak kontrol müdahalelerinin zamanında planlanması büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada GeoWEPP erozyon tahmin modeli çalıştırılarak Arhavi Kapisre Deresi Havzası’nda (AKDH) erozyon ile meydana gelen toprak kaybı, sediment verimi ve birim alandaki toprak kaybı hesaplanmıştır. Toplamda 29913,9 ha olan çalışma alanı 17 alt havzaya bölümlendirilerek, her bir alt havza için model ayrı ayrı çalıştırılmıştır. AKDH’de 20 yıllık simülasyona göre toplam yıllık sediment verimi 26846,8 ton/yıl ve ortalama birim alandaki sediment verimi ise 1,057 ton/ha/yıl’dır. 17 alt havzanın ortalama sediment iletim oranı (SİO) ise 0,205’dir. Yamaçlarda (yüzeyde) görülen toplam yıllık erozyon miktarı 8648,6 ton/yıl ve 17 alt havzanın birim alandaki yıllık ortalama yamaç toprak kaybı 0,08 ton/ha/yıl, kanallarda görülen toplam yıllık erozyon miktarı 170466,7 ton/yıl ve 17 alt havzanın birim alandaki yıllık ortalama kanal erozyonu toprak kaybı 0,97 ton/ha/yıl olarak bulunmuştur. En yüksek erozyon miktarı 18739,8 (%69,8) ton/yıl ile Mera alt havzasında, en düşük erozyon miktarı 123,9 (%0,5) ton/yıl ile Gürgencik (Orman alanı) Alt Havzası’nda tespit edilmiştir. Çalışma sonucunda tarım ve mera alanlarının erozyona çok daha duyarlı olduğu ve ayrıca havza kanal sisteminde gerçekleşen erozyonun ise yamaç (yüzey) erozyonuna göre çok daha fazla (yaklaşık 12 kat) sediment ürettiği tespit edilmiştir.

Keywords

• Toprak Erozyonu
• CBS
• Sediment Verimi
• Yamaç ve Kanal Erozyonu

Application of the GeoWEPP Model for Soil Erosion Estimation in the Arhavi Kapisre Creek Basin

Abstract

Estimating the amount, severity and spatial distribution of erosion at the watershed scale, as well as timely planning of appropriate control measures, is of great importance today. In this study, the GeoWEPP erosion prediction model was applied to estimate soil loss, sediment yield, and soil loss per unit area in the Arhavi Kapisre Creek Basin (AKCB). The study area, covering 29,913.9 ha, was divided into 17 sub-watersheds, and the model was run separately for each. Based on a 20-year simulation, the total annual sediment yield was 26,846.8 tons/year, with an average sediment yield per unit area of 1.057 tons/ha/year. The mean sediment delivery ratio (SDR) of the 17 sub-watersheds was calculated as 0.205. The total annual surface (hillslope) erosion was 8,648.6 tons/year, with an average per unit area of 0.08 tons/ha/year, while total channel erosion reached 170,466.7 tons/year, corresponding to 0.97 tons/ha/year. The highest erosion occurred in the Mera sub-watershed with 18,739.8 tons/year (69.8%), whereas the lowest erosion was recorded in the Gürgencik sub-watershed (forest area) with 123.9 tons/year (0.5%). The findings indicate that agricultural and pasture areas are significantly more susceptible to erosion, and that channel erosion produces substantially more sediment (about 12 times) compared to surface erosion.

Keywords

• Soil Erosion
• GIS
• Sediment Yield
• Hillslope and Channel Erosion

References

1. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. (2020). 2019 Yılı Doğa Kaynaklı Olay İstatistikleri. AFAD. https://afad.gov.tr/kurumlar/ afad.gov.tr/e_Kutuphane/Kurumsal-Raporlar/2019yilidogakaynakliolayistatistikleri.pdf
2. Anılan, T., Yüksek, Ö., Kankal, M. (2016, 21–24 Kasım). Doğu Karadeniz Havzası'nda Yapay Sinir Ağları ile Bölgesel Taşkın Frekans Analizi [Bildiri sunumu]. 4. Ulusal Taşkın Sempozyumu, Rize, Türkiye.
3. Aydın, M. (2009). Gümüşhane-Torul Barajı Yağış Havzasında Arazi Kullanımına Göre WEPP Modeli İle Toprak Kayıplarının Belirlenmesi ve Alınması Gereken Önlemler. Kastamonu Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, 9(1), 5465.
4. Chang K. (2019). Introduction to Geographic Information Systems (9th edition). McGraw-Hill.
5. Cure B. (2022). Effect of Chemical and Organic Fertilizers on the Environment. Journal of Biosystems Engineering 3(2), 98–107.
6. Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü. (2018). DEMİS Türkiye Su Erozyonu İstatistikleri, Teknik Özet. Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara.
7. Dağ, S., Akgün, A., Kaya, A., Alemdağ, S., & Bostancı, H. T. (2020). Medium scale earthflow susceptibility modelling by remote sensing and geographical information systems based multivariate statistics approach: an example from Northeastern Turkey. Environmental Earth Sciences, 79, 1–21.
8. Değerliyurt, M. (2013). Arsuz Çayı Havzası’nın Erozyon Duyarlılık Analizi. International Journal of Social Science, 6(7), 321–344.

9. Duman, A., Yildirim, C., Tufekcioglu, M., Tufekcioglu, & A., Satiral, C. (2023). Variation in Certain Soil Properties Based on Land Use Type, and Elevation in Arhavi Sub-Basin, Artvin, Turkiye. Sustainability, 15, Article 9114. https://doi.org/10.3390/su15119114
10. Dursun, İ., & Babalık A.A. (2023). Burdur Gölü Havzasına Ait Bir Alt Havzada GeoWEPP ve Geotekstil Yöntemi Kullanılarak Erozyon Durumunun Belirlenmesi. Duvar Yayınları.
11. Eminağaoğlu, Ö. (Ed.), (2015). Artvin’in Doğal Bitkileri. Promat.
12. Erdoğan Yüksel, E. (2015). Borçka Barajı Yağış Havzası’nda Meydana Gelen Toprak Erozyonu ve Sediment Veriminin WEPP Erozyon Tahmin Modeli ve CBS Teknikleri Kullanılarak Belirlenmesi [Doktora Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi], YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
13. Erdoğan Yüksel, E., Özalp, M., & Yıldırımer, S. (2016). Using A Geospatial Interface (GeoWEPP) To Predict Soil Loss, Runoff and Sediment Yield of Kokolet Creek Watershed. International Journal of Ecosystems and Ecology Sciences (IJEES), 6(3), 437–442.
14. Ersoy, H., Karahan, M., Gelişli, K., Akgün, A., Anılan, T., Sünnetci, M. O., & Yahşi, B. K. (2019). Modelling of the landslide-induced impulse waves in the Artvin Dam reservoir by empirical approach and 3D numerical simulation. Engineering Geology, 249, 112–128.
15. Flanagan, D. C. & Livingston, S. J. (1995). WEPP User Summary (USDA-Water Erosion Prediction Project). National Soil Erosion Research Laboratory, Report No:11, USA.
16. Flanagan, D., Frankenberger, J. R., Cochrane, T. A., Renschler, C. S., & Elliot, W. J. (2011). Geospatial application of the water erosion prediction project (WEPP) model. Transactions of the ASABE, 56, 591–601.
17. Flanagan, D. C. & Nearing, M. A. (1995). USDA-Water Erosion Prediction Project: Hillslope Profile and Watershed Model Documentation. USDA-ARS National Soil Erosion Research Laboratory, NSERL Report No. 10. West Lafayette, Indiana, USA.
18. Garbrecht, J., & Martz, L. W. (1999). Topaz: An Automated Digital Landscape Analysis Tool for Topographic Evaluation, Drainage Identification, Watershet Segmentation and Subcatchment Parameterization. USDA-ARS Publication, No. GRL 9-I, USA.
19. Gelişli, K., Seren, A., Çataklı, A., Babacan, A., Ersoy, H., & Kandemir, R. (2011). The Sumela Monastery slope in Macka, Trabzon, Northeast Turkey: rock mass properties and stability assessment. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 70, 577–583.
20. González V. I., Carkovic A. B., Lobo G. P., Flanagan D. C., & Bonilla C. A. (2016). Spatial discretization of large watersheds and its influence on the estimation of hillslope sediment yield. Hydrological Processes, 30(1), Article 30. https://doi.org/10.1002/hyp.10559.
21. Görüm, T., Yılmaz, A., Tanyaş, H., Akgün, A., Akbaş, A., Karabacak, F., Coşkun, S., Uçar, T., Fidan, S., Kılıçaslan, H., & Tatar, O. (2025). 8 Aralık 2024 Güngören, Arhavi (Artvin) Moloz Çığının Oluşum Dinamiği ve Alanın Heyelan Tehlike ve Risk Bakımından Değerlendirmesi, https://doi.org/10.5281/zenodo.14625940
22. Kurdoğlu, O., & Akbulut, S. (2015). Türkiye’de Acil ve Öncelikle Korunması Gereken Bir Alan: Kamilet ve Durguna Vadileri (Arhavi) ve Koruma Gerekçeleri. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 15(2), 279–296.
23. Lyon, J. G. (2003). GIS for Water Resources and Watershed Management. Taylor&Francis.
24. Maalim, F. K., Melesse, A. M., Belmont, P., & Gran, K. B. (2013). Modeling the İmpact of Land Use Changes on Runoff and Sediment Yield in the Le Sueur Watershed, Minnesota Using GeoWEPP. Catena, 107, 35–45.
25. Martz, L. W., & Garbrecht, J. (1993). Automated Extraction of Drainage Network and Watershed Data from Digital Elevation Models. Journal of the American Water Resources Association, 29(6), 901–908.
26. Meteoroloji Genel Müdürlüğü. (2025). Meteorolojik Veri-Bilgi Sunum ve Satış Sistemi – MEVBİS. https://mevbis.mgm.gov.tr/
27. Narimani, R., Erfanian, M., Nazarnejad, H., & Mahmodzadeh, A. (2017). Evaluating the Impact of Management Scenarios and Land Use Changes on Annual Surface Runoff and Sediment Yield Using the Geowepp: A Case Study from the Lighvanchai Watershed, Iran. Environmental Earth Sciences, 76, Article 353. https://doi.org/10.1007/s12665-017-6694-6
28. Puno, G. R. (2014). Runoff and Sediment Yield Modeling Using GeoWEPP in Mapawa Catchment. CMU Journal of Science, 18, 49–70.
29. Renschler, C. S. (2003). Designing Geo-Spatial Interfaces to Scale Process Models: The GeoWEPP Approach. Hydrological Processes, 17, 1005–1017.
30. Singh, A. K., Kumar, S., & Naithani, S. (2020). Modelling runoff and sediment yield using Geowepp: a study in a watershed of Lesser Himalayan Landscape, India. Modeling Earth Systems and Environment, 7, 2089–2100.
31. Tufekcioglu, M., Yavuz, M., Vatandaslar, C., Dinc, M., Duman, A., & Tufekcioglu, A. (2018). Çoruh Nehri Havzası’nda Bulunan Veliköy Alt Havzası’nın Yüzey Erozyon Riskinin Belirlenmesi ve Haritalandırılması. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(2), 210–220.
32. Tüfekçioğlu, M., & Yavuz, M. (2016). Yusufeli mikro havzasında (Artvin) yüzey erozyonu toprak kaybının tahmin edilmesi ve erozyon risk haritasının oluşturulması. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(2), 188–199.
33. Uzuner, M., & Selim, H. H. (2019). Arhavi-Hopa (Artvin) civarında oluşan doğal afetlerin nedenleri ve gayrimenkul sektöründeki yansımaları. Teknoloji ve Uygulamalı Bilimler Dergisi, 2(1), 61–74.
34. Yağcı, O. (2024). Arhavi Kapisre Deresi Havzasında WEPP erozyon tahmin modeli ile erozyon tespiti. [Yüksek lisans tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi.
35. Yavuz Özalp, A., Akıncı, H., Temuçin, S. (2013). Artvin ili arazisinin topografik ve bazı fiziksel özelliklerinin tespiti ve bu özelliklerin arazi örtüsü ile ilişkisinin incelenmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 14(2), 292–309.
36. Yavuz, M., Koutalakis, P., Diaconu, D. C., Gkiatas, G., Zaimes, G. N., Tufekcioglu, M., Marinescu, M. (2023). Identification of Streamside Landslides with the Use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in Greece, Romania, and Turkey. Remote Sensing, 15, Article 1006. https://doi.org/10.3390/rs15041006
37. Yıldırım, C. (2019). Çoruh Nehri Havzası’na Bağlı Olur Mikrohavzası’ndaki Sediment Üretiminin Erozyon Çubuk Yöntemi, Askıda Katı Madde Ölçümü ve GeoWEPP Tahmin Modeli ile Belirlenmesi [Yüksek lisans tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi]. YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi.
38. Yıldırım, C. (2025). Arhavi Kapisre Deresi Havzası’nda Gerçekleşen Yüzey, Kanal ve Oyuntu Erozyonu Miktarlarının Tespiti ve Bazı Su Kalitesi Parametrelerinin Ölçümü [Doktora Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi], YÖK Ulusal Tez Merkezi. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi.
39. Yıldırım, C., & Tufekçioğlu, M. (2024). Soil losses from Olur micro-catchment in the Çoruh River Basin using GeoWEPP model. International Journal of Ecosystems and Ecology Science, 14(3), 23–34. https://doi.org/10.31407/ijees14.304
40. Yüksek, T., & Ölmez, Z. (2002). Artvin yöresinin iklim, toprak yapısı, orman alanları, ağaç serveti ve ormancılık çalışmalarıyla ilgili genel bir değerlendirme. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 3(1), 50–62.
41. Yüksel, A., Akay, A. E., Gundogan, R., Reis, M., & Cetiner, M. (2008). Application of GeoWEPP for determining sediment yield and runoff in the Orcan Creek Watershed in Kahramanmaras, Turkey. Sensors, 8, 1222–1236.
42. Yüksel, A., Akay, A. E., Reis, M., & Gündoğan, R. (2007, March 22–24). Using the WEPP Model to Predict Sedimet Yield in a Sample Watershed in Kahramanmaras Region [Conference Presentation]. International Congress on River Basin Management, Antalya, Türkiye.
43. Zhang, X., Yu, G. Q., Li, Z. B., & Li, P. (2014). Experimental study on slope runoff, erosion and sediment under different vegetation types. Water Resources Management, 28(11), 2415–2433. https://doi.org/10.1007/s11269-014-0603-5