Sayısal Modeller ile Taşkın Yayılım Haritasının Oluşturulması ve Risk Altında olan Alanların Belirlenmesi: Türkköse Deresi Örneği

Abstract

Hızlı ve kontrolsüz kentleşme sebebiyle artan sel ve taşkın gibi doğal afetler hayatı olumsuz etkilemektedir. Meydana gelen kayıpların önlenebilmesi ve zararların minimuma indirilebilmesi için incelemelere zemin teşkil etmek üzere özellikle kentsel alanlardan geçen derelerin modellenmesi ve taşkın yayılım haritalarının oluşturulması gerekmektedir. Ayrıca, oluşturulan taşkın yayılım haritaları, kentsel alanlarda meydana gelen arazi kullanımı değişiklikleri dikkate alınarak güncellenmelidir. Dolayısıyla dere kenarlarında yapılan yeni yerleşimler taşkın yayılım haritaları dikkate alınarak yapılmalıdır. Ayrıca, dere kenarlarındaki mevcut yerleşim alanları da taşkın haritaları dikkate alınarak güvenli bölgelere taşınmalıdır. Bu kapsamda, taşkın debilerinin hesaplanması ve yayılım haritalarının oluşturulması için yapılan çalışmalar hayati derecede önemlidir. Bu çalışmada, İstanbul’da bulunan Sazlıdere Havzası’nın hidrolojik modeli ve havza sınırları içerisindeki ana dere olan Türkköse Deresi’nin hidrolik modeli oluşturulmuştur. Çalışmada havza alanı, eğimi, sınırı, yükselti haritası, arazi kullanımı, toprak tipi ve dere güzergâhları WMS adlı yazılım programı kullanılarak modellenmiştir. Daha sonra, hidrolojik model için HEC-HMS ve hidrolik model için HEC-RAS programları kullanılmıştır. Oluşturulan hidrolojik model, daha önce havzada ölçülen yağış ve akış verileri kullanılarak kalibre edilmiştir. Son olarak, 03–05 Temmuz 2005 tarihleri arasında meydana gelen şiddetli yağış kullanılarak havza üzerinde ana dere ve yan kollarda oluşan taşkın yayılım haritaları elde edilmiştir. Modelde oluşan taşkın incelenmiş ve ana derenin mansabına yakın bölgelerde su derinliğinin maksimum 8 m civarında olabileceği görülmüştür. Ayrıca, yerleşim alanlarından geçen ana deredeki ve yan koldaki su derinliklerinin sırası ile 6 m ve 4 m ve taşkın yayılımının 260 m ve 240 m genişlikte olduğu model sonuçlarından elde edilmiştir. Böylece, oluşturulan model ile Türkköse Deresi’nin taşkın analizi yapılmış ve yerleşim bölgesindeki taşkından etkilenebilecek alanlar tespit edilmiştir.

Keywords

• Türkköse Deresi,Taşkın,Taşkın Yayılım Haritası,WMS,HEC-HMS,HEC-RAS

Developing Flood Extent Map by using Numerical Models and Determination of Areas under Flood Risk: Türkköse Stream Case

Abstract

Due to rapid and unplanned urbanization, natural disasters such as rising floods affect the daily life. In order to prevent losses and minimize damages, it is necessary to model the streams passing through urban areas and to establish flood extent maps. In addition, the generated flood extent maps should be updated taking into account the changes in land use occurring in urban areas. Moreover, new settlements near the streams should be made by considering the flood extent maps. Moreover, existing residential areas near the streams should also be resettled to safe areas, taking into account flood extent maps. In this context, studies on the calculation of flood flows and the development of flood extent maps are of vital importance. In this study, the hydrological model of the Sazlıdere Watershed in Istanbul and the hydraulic model of the Türkköse Stream, which is the main stream within the basin boundaries, were generated. In the study, watershed area, slope and boundary, elevation map, land use, soil type and stream routes were modeled by using the WMS software program. The HEC-HMS software program for hydrological model and the HEC-RAS software program for hydraulic model were used. The hydrological model was calibrated by using rainfall and flow rate data previously measured in the watershed. Finally, flood extent maps generated on the main stream and side branches on the watershed were obtained by using heavy rainfall between 03 and 05 July 2005. The floods in the model were examined and it was observed that the depth of the water in the areas close to the downstream of the main stream could be around 8 m. In addition, it was determined from the model results that the water depths in the main stream and on the side branch passing through the settlement areas were 6 m and 4 m, respectively, and the flood extent widths were 260 m and 240 m, respectively. Thus, the flood analysis of the Türkköse Stream was carried out with the described model and the areas affected by the flood in the settlement area were determined.

Keywords

• Türkköse Stream,Flood,Flood Extent Map,WMS,HEC-HMS,HEC-RAS

References

1. Akça A., (2005), Sazlıdere Havzası Su Kalitesi, Atıksu Uzaklaştırma Optimizasyonu ve Sulak Alan Maliyetlerinin Değerlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
2. Apel H., Merz B., Thieken A.H., (2008), Quantification of Uncertainties in Flood Risk Assessments, International Journal of River Basin Management, 6(2), 149–162.
3. Ardıçlıoğlu M., (2017), Açık Kanal Akımları ve HEC-RAS Uygulamaları, https://docs.wixstatic.com/ugd/4045bc_995e8148557 e4f28908419ed407629b3.pdf, [Erişim 14 Eylül 2018].
4. Beighley R.E., Eggert K.G., Dunne T., He Y., Gummadi V., Verdin K.L., (2009), Simulating hydrologic and hydraulic processes throughout the Amazon River Basin, Hydrological Processes, 23(8), 1221–1235.
5. Birpınar M.E., Özkılıç N., Aktürk M.A., Mumcuoğlu H., Pirim S., Kurtuluş S., Aykırı S., Yaman M., Vardar A., Kuzlu A., Çakmak B., Akdağ B., Cihan F., Selvi G.M., Şanlımeşhur İ., Sadıkel İ., Özdoğan J., Karabulut A., Akkaş Sezgin Ö., Bukni R., Tezcan Ş., Erdoğan T., Karaaslan Y., (2006), İstanbul 2005 Yılı İl Çevre Durum Raporu, İstanbul Valiliği İl Çevre ve Orman Müdürlüğü İstanbul, Türkiye, 464ss.
6. Bora E., Onuşluel Gül G., (2019), Ankara Güvenç Havzası’nda Taşkınların HEC-HMS ile Modellenmesi, Türkiye Su Bilimleri ve Yönetimi Dergisi, 3(1), 44-47.
7. Boyraz U., Gülbaz S., Kazezyılmaz-Alhan C.M., (2013), A casestudy: Flood Analysis of Çayırova Stream in Turkey with a Hydrodynamic Model, 3. International Bursa Water Congress and Exhibition, Bursa, Türkiye, ss.826-833.
8. Bozalioğlu R., (2015), Ulaşım Sistemleri Uygulamalarında Arazi Kullanımından Doğan Çevre Sorunları, 2nd International Sustainable Building Symposium, 28-30 Mayıs, Ankara, Türkiye.

9. Cai Y., Yue W., Xu L., Yang Z., Rong Q., (2016), Sustainable urban water resources management considering life-cycle environmental impacts of water utilization under uncertainty, Resources, Conservation and Recycling, 108, 21–40.
10. Chen C., Huang W., (2013), Hydrological modeling of typhoon-induced extreme storm runoffs from Shihmen watershed to reservoir, Taiwan, Natural Hazards, 67(2),747–761.
11. Chow V.T., (1959), Open Channel Hydraulics, McGraw-HillBook Co., New York.
12. CORINE, (2012), Land Cover Change (LCC) 2006-2012, Version 18.5, Dataset, Date of publication: Mar 10 2016, https://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover/lcc-2006-2012/view, [Erişim 13 Aralık 2017].
13. Elçi Ş., Tayfur G., Haltaş İ., Kocaman B., (2017), Baraj Yıkılması Sonrası İki Boyutlu Taşkın Yayılımının Yerleşim Bölgeleri İçin Modellenmesi, İMO Teknik Dergi, 482, 7955-7975.
14. Elkhrancy I., (2018), Assessment and management flash flood in Najran Wady using GIS and remote sensing, Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 45(2), 297-308.
15. ESDAC, (2015), Soil Data Maps, Joint Research Centre European Soil Data Centre (ESDAC), https://esdac.jrc.ec.europa.eu/resource-type/soil-data-maps?page=1, [Erişim 13 Aralık 2017].
16. Gülbahar N., (2016), A Comparison Study of Some Flood Estimation Methods in terms of Design of Water Structures, International Journal of Engineering Technologies, 2 (1), 8-13.
17. Gülbaz S., Kazezyılmaz-Alhan C.M., (2013), Calibrated Hydrodynamic Model for Sazlıdere Watershed in Istanbul and Investigation of Urbanization Effects, Journal of Hydrologic Engineering, 18(1), 75–84.
18. Hanmaiahgari P.R., Gompa N.R., Pal D., Pu J.H., (2018), Numerical modeling of the Sakuma Dam reservoir sedimentation, Natural Hazards, 91(3), 1075-1096.
19. Heimbur V., Hannemann J.C., Rieger W., (2015), Flood Risk Management in Remote and Impoverished Areas-A Case Study of Onaville, Haiti, Water, 7(7), 3832-3860.
20. Hoseinil Y., Azari A., Pilpayeh A., (2017), Flood modelling using WMS model for determining peak flood discharge in southwest Iran case study: Simili basin in Khuzestan Province, Applied Water Science, 7(6), 3355–3363.
21. Ibrahim N.F., Zardari N.H., Shirazi S.M., Mohd Haniffah M.R., Mat Talib, S., Yusop Z., Mohd Yusoff S.M.A., (2017), Identification of Vulnerable Areas to Floods in Kelantan River Sub-basins by using Flood Vulnerability Index, International Journal of GEOMATE, 12(29), 107-114.
22. Jayakrishnan R., Srinivasan R., Santhi C., Arnold J.G., (2005), Advances in the application of the SWAT model for water resources management, Hydrological Processes, 19(3), 749–762.
23. Khalfallah B., Saidi S., (2018), Spatiotemporal flood plain mapping and prediction using HEC-RAS - GIS tools: Case of the Mejerda river, Tunisia, Journal of African Earth Sciences, 142, 44-51.
24. Kınacı C., Akbaş H., Aras M., Fındık S.B., Özaltın A.M., Sakın I., Girayhan T.F., Bozkurt Hüyüktepe P., Özcan S., Yılmaz M., Yılmaz C., Doğan M., Demirel M., Altın O., Doğanay E., (2017), Taşkın Yönetimi, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü, Ankara, 248ss.
25. Kong D., Miao C., Wu J., Borthwick A.G., Duan Q., Zhang X., (2017), Environmental impact assessments of the Xiaolangdi Reservoir on the most hyperconcentrated laden river, Yellow River, China, Environmental Science and Pollution Research, 24(5), 4337-4351.
26. Kömüşçü A.Ü., Erkan A., Çelik S., (1998), Analysis of meteorological and terrain features leading to the Izmir flash flood, 3-4 November 1995, Natural Hazards, 18(1), 1-25.
27. Kömüşçü A.Ü., Çelik S., Ceylan A., (2011), 8-12 Eylül 2009 tarihlerinde marmara bölgesi’nde meydana gelen sel olayının yağış analizi, Coğrafi Bilimler Dergisi, 9(2), 209-220.
28. Kundzewicz Z.W., Kanae S., Seneviratne S.I., Handmer J., Nicholls N., Peduzzi P., Mechler R., Bouwer L.M., Arnell N., Mach K., Muir-Wood R., Brakenridge G.R., Kron W., Benito G., Honda Y., Takahashi K., Sherstyukov B., (2014), Flood risk and climate change: global and regional perspectives, Hydrological Sciences Journal, 59(1), 1-28.
29. Liu Q., Qin Y., Zhang Y., Li Z., (2015), A coupled 1D–2D hydrodynamic model for flood simulation in flood detention basin, Natural Hazards, 75(2), 1303–1325.
30. Logah F.Y., Amisigo A.B., Obuobie E., Kankam-Yeboah K., (2017), Flood plain hydrodynamic modelling of the Lower Volta River in Ghana, Journal of Hydrology: Regional Studies, 14, 1-9.
31. Mahmood Siddiqui Q.T., Hashmi H.N., Ghumman A.R., ur Rehman Mughal H., (2011), Flood Inundation Modeling for a Watershed in the Pothowar Region of Pakistan, Arabian Journal for Science and Engineering, 36(7), 1203–1220.
32. Moreno A.R., Fontalvo J.A.P., (2017), Hydrologic and hydraulic analysis of the Frio River Basin, Municipality of Cienaga and Zona Bananera, Magdalena Department, Logos Ciencia and Tecnologia, 9(1), 156-178.
33. Oğuz E., Ulupınar Y., Oğuz K., Aksoy M., Akbaş A.İ., Köse S., Çelik S., (2016a), Artvin-Hopa Bölgesinde Meydana Gelen Taşkın ve Heyelan Olayının İncelenmesi, Ulusal Heyelan Sempozyumu, 27-29 Nisan, Ankara, Türkiye.
34. Oğuz K., Oğuz E., Coşkun M., (2016b), Coğrafi Bilgi Sistemleri İle Taşkın Risk Alanlarının Belirlenmesi: Artvin İli Örneği, 4. Ulusal Taşkın Sempozyumu, 21-24 Kasım, Rize, Türkiye.
35. Özcan O., (2017), Taşkın Tespitinin Farklı Yöntemlerle Değerlendirilmesi: Ayamama Deresi Örneği, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(1), 9-27.
36. Özcan O., Saral A., Musaoğlu N., (2011), Hidrolojik Modellemenin Bilgi Difüzyon Teorisi Kullanılarak Uzaktan Algılama ve CBS İle Değerlendirilmesi, TUFUAB 2011, 23-26 Şubat, Antalya, Türkiye.
37. Özcan O., (2008), Sakarya Nehri Alt Havzası'nın Taşkın Risk Analizinin Uzaktan Algılama ve CBS ile Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
38. Özdemir H., (2007), Havran Çayı Havzasının (Balıkesir) CBS ve Uzaktan Algılama Yöntemleriyle Taşkın ve Heyelan Risk Analizi, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
39. Patel D.P., Srivastava P.K., (2013), Flood hazards mitigation analysis using remote sensing and GIS: correspondence with town planning scheme, Water Resources Management, 27(7), 2353–2368.
40. Qin L., Bai X., Wang S., Zhou D., Li Y., Peng T., Tina Y., Luo G., (2015), Major problems and solutions on surface water resource utilisation in karst mountainous areas, Agricultural Water Management, 159, 55–65.
41. Romali N.S., Yusop Z., Ismail A.Z., (2018), Application of HEC-RAS and ArcGIS for flood plain mapping in Segamattown, Malaysia, International Journal of GEOMATE, 14(43),125-131.
42. Saral A., Musaoğlu N., (2011), Çok Kriterli Karar Verme ve Bilgi Difüzyonu Yöntemleri ile Taşkın Risk Analizi, TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, 18­22 Nisan, Ankara, Türkiye.
43. Saral A., Özcan O., Musaoglu N., (2010), Flood Risk Analysis Using Information Diffusion Theory – A Case Study Ayamama Creek, 30th EARSEL Symposium, May 31 -June 03, Paris, France.
44. Scharffenber W., Ely P., Daly S., Fleming M., Pak J., (2010), Hydrologic modeling system (HEC-HMS): Physically-based simulation components, 2nd Joint Federal Interagency Conference, June 27–July 1, Las Vegas, NV, USA., ss.1-8.
45. SCS, (1975), Urban hydrology for small watersheds, tech. Rel. No. 55, U.S. Dept. of Agriculture, Washington D.C.
46. Skhakhfa I.D., Ouerdachi L., (2016), Hydrological modelling of wadi Ressoul watershed, Algeria, by HECHMS model, Journal of Water and Land Development, 31 (X-XII), 139–147.
47. Soliman M.M., El Tahran A.H.M.H., Taher A.H., Khadr W.M.H., (2015), Hydrological Analysis and Flood Mitigation at Wadi Hadramawt, Yemen, Arabian Journal of Geosciences, 8(11), 10169–10180.
48. Sönmez O., Öztürk M., Doğan E., (2012), İstanbul Derelerinin Taşkın Debilerinin Tahmini, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 16(2), 130-135.
49. Subyani A.M., (2011), Hydrologic behavior and flood probability for selected arid basins in Makkaharea, western Saudi Arabia, Arabian Journal of Geosciences, 4(5–6), 817–824.
50. Şen Z., Khiyami H.A., Al-Harthy S.G., Al Ammawi F.A., Al-Balkhi A.B., Al-Zahrani M.I., Al Hawsawy H.M., (2013), Flash flood inundation map preparation for Wadis in arid regions, Arabian Journal of Geosciences, 6(9), 3563– 3572.
51. Şener M., (2012), Determination of basin characteristics by using geographical information systems (GIS), Journal of Environmental Protection and Ecology, 12(4), 1941-1947.
52. Uddin K., Gurung D.R, Giriraj A., Shrestha A., (2013), Application of Remote Sensing and GIS for Flood Hazard Management: A Case Study from Sindh Province, Pakistan, American Journal of Geographic Information System, 2(1), 1-5.