Yeşilırmak Havzası İçin Sediment-Akım Fonksiyonlarının Belirlenmesi

Year 2023, Volume: 11 Issue: 1, 441 - 456, 31.01.2023

Murat Pınarlık

https://doi.org/10.29130/dubited.1063087

Abstract

Günümüzde yaşanan küresel ısınma etkileri, hızlı nüfus artışı, yaygın sanayileşme ve tarımsal faaliyetlerin bir sonucu olarak su ihtiyacı giderek artmaktadır. Öte yandan erozyon sonucu oluşan ve akarsular ile taşınan sediment, su kaynaklarını olumsuz yönde etkilemektedir. Su kaynaklarının sürdürülebilirliği için sediment ölçüm ve tahminlerine büyük önem verilmektedir. Akarsulardaki sediment ölçümleri oldukça maliyetli ve zor işlemlerdir. Bu nedenle, her akarsu havzası için sediment tahmin fonksiyonlarının kullanılması önemli hale gelmiştir. Bu kapsamda, yaygın olarak kullanılan yöntemlerin başında sediment anahtar eğrisi gelmektedir. Bu çalışmada, Yeşilırmak Havzası’nın farklı alt havzalarında ve akarsu kollarında yer alan yedi adet akım gözlem istasyonu seçilerek havzaya uygun sediment anahtar eğrisi fonksiyonu oluşturulması amaçlanmıştır. Akım gözlem istasyonlarından akım debisi ve o enkesitten geçen katı madde miktarı verileri elde edilmiştir. Çalışmada sediment anahtar eğrisi; üs fonksiyon, üstel fonksiyon, doğrusal fonksiyon, logaritmik fonksiyon ve polinomial fonksiyon kullanılarak beş farklı şekilde oluşturulmuştur. Elde edilen fonksiyonlardaki akım ile sediment arasındaki ilişki belirleyicilik katsayısı ile değerlendirilmiştir. Tüm istasyonlar için belirleyicilik katsayı değerleri 0.50 ile 0.92 arasında değişiklik gösterirken Yeşilırmak Havzası özelinde en uygun anahtar eğrisi fonksiyonunun üs fonksiyon olduğu görülmüştür.

Keywords

Sediment anahtar eğrisi, Askıda sediment, Yeşilırmak Havzası, Üs fonksiyon, Belirleyicilik katsayısı., Sediment rating curve, Suspended sediment, Yesilirmak Basin, Exponent function, Coefficient of determination.

Thanks

Yazarlar; Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Etüt, Plan ve Tahsisler Daire Başkanlığı, Rasatlar Şube Müdürlüğüne vermiş oldukları destekler için teşekkür eder.

Determination of Sediment-Flow Functions for the Yeşilırmak Basin

Abstract

As a result of the effects of global warming, rapid population growth, widespread industrialization and agricultural activities, the water demand is increasing day by day. On the other hand, sediment formed as a result of erosion and carried by rivers negatively affects water resources. For the sustainability of water resources, great importance is given to sediment measurements and estimations. Sediment measurements in rivers are very costly and difficult processes. Therefore, it has become important to use sediment estimation functions for each river basin. In this context, sediment rating curve is one of the most commonly used methods. In this study, it was aimed to create a sediment rating curve function suitable for the basin by selecting seven streamgage gauging stations located in different sub-basins and river tributaries of the Yeşilırmak Basin. Discharge and suspended sediment data were obtained from streamgage gauging stations. Sediment rating curve; it is constructed in five different ways using exponent function, exponential function, linear function, logarithmic function and polynomial function during this study. Flow-sediment compatibility in the obtained functions was evaluated with the coefficient of determination. While the coefficient of determination values for all stations varied between 0.50 and 0.92, it was observed that the most appropriate sediment rating curve function was the exponent function in the Yeşilırmak Basin.

Keywords

Sediment rating curve, Suspended sediment, Yesilirmak Basin, Exponent function, Coefficient of determination.

References

• [1]A. Ülke, S. Özkul, G. Tayfur, “Ampirik yöntemlerle Gediz nehri için askıda katı madde yükü tahmini, İMO Teknik Dergi,” c. 348, ss. 5387-5407, 2011.
• [2]F. Öztürk, H. Apaydın, D.E. Walling, “Suspended sediment loads through flood events for streams of Sakarya River Basin,” Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, vol. 25, pp. 643-650, 2001.
• [3] G. Çeribaşı, E. Doğan, O. Sönmez, “Evaluation of Sakarya River streamflow and sediment transport with rainfall using trend analysis,” FEB, vol. 22, pp. 846-852, 2013.
• [4] G. Çeribaşı, E. Doğan, “Aşağı Sakarya Nehrindeki askı maddesi miktarının esnek yöntemler ile tahmini,” Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, c. 6, s. 2, ss. 351-358, 2016.
• [5] K. Mahmood, Reservoir Sedimentation: İmpact, Extent, Mitigation, Washington, D.C.: World Bank Technical Paper, pp. 71, 1987.
• [6] W.R. White, Evacuation of Sediment From Reservoirs, London: Thomas Telford, 2001, pp. 48-59.
• [7] A. Palmieri, F. Shah, , G.W. Annandale, A. Dinar, Reservoir Conservation, Vol. I. The Rescon Approach, Washington, D.C., World Bank, 2003, pp. 6-7.
• [8] C.T. Yang, Sediment Transport Theory and Practice, McGraw-Hill, USA, 1996.
• [9] G. Yılmaz, L. Aruğaslan, G. Yüceerim, “Kocadere havzasında sediment veriminin arazi ölçümlerine ve MUSLE modeline dayalı olarak tahmin edilmesi,” Toprak Su Dergisi, Özel Sayı, ss. 11-18, 2021.
• [10] Ö. Kişi, “River suspended sediment concentration modeling using a neural differential evolution approach,” Journal of Hydrology, vol. 389, pp. 227-235, 2010.
• [11] Z.A. Boukhrissa, K. Khanchoul, Y. Le Bissonnais, M. Tourki, “Prediction of sediment load by sediment rating curve and neural network (ann) in El Kebir catchment,” Algeria, J. Earth Syst. Sci., vol. 122, no. 5, pp. 1303–1312, 2013.
• [12]Adib, A. Tagavifar, “Evaluation and comparison different methods of preparation of sediment rating curve in telezang station of the Dez River,” Australian Journal of Basic and Applied Sciences, vol. 4, no. 5, pp. 717-723, 2010.
• [13] J.P.M. Syvitski, M.D. Morehead, D.B. Bahr, T. Mulder, “Estimating fluvial sediment transport: the rating parameters,” Water Resour. Res., vol. 36, pp. 2747–2760, 2000. [14] A.J. Horowitz, “An evaluation of sediment rating curves for estimating suspended sediment concentrations for subsequent flux calculations,” Hydrological Processes, vol. 17, no.17, pp. 3387-3409, 2003.
• [15] I. Saleh, K. Ayman, A. Hassan, “Suspended sediment rating curve for Tigris River upstream Al-Amarah Barrage,” International Journal of Advanced Research, vol. 2, no. 5, pp. 624-629, 2014. [16] İ. Erdeviren, Sakarya Havzasında akarsu debisi ile sediment miktarı arasındaki ilişkilerin belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye, 2010.
• [17] M.A. Ghorbani, S.H. Hosseini, M.H. Fazelifard, H. Abbasi, “Sediment load estimation by MLR, ANN, NF and sediment rating curve (SRC) in Rio Chama River,” J. Civil Eng. Urban., vol. 3, no. 4, pp. 136-141, 2013.
• [18] J.M. Phillips, B.W. Webb, D.E. Walling, G.J.L. Leeks, “Estimating the suspended sediment ads of rivers in the LOIS study area using infrequent samples,” Hydrological Processes, vol. 13, pp. 1335–1350, 1999.
• [19] D.E. Walling,” Assessing the accuracy of suspended sediment rating curves for a small basin,” Water Resources Research, vol. 13, pp. 531–538, 1977.
• [20]D.E. Walling, Limitations of the Rating Curve Technique for Estimating Suspended Sediment loads with Particular Reference to British Rivers, IAHS Publication, 1977.
• [21] A. De Vries, H.C. Klavers, “Riverine fluxes of pollutants: monitoring strategy first, calculation methods second,” European Journal of Water Pollution Control, vol. 4, pp. 12–17, 1994.
• [22] G. Gergov, “Suspended sediment load of Bulgarian Rivers, GeoJournal,” vol. 40, no. 4, pp. 387-396, 1996.
• [23]N.E.M. Asselman, “Fitting and interpretation of sediment rating curves,” Journal of Hydrology, vol. 234, pp. 228–248, 2000.
• [24]A.J. Horowitz, K.A. Elrick, J. Smith, “Estimating suspended sediment and trace element fluxes in large river basins: methodological considerations as applied to the NASQAN programme,” Hydrological Processes, vol. 15, pp. 1107–1132, 2001.
• [25]B.E. Peters-Kümmerly, “Undersuchungen über zusammensetzung und transport von schwebstoffen in einigen schweizer flüseen,” Geographica Helvetica, vol. 28, pp. 137–151, 1973.
• [26]R.P.C. Morgan, Soil Erosion and Conservation, 2nd ed. Longman, London,1995, pp.198.
• [27] D.E. Walling, Suspended Sediment and Solute Yields From a Small Catchment Prior to Urbanization. In: Gregory, K.J., Walling, D.E. (Eds.), Fluvial Processes in Instrumented Watersheds, Institute of British Geographers Special Publication, vol. 6, London, 1974, pp. 169–192.
• [28]G. Yang, Z. Chen, F. Yu, Z. Wang, Y. Zhao, Z. Wang, “Sediment rating parameters and their implications: Yangtze River, China,” Geomorphology, vol. 85, pp. 166-175, 2007.
• [29]R. Quilbé, A.N. Rousseau, M. Duchemin, A. Poulin, G. Gangbazo, J. Villeneuve, “Selecting a calculation method to estimate sediment and nutrient loads in streams: application to the beaurivage river (Québec, Canada),” Hydrology, vol. 326, pp. 295–310, 2006.