Nature Based Solutions for Water: Sustainable Stormwater Management Practices and Potantial Benefits for Tekirdağ Namık Kemal University

Year 2024, Volume: 20 Issue: 2, 82 - 102, 28.12.2024

Meltem Güneş Tigen

https://doi.org/10.58816/duzceod.1577272

Abstract

As the impacts of climate change become more pronounced and urbanization accelerates, stormwater management has become a critical issue for urban areas. This study investigates sustainable stormwater management practices and nature-based solutions implemented at the Tekirdağ Namık Kemal University Değirmenaltı Campus. Nature-based solutions provide innovative and sustainable approaches to water resource conservation, effectively addressing the demands of urban environments. The primary objective of this study is to assess the applicability of sustainable water management strategies on the campus. The research was conducted in three phases: literature review, data collection, and analysis. The stormwater harvesting potential of the campus was assessed, and strategies such as green roofs, rain gardens, and rainwater harvesting were proposed to redirect surface runoff to groundwater resources. The findings indicate three key aspects: first, the calculation of surface runoff volume underscores the critical importance of effective stormwater management. Second, rooftop areas have the potential to contribute to 18.56% of the campus’s annual water savings. Finally, nature-based solutions can play a significant role in protecting groundwater resources while enhancing urban resilience.
In conclusion, this study aims to advance water conservation, expand green spaces, and establish resilient infrastructure. The proposed solutions offer a cost-effective, environmentally friendly, and sustainable model that can enhance stormwater management in urban areas while preserving ecological balance and providing significant aesthetic and functional benefits.

Keywords

Nature-based solutions, Stormwater management, Surface runoff volume, Rainwater harvesting

Su İçin Doğa Temelli Çözümler: Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi için Sürdürülebilir Yağmur Suyu Uygulamaları ve Potansiyel Kazanımlar

Abstract

İklim değişikliğinin etkilerinin belirginleşmesi ve kentleşmenin hızlanması, yağmur suyu yönetimini kentsel alanlar için kritik hale getirmiştir. Bu çalışmada, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Değirmenaltı Yerleşkesi'nde sürdürülebilir yağmur suyu yönetimi ve doğa temelli çözümler incelenmiştir. Doğa temelli çözümler, su kaynaklarının korunmasında yenilikçi ve sürdürülebilir yaklaşımlar sunarak kentsel çevrelerin ihtiyaçlarına yanıt vermektedir. Çalışmanın amacı, yerleşkede sürdürülebilir su yönetimi stratejilerinin uygulanabilirliğini değerlendirmektir. Araştırma; literatür taraması, veri toplama ve analiz olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Yerleşkedeki yağmur suyu hasadı potansiyeli değerlendirilmiş ve yüzey akışın yeraltı su kaynaklarına yönlendirilmesi için çatı bahçeleri, yağmur bahçeleri ve yağmur suyu hasadı yöntemleri önerilmiştir. Bulgular, yüzey akış miktarının hesaplanarak yağmur suyu yönetiminin önemini ortaya koyduğunu, çatı alanlarının %18,56 oranında su tasarrufu sağlayabileceğini ve doğa temelli çözümlerle yeraltı su kaynaklarının korunup kentsel dirençliliğin artırılabileceğini göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, hem su tasarrufu sağlamayı hem de yeşil alanları genişletmeyi ve dirençli bir altyapı oluşturmayı hedeflemektedir. Önerilen çözümler, düşük maliyetli, çevre dostu ve sürdürülebilir bir model sunarak, kentsel alanlarda su yönetimini iyileştirme ve ekolojik dengeyi koruma potansiyeli taşımaktadır.

Keywords

Doğa temelli çözümler, Yağmur suyu yönetimi, Yüzey akış miktarı, Yağmur suyu hasadı

References

• Ashworth Environmental Design. (2015). Rain gardens for Nashville—Make the most of the rain that falls on your property. The Nashville District of the US Army Corps of Engineers and the Metropolitan Government of Nashville and Davidson County’s Department of Water and Sewerage Services. p. 18.
• Avcı, İ. (1991). Hidrolojik analiz ve tasarım. İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Hidrolik Anabilim Dalı.
• Benedict, M. A., & McMahon, E. T. (2006). Green infrastructure: Linking landscapes and communities. Island Press.
• Berland, A., Shiflett, S. A., Shuster, W. D., Garmestani, A. S., Goddard, H. C., Herrmann, D. L., & Hopton, M. E. (2017). The role of trees in urban stormwater management. Landscape and Urban Planning, 162, 167-177.
• Bödeker, S., & Krejci, M. (2022). The impact of urban green spaces on social interaction and well-being: Evidence from a systematic review. Urban Forestry & Urban Greening, 69, 127462.
• Buesking, N. (2014). Green tech review: Utilizing permeable pavements wisely in the landscape. Land8. https://land8.com/green-tech-review-utilizing-permeable-pavements-wisely-in-the-landscape/.
• Cettner, A., Ashley, R., Hedström, A., & Viklander, M. (2013). Sustainable development and urban stormwater practice. Urban Water Journal, 10(3), 185-197. https://doi.org/10.1080/1573062X.2013.768683
• Chow, V. T. (1964). Handbook of Applied Hydrology. McGraw-Hill.
• Chow, V. T., Maidment, D. R., & Mays, L. W. (1988). Applied Hydrology. McGraw-Hill.
• City of Minneapolis. (t.y.). Green stormwater infrastructure. Sustainable Development Goals - Minneapolis. https://sdg.minneapolismn.gov/design-guidance/boulevards-and-furnishings/green-stormwater-infrastructure (Erişim tarihi: 14.09.2023)
• Coşkun Hepcan, Ç. (2022). “Doğa Temelli Çözümler ve Kentsel Dirençlilik”. Çevre, Şehir ve İklim Dergisi, 1(2), 19-40.
• Çalışkan, U. (2007). ‘Karayolu ulaşım ağlarında yüzeysel drenaj sistemleri ve hidrolik tasarım esasları’, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
• Delibaş, L., Bağdatlı, M. C., Danışman, A. (2015). Topoğrafya ve bazı toprak özelliklerinin coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ortamında analiz edilerek ceviz yetiştiriciliğine uygun alanların belirlenmesi: Tekirdağ ili merkez köyleri örneği. GÜFBED/GUSTIJ, 5(1), 50-59.
• Fletcher, T. D., Shuster, W., Hunt, W. F., Ashley, R., Butler, D., Arthur, S., & Viklander, M. (2015). SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – The evolution and application of terminology surrounding urban drainage. Urban Water Journal, 12(7), 525–542.
• 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.
• Günaydın, N., & Cengiz Taşlı, T. (2023). Üniversite yerleşkelerinde sürdürülebilir yağmur suyu yönetim uygulamalarının belirlenmesi. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi (COMU Journal of Agriculture Faculty), 11(2), 306-319.
• Hamidi, M.N., Hamidi, N., Işık, O., Güven, H., Özgün, H. & Erşahin, M.E. (2023), Sürdürülebilir Yağmur Suyu Hasadı, İTÜ Çevre, İklim ve Sürdürülebilirlik, 24(2), 97-110.
• Hersek, G. (2019). ‘Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Merkez Yerleşkesinin kurakçıl peyzaj tasarım yaklaşımına göre irdelenmesi’. Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Peyzaj Mimarlığı Anabilim Dalı, Tekirdağ.
• Hersek, G. ve Korkut, A. (2021). Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Yerleşkesinin Kurakçıl Peyzaj Tasarımı Bağlamında İrdelenmesi. Artium, 9(1), 1-10.
• Kadlec, R. H., & Wallace, S. D. (2009). Treatment Wetlands (2nd ed.). CRC Press.https://sswm.info/sites/default/files/reference_attachments/KADLEC%20WALLACE%202009%20Treatment%20Wetlands%202nd%20Edition_0.pdf
• Kahveci, B. & Yıldız, N.E. (2023). Yağmur Suyu Hasadı Potansiyelinin Belirlenmesi; Niğde Kenti Örneği. Kentsel Tasarım Öğelerine Mimari Bakış (s. 7-32). Ankara: Bidge Yayınevi.
• Koç, M., & Öztürk, H. (2012). Geçirimsiz yüzeylerin alternatifleri: Yağmur bahçeleri. Peyzaj Mimarlığı Dergisi, 5(2), 60-72.
• Köksal, A., & Uğur, B. (2019). Geçirgen yüzey kullanımı ile yüzey akışının azaltılması: Konya örneği. Çevre Bilimleri Dergisi, 18(2), 88-95.
• Mentens, J., Taes, D., & Hermy, M. (2006). Green roofs as a tool for solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21st century? Landscape and Urban Planning, 77(3-4), 217-226.
• Meteoroloji Genel Müdürlüğü. (2024). İl ve ilçeler istatistik: Tekirdağ. https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?k=A&m=TEKIRDAG
• Moser, R., & Huber, M. (2020). Infiltration on sloping terrain and its role on runoff generation and slope stability. Journal of Hydrology, 586, 124-140. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124140
• Müftüoğlu, V., & Perçin, H. (2015). Yağmur bahçesi: Sürdürülebilir kentsel yağmur suyu yönetimi kapsamında. İnönü University Journal of Art and Design, 5(11), 27-37. https://doi.org/10.16950/std.34364
• Namık Kemal Üniversitesi. (t.y.). Engelsiz Üniversite. http://aday.web.nku.edu.tr/EngelsizUniversite/0/s/16055/20889 (Erişim tarihi: 03.01.2024)
• Nesshöver, C., Assmuth, T., Irvine, K. N., Rusch, G. M., Waylen, K. A., Delbaere, B., & Wittmer, H. (2017). The science, policy and practice of nature-based solutions: An interdisciplinary perspective. Science of the Total Environment, 579, 1215–1227.
• Oke, T. R. (1997). Urban climates and global environmental change. In R. D. Thompson & A. Perry (Eds.), Applied Climatology: Principles & Practices (pp. 273-287). Routledge.
• Özölçer, İ. H. (2016). Rainwater harvesting analysis for Bülent Ecevit University central campus. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 6(1), 22-34.
• Pataki, D.E., Carreiro, M.M., Cherrier, J., Grulke, N.E., Jennings, V., Pincetl, S., Pouyat, R.V., Whitlow, T.H. and Zipperer, W.C. (2011) Coupling Biogeochemical Cycles in Urban Environments: Ecosystem Services, Green Solutions, and Misconceptions. Frontiers in Ecology and the Environment, 9, 27-36.
• Penn State College of Agricultural Sciences. (t.y.). Green roofs. https://plantscience.psu.edu/about/facilities/green-roofs (Erişim tarihi: 05.03.2024)
• Pennington, M. (2012). The rational method - Frequently used, often misused. In Water New Zealand Stormwater Conference (pp. 1-10). Wellington, N.Z.
• Philippi, P. M. (t.y.) Introduction to the German FLL-Guideline for the planning, execution and upkeep of green-roof sites. Retrieved from https://www.epa.gov/sites/default/files/documents/IntroductiontotheGermanFLL2.pdf (Erişim tarihi: 14.12.2023)
• Pouya, S., & Pouya, S. (2018). Sustainable landscaping in Istanbul Technical University. Turkish Journal of Forest Science, 2(1), 98-114.
• Purchase College. (t.y.). Stormwater management infrastructure upgrades & improvements. https://www.purchase.edu/live/news/5036-stormwater-management-infrastructure-upgrades-amp (Erişim tarihi: 10.04.2024)
• Ramírez-Agudelo, N. A., Porcar Anento, R., Villares, M., & Roca, E. (2020). Nature-Based Solutions for Water Management in Peri-Urban Areas: Barriers and Lessons Learned from Implementation Experiences. Sustainability, 12(23), 9799.
• Saygın, N., & Ulusoy, P. (2011). Stormwater management and green infrastructure techniques for sustainable campus design. Journal of Polytechnic, 14(3), 223-231.
• Scholz, M. (2015). Urban runoff. In J. H. Lehr, J. Keeley, & J. Lehr (Eds.), Urban runoff (pp. 498-501). John Wiley & Sons.
• Seattle University. (t.y.). Rain Gardens of SU. https://www.seattleu.edu/grounds/significant-gardens/rain-gardens-of-su/ (Erişim tarihi: 10.02.2024)
• Sevimli, A. (2021). Sürdürülebilir yağmur suyu yönetimi uygulamaları: Bursa Uludağ Üniversitesi Görükle Kampüsü örneği Yüksek lisans tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi. Bursa Uludağ Üniversitesi Açık Erişim Sistemi. https://acikerisim.uludag.edu.tr/items/f0d0a9d1-9989-4dd2-9c25-ee9dfd6a8915
• SWMM5. (2016). Infiltration trench lid control for LIDs in SWMM5 and InfoSWMM. https://swmm5.org/2016/09/05/infiltration-trench-lid-control-for-lids-in-swmm5-and-infoswmm/ (Erişim tarihi: 18.02.2024)
• T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü (2022). Yağmur Suyu Hasadı Rehber Dokümanı. https://www.tarimorman.gov.tr/SYGM/Belgeler/Su%20Kaynaklar%C4%B1%20%C4%B0klim%20Proje/Ya%C4%9Fmur%20Suyu%20Hasad%C4%B1%20Rehber%20Dok%C3%BCman%C4%B1.pdf (Erişim tarihi: 02.02.2024)
• T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Su Yönetimi Genel Müdürlüğü. (2023). Değişen iklime uyum çerçevesinde su verimliliği strateji belgesi ve eylem planı (2023–2033). Erişim adresi: https://suverimliligi.gov.tr/wp-content/uploads/2023/09/SU-VERIMLILIGI-STRATEJI-BELGESI-ve-EYLEM-PLANI_dikey_260923.pdf
• Taşkın, H. F., & Manioğlu, G. (2023). Yerleşme tasarımında arazi kullanım oranı ve malzeme seçiminin yüzeysel akış miktarına etkisi. In 15. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi (pp. 1-10). İzmir, Türkiye.
• Tekirdağ Valiliği. (t.y.). Coğrafi Durum. http://www.tekirdag.gov.tr/cografi-durumu (Erişim tarihi: 14.01.2024)
• TEMA Vakfı (2017). Su Hasadı ve Yağmur Bahçeleri El Kitabı. TEMA Vakfı Yayınları.
• U.S. Environmental Protection Agency (EPA). (2021). Rain gardens. U.S. Environmental Protection Agency. https://www.epa.gov/soakuptherain/soak-rain-rain-gardens
• Upstream Pittsburgh. (t.y.). Stormwater tree pits. https://upstreampgh.org/projects/stormwater-tree-pits/ (Erişim tarihi: 01.10.2023).
• USDA (1986). Urban Hydrology for Small Watersheds (TR-55). United States Department of Agriculture.
• Ünal, U., ve Akyüz, D. E. (2018). Yeşil altyapı uygulamaları kapsamında yağmur hendeklerinin önemi ve sürdürülebilir kent anlayışı ile değerlendirilmesi. İklim Değişikliği ve Çevre, 3(2), 55–63.
• Ward, A., & Trimble, S. (2003). Surface water hydrology. Cambridge University Press.
• Western Kentucky University. (t.y.). Rainwater collection. https://www.wku.edu/sustainability/rainwatercollection.php (Erişim tarihi: 04.02.2024)
• Wijesinghe, W. M. D., & Wijesekera, N. T. S. (2016). Comparison of rational formula alternatives for streamflow generation for small ungauged catchments. Engineer: Journal of the Institution of Engineers, Sri Lanka, 44(4), 29-36.
• Wurbs, R. A., & James, W. P. (2002). Water Resources Engineering. Prentice Hall.
• Yağmursuyu Toplama, Depolama ve Deşarj Sistemleri Yönetmeliği (2017, 23 Haziran). Resmi Gazete (Sayı: 30105). Erişim adresi: https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2017/06/20170623-8.htm
• Yaman, Ö., & Yenigül, S. B. (2022). İklim değişikliğine uyum ve etkilerinin azaltılması için doğa temelli çözümler: Kentsel tarım. Kent Araştırmaları Dergisi (Journal of Urban Studies), 14 (Özel Sayı), 75-101. https://doi.org/10.31198/idealkent.1197013
• ZinCo. (t.y.). Design principles for green roofs. Retrieved from https://zinco-greenroof.com/sites/default/files/2023-02/ZinCo_Green_Roof_Basics.pdf (Erişim tarihi: 03.01.2024)