Havran Baraj Gölüne Dökülen Yüzeysel Akışın SWMM ile Tahmini

Year 2020, Ejosat Special Issue 2020 (ARACONF), 152 - 160, 01.04.2020

Kağan Cebe , Asu İnan

https://doi.org/10.31590/ejosat.araconf20

Cited By: 1

Abstract

Yağışlardan dolayı meydana gelen yüzeysel akışın tahmin edilmesi, su kaynaklarıyla ilgili çalışmaların temelidir. Bu sebeple, yağış akış sürecinin benzetimi amacıyla MIKE, BASIN ve SWMM gibi modeller geliştirilmiştir. Yağış türü, miktarı, süresi, sıcaklık, nem ve rüzgâr gibi meteorolojik faktörlerin yanında, havzadaki arazi kullanım türleri, toprak yapısı, eğim, drenaj güzergâhı ile havzada bulunan göl, rezervuar ve su yapıları gibi fiziksel faktörler de yüzeysel akışa etki eder. Bu çalışmada, 2002 yılında taşkın koruma amacıyla inşa edilmiş olan Havran barajını besleyen Havran çayının havzası (Balıkesir), sayısal yükseklik haritaları ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) araçları kullanılarak belirlenmiştir. Sayısal yükseklik modelleri (SYM/DEM), arazi şekli ve yükseltileri, akarsu drenajı, deseni ve çizgiselliklerini analiz etmek için kullanılmıştır. Drenaj havzası, fiziksel, hidrolojik ve arazi kullanımı parametrelerine göre bölümlendirilmiştir. Alt havzaların belirlenmesinde arazilerin, yükseklik modelleri ve jeolojik haritaları yanında güncel durumunu gösteren 2018 yılı CORINE sayısal haritaları da kullanılmıştır. Havzayı oluşturan alt bölümler sayısallaştırılarak, topografya akış yönü ve birikiminin tespit edilmesi ile yüzeysel akış miktarları hesaplanmıştır. EPA-SWMM, Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı - Taşkın Yönetim Modeline göre yağış akış sürecinin modeli oluşturulmuştur. Model, alt havzayı uniform eğime sahip, ortalama genişlikte bir arazi olarak varsayarak, yüzeyde oluşan yüzeysel akışın drenaj havzasına aktarıldığı kabulleri ile hesap yapmaktadır. Buna göre yağış ile gelen su miktarından buharlaşma ve sızma sonucu oluşan kayıplardan sonra kalan miktarı yüzeysel akış eşitliklerinde kullanılmaktadır. Bölgedeki meteoroloji istasyondan elde edilen 5 yıllık veriler ile ortalama günlük yağış miktarları hesaplanmıştır. Sıcaklık, nem, buharlaşma gibi diğer meteorolojik veriler SWMM modelini oluşturmak için kullanılmıştır. Hazırlanan SWMM modeli kullanılarak oluşması muhtemel yüzeysel akış değerleri bu model ile belirlenmiş ve baraja dökülmesi muhtemel mevsimsel yüzeysel akış tahmini yapılmıştır.

Keywords

SWMM, Yüzeysel Akış, CBS, SYM

Estimation of Surface Runoff to Havran Dam Lake by Using SWMM

Abstract

Estimating the surface runoff due to precipitation is the basis of studies on water resources. Consequently, researchers have developed models such as MIKE, BASIN and SWMM, to simulate the precipitation and surface flow processes. Besides the meteorological factors such as precipitation type, amount, duration, temperature, humidity and wind, physical factors such as land use types, soil structure, drainage route and its slopes, lakes, reservoirs and the water structures in the basin also affect the surface flow. In this study, the drainage basin of Havran dam, Balıkesir, which is built in 2002 for the purpose of flood protection, is drawn by using numerical altitude maps and geographic information systems (GIS) tools. The study uses digital elevation models (DEM) to analyze land shapes, elevations, stream patterns and lineaments. It divides the drainage basin into subcatchments according to spatial identifiers such as physical and hydrological data, and by taking into consideration land use parameters. In the determination of the subcatchments, CORINE numerical maps showing the land use status of year 2018 as well as SYM/DEM and geological maps are used. The surface flow rates are calculated via digitizing the topography of the subcatchments, flow direction and flow accumulation. A model of surface flow process is built by using EPA-SWMM, United States Environmental Protection Agency – Storm Water Management Model. The model assumes the subcatchment as a surface with uniform slope and average width. Accordingly, the remaining amount after evaporation and seepage losses from precipitation is the surface flow transferred to the drainage system. By using this model, the seasonal surface flow drained into the lake is simulated according to the rainfall intensity and other meteorological data such as temperature, humidity, evaporation obtained from the regional stations.

Keywords

SWMM, Surface Runoff, GIS, DEM

References

• ASCE, American Society of Civil Engineers. (1992). Design and Construction of Urban Stormwater Management Systems, New York, USA.
• BÇŞİM, Balıkesir Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü. (2020). Balıkesir İli 2018 Yılı Çevre Durum Raporu, Balıkesir Valiliği, Mayıs 2019. Erişim tarihi: 12 Şubat 2020, https://webdosya.csb.gov.tr/db/ced/icerikler/bal-kes-r_2018_-cdr_rev-ze-20190807131228.pdf
• BİKTM, Balıkesir İl Kültür ve Turizm Müdürlüğü. (2020). Fiziki Özellikler, Erişim tarihi: 12 Şubat 2020. https://balikesir.ktb.gov.tr/TR-65836/fiziki-ozellikler.html.
• Chen, C. L. (1982). “An evaluation of the mathematics and physical significance of the Soil Conservation Service curve number procedure for estimating runoff volume”, Proc., Int. Symp. on Rainfall Runoff Modeling, Water Resources Publ., Littleton, Col., 387– 418.
• Daniel, E. (2011). “Watershed Modeling and its Applications: A State-of-the-Art Review”, The Open Hydrology Journal, 5: 26-50. DOI: 10.2174/1874378101105010026. EEA, European Environment Agency. (2018). Corine Land Cover 2018 (Version 20), Kopenhagen, Denmark.
• Feldman, A.D. (1981). “HEC Models for Water Resources System Simulation: Theory and Experience”, Advances in Hydroscience, ed. Chow, V. T., 12: 297-423, New York. DOI: 10.1016/B978-0-12-021812-7.50010-9
• Googlemaps. (2020). [Online]. Available: https://www.google.com/maps/place/Havran+Baraj%C4%B1/@39.5747409,27.1703675,17z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x14b0cad2b8e48bc3:0x737eb8483383274a!8m2!3d39.5747368!4d27.1725562
• MTA, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. (1989). 1:100000 Ölçekli Açınsama Nitelikli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi, Ayvalık – G3 Paftası, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
• NASA. (2020). The Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Collection User Guide, Available: https://lpdaac.usgs.gov/documents/13/SRTM_Quick_Guide.pdf
• Nelson, E.J., Jones, N.L., and Miller, A.W. (1994). “An algorithm for precise drainage basin delineation”, ASCE Journal of Hydraulic Engineering, 120 (3): 298-312.
• Özdemir, H. and Bird, D. (2009). “Evaluation of Morphometric Parameters of Drainage Networks Derived from Topographic Maps and DEM in Point of Floods”, Environmental Geology, 56: 1405–1415. DOI: 10.1007/s00254-008-1235-y
• Rossman, L. A. (2015). Stormwater Management Model Reference Manual, Volume-I Hydrology, USEPA, EPA/600/R-15/162.
• SCS, Soil Conservation Service. (1986). Urban Hydrology for Small Watersheds, Tech., rel.55, Washington, DC, USA.
• USEPA, United States Environmental Protection Agency. (2014). Estimating Change in Impervious Area (IA) and Directly Connected Impervious Areas (DCIA) for New Hampshire Small MS4 Permit. Small MS4 Permit Technical Support Document, USEPA Region I, Boston, MA, USA. Available:http://www.epa.gov/region1/npdes/stormwater/nh/NHDCIA.pdf
• USEPA, United States Environmental Protection Agency. (2019). BASINS 4.5 (Better Assessment Science Integrating point & Non-point Sources) Modeling Framework, National Exposure Research Laboratory, RTP, North Carolina.
• Yen, B.C. (2001).“Hydraulics of Sewer Systems”, Chapter 6 in Stormwater Collection Systems Design Handbook, L.M. Mays, ed., McGraw-Hill, New York, USA.