Flood Susceptibility Assessment through Hydromorphometric Analysis of Esmahanım River Basin

Year 2023, Issue: 11, 1 - 21, 15.10.2023

Ali Osman Kamuş , Ayşe Atalay Dutucu

https://doi.org/10.46453/jader.1182773

Cited By: 2

Abstract

Esmahanım Stream Basin, which constitutes the study area, is located within the borders of Akçakoca, Cumayeri and Çilimli districts of Düzce. Material and moral damages occurred in the floods that occurred on various dates in the study area. The aim of this study is to make flood susceptibility classification of Esmahanım Stream basin and its sub-basins by hydromorphometric analysis. In the study, the local resolution is 12.5 m. Digital Elevation Model (DEM) data obtained from ALOS (PALSAR) digital elevation data of 2008, was used. The Hydrology tool in the Spatial Analysis toolbox of the Arc-GIS 10.5 software was used for the analysis. Esmahanım Stream sub-basin, Gübi sub-basin and Küpler sub-basin were subjected to various hydromorphometric analyzes. According to the results of the analysis, sub-basins were compared among themselves in terms of flood susceptibility. According to the results obtained, while the flood sensitivity was high in the Gübi Basin, it was moderate in the Esmahanım Sub-Basin and low in the Küpler Basin. It is important to take this situation into account in the planned human activities in Esmahanım and Gübi basins, where flood sensitivity is high and moderate.

Keywords

Flood Susceptibility, Hydromorphometric Analysis, Esmahanım River, GIS, ArcHydro

Hidromorfometrik Analizlerle Esmahanım Deresi Havzasının Taşkın Duyarlılığının Belirlenmesi

Abstract

Çalışma alanını oluşturan Esmahanım Deresi havzası Düzce’nin Akçakoca, Cumayeri ve Çilimli ilçeleri sınırları içerisinde yer almaktadır. Söz konusu çalışma alanında çeşitli tarihlerde meydana gelen taşkınlarda maddi ve manevi zararlar oluşmuştur. Bu çalışmanın amacı hidromorfometrik analizlerle Esmahanım Deresi havzası ve alt havzalarına ait taşkın duyarlılık sınıflandırmasının yapılmasıdır. Çalışmada yersel çözünürlüğü 12,5 m. olan 2008 tarihli ALOS (PALSAR) sayısal yükselti verisinden elde edilen Sayısal Yükselti Modeli (SYM) verisi kullanılmıştır. Analizlerin yapılmasında
Arc-GIS 10.5 yazılımı Mekansal Analiz araç kutusu içinde yer alan Hidroloji aracından yararlanılmıştır. Esmahanım Deresi alt havzası, Gübi alt havzası ve Küpler alt havzasından oluşan 3 alt havza çeşitli hidromorfometrik analizlere tabi tutulmuştur. Analiz sonuçlarına göre alt havzalar kendi aralarında taşkın duyarlılığı bakımından kıyaslanmışlardır. Elde edilen sonuçlara göre Gübi alt havzasında taşkın duyarlılığı yüksek iken, Esmahanım alt havzasında orta, Küpler alt havzasında ise taşkın duyarlılığı düşük çıkmıştır. Taşkın duyarlılığının yüksek ve orta olduğu Esmahanım ve Gübi alt havzalarında planlanan beşeri faaliyetlerde bu durumun göz önüne alınarak uygulamaların yapılması önem arz etmektedir.

Keywords

Taşkın Duyarlılığı, ArcHydro, Hidromorfometrik Analizler, Esmahanım Deresi, Coğrafi Bilgi Sistemleri, Flood Susceptibility, Hydromorphometric Analysis, Esmahanım River, GIS

References

• Adnan, M. S. G., Dewan, A., Zannat, K. E., Abdullah, A. Y. M. (2019). The use of watershed geomorphic data in flash flood susceptibility zoning: a case study of the Karnaphuli and Sangu river basins of Bangladesh. Natural Hazards, 99(1), 425-448.
• AFAD. (2020). Afet Yönetimi Kapsamında 2019 Yılına Bakış ve Doğa Kaynaklı Olay İstatistikleri.
• Akman, Y. (1990). İklim ve Biyoiklim (Vol. 186). Palme Yayınları.
• ALOS. (2022). ALOS (Advanced Land Observation Satellite). Earth Observation Research Center Japan Aerospace Exploration Agency. https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/en/index_e.htm
• Andreani, L., Stanek, K. P., Gloaguen, R., Krentz, O. ve Domínguez-González, L. (2014). DEM-Based Analysis of İnteractions Between Tectonics and Landscapes in the Ore Mountains and Eger Rift (East Germany and NW Czech Republic). Remote Sensing, 6(9), 7971-8001.
• Avcı, V. ve Sunkar, M. (2015). Giresun'da Sel ve Taşkın Oluşumuna Neden Olan Aksu Çayı ve Batlama Deresi Havzalarının Morfometrik Analizleri. Coğrafya Dergisi, 30.
• Baker, V., Kochel, R. ve Patton, P. (1988). Flood Geomorphology. In: New York, John Wiley.
• Bandara, C. M. (1974). Drainage Density and Effective Precipitation. Journal of Hydrology, 21(2), 187-190.
• Bates, P.D. (2012). Integrating remote sensing data with flood inundation models: how far have we got? Hydrol. Process, 26 (16), 2515–2521.
• Bishop, V., Prosser, R. (2001). Water resources: process and management. London: Collins Educational.
• Biswas, S., Sudhakar, S. ve Desai, V. (1999). Prioritisation of Subwatersheds Based on Morphometric Analysis of Drainage Basin: A Remote Sensing and GIS Approach. Journal of the Indian society of remote sensing, 27(3), 155-166.
• Bogale, A. (2021). Morphometric Analysis of A Drainage Basin Using Geographical Information System in Gilgel Abay Watershed, Lake Tana Basin, Upper Blue Nile Basin, Ethiopia. Applied Water Science, 11(7), 1-7.
• Chow, V. (1962). Hydrologic Determination of Waterway Areas for The Design of Drainage Structures in Small Drainage Basins.
• Coşkun, M. ve Öztürk, A. (2022). Havza Önceliklendirmesi Bakımından Ermenek Çayı Havzası ve Gökçay Havzasının Karşılaştırmalı Morfometrik Analizi. Turkish Journal of Forestry, 23(1), 1-10.
• CRED. (2022). 2021 Disasters in Numbers. CRED. https://cred.be/sites/default/files/2021_EMDAT_report.pdf
• Das, S. (2019). Geospatial mapping of flood susceptibility and hydro-geomorphic response to the floods in Ulhas basin, India. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 14, 60-74.
• Demirkesen, A. C. (2003). Sayısal Yükseklik Modellerinin Analizi ve Sel Basman Alanlarının Belirlenmesi. TUJK Yılı Bilimsel Toplantısı Poster Bildiri Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Jeodezik Ağlar Çalıştayı, 24-25.
• Dölek, İ. (2013). Muş'ta Yaşanan Sel ve Taşkınlara Neden Olan Doğal Faktörlerin Analizi. Marmara Coğrafya Dergisi, (28), 408-422.
• Duong, V. N. ve Gourbesville, P. (2016). Model uncertainty in flood modelling. Case study at vu gia thu bon catchment-Vietnam. Procedia Engineering, 154, 450-458.
• El-Rawy, M., Elsadek, W. M., De Smedt, F. (2022). Flash Flood Susceptibility Mapping in Sinai, Egypt Using Hydromorphic Data, Principal Component Analysis and Logistic Regression. Water, 14(15), 2434.
• Erinç, S., Ertek, A., Güneysu, C. (2000). Jeomorfoloji I. Der Yayınları.
• Fang, X., Thompson, D. B., Cleveland, T. G. ve Pradhan, P. (2007). Variations of time of concentration estimates using NRCS velocity method. Journal of irrigation drainage engineering, 133(4), 314-322.
• Fekete, A. (2009). Validation of a social vulnerability index in context to river-floods in Germany. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 9 (2), 393–403.
• Goudar, M. (2015). Morphometric Analysis And Stream Network Characteristics in Gadag District. In Integrated watershed development in Gadag district (pp. 147-167).
• Gönençgil, B. (2016). Türkiye Fiziki Coğrafyası. AUZEF.
• Görür, A. E. ve Karadeniz, C. (2018). Morfometrik parametrelerin havza hidrolojisi bakımından değerlendirilmesi. Türkiye Ormancılık Dergisi, 19(4), 447-454.
• Haktanır, T. ve Sezen, N. (1990). Suitability of two-parameter gamma and three-parameter beta distributions as synthetic unit hydrographs in Anatolia. Hydrological sciences journal, 35(2), 167-184.
• Hasanuzzaman, M., Islam, A., Bera, B. Shit, P. K. (2022). Flood Susceptibility Mapping Using Morphometric Parameters and GIS. In Spatial Modelling of Flood Risk and Flood Hazards, 15-31. Springer, Cham
• Horton, R. E. (1932). Drainage‐basin characteristics. Eos, transactions american geophysical union, 13(1), 350-361.
• Horton, R. E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology. Geological society of America bulletin, 56(3), 275-370.
• Hoşgören, M. Y. (2001). Hidrografya‘nın Ana Çizgileri: Yeraltısuları-Kaynaklar-Akarsular. Çantay Kitapevi.
• İkiel, C. ve Kaymaz, B. (2005). Adapazarı’nda İklim Koşullarının Mısır Yetiştiriciliğine Etkisi Ulusal Coğrafya Kongresi, Ulusal Coğrafya Kongresi.
• İMO. (2019). (17-18 Temmuz 2019) Düzce Cumayeri Ve Akçakoca Sel Felaketi Değerlendirme Raporu. Türkiye Mühendiler Odası
• Jenson, S. K. ve Domingue, J. O. (1988). Extracting topographic structure from digital elevation data for geographic information system analysis. Photogrammetric engineering remote sensing, 54(11), 1593-1600.
• Jothimani, M., Dawit, Z., Mulualem, W. (2021). Flood susceptibility modeling of Megech river catchment, lake tana basin, north western Ethiopia, using morphometric analysis. Earth Systems and Environment, 5(2), 353-364.
• Kennedy, R. ve Watt, W. (1969). The relationship between lag time and the physical characteristics of drainage basins in Southern Ontario.
• Khosravi, K., Nohani, E., Maroufinia, E., Pourghasemi, H. R. (2016). A GIS-based flood susceptibility assessment and its mapping in Iran: a comparison between frequency ratio and weights-of-evidence bivariate statistical models with multi-criteria decision-making technique. Natural hazards, 83(2), 947-987
• Kirpich, Z. (1940). Time of concentration of small agricultural watersheds. Civil engineering, 10(6), 362.
• Koçman, A. (1993). Türkiye iklimi. Ege Universitesi.
• Koçyiğit, M. B., Hüseyin, Akay., Babaiban, E. (2021). Temel bileşen analizi kullanılarak Doğu Akdeniz Havzası ani taşkın potansiyelinin morfometrik yaklaşımla değerlendirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(3), 1669-1686.
• Kuzma, S. ve Luo, T. (2020). The number of people affected by floods will double between 2010 and 2030. WRI
• Macka, Z., 2001, Determination of texture of topography from large scale contour maps. Geografski Vestnik 73(2):53–62.
• Mahmood, S., Rahman, A. U. (2019). Flash flood susceptibility modeling using geo-morphometric and hydrological approaches in Panjkora Basin, Eastern Hindu Kush, Pakistan. Environmental earth sciences, 78(1), 1-16.
• Mayer, L. (1990). Introduction to quantitative geomorphology: an exercise manual. Prentice-Hall International, Inc.
• Melton, M. A. (1957). An analysis of the relations among elements of climate, surface properties, and geomorphology.
• Mockus, V. (1961). Watershed lag. US Department of Agriculture, Soil Conservation Service, ES–1015, Washington DC.
• Morisawa, M. E. (1962). Quantitative geomorphology of some watersheds in the Appalachian Plateau. Geological society of America bulletin, 73(9), 1025-1046.
• Nikoo, M., Ramezani, F., Hadzima-Nyarko, M., Nyarko, E.K., Nikoo, M. (2016). Floodrouting modeling with neural network optimized by social-based algorithm. Nat. Hazards. 82 (1), 1–24.
• NRCS. (1991). Time of Concentration. Engineering Hydrology Training Series Module 206A (0098-3004).
• O'Callaghan, J. F. ve Mark, D. M. (1984). The extraction of drainage networks from digital elevation data. Computer vision, graphics, image processing, 28(3), 323-344.
• Özcan, E. (2006). Sel olayı ve Türkiye. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi. 26(1), 35-50.
• Özdemir, H. (2007). Havran Çayı Havzasının (Balıkesir) CBS ve Uzaktan Algılama Yöntemleriyle Taşkın ve Heyelan Risk Analizi. İÜ Sosyal Bilimler Enstitüsü Coğrafya Anabilim Dalı.
• Özdemir, H. (2011). Havza Morfometrisi ve Taşkınlar. Fiziki Coğrafya Araştırmaları; Sistematik ve Bölgesel, 5, 457-474.
• Özşahin, E. (2013). Arnavut’ta Taşkın Risk Analizi. International Journal Of Eurasia Social Sciences, 2013(12), 91-109.
• Patton, P. C. (1988). Drainage basin morphometry and floods. In Baker VR, Kochel RC, & P. PC (Eds.), Flood Geomorphology (pp. 51–65). John Wiley & Sons New York.
• Pike, R. ve Wilson, S. (1971). Elevation-relief ratio, hypsometric integral, and geomorphic area-altitude analysis. Geological society of America bulletin, 82(4), 1079-1084.
• Pinter, N. ve Keller, E. (2002). Active Tectonics: Earthquakes, Uplift, and Landscape. In: Prentice Hall, Hoboken.
• Pradhan, B., Shafiee, M., & Pirasteh, S. (2009). Maximum flood prone area mapping using RADARSAT images and GIS: Kelantan river basin. International Journal of Geoinformatics, 5(2).
• Rahman, M., Arya, D. S. ve Goel, N. K. (2010). Limitation of 90 m SRTM DEM in drainage network delineation using D8 method—a case study in flat terrain of Bangladesh. Applied Geomatics, 2(2), 49-58.
• Rahmati, O., Pourghasemi, H.R., Zeinivand, H. (2016). Flood susceptibility mapping using frequency ratio and weights-of-evidence models in the Golestan Province, Iran. Geocarto Int., 31 (1), 42–70.
• Rana, N., Singh, S., Sundriyal, Y., Rawat, G. ve Juyal, N. (2016). Interpreting the geomorphometric indices for neotectonic implications: An example of Alaknanda valley, Garhwal Himalaya, India. Journal of Earth System Science, 125(4), 841-854.
• Reddy, G. P. O., Maji, A. K. ve Gajbhiye, K. S. (2004). Drainage morphometry and its influence on landform characteristics in a basaltic terrain, Central India–a remote sensing and GIS approach. International Journal of Applied Earth Observation Geoinformation, 6(1), 1-16.
• Rentschler, J. ve Salhab, M. (2020). People in harm's way: Flood exposure and poverty in 189 countries. The World Bank.
• Ritter, D., Kochel, R. ve Miller, J. (1995). Process Geomorphology, Dubuque, William C. Brown Pub, 539.
• Schumm, S. A. (1956). Evolution of drainage systems and slopes in badlands at Perth Amboy, New Jersey. Geological society of America bulletin, 67(5), 597-646.
• Selby, M. J. (1985). Earth's changing surface: an introduction to geomorphology. Oxford University Press.
• Sharifi, S. ve Razaz, M. (2014). A New Methodology For Deriving Regional Time Of Concentration Equations Using GIS And Genetic Programming.
• Singh, O., Sarangi, A. ve Sharma, M. (2008). Hypsometric integral estimation methods and its relevance on erosion status of north-western lesser Himalayan watersheds. Water Resources Management, 22(11), 1545-1560.
• Smith, K. G. (1950). Standards for grading texture of erosional topography. American journal of Science, 248(9), 655-668.
• Strahler, A. N. (1952). Hypsometric (area-altitude) analysis of erosional topography. Geological society of America bulletin, 63(11), 1117-1142.
• Strahler, A. N. (1957). Quantitative analysis of watershed geomorphology. Transactions American Geophysical Union, 38(6), 913-920. Strahler, A. N. (1964). Quantitative geomorphology of drainage basins and channel networks. In Chow VT (ed) Handbook of applied hydrology (pp. 4-40–44-74).
• Şahin, C., Doğanay, H. ve Özcan, N. A. (2010). Türkiye Coğrafyası. Gündüz Eğitim ve Yayıncılık.
• Şen, Z. (2009). Taşkın afet ve modern hesaplama yöntemleri. Su Vakfı.
• Taş, M. A. ve Ceylan, M. A. (2020). Melen Çayı Havzası'nda 17-18 Temmuz 2019 Tarihinde Meydana Gelen Sel Afetinin Uğurlu, Esmahanım, Dilaver ve Davutağa Köylerine (Akçakoca) Etkilerinin Coğrafi Bilgi Sistemleri (Cbs) Yazılımlarıyla Tespiti. Journal of International Social Research, 13(74).
• Tellman, B., Sullivan, J., Kuhn, C., Kettner, A., Doyle, C., Brakenridge, G., Erickson, T. ve Slayback, D. J. N. (2021). Satellite imaging reveals increased proportion of population exposed to floods. 596(7870), 80-86.
• Temuçin, E. (1990). Aylık değişme oranlarına göre Türkiye’de yağış rejimi tipleri. Ege Coğrafya Dergisi, 5(1), 160-183.
• Tonbul, S. ve Sunkar, M. (2008). Batman şehrinde yer seçiminin jeomorfolojik özellikler ve doğal risk açısından değerlendirilmesi. Ulusal Jeomorfoloji Sempozyumu, 103-114.
• Turoğlu, H. (1997). İyidere havzasının hidrografik özelliklerine sayısal yaklaşım. Türk Coğrafya Dergisi(32), 355-364.
• Turoğlu, H. (2005, 1-04 Haziran 2005). Bartın’da meydana gelen sel ve taşkınlara ait zarar azaltma ve önleme önerileri Türkiye Kuvaterner Sempozyumu V, İstanbul.
• Turoğlu, H. ve Aykut, T. (2019). Ergene nehri havzası için hidromorfometrik analizlerle taşkın duyarlılık değerlendirmesi. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi(2), 1-15.
• Turoğlu, H. ve Özdemir, H. (2005). Bartın'da Sel ve Taşkınlar, Sebepler, Etkiler, Önleme ve Zarar Azaltma Önerileri. Çantay Kitabevi.
• Utlu, M. ve Özdemir, H. (2018). Havza Morfometrik Özelliklerinin Taşkın Üretmedeki Rolü Biga Çayı Havzası Örneği. Coğrafya Dergisi(36), 49-62.
• Verstappen, H. T. (1983). Applied geomorphology: geomorphological surveys for environmental development. ITC Enschede.
• Waikar, M. ve Nilawar, A. P. (2014). Morphometric analysis of a drainage basin using geographical information system: a case study. Int J Multidiscip Curr Res, 2(2014), 179-184.
• Wanders, N., Karssenberg, D., Roo, A.D., De Jong, S., Bierkens, M. (2014). The suitability of remotely sensed soil moisture for improving operational flood forecasting. Hydrol. Earth Syst. Sci., 18 (6), 2343–2357.
• Zavoianu, I. (2011). Morphometry of drainage basins. Elsevier.