Çeşitli Tekerrür Periyotları için Taşkın Debilerinin Tahmininde Farklı Olasılık Dağılımlarının Karşılaştırılması: Ceyhan Nehri Örneği

Year 2021, Volume: 11 Issue: 2, 731 - 742, 15.12.2021

Evren Turhan Serin Değerli Buse Duyan Çulha

https://doi.org/10.31466/kfbd.997355

Abstract

Taşkınların neden olabileceği tahribatın önlenebilmesi için çeşitli tekerrür periyotlarına bağlı olarak debilerin tahmin edilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Ceyhan Nehri üzerinde yer alan 2004 ve 2020 nolu sırasıyla Misis ve Aslantaş akım gözlem istasyonlarına ait maksimum akım değerlerinden faydalanılmıştır. 1971-2011 yılları arasına ait 41 yıllık veriler kullanılarak 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 ve 1000 yıl tekerrür periyoduna sahip taşkın debileri hesaplanmaya çalışılmıştır. Literatürde sıklıkla incelenen Normal, Gumbel ve Pearson Tip III olasılık dağılım fonksiyonları kullanılmış, elde edilen debilerden en uygun olanının belirlenmesi amacıyla da Kolmogorov-Smirnov testi uygulanmıştır. Sonuç olarak, fonksiyon değerlerinin birbirine oldukça yakın olduğu görülmüş, Misis ve Aslantaş istasyonları için Gumbel dağılımı sonuçlarında daha yüksek debiler gözlemlenmiştir. Uygunluk testi göz önüne alındığında ise her üç olasılık dağılımının da %90 ve %95 anlamlılık düzeylerinde kabul edilebileceği belirlenmiş; Pearson Tip III ve Gumbel dağılımlarında az da olsa bir miktar daha uyumlu sonuçlar ortaya çıktığı tespit edilmiştir.

Keywords

Ceyhan Nehri, Taşkın Frekans Analizi, Olasılık Dağılım Fonksiyonları, Uygunluk Testi.

Comparison of Different Probability Distributions for Estimating Flood Discharges for Various Recurrence Intervals: The Case of Ceyhan River

Abstract

It is of great importance to estimate the flow rates depending on the various recurrence periods in order to prevent the destruction that may be caused by the flash floods. In this study, with annual maximum flow data of flow observation stations was used, numbered of 2004 and 2020 Misis and Aslantaş, respectively, located on the Ceyhan River. Using 41-years of data between 1971 and 2011, flood discharges with a recurrence period of 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 and 1000 years were tried to be calculated. Normal, Gumbel and Pearson Type III probability distribution functions, which are frequently investigated in the literature, were used, and the Kolmogorov-Smirnov test was applied to determine the most optimal distribution function. As a result, it was seen that the distribution function values were quite close to each other, and higher flow rates were specified in the Gumbel distribution results for both stations. Considering the goodness-of-fit, it has been determined that all three probability distributions could be accepted at 90% and 95% significance levels. In addition, it has been seen that the Pearson Type III and Gumbel distributions are slightly more compatible.

Keywords

Ceyhan River, Flood Frequency Analysis, Probability Distribution Functions, Goodness-of-fit Test

References

• Acharya, B., ve Joshi, B. (2020). Flood frequency analysis for an ungauged Himalayan river basin using different methods: a case study of Modi Khola, Parbat, Nepal. Meteorology Hydrology and Water Management, 8(2), 46–51. https://doi.org/10.26491/mhwm/131092
• Ahmad, U. N., Shabri, A., ve Zakaria, Z. A. (2011). Flood frequency analysis of annual maximum stream flows using L-moments and TL-moments approach. Applied Mathematical Sciences, 5(5), 243-253.
• Anlı, A. S. (2006). Giresun Aksu Havzası maksimum akımlarının frekans analizi. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19(1), 99–106.
• Aşık, Ş., Akkuzu, E., ve Karataş, B. (2004). Gediz Havzası akarsuları yıllık toplam akımlarına en uygun olasılık modelinin belirlenmesi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41(3), 177–184.
• Ayaz, S., Aktaş, Ö., Erdoğan, N., Gürsoy, B. H., Atasoy, E., Aydöner, C., ve Akça, L. (2011). Havza bazında yüzeysel su kalitesinin değerlendirilmesi; örnek çalışma: Ceyhan Havzası. 1. Kıyı Bölgelerinde Çevre Kirliliği ve Kontrolü (KÇKK), Tekirdağ.
• Bayazıt, M., ve Oğuz, E. B. Y. (2005). Mühendisler için istatistik. Birsen Yayınevi.
• Baykal, T., ve Terzi, Ö. (2017). Küçük Aksu Çayı taşkın frekans analizi. Cumhuriyet Science Journal CSJ, 38(4), 639–646. https://doi.org/https://doi.org/10.17776/csj.348907
• Bhagat, N. (2017). Flood frequency analysis using Gumbel’s Distribution Method: A case study of Lower Mahi Basin, India. Journal of Water Resources and Ocean Science, 6(4), 51–54. https://doi.org/10.11648/j.wros.20170604.11
• Bhat, M. S., Alam, A., Ahmad, B., Kotlia, B. S., Farooq, H., Taloor, A. K., ve Ahmad, S. (2019). Flood frequency analysis of river Jhelum in Kashmir basin. Quaternary International, 507, 288–294. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.09.039
• Black, A.R., ve Fadipe, D., (2009). Use of historic water level records for re-assessing flood frequency: Case study of the Spey catchment. Water Environ. J. 23, 23–31. https://doi.org/10.1111/j.1747-6593.2007.00105.x
• Chow, V.T., Maidment, D.R., ve Mays, L.W. (1988). Applied Hydrology. McGraw-Hill, International.
• Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİEİ) (2011). Akım gözlem yıllıkları, Ankara.
• Farooq, M., Shafique, M., ve Khattak, M.S. (2018). Flood frequency analysis of river swat using Log Pearson type 3, Generalized Extreme Value, Normal, and Gumbel Max distribution methods. Arab J Geosci 11, 216. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3553-z
• Gumbel, E.J. (1958). Statistics of Extremes. Columbia University Press. https://doi.org/10.7312/gumb92958
• Kumanlıoğlu, A. A., ve Ersoy, S. B. (2018). Akım gözlemi olmayan havzalarda taşkın akımlarının belirlenmesi: Kızıldere Havzası. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 20(60), 201–211. https://doi.org/10.21205/deufmd
• Kumar, R. (2019). Flood frequency analysis of the Rapti River Basin using Log Pearson Type-III and Gumbel Extreme Value-1 Methods. Journal of the Geological Society of India, 94(5), 480–484. https://doi.org/10.1007/s12594-019-1344-0
• Onen, F., ve Bagatur, T. (2017). Prediction of flood frequency factor for Gumbel distribution using Regression and GEP model. Arab J Sci Eng, 42, 3895–3906. https://doi.org/10.1007/s13369-017-2507-1
• Özcan, E. (2006). Sel olayı ve Türkiye. Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 26(1), 35–50.
• Özcan, O. (2007). Sakarya Nehri Alt Havzası’nın taşkın riski analizinin Uzaktan Algılama ve CBS ile belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Bilişim Enstitüsü, İstanbul.
• Saka, F., Coşkun, H., Umarusman, H. B., Demirkol, M. R., Tanrıverdi, O., ve Katırcılar, R. (2019). Yıllık pik debiler için olasılık dağılımının belirlenmesi ve Giresun Aksu Deresi örneği. http://indexive.com/uploads/papers/pap_indexive15938694682147483647.pdf
• Samantaray, S., ve Sohoo, A. (2020). Estimation of flood frequency using statistical method: Mahanadi River basin, India. H2Open Journal, 3(1), 189-207. doi: 10.2166/h2oj.2020.004
• Sandalcı, M. (2018). Flood frequency analysis of Akçay Stream. Sakarya University Journal of Science, 22(5), 1309–1313. https://doi.org/10.16984/saufenbilder.402190
• Spiegel, M. R. (1992).Theory and problems of probability and statistics. New York: McGraw-Hill, pp. 109-111.
• Şahin, M. A. (2013). Regional flood frequency analysis for Ceyhan Basin. Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Şen, K., ve Aksu, H. (2021). İstanbul için standart süreli gözlenen en büyük yağışların eğilimleri. Teknik Dergi, 32(1), 10495-10514. https://doi.org/10.18400/tekderg.647558
• Tanoue, M., Hirabayashi, Y., ve Ikeuchi, H., (2016). Global-scale river flood vulnerability in the last 50 years. Sci. Rep., 6, 36021. https://doi.org/10.1038/srep36021
• Tarım ve Orman Bakanlığı (TOB), Su Yönetimi Genel Müdürlüğü (2018). Ceyhan Havzası taşkın yönetim planı. Ankara.
• Üneş, F., Kaya, Y.Z., Varçin, H., Demirci, M., Taşar, B., ve Zelenakova, M. (2020). Flood hydraulic anayses: A case study of Amik Plain, Turkey. Water, 12(7), 2070. https://doi.org/10.3390/w12072070
• Yavuz, A. A., ve Ergul, B. (2010). A study on the determining the best probability distribution for the annual average amount of water entering the Porsuk Dam. International Journal of Natural and Engineering Sciences, 4(3), 1–6.
• Yılmaz, M., Tosunoğlu, F., ve Demirel, M. C. (2021). Taşkın frekansı analizinde klasik yöntemler ve alternatif bir parametre tahmin yönteminin karşılaştırılması. Journal of the Institute of Science and Technology, 11(2), 1243–1254. https://doi.org/10.21597/jist.805365
• Yue, S., Ouarda, T.B.M.J., Bobée, B., Legendre, P., ve Bruneau, P., (1999). The Gumbel mixed model for flood frequency analysis. Journal of Hydrology, 226, 88–100.
• Yüce, M. İ., ve Eşit, M. (2020). Ceyhan Havzasının kuraklık risk haritasının SPI ve SPEI metotları ile belirlenmesi. Su Kaynakları, 5(2), 1–8.