Endek Çayı Havzasında (Horasan-Erzurum) Olası Taşkın Büyüklüğünün Birim Hidrograflarla Değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışma, Erzurum'un Horasan ilçesinde yer alan Endek Çayı Havzası ve kolu Kırmızı Dere Havzası'nda, birim hidrograflar kullanılarak potansiyel taşkın tehlikelerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Havzaların hidrolojik özellikleri ArcGIS Pro yazılımı kullanılarak analiz edilmiş ve havza çıkışlarındaki debi tahmin edilmiştir. İlk olarak, 25 metre çözünürlüklü Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) verileri kullanılarak havzaların akış yönü, akış birikimi ve eğim haritaları oluşturulmuştur. Bu veriler, mekansal olarak değişken ancak zamansal ve debiye bağlı olmayan bir hız alanı üretmek için kullanılmıştır. Daha sonra, havza içindeki herhangi bir noktadan suyun çıkışa ulaşması için geçen süreyi gösteren bir akış zaman haritası oluşturulmuş ve bu harita 30 dakikalık zaman aralıklarıyla eşzamanlı bölgelere ayrılmıştır. Elde edilen veriler kullanılarak hem Endek Çayı Havzası hem de Kırmızı Dere Havzası için birim hidrograf grafikleri oluşturulmuştur. Bu grafikler, ani bir yağış olayını takiben havza çıkışındaki deşarj değişimini zaman içinde göstermektedir. Sonuçlar, Endek Çayı Havzası'nda pik deşarjın yağışın başlamasından yaklaşık 18,5 saat sonra 14408,3 m²/s'lik bir hacimle gerçekleştiğini, Kırmızı Dere Havzası'nda ise pik deşarjın yağışın başlamasından yaklaşık 2,5 saat sonra 4251,3 m²/s'lik bir hacimle gerçekleştiğini göstermektedir. Kırmızı Dere Havzası için elde edilen bulgular, Temmuz 2010'da Saçlık Köyü'nde meydana gelen ve altı kişinin hayatını kaybetmesine neden olan sel felaketi ile karşılaştırılmıştır. Modelin selin zamanlamasını ve büyüklüğünü makul bir doğrulukla tahmin ettiği gözlemlenmiştir. Bu çalışma, birim hidrograf analizinin sel felaketlerinin potansiyel etkilerini değerlendirmek ve afet yönetimi planları geliştirmek için değerli bilgiler sağlayabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, daha doğru ve ayrıntılı sonuçlar, daha yüksek çözünürlüklü verilerin ve gelişmiş modelleme tekniklerinin kullanılmasını gerektirmektedir.

Keywords

• Taşkın Tehlikesi
• Birim Hidrograf
• Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)
• Horasan
• Erzurum.

Assessment of Potential Flood Magnitude in the Endek Stream Basin (Horasan-Erzurum) Using Unit Hydrographs

Abstract

The primary objective of this research is to ascertain the potential flood risk in the Endek Stream Basin, which extends roughly north-south in the Horasan district of Erzurum, and its tributary, the Kırmızı Stream Basin, utilizing unit hydrographs. The study employed ArcGIS Pro software to determine the basin's hydrological characteristics and estimate the discharge volume at the basin outlet. Initially, a 25-meter resolution Digital Elevation Model (DEM) of the basin was procured. Using this model and hydrological tools, flow direction, flow accumulation, and slope maps of the streams within the basin were generated. These primary datasets facilitated the development of a spatially variable velocity field independent of discharge. In the subsequent phase, a flow time map was created, delineating the duration required for water to travel from any point in the basin to its outlet. During the preparation of this map, 30-minute intervals were deemed significant for flood occurrence, and accordingly, the basins were divided into isochrone regions. Utilizing data derived from these analyses, unit hydrograph curves were employed to determine the discharge variation at the basin outlet following a potential sudden precipitation event. These curves were produced separately for both the Endek Stream Basin and the Kırmızı Stream Basin. According to the analysis results, in the Endek Stream Basin, the discharge reached its peak approximately 18.5 hours after the onset of precipitation, with a discharge volume of 14,408.3 m³/s. In the Kırmızı Stream Basin, the peak occurred approximately 2.5 hours after the precipitation began, with a discharge volume of 4,251.3 m³/s. To assess the model's accuracy, reports of the July 2010 flood disaster in Saçlık Village, which resulted in six fatalities, were examined. These examinations revealed that the model yielded highly consistent results in terms of timing and magnitude. Thus, it has been observed that such a study is beneficial in predicting the potential effects of flood disasters, particularly in terms of discharge magnitude and flow duration, and how the disaster might impact the study area. Consequently, it is anticipated that this research will assist authorities in formulating disaster management strategies. However, more accurate and detailed results require the use of higher resolution data and advanced modeling techniques.

Keywords

• Flood Hazard
• Unit Hydrograph
• Geographic Information Systems (GIS)
• Horasan
• Erzurum.

References

1. AFAD. (2018). Türkiye'de Afet Yönetimi ve Doğa Kaynaklı Afet İstatistikleri. Ankara: Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı.
2. AFAD. (2021). AFAD İl Afet Riski Azaltma Planı. Erzurum: AFAD Planlama ve Risk Azaltma Dairesi. Anadolu Haber Ajansı. (2023, 12 21). 2023'te dünyada binlerce kişi sel felaketlerinde can verdi. AA Haber: https://www.aa.com.tr/tr/dosya-haber/2023te-dunyada-binlerce-kisi-sel-felaketlerinde-can-verdi/3088640 adresinden alındı
3. ArcGIS, (24, 06 27). https://learn.arcgis.com/en/projects/predict-floods-with-unit-hydrographs/ adresinden alındı
4. Avcı, V., & Sunkar, M. . (2015). Giresun’Da Sel Ve Taşkın Oluşumuna Neden Olan Aksu Çayi ve Batlama Deresi Havzalarinin Morfometrik Analizleri. Coğrafya Dergisi(30), s. 91-119.
5. Benli, K., & Özçelik, C. (2020). 22-23 Eylül 2015 Bodrum sel felaketi. Teknik Dergi, 31(3), 10013-10032.
6. Beven, K. (1982). On subsurface stormflow: Predictions with simple kinematic theory for saturated and unsaturated flow. Water Resources Research, 18(6), s. 1627-1633.
7. Chen, S., & Hill, A. (2007). Using a unit hydrograph model to predict flood hydrographs in ungauged catchments. Hydrology Research, 38(3), s. 251-261.
8. Clark, C. O. (1945). Storage and the unit hydrograph. Transactions of the American Society of Civil Engineers, 110(1), s. 1419–1446.

9. CNNTURK. (2024, 06 27). CNN TÜRK. https://www.cnnturk.com/turkiye/horasanda-sel-6-olu adresinden alındı. Clark, M., Rupp, D., Woods, R., Zheng, X., Ibbitt, R., Slater, A., . . . Uddstorm, M. (2008). Hydrological data assimilation with the ensemble Kalman filter: Use of streamflow observations to update states in a distributed hydrological model. Advances in water resources, 31(10), s. 1309-1324.
10. Copernicus. (04, 07 2024). Copernicus Land Monitoring Service. Corine Land Cover: https://land. copernicus. eu/en/products/corine-land-cover adresinden alındı
11. Çorapçı, F., & Özdemir, H. (2024). A new approach to flood susceptibility analysis of urbanised alluvial fans: the case of Bursa City (Türkiye). NATURAL HAZARDS, 0. Retrieved 24 September 2024 from https://doi.org/10.1007/S11069-024-06723-W
12. Çanta, E. E. . (2022). Kemalpaşa (Artvin) ilçesi'nde 1 ve 2 boyutlu entegre hidrolik model ile taşkın yayılım haritalarının üretilmesi. Artvin: Artvin Çoruh Üniversitesi/Lisansüstü Eğitim Enstitüsü.
13. Daran, D. (2023). Yüksek çözünürlüklü sayısal arazi modeli kullanılarak Hanna Çayı (Defne) taşkın analizi. Hatay: Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi).
14. Demir, V., & Keskin, A. Ü. (2022). Yeterince akım ölçümü olmayan nehirlerde taşkın debisinin hesaplanması ve taşkın modellemesi (Samsun, Mert Irmağı örneği). Geomatik, 7(2), 149-162.Gülbaz, S. . (2019). Sayısal modeller ile taşkın yayılım haritasının oluşturulması ve risk altında olan alanların belirlenmesi: Türkköse Deresi örneği. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(2), 335-349.
15. İstanbulluoğlu, A., Bağdatlı, C., & Arslan, C. (2017). Trakya Bölgesinde Coğrafi Bilgi Sistemleri (Cbs) Yardimiyla Bazi Havza Alanlarindaki Taşkin Hidrograflarinin Belirlenmesine İlişkin Pilot Uygulamalar. Tekirdağ: Namık Kemal Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi.
16. Kesik, O. A., Aydınoğlu, A. Ç., & Taştan, B. (2016). Ağ Analizi Tekniklerini Kullanarak Afetlerle Başaçikabilmede Erişebilirlik: Istanbul Fatih Ilçesi Örneği. Doğu Coğrafya Dergisi, s. 79-94.
17. Kirkby, M. (1976). Tests of the random network model, and its application to basin hydrology. Earth Surface Processes, 1(3), s. 197-212.
18. Kopar, İ., Polat, S., Hadimli, H., & Özdemir, M. (2005). 4 – 6 Mart 2004 Pulur Çayi (Ilica-Erzurum) Sel-Taşkin Afeti. Doğu Coğrafya Dergisi, s. 187-218.
19. Korkmaz, M. . (2022). Nehirlerde Taşkın Tekerrür Debisi Hesabı ve Taşkın Risk Değerlendirmesi. El-Cezeri, 9(2), 532-541.
20. Kumanlıoğlu, A. A., & Ersoy, S. B. . (2018). Akım gözlemi olmayan havzalarda taşkın akımlarının belirlenmesi: Kızıldere Havzası. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 20(60), 890-904.
21. Maidment, D. R. (1996). Unit hydrograph derived from a spatially distributed velocity field. Hydrological processes, 10(6), s. 831-844.
22. McCuen, R. (1998). Hydrologic Analysis and Design. Upper Saddle River, Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall., s. 143-147.
23. Özdemir, H., & Akbas, A. (2023). Is there a consistency in basin morphometry and hydrodynamic modelling results in terms of the flood generation potential of basins? A case study from the Ulus River Basin (Turkiye). Journal of Hydrology, 625. Retrieved 24 September 2024 from https://doi.org/10.1016/J.JHYDROL.2023.129926 Özcan, E. (2006). Sel Olayı ve Türkiye. Gazi Üniversitesi Gazi Eğitim Fakültesi Dergisi, 35-50.
24. Özşahin, E. (2013). Doğal Afetler Üzerine Bir Değerlendirme, . 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı 25-27 Eylül 2013 (s. 1-8). Hatay: MKÜ.
25. Polat, P., Kopar, İ., & Yalçın, F. (2023). Günebakan (Erzincan) Seli Örneği ile Esence Dağları’nın Güney-Güneybatı Aklanında Oluşan Moloz Yüklü Eski ve Yeni Selleri Denetleyen Morfometrik Faktörler. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 9(2), s. 279-294. doi:https://doi.org/10.21324/dacd.1258129
26. Sanır, F. (2000). Coğrafya Terimleri Sözlüğü. Ankara: Gazi Kitapevi.
27. Sarıgül, O., & Turoğlu, H. . (2020). Kahramanmaraş Şehri Sel ve Taşkınlarının Coğrafi Analizi ve Öngörüler. Coğrafya Dergisi(40), s. 275-293.
28. Singh, V. (2003). Kinematic wave modeling in hydrology. In World Water & Environmental Resources Congress 2003, (s. 1-38).
29. Sunkar, M., & Tonbul, S. (2011). Batman’Da (Güneydoğu Türkiye) Sel Ve Taşkinlarin Oluşumunda Beşeri Faktörlerin Etkisi. Elektronik Sosyal Bilimler Dergisi, 10(37), s. 267-292.
30. Şenol. (2019). Melet Çayı Havzası’nın Aşağı Kesiminde Yaşanan Mekânsal Değişimin Potansiyel Taşkınlardan Etkilenme Durumu. nternational Journal of Geography and Geography Education , 439-453.
31. Tarboton, D. (1997). A new method for the determination of flow directions and upslope areas in grid digital elevation models. Water resources research, 33(2), s. 309-319.