Estimation of flood using hydrograph analysis of creeks causing of floods in Antakya

Abstract

Aims: The aims of this study were to estimate flood flow and generate flood hydrographs having different return periods for the nine creeks in Antakya using three synthetic hydrograph methods.

Methods and Results: In this study, the maximum discharge for 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years return period is determined by using DSI, Mockus and Gray synthetic hydrograph methods. These methods were applied to Ballıöz, Kisecik, Altinçay, Gulderen Kuyucak, Karaksi, Dikmece Arpalı and Karaali creeks. Basin features of the creeks were determined accurately and quickly using GIS. These features were used in the calculation of the synthetic methods of hydrograph components. Precipitations for different return periods have estimated using statistical methods, and run-off from precipitation was estimated using the SCS method.

Conclusions: It was found that Gray method has the maximum flood flow values. According to this method flood with 100-year return period was estimated for Ballıöz creek is 309 m³ s^-1, for Kisecik is 283 m³ s^-1, for Altincay creek is 169 m³ s^-1, for Karaksi creek is 295 m³ s^-1, for Gülderen creek is 131 m³ s^-1, for Kuyucak creek is 92 m³ s^-1, for Dikmece creek is 270 m³ s^-1, for Arpalı creek is 141 m³ s^-1 and for Karaali creek is 196 m³ s^-1. These flood values were recommended to use for design of flood protection structures.

Significance and Impact of the Study: Floods are one of the natural disasters causing loss of life and property. Various flood prevention and flood protection structures are projected to decrease effect of flood disaster. The most important criteria for a flood protection project is the knowledge of maximum flood discharge. However, there are no stream discharge observations for creeks flow through Orontes River in Antakya. In this study, the maximum discharge for 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years return period is determined for 9 creeks by using synthetic hydrograph methods. The results of this study made a significant contribution to the decision-makers to plan and project the flood prevention water structures more accurately.

Keywords

• Synthetic hydrograph
• Flood analysis
• Orontes river
• DSI method
• Mockus method

Antakya’da taşkına neden olan yan derelerde hidrograf analizi ile taşkın tahmini

Öz

Amaç: Bu çalışmanın amacı, Antakya merkezinden geçen ve debi ölçümü olmayan, yan derelerde meydana gelebilecek 2, 5, 10, 25, 50 ve 100 yıllık yinelenmeli taşkın debilerinin sentetik hidrograf yöntemleri ile tahmin edilmesidir.

Yöntem ve Bulgular: Bu çalışmada, Ballıöz, Kisecik, Altınçay, Gülderen, Kuyucak, Karaksı, Dikmece, Arpalı ve Karaali derelerinin havza parametreleri CBS ile belirlenmiş ve DSİ, Mockus ve Gray sentetik yöntemlerinin hidrograf elemanlarını hesaplamada kullanılmıştır. İstatistiksel yöntemlerle farklı yinelenmeli yağış verileri elde edilmiş, Bu veriler SCS yönteminde kullanılarak, yağış verilerinden yüzey akış tahmin edilerek, üç sentetik yönteme göre derelerin 5, 25, 50, 100 yıllık taşkın hidrografları oluşturulmuştur. Yöntemlerin kıyaslanması sonucunda Gray yöntemi en büyük taşkın debisi değerlerini vermiştir. Gray yöntemi ile 100 yıllık taşkın debisi, Ballıöz deresi için 309 m³ sn^-1, Kisecik için 283 m³ sn^-1, Altınçay için 169 m³ sn^-1, Karaksı için 295 m³ sn^-1, Gülderen için 131 m³ sn^-1, Kuyucak için 92 m³ sn^-1, Dikmece için 270 m³ sn^-1, Arpalı için 141 m³ sn^-1, Karaali için 196 m³ sn^-1 olarak tahmin edilmiştir. Taşkın debilerinin Mockus yönteminde, Gray’e göre yaklaşık %7 daha az, DSİ yönteminde ise Gray’e göre yaklaşık %50 daha az olduğu gözlenmiştir.

Genel Yorum: Bu çalışma ile Antakya’da, taşkına neden olan ve akım ölçümü olmayan yan derelerin, havza parametrelerinden farklı yinelenme yılları için 3 farklı yöntem ile taşkın debileri hesaplanmıştır. Bu derelerde yapılacak taşkın önleme yapılarının planlanmasında proje debisi olarak en büyük taşkın debisini veren Gray yönteminden elde edilen debi değerlerinin kullanılması önerilmiştir.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Taşkınlar mal ve can kaybına neden olan doğal afetlerden biridir. Taşkınların zararından korunmak için çeşitli taşkın önleme ve koruma yapıları projelenir. Bu yapıların projelenmesinde bilinmesi gereken en önemli kriter taşkın debisidir. Taşkın debi değerleri, akım ölçümü olmayan akarsularda sentetik yöntemler kullanılarak hesaplanmaktadır. Bu çalışma ile Antakya merkezde bulunan 9 dere için farklı yinelenme yılları için taşkın debileri hesaplanmıştır. Karar vericilerin, taşkını önleyici su yapılarının daha doğru bir şekilde planlanmaları ve projelenmeleri konusunda, bu çalışmanın sonuçları önemli katkı sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler

• Sentetik hidrograf
• Taşkın analizi
• Asi nehri
• DSİ yöntemi
• Mockus yöntemi

References

1. Anonim (2002) Hatay-Antakya Asi nehri yan dereleri yukarı havza ıslahı ön inceleme raporu. DSİ Genel Müdürlüğü yayınları, Yayın No: 290121, Ankara.
2. Ashfaq A, Webster P (2000) The timing of runoff response in desing flood analysis. Hydrol. Process. 14 (7): 1217-1233.
3. Bakanoğulları F, Günay S (2011) Kırklareli Vize Deresi Havzası birim hidrograf elemanlarının belirlenmesi. Tar. Bil. Ar. Der. 4 (2): 7-13.
4. Chandrmohan T, Durbude DG (2001) Estimation of run-off using small watershed models, J. Hydrol. 24 (2): 45-53.
5. Chow VT, Maidment D, Mays LV (1988) Applied hydrology. McGraw-Hill Book Company, New York. pp 572.
6. Demiryürek M, Tongarlak E, Okur M (1999). Konya-Çiftliközü Karabalçık Deresi Havzası yağış ve akış Karakteristikleri. KHGM Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Sonuç Raporu, APK Dairesi Başkanlığı, Ankara. 115 s.
7. Gevrek İ (2016) Antakya’da taşkina neden olan yan derelerde hidrograf analizi ile taşkin tahmini. Yüksek Lisans Tezi, Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bil. Ens., Biyosistem Mühendisliği ABD, 119 s.
8. Hromadka TV, Whitley RJ (1994). The rational method for peak flow-rate estimation. Water Resour. Bull. 30 (6): 1001-1009.

9. Karaş E (2000) Bilecik-Pazaryeri Kurukavak Deresi Havzası yağış ve akış karakteristikleri. KHGM Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Sonuç Raporu, APK Dairesi Başkanlığı, Ankara. 117s.
10. Mockus V (1949) Estimation of total (and peak rates of) surface run-off for individual storms. Exhibits A, Appendix B, Interim Survey Report, Grand (Neosho) River Watershed. U.S. Department of Agriculture, Washington DC. pp 61.
11. Oğuz İ, Balçın M (2003) Tokat-Uğrak Deresi Havzası yağış ve akış karakteristikleri. KHGM Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Sonuç Raporu, APK Dairesi Başkanlığı, Ankara. 124 s.
12. Öztürk F, Apaydın H (1997) Açık drenaj kanalı proje debisinin belirlenmesinde kullanılan yöntemlerin karşılaştırılması. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi ve Kültürteknik Derneği, 6. Ulusal Kültürteknik Kongresi, 5-8 Haziran, Bursa, Türkiye. 104-112 s.
13. Sevinç AN (1987) Eskişehir-Karapazar-Çayır Havzası yağış ve akış karakteristikleri. Köy Hizmetleri Araştırma Enstitüsü yayınları, Yayın No: 204, Eskişehir.
14. Sheridan JM (1994) Hydrograph time parameters for flatland watersheds. T ASAB. 37: 103-113.
15. Sorman AU., (1995) Estimation of peak discharge using GIUH model in Saudi-Arabia. J Water Res PL-ASCE. 121 (4): 287-293.
16. Törün MA (1998) Samsun Ayvalı Deresi Havzası yağış ve akış karakteristikleri. KHGM Toprak ve Su Kaynakları Araştırma Sonuç Raporu, APK Dairesi Başkanlığı, Ankara. 106 s.
17. Tülücü K (2002) Hidroloji. Çukurova Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Yayın No: 139, Ders Kitapları Yayın No: A-44, Adana.
18. Viesman WJ, Lewis GL (1995) Introduction to hydrology. Happer Collins College Publishers, USA. pp 780.