Determination of suitable sites for rainwater harvesting in Denizli Serinhisar district watershed

Year 2024, Volume: 30 Issue: 5, 668 - 678, 30.10.2024

Onur Mehmethan Özben Mahmud Güngör

Abstract

In this article, the suitable sites for rainwater harvesting of the
Serinhisar watershed were determined by accepting the watershed
characteristics affecting the rainwater harvesting as criteria and
weighting these criteria. For this purpose, a Geographical Information
System (GIS) application integrated with the Analytical Hierarchy
Process (AHP), which is one of the Multi-Criteria Decision Making
methods, was implemented. Firstly, the watershed model was created in
the GIS environment and the slope and drainage density criteria were
obtained from this model. One of the criteria, the land use data, was
combined with the soil class data in the GIS environment to obtain the
Curve Number (CN) data. By using this CN data and watershed
precipitation data, runoff data and accordingly the last criterion, the
runoff potential, were obtained with the Soil Conservation Service –
Curve Number (SCS-CN) Method. The criteria, which were given
importance and weighted according to each other in the AHP steps by
reclassification, were combined in a single map according to their
weights and presented as a suitability map.

Keywords

Serinhisar Watershed, Rainwater Harvesting, CBS, AHP, SCS-CN

Denizli Serinhisar ilçesi havzasında yağmur suyu hasadına uygun bölgelerin belirlenmesi

Abstract

Bu makalede Serinhisar havzasının yağmur suyu hasadına uygun
bölgeleri, yağmur suyu hasadına etki eden havza karakteristiklerinin
kriter olarak kabul edilmesi ve bu kriterlerin ağırlıklandırılması ile
tespit edilmiştir. Bu amaçla Çok Kriterli Karar Verme yöntemlerinden
biri olan Analitik Hiyerarşi Yöntemi (AHY) ile entegre Coğrafi Bilgi
Sistemi (CBS) uygulaması yapılmıştır. Öncelikle CBS ortamında havza
modeli oluşturulmuş ve bu model üzerinden eğim ve drenaj yoğunluğu
kriterleri elde edilmiştir. Kriterlerden bir diğeri olan arazi kullanım
verisi, CBS ortamında toprak sınıfı verisi ile birleştirilerek Eğri
Numarası (CN) verisi elde edilmiştir. Bu CN verisi ve havza yağış verileri
kullanılarak Toprak Koruma Servisi – Eğri Numarası (SCS-CN) Yöntemi
ile akış verileri ve buna bağlı olarak son kriter olan akış potansiyeli elde
edilmiştir. Yeniden sınıflandırma yapılarak AHY adımlarında
birbirilerine göre önem katsayısı verilen ve ağırlıklandırılan kriterler,
ağırlıklarına göre tek bir haritada birleştirilmiş ve uygunluk haritası
olarak sunulmuştur.

Keywords

Serinhisar Havzası, Yağmur Suyu Hasadı, CBS, AHY, SCS-CN

References

• [1] Uyduranoğlu Öktem A, Aksoy A. Türkiye’nin Su Riskleri Raporu. 1. Baskı. İstanbul, Türkiye, Ofset Yapımevi, 2014.
• [2] Saha A, Ghosh M, Chandra Pal S. Identifying suitable sites for rainwater harvesting structures using runoff model (SCS-CN), remote sensing and GIS techniques in upper Kangsabati Watershed, West Bengal, India. Editors: Adhikary PP, Shit PK, Santra P, Bhunia GS, Tiwari AK, Chaudhary BS. Geostatistics and Geospatial Technologies for Groundwater Resources in India, 119–150, Cham, Zug, Switzerland, Springer Cham, 2021.
• [3] Patil D, Kumar G, Kumar, A, Gupta R. “A systematic basinwide approach for locating and assessing volumetric potential of rainwater harvesting sites in the urban area”. Environmental Science and Pollution Research, 30(6), 14707–14721, 2023.
• [4] Nabit BI, Al-Anbari RH, Alwan IA. “Identifying suitability rainwater harvesting zones in Diyala Watershed, Iraq, Using Multi-Criteria Analysis and GIS Modelling”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1158(2), 1-11, 2023.
• [5] Kara B, Baykurt G. “Using the SCS curve number method for rainwater harvesting: A case study from Yenipazar, Turkey”. International Journal of Advances in Engineering and Management, 4(4), 1204-1216, 2022.
• [6] Özben OM. Havza Bazlı Yağmur Suyu Hasadı Potansiyelinin Belirlenmesi: Denizli Serinhisar İlçesi Örneği. Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2022.
• [7] Eren B, Aygün A, Likos S, Damar Aİ. “Yağmursuyu hasadı: Sakarya Üniversitesi Esentepe Kampüsü potansiyelinin değerlendirilmesi”. Uluslararası Mühendislik ve Teknoloji Araştırmaları Dergisi, 1(1), 1-5, 2016.
• [8] Ibrahim GRF, Rasul A, Hamid AA, Ali ZF, Dewana AA. “Suitable site selection for rainwater harvesting and storage case study using Dohuk Governorate”. Water, 11(4), 1-16, 2019.
• [9] Aladenola OO, Adeboye OB. “Assessing the potential for rainwater harvesting”. Water Resources Management, 24(10), 2129-2137, 2009.
• [10] Abd-el-Kader MM, El-Feky AM, Saber M, AlHarbi, MM, Alataway A, Alfaisal FM. “Designating appropriate areas for flood mitigation and rainwater harvesting in arid region using a GIS-based multi-criteria decision analysis”. Water Resources Management, 37(3), 1083–1108, 2023.
• [11] Alene A, Yibeltal M, Abera A, Andualem TG, Lee SS. “Identifying rainwater harvesting sites using integrated GIS and a multi-criteria evaluation approach in semi-arid areas of Ethiopia”. Applied Water Science, 12(10), 1–16, 2022.
• [12] Waghaye AM, Singh DK, Sarangi A, Sena DR, Sahoo RN, Sarkar SK. “Identification of suitable zones and sites for rainwater harvesting using GIS and multicriteria decision analysis”. Environmental Monitoring and Assessment, 195(2), 1–19, 2023.
• [13] Khan D, Raziq A, Young HWV, Sardar T, Liou YA “Identifying potential sites for rainwater harvesting structures in Ghazi Tehsil, Khyber Pakhtunkhwa, Pakistan, using geospatial approach”. Remote Sensing, 14(19), 1-26, 2022.
• [14] Setiawan O, Nandini R. “Identification of suitable sites for rainwater harvesting using GIS-based multi-criteria approach in Nusa Penida Island, Bali Province, Indonesia”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1039(1), 1-18, 2022.
• [15] Farooq S, Mahmood K, Faizi F. “Comparative simulation of GIS-based rainwater management solutions”. Water Resources Management, 36(9), 3049–3065, 2022.
• [16] Ammar A, Riksen M, Ouessar M, Ritsema C. “Identification of suitable sites for rainwater harvesting structures in arid and semi-arid regions: A review”. International Soil and Water Conservation Research, 4(2), 108-120, 2016.
• [17] Tumbo S, Mbilinyi B, Mahoo H, Mkilamwinyi F. “Identification of suitable indices for identification of potential sites for rainwater harvesting”. Tanzania Journal of Agricultural Sciences, 12(2), 35-46, 2016.
• [18] Singh LK, Jha MK, Chowdary VM. “Multi-criteria analysis and GIS modeling for identifying prospective water harvesting and artificial recharge sites for sustainable water supply”. Journal of cleaner production, 142, 1436- 1456, 2017.
• [19] Agarwal R, Garg, PK, Garg, RD. “Remote sensing and GIS based approach for identification of artificial recharge sites”. Water Resources Management, 27(7), 2671-2689, 2013.
• [20] Kumar T, Jhariya DC. “Identification of rainwater harvesting sites using SCS-CN methodology, remote sensing and Geographical Information System techniques”. Geocarto International, 32(12), 1367-1388, 2016.
• [21] Al-Komaim MDA. Site suitability analysis for different indigenous rainwater harvesting systems - A case study of Sana’a Water Basin. Master's Thesis, Wageningen University and Reasearch, Gelderland, Netherlands, 2018.
• [22] Mahmood K, Qaiser A, Farooq S, Nisa MU. “RS- and GISbased modeling for optimum site selection in rain water harvesting system: an SCS-CN approach”. Acta Geophysica, 68(4), 1175-1185, 2020.
• [23] Al-Ghobari H, Dewidar AZ. “Integrating GIS-based MCDA techniques and the SCS-CN method for identifying potential zones for rainwater harvesting in a semi-arid area”. Water, 13(5), 1-16, 2021.
• [24] Mugo GM, Odera PA. “Site selection for rainwater harvesting structures in Kiambu County-Kenya”. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 22(2), 155-164, 2019.
• [25] Aghad M, Manaouch M, Sadiki M, Batchi M, Al Karkouri J. “Identifying suitable sites for rainwater harvesting using runoff model (SCS-CN), remote sensing and GIS based fuzzy analytical hierarchy process (FAHP) in Kenitra Province, NW Morocco”. Geographia Technica, 16(3), 111-127, 2021.
• [26] Ouali L, Hssaisoune M, Kabiri L, Slimani MMH, El Mouquaddam K, Namous, M, Bouchaou L. “Mapping of potential sites for rainwater harvesting structures using GIS and MCDM approaches: case study of the Toudgha watershed, Morocco”. Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration, 7(1), 49-64, 2022.
• [27] Sohail Waqas M, Jehanzeb M, Cheema M, Hussain S, Khalid MU, Khan MS. “Rainwater harvesting: A sustainable water management option for irrigation of public parks”. Environmental Sciences Proceedings, 23(1), 1-4, 2022.
• [28] Pamuk Mengü G, Akkuzu E. “Küresel su krizi ve su hasadı teknikleri”, Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 5(2), 75-85, 2008.
• [29] Örs İ, Safi S, Ünlükara A, Yürekli K. “Su hasadı teknikleri, yapıları ve etkileri”. Reserach Journal of Agricultural Sciences, 4(2), 65-71, 2011.
• [30] Ekinci B. Su Kaynaklarının Verimli Kullanılmasına Yönelik Örnek Ülke Uygulamaları ve Ülkemizde Bu Çalışmaların Uygulanabilirliği. Uzmanlık Tezi, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2015.
• [31] Yeniçeri M, “Yağmur sularının hasadı ve aktif olarak tarımsal sulamada kullanılması”. Journal of Disaster and Risk, 1(2), 126-136, 2018.
• [32] Sevimli A. Sürdürülebilir Yağmur Suyu Yönetimi Uygulamaları: Bursa Uludağ Üniversitesi Görükle Kampüsü Örneği. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye, 2021.
• [33] Yükselir H, Ağaçsapan B, Çabuk A. “CBS tabanlı çatıların yağmur suyu toplama kapasitesinin hesaplanması”. GSI Journals Serie C: Advancements in Information Sciences and Technologies, 1(2), 16-26, 2019.
• [34] Kalıpçı E, Başer V, Genç N. “Coğrafi bilgi sistemi kullanarak yağmur suyu hasadının değerlendirilmesi: Giresun Üniversitesi kampüs örneği”. Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, 10(1), 49-58, 2021.
• [35] Şener E, Şener Ş, Davraz A. “Groundwater potential mapping by combining fuzzy-analytic hierarchy process and GIS in Beyşehir Lake Basin, Turkey”. Arabian Journal of Geosciences, 11(8), 1–21, 2018.
• [36] Aykut T. “Determination of groundwater potential zones using geographical information systems (GIS) and analytic hierarchy process (AHP) between Edirne-Kalkansogut (northwestern Turkey)”. Groundwater for Sustainable Development, 12(1), 1-16, 2021.
• [37] Saral A. Çok Kriterli Karar Verme ve Bilgi Difüzyonu Yöntemleri Yardımıyla, Taşkın Risk Analizi Yazılımının Gerçekleştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2010.
• [38] Özcan O. “Taşkın tespitinin farklı yöntemlerle değerlendirilmesi: Ayamama Deresi örneği”. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 3(1), 9-27, 2017.
• [39] Özdemir H. “SCS CN Yağış-akış modelinin CBS ve uzaktan algılama yöntemleriyle uygulanması: Havran Çayı Havzası örneği (Balıkesir)”. Coğrafi Bilimler Dergisi, 5(2), 1-12, 2007.
• [40] United States Geological Survey. “USGS EarthExplorer”. https://earthexplorer.usgs.gov/ (10.01.2023).
• [41] Rahimi R. Helmand Bölgesi akarsularının akım karakteristiklerinin havza fizyografik parametreleri ile belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2021.
• [42] Altıparmak S, Türkoğlu N. “Yakacık Çayı Havzası’nın (Hatay) morfometrik analizi”. The Journal of the Faculty of Languages and History-Geography, 58(1), 353-374, 2018.
• [43] Horton RE. “Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology”. Geological society of America bulletin, 56(3), 275-370, 1945.
• [44] Doğmaz M. Batı Akdeniz Bölgesi Akarsularının Akım Karakteristiklerinin Havza Fizyografik Parametreleri ile Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2018.
• [45] Esri. “Sentinel-2 10-Meter Land Use/Land Cover”. https://livingatlas.arcgis.com/landcover/ (11.01.2023).
• [46] Mishra SK, Singh VP. Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) Methodology. 1nd ed. Dordrecht, Netherlands, Kluwer Academic Publishers, 2003.
• [47] Food and Agriculture Organization of the United Nations. ”Digital soil map of the World”. https://www.fao.org/soils-portal/data-hub/soil-mapsand-databases/faounesco-soil-map-of-the-world/en/ (11.01.2023).
• [48] Meteoroloji Genel Müdürlüğü. “Meteorolojik Parametreler”. https://mevbis.mgm.gov.tr/mevbis/ui/index.html#/Wor kspace (5.02.2023).
• [49] Kahinda JM, Lillie ESB, Taigbenu AE, Taute M, Boroto RJ. “Developing suitability maps for rainwater harvesting in South Africa”. Physics and Chemistry of the Earth, 33(8-13), 788-799, 2008.
• [50] Mesta B, Kargı PG, Tezyapar İ, Ayvaz MT, Göktaş RK, Kentel E, Tezel U. “Yenicegörüce Havzası’ndaki yağış-akış ilişkisinin HEC-HMS hidrolojik modeli ile belirlenmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(8), 949-955, 2019.
• [51] Van Mullem JA. “Runoff and peak discharges using GreenAmpt infiltration model”. Journal of Hydraulic Engineering, 117(3), 354-370, 1991.
• [52] Saaty TL. The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. 1nd ed. New York, USA, McGraw-Hill, 1980.
• [53] Bozdoğan M, Canpolat E. “Analitik hiyerarşi süreci (AHS) ile Delibekirli (Kırıkhan/Hatay) Havzası’nın kütle hareketleri duyarlılık analizi”. Ege Coğrafya Dergisi, 31(1), 33-53, 2022.
• [54] Denizli Büyükşehir Belediyesi Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü. “Ücret ve Tarifeler”. https://www.deski.gov.tr/~/ucret-ve-tarifeler (05.09.2023).