Derinöz Baraj Havzasinda Şiddetli Erozyon Alanlarinin Belirlenmesi Ve Rezervuar Sediment Yükünün Hesaplanmasi

Year 2020, Volume: 5 Issue: 2, 24 - 33, 25.09.2020

Melis Özge Pınar , Suat Şahin Sevinç Madenoğlu , Günay Erpul

Abstract

Barajlardaki sediment birikimi, baraj kullanım ömrünün yani sedimantasyon ile barajların ekonomik sürdürülebilirliğinin azalma nedenidir. Dünya’nın birçok barajında sediment birikme eğilimi görüldüğünden, barajları azami süre ile kullanmak amacıyla rezervuara gelen sediment miktarı tahmin edilerek, baraj rezervuarı yeterli bir hacimde ve belirlenen ekonomik bir ömrü olacak şekilde tasarlanmaktadır. Dolayısıyla, hem sediment mühendislik hesaplamalarının güncel, test edilmiş model ve yöntemlerle yapılması, hem de baraj su toplama havzasında sürdürülebilir arazi ve toprak yönetiminin uygun teknolojik ama hesaplı yaklaşımlarının uygulanması ihtiyacı doğmuştur. Türkiye’de ulusal ölçekte YETKE (Yenilenmiş Evrensel Toprak Kaybı Eşitliği) teknolojisi kullanımıyla gerçekleştirilen çalışmalardan biri de bu çalışma olup Samsun İl sınırları içerisinde bulunan Derinöz Baraj Havzası’nda gerçekleştirilmiştir. Çalışma, 4.816,5 ha’ lık havza alanı içerisinde, tarım, orman, mera ve diğer alanlar olmak üzere dört temel arazi kullanım türleri altında değerlendirilmiştir. İlk aşamada havzanın potansiyel ve mevcut toprak kayıpları Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Uzaktan Algılama (UA) uyumlu YETKE yöntemiyle belirlenmiştir. Model faktör, alt-faktörlerin hesaplamalarında 1/25000’lik Sayısal Yükseklik Modelinden (SYM) yararlanılmıştır. Havzada 205,91 ha tarım, 2218,07 ha mera 2331,06 ha orman ve 61,42 ha diğer arazi kullanım türleri bulunmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre, çok şiddetli erozyona maruz kalan alanlar tarım (38 ton ha-1 yıl-1) ve mera (70,6 ton ha-1 yıl-1) arazi kullanım türlerine aittir. İkinci aşamada, Sediment İletim Oranı (SİO) dikkate alınarak yapılan değerlendirmede ise sırasıyla tarım ve mera arazilerinden 27 ton ha-1 yıl-1 ve 31,5 ton ha-1 yıl-1 sediment miktarının havza akarsu deseni tarafından rezervuara taşındığı belirlenmiştir. Dolayısıyla, öncelikle tarım ve mera arazilerinde için gerekli önlemlerin alınıp bu tür toplama havzası arazilerinde, Sürdürülebilir Arazi Yönetimi (SAY), Sürdürülebilir toprak Yönetimi (STY) ve Ekonomik Sürdürülebilir Havza Yönetimi’ nin uygulanması gerekmektedir. Bu da, koruma yöntemleriyle hem baraj ekonomik ömür kayıplarının karşılaştırmalı olarak analiz edilmesi hem de baraj havzalarının ekonomik analizlerinin yapılması gibi ciddi süreçleri beraberinde getirmektedir.

Keywords

Erozyon, Sediment, YETKE, Sürdürülebilir Havza Yönetimi, Baraj Güvenliği

References

• AEG, Association of Environmental and Engineering Geologist. https://aegweb.org/page/Erosion (02/09/2018).
• Akgöz, R , İnce, K , Erpul, G . (2020). Ulusal Dinamik Rüzgâr Erozyonu Modeli ve İzleme Sistemi Pürüzlülük Parametresinin Belirlenmesi . Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi , 35 (1) , 124-132 . DOI: 10.7161/omuanajas.632156.
• Akgöz, R, İnce, K , Erpul, G . (2020). Ulusal Dinamik Rüzgâr Erozyonu Modeli Ve İzleme Sistemi Bitki Örtüsü Parametresinin Belirlenmesi Toprak Su Dergisi, 9 (1) , 37-44 . DOI: 10.21657/topraksu.628988.
• Anonim, 2015. http://www.amasya.bel.tr/icerik/240/1557/barajlar.aspx (06/09/2018).
• Basaran M, Erpul G, Tercan AE, Canga MR (2007) The effects of land use changes on some soil properties in Indagi MountainPass, Cankırı, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment. Volume 136, Issue 1–3, pp 101–119.
• Basaran, M., Erpul, G., & Ozcan, A. U. (2008). Variation of macro-aggregate stability and organic matter fractions in the basin of Saraykoy-II Irrigation Dam, Cankiri, Turkey. FreseniusEnvironmental Bulletin, 17, 224–239.
• Bayramin I, Erpul G, Erdogan HE (2006) Use of CORINE methodology to assess soil erosion risk in the semi-arid area of Beypazari, Ankara. Turk J Agric For 30:81–100.
• Bayramin, I., Basaran, M., Erpul, G., & Canga, M. R. (2008). Assessing the effects of land use changes on soil sensitivity to erosion in a highland ecosystem of semi-arid Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, Assessment, 140, 249–265.
• Borrelli P., Robinson D.A., Fleischer L.R., Lugato E., Ballabio C., Alewell C., Meusburger K., Modugno S., Schütt B., Ferro V., Bagarello V., Van Oost K., Montanarella L., Panagos P (2017). An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion. Nat. Commun.
• Cerdà, A., Giménez-Morera, A., Bodí, M.B., (2009). Soil and water losses fromnew citrus orchards growing on sloped soils in the western Mediterranean Basin. Earth Surf. Process. Landf. 34, 1822–1830. http://dx.doi.org/10.1002/esp.1889.
• Collins, A.L., Walling, D.E., Sichingabula, H.M., (2001). Suspended sediment source fingerprinting in a small tropical catchment and some management implications. Appl. Geogr. 21, 387–412.
• ÇEM., 2016. Ulusal Ölçekte Rüzgâr Erozyonu Risk Haritasının Hazırlanması Projesi, Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü, Ankara, Türkiye.
• DSİ, (2005). Ladik-Derinöz Projesi Revize Planlama (II) Raporu.
• DSİ, (2013). Türkiye Akarsularında Süspanse Sediment Gözlemleri [2006-2012], Ankara.
• Erpul G., Şahin S., Akgöz R., İnce K., Güden A., Çetin E., 2016. Türkiye Yağışlarının Özellikleri ve Yenilenmiş Evrensel Toprak Kayıpları Eşitliği (YETKE) R Faktörü. Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü Yayınları. s:10-22, Ankara.
• Erpul, G., Şahin, S., İnce, K., Küçümen, A., Akdağ, M.A., Demirtaş, İ., Çetin, E., 2018. Türkiye Su Erozyonu Atlası. Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü Yayınları. Ankara.
• Fox, G. A., Sheshukov, A., Cruse, R., Kolar, R. L., Guertault, L., Gesch, K. R. and Dutnell, R. C. (2016). Reservoir Sedimentation and Upstream Sediment Sources: Perspectives and Future Research Needs on Streambank and Gully Erosion. Environmental Management. 57:945–955 DOI 10.1007/s00267-016-0671-9.
• García-Orenes, F., Cerdà, A., Mataix-Solera, J., Guerrero, C., Bodí, M. B., Arcenegui, V., Sempere, J. G. (2009). Effects of agricultural management on surface soil properties and soil-water losses in eastern Spain. Soil and Tillage Research, 106(1), 117–123. https://doi.org/10.1016/j.still.2009.06.002.
• Guzman, C. D., Tilahun, S. A., Zegeye, A. D., & Steenhuis, T. S. (2013). Suspended sediment concentration-discharge relationships in the (sub-) humid Ethiopian highlands. Hydrology and Earth System Sciences, 17(3), 1067–1077. https://doi.org/10.5194/hess-17-1067-2013.
• İnce, K., Çelik, S., Erpul, G. 2019. Determination and Mapping of Wind Erosion Soil Susceptibility Variables at the National Scale in Turkey, Ege Univ. Ziraat Fak. Derg., 56 (1):109-120, DOI:10.20289/zfdergi.455581
• Kondolf, G. M., Gao, Y., Annandale, G. W., Morris, G. L., Jiang, E., Zhang, J., … Yang, C. T. (2014). Sustainable sediment management in reservoirs and regulated rivers: Experiences from five continents. Earth’s Future, 2(5), 256–280. https://doi.org/10.1002/2013EF000184.
• Lee, S. (2004) Soil erosion assessment and its verification using the Universal Soil Loss Equation and geographic information system: a case study at Boun. Korea Environ Geol 45:457–465.
• Lenzi, M.A. (2002). Stream bed stabilization using boulder check dams that mimic step-pool morphology features in Northern Italy. Geomorphology 45 (2002) 243–260.
• Madenoğlu, S., Atalay, F., Erpul, G., 2020. Uncertainty assessment of soil erodibility by direct sequential Gaussian simulation (DSIM) in semiarid land uses. Soil & Tillage Research Volume 204 (2020) https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104731 McGraw-Hill, (1998). Reservoir Sedimentation Manual, New York.
• Morris, G., G. Annandale and R. Hotchkiss, (2008). “Reservoir Sedimentation,” in Sedimentation Engineering: Processes, Measurements, Modeling, and Practice, American Society of Civil Engineers, Va., U.S.
• Mukundan, R., Radcliffe, D.E., Ritchie, J.C., Risse, L.M., McKinley, R.A., (2010). Sediment fingerprinting to determine the source of suspended sediment in a southern Piedmont stream. J. Environ. Qual. 39, 1328–1337.
• Ozcan, A.U., Erpul, G., Basaran, M. and Erdogan, H.E. (2007). Use of USLE/GIS technology integrated with geostatistics to assess soil erosion risk in different land uses of Indagi Mountain Pass-Çankırı, Turkey. Environ Geol (2008) 53:1731–1741. DOI 10.1007/s00254-007-0779-6.
• Panagos, P. et al. (2015). The new assessment of soil loss by water erosion in Europe. Environ. Sci. Policy 54, 438–447. Pınar, M.Ö. (2011) Sıçrama erozyonu duyarlılığı, agregat dayanımı ve organik madde içerikleri arasındaki ilişkilerin değerlendirilmesi. Y. Lisans tezi (Tez no: 299711) Ankara Üniversitesi – Türkiye.
• Pınar, M.Ö., Erpul, G. (2012). Soil Erodibility Evaluation by Splash Cups under the Simulated Rainfalls. Eurasian Journal of Soil Science 2 (2012) 92 – 97.
• Renard, K., Foster, G., Weesies, G., McCool, D. & Yoder, D. (1997). Predicting Soil Erosion by Water: a Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) (USDA-ARS, Washington).
• Saygın, S.D., Basaran, M., Ozcan, A.U., Dolarslan, M., Timur O.B., Yilman, F.E., Erpul, G., (2011). Land degradation assessment by geo-spatially modeling different soil erodibility equations in a semi-arid catchment. Environ Monit Assess. Volume 180, Issue 1–4, pp 201–215.
• Saygın, S.D., Ozcan, A.U., Basaran, M., Timur O.B., Dolarslan, M., Yilman, F.E., Erpul, G., (2013). The combined RUSLE/SDR approach integrated with GIS and geostatistics to estimate annual sediment flux rates in the semi-arid catchment, Turkey. Environ Earth Sci. DOI 10.1007/s12665-013-2565-y.
• Schellenberg, B. G., & Holder, C. (2018). Dealing with Sediment : Effects on Dams and Hydropower Generation, 1–10. Shirazi, M. A., & Boersma, L. (1984). A unifying quan- titative analysis of soil texture. Soil Science Society America of Journal, 48, 142–147.
• Syvitski, J. P. M., C. J. Vörösmarty, A. J. Kettner, and P. Green (2005), Impact of humans on the flux of terrestrial sediment to the global coastal ocean, Science, 308, 376–380
• Torri, D., Poesen, J., & Borselli, L. (1997). Predictability and uncertainty of the soil erodibility factor using a global dataset. Catena, 31, 1–22.
• Torri,D., Poesen, J.,&Borselli, L. (2002). Corrigendum to “Predictability and uncertainty of the soil erodibility factor using a global dataset” [Catena 31 (1997) 1–22] and to “Erratum to Predictability and uncertainty of the soil erodibility factor using a global dataset. [Catena 32 (1998) 307–308]”. Catena, 46, 309–310.
• USDA, 1972. Sediment sources, yields, and delivery ratios. National Engineering Handbook, Section 3 Sedimentation. Walling, D. E. (1999), Linking land use, erosion and sediment yields in river basins, Hydrobiologia, 410, 223–240.
• Wang, Y., Rhoads, B. L., Wang, D., Wu, J., & Zhang, X. (2018). Impacts of large dams on the complexity of suspended sediment dynamics in the Yangtze River. Journal of Hydrology, 558, 184–195. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.01.027.
• Wischmeier, W. H., & Smith, D. D. (1978). Predicting rainfall erosion losses (No. 537). USDA Agricultural Service Handbook. Washington, D.C.
• Xiong, Y., Wang, G., Teng, Y., and Otsuki, K. (2013). Modeling the Impacts of Land Use Changes on Soil Erosion at the River Basin Scale. J. Fac. Agr., Kyushu Univ., 58 (2), 377–387.
• Yılman, F.E. 2009. Eldivan Sarayköy-II Göleti (Çankırı) Su Toplama Havzasında YETKE Yöntemi İle Toprak Kayıplarının Tahmin Edilmesi. Y. Lisans Tezi (Tez no: 256278) Ankara Üniversitesi - Türkiye.
• Yue, X.L., Mu, X.M., Zhao, G.J., Shao, H.B., Gao, P., (2014). Dynamic changes of sediment load in the middle reaches of the Yellow River basin, China and implications for eco-restoration. Ecol. Eng. 73, 64–72.
• Zhao, G.J., Kondolf, G.M., Mu, X.M., Han, M.W., He, Z., Rubin, Z., Wang, F., Gao, P., Sun, W.Y. (2016). Sediment yield reduction associated with land use changes and check dams in a catchment of the Loess Plateau, China. Catena http://dx.doi.org/10.1016/j.catena. 2016.05.010.
• Zhao, G.J., Tian, P., Mu, X.M., Jiao, J.Y., Wang, F., Gao, P. (2014). Quantifying the impact of climate variability and human activities on streamflow in the middle reaches of the Yellow River basin, China. J. Hydrol. 519, 387–398.