Doğu Karadeniz Havzası’nın L-Momentlere Dayalı Taşkın Frekans Analizi

Abstract

Bu çalışmada, Doğu Karadeniz Havzası’na taşkın frekans analizi uygulanmıştır. Bölgenin homojenliği, L-momentler yöntemine dayalı uyumsuzluk ölçüsü (D_i) ve heterojenlik ölçüsü (H_i) ile kontrol edilmiştir. Elde edilen homojen bölgeye uygun dağılımın belirlenmesi için L-momentlere dayalı uygunluk testi kullanılmıştır. Bölge için seçilen uygun dağılım fonksiyonuna göre T= 5, 10, 25, 50, 100 ve 500 yıl tekerrürlü taşkın debileri hesaplanmıştır. Bölgede ölçümü olmayan yerlerde taşkın debisi tahmini için regresyon modelleri geliştirilmiştir. Bu modellerde bağımsız değişkenler olarak; drenaj alanı, eğim, kot, drenaj yoğunluğu, yıllık ortalama yağış ve yağış şiddeti değerleri kullanılmıştır. Modellerin performansını değerlendirmek için, ortalama rölatif hata, ortalama mutlak hata ve ortalama karesel hatanın karekökü değerleri hesaplanmış ve bölgede taşkın debisi tahmini yapılabilmesini sağlayacak denklemler elde edilmiştir.

Keywords

• Taşkın frekans analizi,l-momentler,Doğu Karadeniz Havzası

Regional Flood Frequency Analysis of Eastern Black Sea Basin Based on L-Moments

Abstract

In this study, a regional flood frequency analysis (RFFA) is applied to Eastern Black Sea Basin, Turkey. Homogeneity of the region is determined by both inconsistency (D_i) and heterogeneity measures (H_i) based on L-moments. Goodness of fit distribution test based on L-moments is used for the identification of the best distribution for the homogeneous region. Based on the appropriate distribution for the region, flood flows are estimated for the return periods of T=5, 10, 25, 50, 100, and 500 years. Regression models are developed for the estimation of design floods for ungauged catchments in the region. Drainage area, main stream slope, elevation, stream density, mean annual rainfall, and rainfall intensity values are used as independent variables in these models. Mean relative error, root mean square error, and mean absolute error values are applied to the model in order to evaluate the performance of the regression analysis. Best equations are obtained for estimation of flood discharges in the region.

Keywords

• Flood frequency analysis,l-moments,Eastern Blacksea Basin

References

1. Yüksek, Ö., Serencam, U., Üçüncü, O., Anılan, T., Afet ve Taşkın Yönetimi ve Değirmendere Örneği, Taşkın ve Heyelan Sempozyumu, Trabzon, 33-44, 2013a.
2. Yüksek, Ö., Kankal, M., Üçüncü, O., Assessment of Big floods in the Eastern Black Sea Basin of Turkey, Environmental Monitoring and Assessment, 185:797–814, 2013b.
3. Anılan, T., Doğu Karadeniz Havzası’nın L-Momentlere Dayalı Taşkın Frekans Analizinde Yapay Zeka Yöntemlerinin Uygulanması, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2014.
4. Seçkin, N., L-Momentlere Dayalı Gösterge-sel Metodu ile Bölgesel Taşkın Frekans Analizi, Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2009.
5. Hosking, J. R. M., L moments: Analysis and Estimation of Distributions Using Linear Combinations of Order Statistics, Journal of the Royal Statistical Society Series B, 52, 105-24, 1990.
6. Hosking, J. R. M., Wallis, J. R., Some Statistics Useful in Regional Frequency Analysis, Water Resources Research, 29, 2, 271–281, 1993.
7. Chowdhury, J. U., Stedinger, J. R., Lu, L., Goodness-of-fit Tests for Regional Generalized Extreme Value Flood Distributions, Water Resources Research, 27, 7, 1765-1776, 1991.
8. Haktanır, T. ve Çapar, Ö.F., Güncel Modelleri de İçeren Taşkın Frekans Analizi için Paket Program, Çukurova Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 15.Yıl Sempozyumu Özel Sayısı, Cilt I, 37-42, 1994.

9. Yang, T., Shao, Q., Hao, Z. C., Chen, X., Zhang, Z., Xu, C, Y., Sun, L., Regional Frequency Analysis and Spatio Temporal Pattern Characterization of Rainfall Extremes in Pearl River Basin, China. Journal of Hydrology, 380, 386–405, 2010.
10. Malekinezhad, H., Nactnebel, H. D., Klik, A., Comparing The Index-Flood and Multiple-Regression Methods Using L-Moments, Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C , 36,1–4, 54–60, 2011.
11. Şorman, Ü., Bölgesel Frekans Analizindeki Son Gelişmeler ve Batı Karadeniz’de Bir Uygulama. İMO Teknik Dergi, 15, 2, 3155–3169, 2004.
12. Atiem, I. A., Harmancıoğlu, N., Assesment of Regional Floods Using L-moments Approach: The Case of The River Nile, Water Resources Management, 20, 723-747, 2006.
13. Anlı, S. A., Apaydın, H., Öztürk, F., 2007. Regional Flood Frequency Estimation for the Göksu River Basin Through L-moments, International Congress on River Basin Management, DSİ, 424-438, Antalya.
14. Şahin, Ö., Van İli Gevaş-Gürpınar Havzası’nda Çeşitli Dağılımların Karşılaştırılması ile Taşkın Frekans Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Niğde, 2007.
15. Bayazıt, M., Önöz, B., LL-moments for Estimating Low Flow Quantiles, Hydrological Sciences Journal, 47:5, 707-720, 2009.
16. Saf, B., Application of Index Procedures to Flood Frequency Analysis in Turkey. Journal of the American Water Resources Association, 44, 1, 37–47, 2008.
17. Seçkin, N., L-Momentlere Dayalı Gösterge-sel Metodu ile Bölgesel Taşkın Frekans Analizi, Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2009.
18. Yıldız, O. E., L-moment Tekniğine Dayalı Havza Karakteristik Debisinin Tahmin Edilmesi: Doğu Karadeniz Örneği, Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2012.
19. Aydoğan, D., Kankal, M., Önsoy, H., Regional Flood Frequency Analysis for Çoruh Basin of Turkey with L-Moments Approach, Flood Risk Management, DOI: 10.1111/jfr3.12116, 2014.
20. Palmen, L. B., Weeks, W. D., Regional Flood Frequency for Queesland Using the Quantile Regression Technique, Australian Journal of Water Resources, 15, 1, 47-56, 2011.
21. Aziz, K., Rahman, A., Fang, G. ve Shrestha, S., 2013. Application of Artificial Neural Networks in Regional Flood Frequency Analysis: A Case Study for Australia, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 28,3, 541-554.
22. Seckin, N., Cobaner, M., Yurtal, R. ve Haktanir, T., Comparison of Artificial Neural Network Methods with L-moments for Estimating Flood Flow at Ungauged Sites: The Case of East Mediterranean River Basin, Turkey, Water Resources Management, 27, 2103–2124, 2013.
23. Şahin, M. A., Regional Flood Frequency Analysis for Ceyhan Basin, M.Sc. Thesis, Middle East Technical University, Ankara, 2013.
24. Hosking, J. R. M., The Theory of Probability Weighted Moments. Research Rep. RC 12210, 160 pp., IBM Research Division, Yorktown Heights, NY, 1986.
25. Gebeyehu, A., Regional Flood Frequency Analysis, The Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, Bulletin No. TRIVA-VBI–148, 1989.
26. Vogel, R.M., Fennessey, N.M., L Moment Diagrams Should Replace Product Moment Diagrams, Water Resources Research, 29,6, 1745-1752, 1993.
27. Hosking, J. R. M., Wallis, J. R., Regional Frequency Analysis: An Approach Based on L-Moments, IBM Research Division, Yorktown Heights, New York, Cambridge University Pres 224s, 1997.
28. DSİ, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Akım Gözlem İstasyonları Genel Bilgiler. 1943-2012.
29. Jingyi, Z., Hall, M. J., Regional Flood Frequency Analysis for the Gan-Ming River Basin in China. Journal of Hydrology, 296, 98–117, 2004.
30. Dawson, C. W., Abrahart, R. J., Shamseldin, A.Y. ve Wilby, R. L., Flood Estimation at Ungauged Sites Using Artificial Neural Networks, Journal of Hydrology, 319, 391–409, 2006.
31. Leclerc, M., Ouarda, T. B. M. J., Non Stationary Regional Frequency Analysis at Ungaged Sites, Journal of Hydrology, 343, 254-265, 2007.
32. Shu, C., Ouarda, T. B. M. J., Flood Frequency Analysis at Ungauged Sites Using Artificial Neural Networks in Canonical Correlation Analysis Physiographic Space, Water Resources Research, vol. 43, W07438, doi:10.1029/ 2006WR005142, 2007.
33. Haddad, K., Rahman, A., Regional Flood Frequency Analysis in Eastern Australia: Bayesian GLS Regression-based Methods Within Fixed Region and ROI Framework – Quantile Regression vs. Parameter Regression Technique, Journal of Hydrology, 430-431, 142-161, 2012.
34. Rahman, A., Haddad, K., Zaman, M., Kuczera, G., Weinmann, P. E., Design Flood Estimation in Ungauged Catchments: A Comparison Between the Probabilistic Rational Method and Quantile Regression Technique for NSW, Australian Journal of Water Resources, 14, 2, 127-137, 2011.
35. Rahman, A., Haddad, K., Zaman, M., Kuczera, G., Weinmann, P. E., Stensmyr, P., Babister, M., New Regional Flood Frequency Estimation (RFFE) Method for the Whole of Australia: Overview of Progress, SCEM Seminar, Australia, 2013.
36. DMİ, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, Yıllık Yağış Verileri.1943-2012.
37. Saka, F., Sentetik Debi Süreklilik Eğrilerinin Matematiksel Yöntemlerle Belirlenmesi ve Doğu Karadeniz Örneği. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 2012.