Friction Coefficient (n) Dependent Performance Analysis of Muskingum Method

Yıl 2019, Cilt: 2 Sayı: 2, 115 - 127, 06.11.2019

Metin Sarıgöl

https://doi.org/10.35341/afet.600159

Cited By: 1

Öz

Flood routing is the calculation of the time-dependent
variation of the discharge values of the flood wave at any point along a
channel or reservoir. In terms of flood control, flood routing calculations
have many benefits, most importantly, when flood hydrographs of a section are
known, flood hydro-graphs at a downstream section be estimated for hours ago,
which results in gaining time to rescue live an material and a decrease in
flood damages In this study, 18 discharge observation stations Discharge Observation
Station (DOS) located in 8 different basins in our country were operated flood
routing using hourly flow data. First, flood dates were determined and hourly
hydrograph values were obtained from each DOS. Using these data, routing
calculations were made by using the Muskingum method from hydrological methods
and the obtained results were compared with the measured values. The Mean
Absolute Error (MAE), Root Mean Square Error (RMSE), and Determinant
Coefficient (R²) values were calculated, and the Muskingum Method's
performance changes with respect to the river friction coefficient was
investigated. As a result,

it was found that as the friction coefficient increased,
MAE, RMSE and R² generally did not change and therefore performance
of Muskingum Method was not affected.

Anahtar Kelimeler

Flood Routing, Routing Methods, Muskingum

Muskingum Yönteminin Sürtünme Katsayısına (n) Bağlı Performans Analizi

Öz

Taşkın ötelenmesi, taşkın dalgasının bir kanal veya hazne
boyunca herhangi bir noktadaki debi değerlerinin zamana bağlı olarak
değişiminin hesaplanmasıdır. Taşkın kontrolü açısından taşkın öteleme
hesaplarının pek çok faydası bulunmakta olup, bunların en önemlisi, akarsuyun
belirli bir kesitteki taşkın büyüklükleri bilindiğinde, bu kesitin
kilometrelerce mansabındaki bir kesitteki taşkın hidrograflarının saatlerce
önceden tahmin edilebilmesi ve böylece can ve malın kurtarılması ve taşkın
zararlarının azaltılması için gerekli zamanın kazanılabilmesi ve sonuçta taşkın
zararlarının azaltılmasıdır. Bu çalışmada, ülkemizdeki 8 ayrı havzada yer alan
18 adet akım gözlem istasyonunun (AGİ) saatlik debi verileri kullanılarak
taşkın ötelenme çalışması yapılmıştır. İlk olarak taşkın tarihleri tespit
edilerek her bir AGİ’dan saatlik hidrograf değerleri elde edilmiş, bu veriler
ile, hidrolojik yöntemlerden Muskingum Yöntemi kullanılarak ötelenme hesapları
yapılmış ve elde edilen sonuçlar ölçülmüş değerlerle karşılaştırılmıştır. Bu
karşılaştırma yapılırken Ortalama Mutlak Hata (OMH), Hataların Ortalama
Karekökü (HOK) ve Belirlilik Katsayısı (R²) değerleri hesaplanmış,
Muskingum Yöntemi’nin sürtünme katsayısına göre performans değişimleri
incelenmiştir. Sonuçta, sürtünme katsayısı arttıkça OMH, HOK ve R2’nin genelde
değişmediği ve bu nedenle Muskingum Yönteminin performansının etkilenmediği
tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Taşkın Ötelenme, Ötelenme Yöntemleri, Muskingum

Kaynakça

• Afzali S. H., 2016. Variable-Parameter Muskingum Model, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 40, 1, 59-68.
• Akbari, G. ve Firoozi, B., 2010. Implicit and Explicit Numerical Solution of Saint-Venant Equations for Simulating Flood Wave in Natural Rivers, 5th National Congress on Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
• Al-Humoud, J. ve Esen, İ., 2006. Approximate Methods for the Estimation of Muskingum Flood Routing Parameters, Water Resources Management, 20, 6, 979-990.
• Atalay, O., 2008. Taşkın Hidrografının Elde Edilmesiyle İlgili Yöntemlerin Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, KÜ Fen Bilimler Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Kocaeli.
• Balamurugan, M. ve Bhallamudi, S. M., 2017. Flood Routing in an Ephemeral Channel with Compound Cross-Section, Sādhanā, 41, 771-785.
• Bayazıt, M. ve Önöz B., 2008. Taşkın ve Kuraklık Hidrolojisi, Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara.
• Chagas, P. ve Souza, R., 2005. Development of a Numeric Model, with Explicit Solution to Study Flood Wave Propagation, AGU Hydrology Days, Colorado State University, pp. 205-210, Fort Collins, Colorado, USA.
• Chaudhry, H. M., 2008. Open-Channel Flow Second Edition, Springer Science Business Media, LLC, 324.S, USA.
• Chow, V. T., 1959. Open Channel Hydraulics, McGraw-Hill International Book Company, Inc, New York.
• Durmuş, Ş. E., 1997. Değişken Kesitli Akarsu Yataklarında Taşkın Dalga Yayılımının Deterministik Bir Modelle İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, SDÜ Fen Bilimler Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
• Elbashir, S. T., 2011. Flood Routing in Natural Channels Using Muskingum Methods, Master Theses, Dublin Institute of Technology.
• Gasiorowski, D. ve Szymkiewicz, R., 2007. Mass and Momentum Conservation in the Simplified Flood Routing Models, Journal of Hydrology, Vol. 346, pp. 51–58.
• Gill, M. A., 1978. Flood Routing by The Muskingum Method. Journal of Hydrology, Vol. 36, pp. 353–363.
• Haktanir, T. ve Özmen, H., 1997. Comparison of Hydraulic and Hydrologic Routing on Three Long Reservoirs, Journal of Hydraulic Engineering, 123, 2, 153-156.
• Keskin, M. E., 1989. Farklı Enkesitli Akarsularda Kinematik Modelle Taşkın Ötelemesi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimler Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
• Keskin, M. E., 1994. Taşkın Dalgasının Bağımlı Değişken Parametreli Dinamik bir Modelle İncelenmesi, Doktora Tezi, İTÜ Fen Bilimler Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul.
• Kshirsagar, M. M., Rajagopalan, B. ve Lal, U., 1995. Optimal Parameter Estimation for Muskingum Routing with Ungauged Lateral Inflow, Journal of Hydrology, 169, 1-4, 25-35.
• Kundzewicz Z. W. ve Strupczewski W. G., 1982. Approximate Translation in the Muskingum Model, Hydrological Sciences Journal, 27, 1, 19-17.
• Maidment, D. R., 1993. Handbook of Hydrology, McGraw-Hill, Inc. 10,1.
• Niazkar M. ve Afzali H.S, 2017. New Nonlinear Variable-parameter Muskingum Models, KSCE Journal of Civil Engineering, 21(7), 2958-2967
• Özdoğan, İ., 2010. Akarsularda Taşkın Öteleme Modelleri: Alara Çayı Uygulaması Doktora Tezi SDÜ Fen Bilimler Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
• Singh, V. P., 2004. Flow Routing in Open Channels: Some Recent Advances, Second International Conference on Fluvial Hydraulics, University of Napoli Federico II, Naples, 23 p., Italy.
• Soentoro, E. A., 1991. Comparision of Flood Routing Methods. Master Theses, University of British Columbia, Vancouver, Canada.
• Stephenson, D. 1979. Direct Optimization of Muskingum Routing Coefficients: An Extension to the Paper By Gill, MA, 1978. Flood Routing By The Muskingum Method. J. Hydrol., 36: 353–363, Journal of Hydrology, 41, 1-2, 161-165.
• Shultz, M. J., 1992. Comparison of Flood Routing Methods for Rapidly Rising Hydrograph Routed Through a very Wide Channel, Master Thesis, The University of Texas, Arlington.
• Tung, Y. K., 1985. River Flood Routing by Nonlinear Muskingum Method, Journal of Hydraulic Engineering, 111, 12, 1447-1460.
• Ülke, A., 2001. Taşkın Öteleme Metodları, Seminer I Notları, Isparta.
• Ülke, A., 2003. Muskingum Metodu Kullanılarak Taşkın Ötelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, SDÜ Fen Bilimler Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
• Ülke, A. ve Kaya, B., 2012. Kinematik Dalga Modelinin DQM ile Çözümü ve Sütçüler Taşkını Örneği, 5869-5884, Yazı 374, İMO Teknik Dergi.
• URL 1, Coğrafya Harita, http://cografyaharita.com/haritalarim/2eturkiye-akarsu-havzalari-haritasi.png, (Son Erişim: 12.Şubat.2018).
• URL 2, Devlet Su İşleri, http://rasatlar.dsi.gov.tr/, (Son Erişim: 04.Ekim.2017).