Investigation of Streamflow Data Accuracy with Bias Correction Using Drainage Area-Ratio Method

Öz

It is very important to analyze in detail the meteorological and hydrological parameters that can be used in drainage basin modeling studies within the planning processes of water resources. Especially when designing hydraulic structures such as dams, ponds, bridges and culverts, long-term data should be complete and in case of shortcoming, it should be estimated by appropriate methods. However, it can be seen that these data are not complete for many reasons. If the flow measurement cannot be made where the water structure construction is planned, it may be necessary to transfer or transport the available data to determined region appropriately. In this context, Drainage Area-Ratio (DAR) method is one of the methods used to transport the relevant observation streamflow values. In this study, the observed streamflow data of Stream Gauge Stations (SGS) numbered 1712, 1717 and 1721 operated by the Electrical Works Survey Administration (knownly as EIEI) in the Eastern Mediterranean Basin, were used. The monthly flow data between 1987 and 2011 were utilized, and the data of the SGS-1712 were transferred to the location of the SGSs 1717 and 1721, which are at different distances from each other, with the DAR method. The accuracy of this method was tested by comparing the obtained values with the original (raw) data. In addition, when Bias Correction (BC) is applied, the extent to which the transferred data converge with the observed data was examined. As a result of the study, it has been seen that the results using the BC give closer values than the values transferred without the correction in terms of the original data. Therefore, considering the stages of accurate and effective water resources management, it is predicted that transporting the equivalent gauge stations streamflow data throughout the basin by correcting them according to the drainage areas in the completion of the missing flows, can be a positive effect on the design and cost calculations.

Anahtar Kelimeler

• Water Resources Management
• Streamflow Accuracy Analysis
• Drainage Area- Ratio Method
• Bias Correction
• Eastern Mediterranean Basin.

Drenaj Alan-Oran Metodu Kullanılarak Nehir Akım Verilerinin Yanlılık Düzeltmesi ile Doğruluğunun İncelenmesi

Öz

Su kaynaklarının planlanma süreçleri içerisinde havza modelleme çalışmalarında kullanılabilecek meteorolojik ve hidrolojik parametrelerin detaylı bir şekilde araştırılması oldukça önemlidir. Özellikle baraj, gölet, köprü, menfez gibi su yapıları tasarlanırken, uzun periyotları kapsayan verilerin eksiksiz olması, noksan olması halinde ise uygun yöntemlerle tahmin edilebilmesi gerekmektedir. Ancak birçok sebepten ötürü bu verilerin tam olamadığı görülebilmektedir. Eğer akım ölçümü su yapısının planlandığı yerde yapılamıyor ise mevcut verilerin istenilen bölgeye doğru bir şekilde taşınabilmesi gerekebilir. Bu kapsamda Drenaj Alan-Oran (DAR) yöntemi, bahsedilen ölçümlerin taşınmasında kullanılan metotlardan biridir. Bu çalışmada, Doğu Akdeniz Havzası’ndaki Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİEİ) tarafından işletilmiş olan 1712, 1717 ve 1721 nolu Akım Gözlem İstasyonlarının (AGİ) gözlemlenmiş akım verilerinden faydalanılmıştır. 1987-2011 yılları arası aylık akım verileri değerlendirilmiş olup, 1712 nolu istasyonun verileri, birbirlerinden farklı uzaklıktaki 1717 ve 1721 nolu istasyonların bulunduğu konuma DAR metodu ile taşınmıştır. Elde edilen değerler orijinal (ham) veriler ile karşılaştırılarak yöntemin doğruluğu sınanmıştır. Ayrıca Yanlılık Düzeltmesi (Bias Correction) uygulandığında taşınan verilerin gözlenen veriler ile ne oranda yakınsak olduğu irdelenmiştir. Çalışma sonucunda Yanlılık Düzeltmesi ile ortaya konan hesapların düzeltme yapılmadan taşınan değerlere göre orijinal veriler açısından daha yakın değerler verdiği görülmüştür. Dolayısı ile su kaynaklarının doğru ve etkili yönetimi aşamaları düşünüldüğünde eksik akımların tamamlanması çalışmalarında havza genelindeki eşdeğer gözlem istasyonları verilerinin drenaj alanlarına göre düzeltmeleri yapılarak taşınmasının tasarım ve maliyet hesaplamalarına olumlu anlamda etki yapabileceği öngörülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Su Kaynakları Yönetimi
• Akım Doğruluk Analizi
• Drenaj Alan-Oran Metodu
• Yanlılık Düzeltmesi
• Doğu Akdeniz Havzası.

Kaynakça

1. R. Bakış, ve S. Göncü, “Akarsu debi ölçümlerinde eksik verilerin tamamlanması: Zap Suyu Havzası Örneği” Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi A- Uygulamalı Bilimler ve Mühendislik, vol. 16(1), pp. 63-79, 2015. doi: 10.18038/btd-a.45640
2. R. Bakış, F. Ç. Şirin, ve Y. Bayazıt, “Akım gözlem istasyonları için Alan- Oran metodunun doğruluğunun analizi” İklim Değişikliği ve Çevre, vol. 5(2), pp. 8-15, 2020.
3. K. Saplıoğlu, T. S. K. Öztürk, ve F. A. Şenel, “Eksik hidrolojik verilerin simbiyotik organizmalar arama algoritması ile tahmini” Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 6(1), pp. 93-104, 2020.
4. USGS Bureau of Reclamation, Evaluation of Drainage- Area Ratio Method Used to Estimate Streamflow for the Red River of the North Basin, North Dakota and Minnesota, 2005.
5. K. Ergen, ve E. Kentel, “An integrated map correlation method and multiple-source sites drainage-area ratio method for estimating streamflows at ungauged catchments: A case study of the Western Black Sea Region, Turkey” Journal of Environmental Management, vol. 166, pp. 309-320, 2016.
6. M. U. Yılmaz, ve B. Önöz, “Evaluation of statistical methods for estimating missing daily streamflow data” Teknik Dergi, vol. 30(6), pp. 9597-9620, 2019. https://doi.org/10.18400/tekderg.421091
7. M. U. Yılmaz, ve B. Önöz, “A comparative study of statistical methods for daily streamflow estimation at ungauged basins in Turkey” Water MDPI, vol. 12(2), 459, pp. 1-22, 2020. https://doi.org/10.3390/w12020459
8. F. Saka, ve H. T. Babacan, “Discharge estimation by drainage area-ratio method at some specific discharges for 2251 stream gauging station in East Black Sea Basin, Turkey” Journal of Investigations on Engineering & Technology, vol. 2(1), pp. 22-25, 2019.

9. Su Yönetimi Genel Müdürlüğü (SYGM), Doğu Akdeniz Havzası Kuraklık Yönetim Planı, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2018.
10. Elektrik İşleri Etüt İdaresi (EİEİ), Akım Gözlem Yıllıkları, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2011.
11. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü (DSİ), Resmi Su Kaynakları İstatistikleri, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Ankara, 2019.