Farklı Erozyon Tahmin Modellerine Göre Akarsu Sedimantasyon Miktarının Belirlenmesine Bir Örnek: Naip Barajı Havzası (Tekirdağ, Türkiye)

Dams are engineering structures offering a wide range of benefits. The service life of these structures is related to their long economic life. The length of their economic life depends on the increase in the time it takes for the dam reservoirs to fill with siltation. In this regard, parameters such as river sedimentation amount, sediment yield, and soil erosion used for determining reservoir life are tried to be estimated. These parameters can be determined successfully by some methods recently applied by geoscientists based on Geographic Information Systems (GIS). This study aimed to estimate the river sedimentation amount in the Naip dam basin (Turkey) by using the revised (RUSLE) and modified (MUSLE) versions of the Universal Soil Loss Equation (USLE) based on GIS techniques. Thus, based on the results of both erosion models, soil erosion maps of the dam basin were produced, and the average annual soil loss rates were calculated. Moreover the results of erosion models were compared with the bathymetric changes in the dam reservoir. The study area was found worthy of examination as it is the dam basin supplying the drinking water of Turkey’s Tekirdag city. Therefore, inferences were made about the filling time of the Naip dam, and important data were presented in terms of sustainable basin and dam management. The ArcGIS soil erosion tool, rearranged based on the study data, was used in calculating soil loss and creating erosion risk maps. The study found that annual average soil loss in the dam basin was between 0.31 t haˉ¹ yˉ¹ (RUSLE) and 0.36 t haˉ¹ yˉ¹ (MUSLE). These results were checked with bathymetric data and RUSLE model result was found to be more accurate. Hence, the total amount of sediment transported since the construction of the dam (from 2015 to 2021) was detected to be 6445.62 tons. Accordingly, the total reservoir volume was filled at the rate of 11.95%. Erosion was seen to have a more severe effect on slopes involving wrong land use in the area with a very low risk of erosion. The study indicated that RUSLE and MUSLE, the revised and modified versions of USLE, could be practically used in determination of river sedimentation amount and storage processes in dam reservoirs. In addition, the results of the study can be used by the decision makers as helpful and guiding information for the sedimentation management of the dam reservoir, the sustainability of the dam, and the extension of the reservoir life.

Barajlar, çok çeşitli faydaları olan mühendislik yapılarıdır. Bu yapıların uzun süre hizmet vermesi ekonomik ömürlerinin uzun olmasıyla ilişkilidir. Barajların ekonomik ömrünün uzunluğu, baraj rezervuarlarının siltasyonla dolması için geçen sürenin artmasına bağlıdır. Bunun için akarsu sedimantasyon miktarı, sediment verimi ve toprak erozyonu gibi rezervuar ömrünün belirlenmesinde kullanılan parametreler tahmin edilmeye çalışılmaktadır. Son zamanlarda yerbilimcilerin tarafından CBS (Coğrafi Bilgi Sistemleri) tabanlı uygulanan bazı yöntemlerle bu parametreler başarılı bir şekilde belirlenebilmektedir. Bu çalışmada CBS tekniklerine dayalı bir şekilde evrensel toprak kaybı denkleminin (USLE) revize (RUSLE) ve modifiye (MUSLE) versiyonları kullanılarak Naip barajı havzasında akarsu sedimantasyon miktarının tahmin edilmesi amaçlanmıştır. Böylece her iki erozyon modeline ait sonuçlara göre baraj havzasının toprak erozyon haritaları üretilmiş ve ortalama yıllık toprak kaybı miktarı hesaplanmıştır. Çalışma alanı Tekirdağ şehrinin içme suyunun karşılandığı bir baraj havzası olması bakımından incelemeye değer bulunmuştur. Dolayısıyla hem Naip barajının dolma süresi konusunda çıkarımlarda bulunulmuş hem de sürdürülebilir havza ve baraj yönetimi bakımından önemli veriler sunulmuştur. Toprak kaybının hesaplanmasında ve erozyon risk haritalarının oluşturulmasında çalışma verilerine göre yeniden düzenlenen ArcGIS Soil Erosion Tool kullanılmıştır. Çalışma sonucunda baraj havzasında 0.31 t haˉ¹ yˉ¹ (RUSLE) ve 0.36 t haˉ¹ yˉ¹ (MUSLE) miktarları arasında ortalama yıllık toprak kaybının yaşandığı belirlenmiştir. Bu sonuçlar batimetrik verilerle kontrol edilmiş ve RUSLE model sonucunun daha isabetli olduğu saptanmıştır. Dolayısıyla barajın yapımından beri (2015-2021) toplam taşınan sediment miktarının 6445.62 ton olduğu anlaşılmıştır. Buna göre toplam rezervuar hacmi, %11.95 oranında dolmuştur. Çok hafif erozyon riskinin görüldüğü sahada, yanlış arazi kullanımının izlendiği eğimli yamaçlarda erozyonun daha şiddetli bir şekilde etkili olduğu anlaşılmıştır. Bu çalışma evrensel toprak kaybı denkleminin (USLE) revize (RUSLE) ve modifiye (MUSLE) versiyonlarının akarsu sedimantasyon miktarının ve baraj rezervuarlarındaki depolanma süreçlerinin belirlenmesinde pratik bir şekilde kullanılabileceği göstermiştir. Ayrıca çalışma sonuçları baraj rezervuarının sedimantasyon yönetimi, barajın sürdürülebilirliği ve rezervuar ömrünün uzatılması için karar vericiler tarafından yardımcı ve yönlendirici bilgi şeklinde kullanılabilir.