Comparative Discussion of Curve Number Methods in the Upper Aksu River Basin (Giresun, Türkiye)

Hidrolojik modeller, hidrolojik döngünün süreçlerini simüle etmek için tasarlanmış basitleştirilmiş araçlardır. Hidrolojik modeller; sel haritalaması ve risk azaltmanın ötesinde su mevcudiyeti, iklim senaryoları, çevre planlaması ve mühendislik uygulamalarının değerlendirilmesini desteklerler. Bu nedenle daha doğru simülasyonlara olan talep, araştırmacıları giderek daha rafine modelleme yaklaşımları geliştirmeye yöneltmiştir. Bu çalışmada, eğri numarası yöntemlerinin karşılaştırmasının yapılması amaçlanmıştır. Aksu Nehri'nin (Giresun, Türkiye) yüksek eğimli ve engebeli akarsu üst havzasında standart eğri numarası yöntemine ek olarak, üç eğim ayarlı ve bir revize edilmiş yöntem olmak üzere toplamda beş farklı eğri numarası yöntemi kıyaslanmaya tâbi tutulmuştur. Modelleme; CORINE 2012 arazi örtüsü verileri, Kümbet Platosu ve Yavuzkemal istasyonlarından elde edilen meteorolojik rasatlar ve ulusal toprak veritabanı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Soğuk dönemlerde belirgin kar birikimi ve sıcak dönemlerde kar erimesi göz önüne alındığında, analizler mevsimsel olarak ayrılmış ve değişen hidrometeorolojik koşullar altında model performansı değerlendirilmiştir. Model çıktıları, E22A061 akış ölçer istasyonundan alınan akış verileri kullanılarak doğrulanmıştır. Modellere ilişkin performans; Ortalama Kareler Hatası (MSE), Kök Ortalama Kareler Hatası (RMSE), Ortalama Mutlak Hata (MAE) ve Ortalama Mutlak Yüzde Hata (MAPE) ölçütleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, tüm modernize edilen CN yöntemlerinin her iki mevsimde de standart yöntemden daha doğru tahminler ürettiğini göstermektedir. Soğuk dönemde, Sharpley & Williams ve Ajmal ve arkadaşları tarafından önerilen eğim ayarlı yöntemler, muhtemelen havzanın dik ve engebeli olması nedeniyle diğerlerinden daha iyi performans göstermiştir. Buna karşılık, kar erimesinin neden olduğu gecikmeli akış, sıcak dönemde tüm yöntemlerin tahmin doğruluğunu önemli ölçüde azaltmıştır. Bu çalışmanın özgünlüğü, kar erimesi kaynaklı gecikmeli akış ve dik, engebeli topografik koşullar altında CN yöntemlerinin değerlendirilmesinde yatmaktadır. Bu bulgular, CN tabanlı modellemede mevsimsel olarak değişen koşulların ve engebeli topoğrafyanın etkilerini vurgulamaktadır. Ayrıca ampirik bir model olan CN yönteminin, kar yağışlarının etkilediği dağlık havzalarda uygulanabilirliklerinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır.

Hydrological models are simplified tools designed to simulate the processes of the hydrological cycle. Beyond flood mapping and risk mitigation, they support evaluations of water availability, climate scenarios, environmental planning, and engineering applications. The demand for more accurate simulations has led researchers to develop increasingly refined modelling approaches. In this study, five Curve Number methods were compared in the steep, rugged upper basin of the Aksu River (Giresun, Turkey): the standard Curve Number method, three slope-adjusted methods, and one revised method. Modelling was conducted using CORINE 2012 land cover data, meteorological observations from the Kümbet Plateau and Yavuzkemal stations, and the national soil database. Given the distinct snow accumulation during cold periods and snowmelt during warm periods, analyses were separated by season to assess model performance under varying hydrometeorological conditions. Model outputs were validated using runoff data from the E22A061 stream gauge station, and performance was evaluated using Mean Squared Error (MSE), Root Mean Squared Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), and Mean Absolute Percentage Error (MAPE) metrics. Results indicate that all modified CN methods produced more accurate estimates than the standard method in both seasons. During the cold period, the slope-adjusted methods proposed by Sharpley & Williams and Ajmal et al. outperformed others due to the basin’s steep, rugged terrain. In contrast, delayed runoff induced by snowmelt significantly reduced the predictive accuracy of all methods during the warm period. The originality of this study lies in its evaluation of CN methods under snowmelt-driven delayed runoff and in steep, rugged topographic conditions. These findings highlight seasonal and rugged topographic effects in CN-based modelling. Furthermore, it contributes to a better understanding of the applicability of the CN method, which is an empirical model, in mountainous basins affected by snowfall.