Flood frequency analysis of Ceyhan basin

Abstract

Flood frequency analysis; it is a method for obtaining certain repeated or potential equivalent flow rates in rivers. Hydraulic structures are designed and evaluated economically in this way. In this study, periodic maximum flow rates according to the observed flow of the Flow Observation Stations (AGİ) around the Ceyhan Basin are used as a statistical method. In this article, flow rates were calculated using Normal, GEV and Pearson family distributions for various return intervals of 50, 100, 200 and 500 years. Additionally, normal distribution (N) gave the lowest flow rate values.In addition, the highest flow values were calculated with lognormal distribution (LN) and Pearson 3 (P3) distributions. As a result of the L-moment test, generalized extreme value (GEV) distribution was determined as the most suitable distribution. When the Kolgomorov-Smirnov (K-S) test was applied to the annual peak flow values of the stations in the Ceyhan basin, the lognormal 3 (LN3) and generalized extreme value (GEV) were found to be the most suitable distributions. The Probability Line Correlation Line (PPCC) test found the normal distribution (N), Pearson 3 (P3) and extreme value distributions to be the most suitable distributions.

Keywords

• Ceyhan Basin
• Flood Frequency Field
• Trend Analysis
• Regional Flood Analysis

Ceyhan havzası’nın taşkın frekans analizi

Öz

Taşkın frekans analizi, nehirlerde belirli tekrarlanan veya potansiyel eşdeğer akış hızlarını elde etmeye yönelik bir yöntemdir. Hidrolik yapılar bu şekilde ekonomik olarak tasarlanır ve değerlendirilir. Bu çalışmada Ceyhan Havzası civarındaki Akım Gözlem İstasyonlarının (AGİ) gözlemlenen akışa göre periyodik maksimum akış hızları istatistiksel bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Bu makalede, çeşitli dönüş aralıklarında için 50, 100, 200 ve 500 yılık, Normal, GEV ve Pearson aileleri dağılımları kullanarak debileri hesaplanmıştır. Ayrıca normal dağılım (N) en düşük debi değerlerini vermiştir. Ek olarak, lognormal dağılım (LN) ve pearson 3 (P3) dağılımları ile en yüksek debi değerleri hesaplanmıştır. L-moment testi sonucunda, genelleştirilmiş ekstrem değer (GEV) dağılımı en uygun dağılım olarak belirlenmiştir. Ceyhan havzasındaki istasyonların yıllık pik debi değerlerine Kolgomorov-Smirnov (K-S) testi uygulandığında, lognormal 3 (LN3) ile genelleştirilmiştir ekstrem değer (GEV) en uygun dağılım olarak bulunmuştur. Olasılık Çizgisi Korelasyon Çizgisi (PPCC) testi ise normal dağılım (N), pearson 3 (P3) ve ekstrem değer dağılımları en uygun dağılım olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Ceyhan Havzası
• Taşkın Frekans Analizi
• Trend Analizi
• Bölgesel Taşkın Analiz

Kaynakça

1. [1] A. Atalik, (2007). Su Sorunu ve Tarımda Sulama Suyu Kullanımı, TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası, Mühendislik Dergisi. 81.
2. [2] Alp, M. ve Cigizoglu, H. K. (2004). Farklı Yapay Sinir Ağı Metotları ile Yağış-Akış İlişkisinin Modellenmesi, İTÜ Mühendislik Dergisi. 3(1), 80-88.
3. [3] Alpar, R. (2003). Uygulamalı Çok Değişkenli İstatistiksel Yöntemlere Giriş 1, Ankara, Türkiye.
4. [4] B. Barak, (2009). İç Anadolu Bölgesi’nde Küresel Isınma Sürecinde Yağış̧ ve Sıcaklık Verilerinde Meydana Gelen Değişimler ve Eğilimler (Basılmamış̧ Yüksek Lisans Tezi). Sosyal Bilimler Enstitüsü, Niğde Üniversitesi, Niğde, Türkiye.
5. [5] Bilgisayar Uygulamaları Semineri, (1991). DSİ, GAP,1, ss. 1-23.
6. [6] DSİ, (1994). Türkiye Akarsu Havzaları Maksimum Akımlar Frekans Analizi (MAFA), Ankara.
7. [7] E. Elbaşı, ve H. Özdemir, (2023). Akım Gözlem İstasyonu Bulunmayan Havzalarda Taşkın Debisi Tahmini: Doğu Karadeniz Örneği, Türk Coğrafya Dergisi. (84), 85-96.
8. [8] E. Turhan, S. Değerli ve B. Duyan Çulha, (2021). Çeşitli Tekerrür Periyotları için Taşkın Debilerinin Tahmininde Farklı Olasılık Dağılımlarının Karşılaştırılması: Ceyhan Nehri Örneği, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi. 11(2), 731-742.

9. [9] F. Saka ve Ö. Yüksek, (2017). Belli Aşılma Olasılığı Sahip Debilerin Bölgesel Regresyon Denkleminin Eldesin ve Doğu Karadeniz Havzası Örneği, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 32(2), 335-342.
10. [10] F.Sarış, (2006) Türkiye’de Yağış̧ Yoğunluğunun Alansal ve Zamansal Değişimi (Basılmamış̧ Yüksek Lisans Tezi), Sosyal Bilimler Enstitüsü, Çanakkale On sekiz Mart Üniversitesi, Çanakkale, Türkiye.
11. [11] G. İçel, (2009). Türkiye’nin Doğu Akdeniz Kıyılarında Sıcaklık ve Yağış̧ Trend Analizleri ve Ekstrem Hadiseler (Basılmamış̧ Doktora Tezi). Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
12. [12] G.Çağıl, (2011). Küresel Kriz Sürecinde Türk Bankacılık Sektörünün Finansal Performansının Elekte Yöntemi ile Analizi, Maliye Finans Yazıları Dergisi. 25(93), 59-86.
13. [13] H. Okutan, O. Cerit ve E. Karacan, (2004). Küresel İklim Değişiklerinin Çayeli (Rize) Yöresindeki Doğal Afetlerin Oluşumuna Etkilerinin İncelenmesi, I. Ulusal Çevre Kongresi, Sivas, Türkiye, ss. 367-377.
14. [14] H.N. Phien, (1987). A Review of Methods of Parameter Estimation for The Extreme Value Type-1 Distribution, Journal of Hydrology. 90, 251-267.
15. [15] M. Bayazıt ve O. Yeğen, (2005). Mühendisler için İstatistik. Birsen Yayınevi, İstanbul, Türkiye.
16. [16] M. Bayazıt, (2005). İnşaat Mühendisliğinde Olasılık Yöntemleri, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, Türkiye.
17. [17] M. Türkeş, (2007). İklim Değişikliği Temel Kavramlar, Nedenleri, Gözlenen ve Öngörülen Değişiklikler, Türkiye İklim Değişikliği Kongresi Bildiriler Kitabı, s. 38-53.
18. [18] M. Yılmaz, F. Tosunoğlu ve M.C. Demirel, (2021). Taşkın Frekansı Analizinde Klasik Yöntemler ve Alternatif Bir Parametre Tahmin Yönteminin Karşılaştırılması, Journal of the Institute of Science and Technology. 11(2), 1243-54.
19. [19] M.U. Hassan, O. Hayat and Z. Noreen, (2019). Selecting The Best Probability Distribution for a Study of Torne River, Sn Applied Sciences. 1(12), 1629.
20. [20] Marquardt, D.W., (1963) An Algorithm for Least Squares Estimation of Nonlinear Parameters, Journal of the society for Industrial and Applied Mathematics. 11(2), 431-441.
21. [21] Mason, J.C., Price, R.K. ve Tem’me, A., (1996). A Neural Network Model of Rainfall Runoff Using Radial Basis Functions, Journal of Hydraulic Research. 34(4), 537-548.
22. [22] N. Seçkin, ve E. Topçu, (2016). Adana ve Çevre İllerde Gözlenen Yıllık Maksimum Yağışların Bölgesel Frekans Analizi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University. 31(4), 1049-1062.
23. [23] O. Yıldız, (2006). Uzun Sentetik Done Üzerinde, Yıllık Taşkın ve Yağmur Pikleri Frekans Analizi için L-momentler Yönteminde Kullanılacak Noktalama Pozisyonu Formülü Parametrelerinin Belirlenmesi (Basılmamış̧ Yüksek Lisans Tezi). Fen Bilimleri Enstitüsü, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, Türkiye.
24. [24] Önsöz, B., (1992). Bölgesel Taşkın Frekans Analizi. (Basılmamış Doktora Tezi), Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
25. [25] R.E. Livezey and W.Y. Chan, (1983). Statistical Field Significance and its Determination by Monte Carlo Techniques. Mon. Weath. Rev.111.
26. [26] R.M. Vogel, W.O. Thomas and T.A. McMahon, (1993). Flood-Flow Frequency Selection in Southwestern United States, Journal of Water Resources Planning and Management. 119(3), 353-366.
27. [27] S. Özkan ve T. Partal, (2024). Yeşilırmak Havzasında Düşük Akarsu Akımlarının Analizi, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi. 10(1), 77-88.
28. [28] S. Trajkovic, and S. Kolakovic, (1998). Wind-Adjusted Turc Equation for Estimating Reference Evapotranspiration at Humid European Locations, Hydrology research. 40(1), 45-52.
29. [29] S.B. Kılıç, (2006). Türk Bankacılık Sistemi İçin Çok Kriterli Karar Alma Analizine Dayalı Bir Erken Uyarı Modelinin Tahmini, ODTÜ Gelişme Dergisi. 33, 117-154.
30. [30] T. Dalrymple, (1960). Flood Frequency Methods, U.S. Geol. Survey, Water Supply Paper 1453 A, Washington, 11-51.
31. [31] T. Partal ve F. Kahya, (2006). Trend Analysis in Turkish Precipitation Data, Hydrological Processes, 20, 2011-2026.
32. [32] Unicef, (1999). Groundwater: The Invisible and Endangered Resource, Pamphlet, UNICEF, Geneva.
33. [33] Uswrc, (1982), United States Water Resources Council: Guidelines for Determining Flood Flow Frequency, Bull. 17B, Hydrol. Comm., Water Resour. Counc., Washington, D.C.
34. [34] Y. AbdollahzadehmoradIi, (2012). Karun Üst Havzasında Taşkın Analizi (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Karun, İran.
35. [35] Z. Özcan, (1992). Türkiye Akarsularının Taşkın Pikleri Frekans Analizi. (Basılmamış Yüksek Lisans Tezi) Fen Bilimleri Enstitüsü, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye.