Dicle havzasındaki akarsularda sediment taşınımının matematiksel modellerle belirlenmesi

Abstract

IV ÖZET Dicle Havzası, M.Ö. 4500 yılından bu yana kültür ve modernleşmede önemli bir rol oynamıştır. Güneydoğu Anadolu Projesi'nin ikinci önemli su kaynağı olan bu havzanın ülkemiz sınırlan içerisinde drenaj alanı 37.280 km2, yıllık ortalama akış miktarı 14.710 milyon m3 tür. Erozyon ve onun sonucu olan sediment taşınımı ve birikimi insanlar ve toplumlar üzerinde ekolojik ve ekonomik açıdan önemli etkileri olan bir olaydır. Bir yandan erozyonla verimli tanm alanları yok olurken, diğer yandan erozyon sonucu oluşan ve nehirlerin taşıdığı sedimentle de içme, sulama ve kullanma suyu temininde çeşitli güçlüklere ve barajları doldurarak ekonomik ömürlerinin kısalmasına neden olmaktadır. Havzalarda çeşitli istasyonlarda ölçülen sediment miktarları, iklim özelliklerine, yağış-akış ilişkilerini etkileyen havza özelliklerine, ayrıca sedimentin oluşmasında ve taşınmasında önemli rol oynayan akım özelliklerine bağlı olarak değişir. Bu amaçla havzaların ölçülen sediment veriminin, bu verim üzerinde etkili olan değişkenlerle bağıntıya getirilmesi ve böylece elde edilen eşitliklerden yararlanılarak matematik modellerinin belirlenmesi, ölçüm yapılamayan benzer nitelikteki havza akarsulanndaki sediment verimlerinin tahmin edilebilmesi olanağı vermektedir. Bu araştırma çalışması, Dicle Havzası akarsulannda farklı örnekleme istasyonlarında kullanılan veriler, Elektrik İşleri Etüt İdaresi ve Devlet Meteoroloji İşleri tarafından yönetilen sürekli ölçüm ve analiz işlerinden elde edilmiştir. Dicle Havzası sınırlan içinde bulunan Dicle Nehri, Botan Çayı ve Garzan Çayı'nda taşınan süspanse- sediment miktarlannın matematiksel modellerinin kurulması amaçlanmıştır. Matematiksel model olarak Yapay Sinir Ağlan (YSA) ve Regresyon Analizi (RA) yöntemleri kullanılarak, her akarsu için kurulan 14 modelden çeşitli istatistiklere göre en az hatayı veren model uygun model olarak seçilmiştir. Her iki modelde de yağış, sıcaklık ve akım parametreleri bağımsız değişken, süspanse- sediment parametresi ise bağımlı değişken olarak ele alınmıştır. Bu çalışmadan, her üç akarsuyun süspanse-sediment miktarlannın modellenmesinde YSA modellerinin RA modellerinden daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER: Dicle Nehri, Sediment Taşınımı, Erozyon, Matematik Model, Yapay Sinir Ağlan (YSA), Regresyon Analizi (RA).

SUMMARY Tigris Basin has been playing an important role in culture and modernization since 4500 B.C. This basin, which is the second important water resource of the Southeastern Anatolian Project, has 37.3820 km2 drainage area in our country, and its annual average discharge is 14.710 million m. Erosion, along with its consequences, i.e, sediment transport and storage, is a phenomenon which has important effects on humans and societies regarding ecology and economy. While productive agricultural areas are being exhausted due to sediment resulting from erosion and transporting by rivers causes various difficulties in supplying drinking and irrigation water, and results in reduced economic life of dams. Sediment amounts which are measured in several stations in basins vary depending upon climate characteristics, basin characteristics which affect rainfall- runoff relations, as well as, flow characteristics which play an important role in occurrence and transportation of sediment. To this end, the determination of a correlation between sediment yield measured in basins and variables which have effects on this yield, and establisment of mathematical models obtained by using equations enable us to estimate sediment yield of other rivers of the basin, sediment data of which have not been measured. This study was established by using data provided from Turkish State Meteorological Service (DMİ) and General Directorate of Electrical Power Resources Survey and Development Administration (EİE). It was aimed to establish mathematical models of suspended- sediment transport in Tigris River, Botan River and Garzan River, all of which are in Tigris watershed. Artificial Neural Networks (ANN) and Regression Analysis (RA) were used as Mathematical models and 14 models were established for each river. The model which had least error according to several statistics of models was chosen as the most appropriate model. While rainfall, temperature and flow discharge were used as independent variables, suspended- sediment load was used as dependent variable in both models. It was concluded from this study that use of ANN models exhibited better results than did RA models in the modelling of suspended-sediment transport of the three rivers. KEY WORDS: Tigris River, Sediment Transport, Erosion, Mathematical Models, Artificial Neural Networks (ANNs), Regression Analysis (RA).