Simulation of streamflow using hydrologic modeling system HEC-HMS

Abstract

Havza modelleri su kaynaklarını değerlendirmek, su kalitesini ve miktarını analiz etmek, yer altı suyu sistemlerini korumak ve geliştirmek, su dağıtım sistemlerini yönetmek, taşkın koruması ve su temini tahminleri için oldukça önemlidir. Havza modelleri için, havza ölçeğinde bütün hidrolojik proseslerin ve birbirleriyle ilişkilerinin entegre edilmesi gereklidir. HEC-HMS gibi matematiksel havza modelleri havza ölçeğinde yağış olaylarına havzanın tepkisini simüle etmek için kullanılmaktadır. Yağış olaylarının havzada oluşan karşılığını havza ölçeğinde hidrolojik parametreleri entegre ederek anlamak için matematiksel havza modelleri kullanılır. Bu çalışmanın amacı HEC-HMS modelinin Türkiyedeki havzalarda uygulanabilirliğini test etmek ve özellikle bu tezinde çalışma alanı olarak seçilen, Çakıt Havzası gibi kar etkisi altında kalan alanlarda kar erimesi modelinin önemini göstermektedir. Olay eksenli ve kesintisiz modellerin gereksinimleri Türkiyede HEC-HMS ile yapılacak çalışmalara yol göstermesi için tanımlanmıştır. Niğde ilinde bulunan Çakit Havzası 518 km2 drenaj alanına sahiptir. Olay eksenli ve kesintisiz modelleri oluşturmak için meteorolojik veriler, akış verileri, dijital yükseklik modeli (DEM), arazi kullanımı / arazi örtüsü (LULC) haritası ve toprak özellikleri bilgileri toplanmıştır. Oluşturulan modeller 115Y041 TÜBİTAK projesi kapsamında inşa edilen gözlem istasyonları ile kalibre edilip doğrulanmıştır. Bu çalışmanın sonuçları Çakıt akım ölçüm istasyonunda ölçülen akım değerlerinin hem olay eksenli model hem de kesintisiz model için doğrulama sürecinde elde edilen 0.6 üstünde NSE değerleri ile gerçekci bir şekilde tahmin edilebileceğini göstermiştir. Bunun yanında kar erimesinin de hidrolojik modele dahil edilmesinin önemi gösterilmiştir.

Basin models are fundamental for water resources assessment, analyzing quality and quantity of streamflow, managing water distribution systems, protecting and developing groundwater systems, flood protection, and water-supply forecasting. The integration of all hydrologic processes with their interconnections to each other at the basin scale is required for basin models. Mathematical basin models such as HEC-HMS are used for simulating hydrological processes in basin-scale to understand basin response to storm events. The goal of this study is to test the applicability of the HEC-HMS model for a basin located in Turkey and to demonstrate the importance of snowmelt especially for snow affected areas, such as Çakıt Basin which is the study area of this thesis. Requirements of event-based and continuous simulations are identified to guide future HEC-HMS applications in Turkey. Çakıt Basin, which is located in Niğde province has a drainage area of 518 km2. Meteorological data, flow data, digital elevation model, land use/land cover map and soil properties are collected and used in building event-based and continuous models. The models are calibrated and validated with observation stations constructed within the scope of 115Y041 TUBITAK project. The results of this study showed that streamflow at Çakıt Stream Gage Station, both for event-based and continuous runs, can be estimated realistically with NSE values higher than 0.6 for the validation periods using HEC-HMS. Furthermore, the importance of integration of the snowmelt into the hydrologic models is demonstrated.