Çoruh Havzası`nda çok kriterli hidrolojik modelleme ve tahmin çalışması

Abstract

Küresel sıcaklıklardaki artış, sürekli artan dünya nüfusunu olumsuz yönde etkileyerek hidroloji biliminin önemini ortaya koymaktadır. Ülkedeki su kaynaklarının verimli bir şekilde kullanılması, kuraklık ve taşkın kontrolü, su kaynaklarının yönetimi açısından oldukça önemlidir. Bu sebeple Yusufeli, Deriner gibi Türkiye'nin önemli barajlarını barındıran Çoruh Havzası'nın yüksek kesimlerinde biriken kar miktarının takip edilmesi, gerekli tahmin ve modellemelerin yapılması bu noktada önem kazanmaktadır.Bu çalışmada akımın önemli kısmının bahar ve erken yaz aylarında kar erimesinden oluştuğu Çoruh Havzası'nın memba bölümü seçilmiştir. Seçilen bu alanın özelliklerini daha iyi tanıyabilmek adına CBS platformu ile çeşitli yüzey analizleri gerçekleştirilmiş ve bölgenin kar potansiyeli farklı özellikli uydular kullanılarak belirlenmiştir. Kullanılan uydulardan MODIS ile daha iyi mekânsal çözünürlüğe sahip Landsat uydu görüntüleri ve yer gözlem verileriyle karşılaştırılarak doğrulama çalışması yapılmıştır. 2003-2015 yıllarına ait hidro-meteorolojik veriler kullanılarak HBV ile hidrolojik modelleme çalışması yapılmış ve farklı iki yöntemle model kalibre edilmiştir. GAP yöntemiyle yapılan akım kalibrasyon sonuçlarından elde edilen modelin performans değerleri, kalibrasyon dönemi için 0.86, validasyon döneminde ise 0.77 olarak hesaplanmıştır. Akım verilerinin yanı sıra uydu görüntülerinden elde edilen kar kaplı alan değerleri kullanılarak çok kriterli hidrolojik modelleme çalışması Monte Carlo yöntemi ile denenmiştir. Model parametrelerinin belirsizlik ve hassasiyetleri incelenerek, çok kriterli yöntem kullanıldığında model parametre belirsizliğini azaltmada etkisinin olduğu gözlenmiştir. Hidrolojik modelleme ile yapılmak istenen akım tahmin çalışması, 2015 su yılının Mart-Haziran ayları üzerinde 1 ve 2 günlük sayısal hava tahmin verileri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar ve sonuçları, seçilen bölge üzerindeki kavramsal hidrolojik modelleme çalışmalarına bir örnek olup, kar ağırlıklı benzer havzalar için öncülük etme potansiyeline sahiptir.

The increase in global temperatures, undesireably affects the continuously increasing world population and reveals the importance of the science of hydrology. The efficient use of water resources in the country as well as drought and flood control, is crucial in terms of water resources management. For this reason, monitoring the amount of accumulated snow in the higher parts of Coruh Basin, hosting Turkey's major dams such as Yusufeli and Deriner, is vital in terms of modeling and forecasting the expected flow.In this study, the upstream part of the Coruh Basin is selected where a significant portion of the streamflow comes from snowmelt during spring and early summer months. In order to better understand the properties of this area of interest, various surface analyses have been carried out with the GIS platform and the snow potential of the region is examined using different satellites. Verification of snow algorithm is evaluated by comparing MODIS images with finer resolution Landsat satellite images as well as ground observation data. Hydrologic modeling is performed utilizing the HBV model with hydro-meteorological data for 2003-2015 water years and the model is calibrated by two different methods. The performance in terms of model efficiency using the GAP method is calculated as 0.86 for the calibration and 0.77 for the validation period. Multi-criteria hydrological modeling is applied using the Monte Carlo method, exploiting satellite snow cover images besides flow data. After applying sensitivity and uncertainty analysis on the model parameters, it is observed that multi-criteria modeling is effective in reducing the uncertainty of the parameters. As a final result, ensemble runoff forecasts are generated with several best model parameters using 1-day and 2-day ahead numerical weather prediction data for the snowmelt period (March-June) of 2015 water year.The study performed and the results achieved serve as an example of the conceptual hydrological modeling studies on the selected region and have the potential to lead for similar snow dominated basins.