SWAT modeli kullanılarak Filyos çayı havzasının hidrolojik analizi

Abstract

Son yıllarda, entegre havza yönetimi çalışmaları Dünyada olduğu gibi Türkiye'de de önemli bir konu haline gelmiştir. Bunun nedeni, Türkiye'nin su kaynakları açısından zengin bir ülke olmaması ve gelecekte su sıkıntısı çeken ülkeler arasında yer almasının beklenmesidir. Ayrıca Türkiye, Avrupa Birliği'ne (AB) tam üyelik sürecinde Su Çerçeve Direktifi'nde yer alan yükümlülükleri de yerine getirmek zorundadır. Bu kapsamda Orman ve Su İşleri Bakanlığı tarafından havza koruma eylem planları ve yönetim planları çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bundan sonraki aşamada en önemli konulardan birisi hidrolojik ve su kalitesi modelleme çalışmalarıdır. Literatürde Filyos Çayı Havzası için hidrolojik bir model çalışması bulunmamaktadır. Bu çalışmayla, Filyos Çayı Havzası'nda su yönetimi uygulamalarına yardımcı olmak için bir hidrolojik modelleme çerçevesi kurulmuştur.Bu çalışmada, hidrolojik bileşenlerin belirlenmesi için Toprak ve Su Değerlendirme Aracı (SWAT) modeli ile Filyos Çayı Havzası'nın hidrolojisi modellenmiştir. Dört basamaklı çalışmanın ilk aşamasında, Sayısal Yükseklik Modeli (SYM), arazi kullanımı, toprak ve meteorolojik veriler kullanılarak bir hidrolojik model oluşturulmuştur. Kurulan model, SWAT-Cup otomatik kalibrasyon programı kullanılarak, 1988-1993 yılları arasındaki dönemde kalibre edilmiş, 1988-2000 yılları arasındaki dönemde de doğrulanmıştır. Kalibrasyon ve validasyon süreçlerinde dört farklı akım gözlem istasyonunun verileri kullanılmıştır. Model 1979-2013 yılları arasındaki dönemde çalıştırılmış ve Filyos Çayı Havzası'nın hidrolojik durumunu belirlemek için tüm hidrolojik çıktılar değerlendirilmiştir. Son olarak, iklim değişikliğinin akarsu debisi üzerine olan etkileri araştırılmıştır.İstasyon gözlemleri model sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, Filyos Derecikviran istasyonunda kalibrasyon dönemi için aylık Nash-Sutcliffe, RSR ve PBIAS performans göstergeleri sırasıyla 0,67, 0,57 ve -14,3, validasyon dönemi için 0,72, 0,52 ve -18,9 olmuştur. Filyos Çayı'nın kolu olan Araç Çayı istasyonunun sonuçları ise, kalibrasyon dönemi için sırasıyla 0,77, 0,48 ve -11,9 ve validasyon dönemi için sırasıyla 0,84, 0,40, ve -13,2 değerlerini göstermektedir. Hidrolojik bileşenler incelendiğinde, tüm çıktılar 1979-2013 döneminde azalma eğilimindedir. Su veriminde % 35, sızma miktarında % 41 ve yeraltı suyu miktarında % 34 gibi ciddi azalmalar dikkat çekmektedir.

In recent years, integrated watershed management studies have become an important issue in Turkey as well as in the world. The reason is that Turkey is expected not to be a country rich in water resources and to be among the water-stressed countries in the future. Turkey has to fulfill the obligations of Water Framework Directive in the process of full membership to the European Union. In this context, watershed protection action plans and management plans studies were carried out by the Ministry of Forestry and Water Affairs. One of the most important issues in the next stage is hydrological and water quality modeling studies. There is no hydrological model for the Filyos Creek Watershed in the literature. With this study, a hydrological modelling framework has been founded to aid water management applications in the Filyos Creek Watershed.In this study, the hydrology of the Filyos Creek Basin was modeled using Soil and Water Assessment Tool (SWAT) to determine the hydrological components. In the first phase of the four-stage work, a hydrological model was established using digital elevation model, land use, soil and meteorological data. The model was calibrated during the period 1988-1993 using the SWATCup automatic calibration program and verified during the period 1988-2000. Data of four different flow monitoring stations were used in the calibration and validation processes. The model has been run between 1979 and 2013, and all hydrological outputs were evaluated to determine the hydrological status of the Filyos Creek Watershed. Finally, the effects of climate change on streamflow have been investigated.When the observations at the stations are compared with model results, the monthly Nash-Sutcliffe, RSR and PBIAS performance indicators for the calibration period at Filyos Derecikviran station have been 0.67, 0.57 and -14.3, respectively and for the validation period, 0.72, 0.52 and 18.9 respectively. The results for Araç Creek station, which is tributary of Filyos Creek, has shown values of 0.77, 0.48 and -11.9, respectively, for the calibration period, and 0.84, 0.40 and 0.40, -13.2, respectively, for the validation period. When the hydrological components are investigated, all hydrological output tends to decrease in the period 1979-2013. Serious decreases such as 35 % in water yield, 41 % in infiltration amount and 34% in groundwater amount are remarkable.