Orta karadeniz bölgesinde taşkına neden olan günlük en büyük yağmur miktarlarının bölgesel frekans analizi

Abstract

Maksimum yağmurların tahmini sadece taşkınların tahmininde önemli olmayıp hidroloji mühendisliği ve hidrolik yapıların projelenmesinde de gerekli olmaktadır. Bu nedenle, maksimum yağmurların derinlik-frekans analizleri, hidrolik yapıların projelenmesinde yapının maliyet ve ekonomik/stratejik önemine göre seçilen bir tekrarlanma periyoduna bağlı olan hidrolik yapıların projelenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu anlamda, önemli ölçüde olasılık dağılıma ait parametre tahmininde kullanılan istatistik yöntemlere bağlı olan makul bir proje kriterinin tahmini, hidrolik yapıların projelenmesi ve yönetimi için genellikle esastır. Ancak, hidroloji ve su kaynaklarının planlama ve yönetiminde yaygın olan problem, makul bir projeleme için maksimum yağmur verisinin mevcut olmadığı yada yetersiz olduğu yerlerde günlük maksimum yağmurlar gibi nadir olayların büyüklüğünü tahmin etmektir. Yağış verilerinin makul bir proje kriterinin seçimi için yeterli uzunlukta olması gerekir. Ülkemizde uzun süreli yağış kayıtlarına sahip yağış istasyonları sayısal olarak az olmasının yanında bu istasyonların çoğunda da plüvyoğraf bulunmamaktadır. Diğer önemli bir problem de bu istasyonlardan elde edilen yağmur verisinin güvenilirliğinden şüphe edilmektedir. Bu tip problemleri önlemek için istatistiki olarak homojen kabul edilen bir bölgedeki farklı istasyonlardan elde edilen yağmur verisi kullanılır. Bölgeselleştirme olarak belirtilen bu yaklaşım hidrolojik değişkenlerin frekans analizinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Orta Karadeniz Bölgesinde 70 yağış istasyonunda ölçülen günlük en büyük yağmur miktarlarının bölgesel frekans analizi son zamanlarda popüler olan L-moment yaklaşımıyla gerçekleştirildi. Bu amaç için yağış istasyonlarının L-moment oranlarına bağlı olarak hesaplanan düzensizlik ölçütüne göre uyumsuz istasyonlar belirlendi. Öncelikle bütün istasyonların tek bir bölge oluşturup oluşturmadıkları düzensizlik ölçütüyle test edildi. Uyumsuz istasyonların varlığından dolayı 70 istasyonun aynı bölge içinde olamayacağına karar verildi. Orta Karadeniz bölgesi alt bölgelere ayrılarak uyumsuz istasyonların varlığı tekrar incelendi. Bu anlamda bölgenin 6 alt bölgeye ayrıldı. Alt bölgelerin homojenliğine karar vermek için heterojenlik testi uygulandı. Alt bölgelerin tümü H istatistiğine göre homojenlik şartını yerine getirdi. Uygunluk ölçüsüne dayanarak, , alt bölgelerin günlük en büyük yağmur serileri için geçerli bölgesel dağılımlar belirlendi. Çalışmada üç parametreli dağılımlardan Genel Ekstrem Değer (GEV), Genel Lojistik (GLO), Genel Normal (GNO), Genel Pareto (GPA) ve Pearson Tip 3 (PE3) dağılımları göz önüne alınmıştır. Bu dağılımlar arasından, Bölge I, Bölge III ve Bölge IV için GEV, Bölge II ve V için GLO, Bölge VI için GNO dağılımları en uygun bölgesel dağılımlar olarak seçildi.

Estimates of maximum rainfalls are not only important for flood estimation but also for hydrologic engineering and hydraulic designing. Therefore, maximum rainfall depth-frequency analysis has a key role in the design of hydraulic structures where a return period is selected according to the cost and economic/strategic significance of the structure. In this case, reliable design quantile estimation which considerably depends on statistical methods used in parameter estimation belonging to probability distributions is usually essential for design and management of hydraulic structures. But, a common problem in hydrology and water resources planning and management is that of estimating the magnitude of rare events such as daily maximum rainfall at sites where maximum rainfall data are either not available or are insufficient for reliable design. The rainfall data should be sufficient record length for the estimation of reliable design criteria. The rain gauges with long records in our country are numerically less and there is also no pluviograph instrument in many of these gauges. Another important problem is that the rainfall data from the gauge stations having the pluviograph are considered as being unreliable. The rainfall data from the different sites in a region assumed as statistically homogeneous is used to overcome such these problems. This procedure called as regionalization, are commonly used in the frequency analysis of hydrologic variables. In this study, regional frequency analysis of annul daily rainfalls measured in the 70-rain gauges on Middle Black Sea Region was performed by L-moment algorithm popularized recently. For this reason, the discordant sites (stations) were detected according to discordancy measure calculated by L-moment ratios. Initially, whether all sites were formed in a region was tested using discordancy measure. It was decided that the 70-sites could not be formed in the same region due to existence of the discordant sites. The presence of discordance sites was sought again by dividing Middle Black See region into sub-region. In this sense, the main region was formed as the 6 sub- regions. The heterogeneity measures (H) applied to the sub-regions to decide whether the regions were homogeneous. All of the sub- regions were implemented the condition of homogeneous with respect to the H statistic. Based on the goodness of fit test measure, , the candidate regional distributions for annual daily maxima rainfall series in the sub-regions were selected. In the study, the distributions with three parameters, named Generalized Extreme Values (GEV), Generalized Logistic (GLO), Generalized normal (GNO), Generalized Pareto (GPA) and Pearson Type III (PE3) distributions, were taken into consideration. Among these distributions, GEV for Region I, Region III and Region IV, GLO for Region II and Region V, GNO for Region VI were selected as regional frequency distribution.