Coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama yardımıyla hidrolojik ve taşkın modellemesi karar destek sistemi

Abstract

Medeniyet gelişimi için su kaynakları planlama ve yönetimi çok değerli bir konudur.Sürdürülebilirliği hızla tehlikeye girmekte olan sınırlı su kaynakları, iklim-arazikullanım değişimi dikkate alınarak niceliksel ve niteliksel olarak koruma-kullanmadengesi içerisinde ele alınmalıdır. Bu bağlamda su kaynakları planlama ve yönetimiçalışmaları büyük önem kazanmaktadır.Tez çalışması ana hatlarıyla hidrolojik, hidrolik ve taşkın modellemesi kısımlarınıiçermektedir. Bu araştırmada, US Army Hydrologic Engineering Center tarafındangeliştirilen HEC-HMS ve HEC-RAS yazılımları kullanılmış, HEC-HMS günlük zamanölçeğinde dağılımlı olarak hidrolojik modelleme-tahmin ve HEC-RAS 2D hidrolikmodelleme çalışmalarının bir dizi Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)-Uzaktan Algılama(UA) teknikleri kullanılarak yapılması ile entegre taşkın modellemesiningerçekleştirilmesi çalışmanın kapsamını meydana getirmektedir. Yapılan tespitlere göreülkemizde dağılımlı hidrolojik modelleme uygulaması içeren az sayıda çalışmabulunması ve bu çalışmada kullanılan sayısal hava tahmin verisinin hidrolojik tahminuygulamalarında pek kullanılmaması çalışmayı daha değerli kılmaktadır. Grid tabanlıtoprak nemi hesaplama algoritmasını kullanması bakımından da çalışma öncü birhidrolojik modelleme uygulamasıdır. Bu bağlamda entegre hidrolojik ve taşkınmodellemesini içeren çalışmanın çıktıları su kaynakları planlama ve yönetimiuygulamalarında su otoriteleri ve karar vericiler tarafından kullanılabilir.CBS ve UA teknikleri kullanılarak, günlük akımların deterministik modellenmesi veerken uyarı sistemi olarak kullanılabilir olan akım tahmininin sayısal hava tahmin verisikullanılarak yapılması, hidrolojik modellemenin ardından hidrolik modelleme yapılaraktaşkın risk ve zarar haritalamasının yapılması bu çalışmanın ana motivasyonunuoluşturmaktadır. Hidrolojik modelleme aşamasında tümsel ve dağılımlı kavramsalmodellerin karşılaştırılması, uydu ürünlerinin yer gözlemleri ile doğrulanması, akımperformansının yanında kar ve toprak nemi çıktıları kullanılarak model içseltutarlılığının uydu ürünleriyle değerlendirilmesi; hidrolik modelleme aşamasında uydureferans taşkın görüntüsü ile model doğrulamasının yapılması da çalışmanın ikincilamaçlarını teşkil etmektedir.

Water resources planning and management is a very valuable issue for civilizationdevelopment. Taking into account the climate-land use change, the limited waterresources should be handled with quantitatively and qualitatively in a balance betweenprotection and use, whose sustainability is rapidly endangered. In this context, waterresources planning and management studies are of great importance.The thesis study mainly includes hydrological, hydraulic and flood modeling parts. Inthis study, HEC-HMS and HEC-RAS software developed by US Army HydrologicEngineering Center are used. The scope of the study consists of performing integratedflood modeling by carrying out HEC-HMS gridded hydrological modeling-forecastingon a daily time scale and HEC-RAS 2D hydraulic modeling studies using a series ofGeographical Information Systems (GIS)-Remote Sensing (RS) techniques. Accordingto the literature research, in our country, there are a few studies that include distributedhydrological modeling, and numerical weather prediction data used in this study is notconsidered much in hydrological forecasting implementations, which makes the studymore valuable. The study is a pioneering hydrological modeling application in terms ofusing a grid-based soil moisture accounting algorithm. In this sense, the outputs of thestudy, which includes integrated hydrological and flood modeling, can be used by waterauthorities and decision makers in water resources planning and management applications.The main motivation of this study is to implement deterministic modeling of daily flowsand to make flow forecasting using numerical weather prediction data, which can beused as an early warning system, and to practice flood risk and loss mapping byhydraulic modeling after hydrological modeling, using GIS and RS techniques. Inhydrological modeling, comparison of lumped and distributed conceptual models,verification of satellite products with ground observations, evaluation of model internalconsistency with satellite products by using snow and soil moisture outputs as well asflow performance; in hydraulic modeling, performing model validation with satellitereference flood image are also the secondary aims of the study.