Fırat Akarsu Havzası İçin Topoğrafik Ve Hidrometeorolojik Veriye Dayanan Taban Akışı Ayırma Modeli

Abstract

Su, yüzyıllar boyunca insanoğlunun günümüzdeki medeniyetler seviyesine gelmesinde çok önemli bir rol oynamıştır. Tarihe bakıldığında bütün büyük uygarlıkların su kenarında kuruldukları görülmektedir. Günümüzde ise gelişen teknolojiyle birlikte sudan içme ve kullanma suyu, sulama, enerji üretimi gibi daha geniş alanlarda faydalanılmaktadır. Buna paralel olarak akarsulardan daha fazla ve daha etkin yararlanma ihtiyacı doğmuştur. Bu yüzden araştırmacılar akarsulardaki toplam akışı ve akışın bileşenlerini inceleme sürecine girmişlerdir. Bir akarsudaki toplam akış, dolaysız akış ve dolaylı akış (taban akışı) olarak iki kısma ayrılarak incelenebilir. Dolaysız akış, yüzeysel akış ve gecikmeye uğramamış yüzeyaltı akışı, dolaylı akış ise yeraltı akışı ve gecikmeye uğramış yüzeyaltı akışıdır. Taban akışı özellikle kurak mevsimlerde akarsu yatağındaki akışın büyük bir kısmını, bazen de tamamını oluşturmaktadır. Hızı yavaş olduğundan akarsuya erişimi uzun bir süre alır ve akarsuyu sürekli besleyen bir kaynak niteliğindedir. Taban akışı akarsudaki akımın önemli bir kısmını oluşturduğundan kuraklık tahminlerinde, su yönetimi ve planlama çalışmalarında, su temini, hidroelektrik projeleri, akarsu taşımacılığı, atıksu seyreltilmesi, akarsulardan tarım ve enerji üretimi amaçlı su çekilmesi gibi çok sayıda farklı çalışma alanı için kullanılmaktadır. Bu nedenle taban akışını toplam akıştan ayırmak veya tahmin etmek önemlidir. Bu çalışmada literatürde genel kabul görmüş hidrograf analizine dayanan birtakım yöntemler özetlendikten sonra çok değişkenli regresyon denklemlerini geliştirmede kullanılan regresyon analizi yöntemi anlatılmıştır. Taban akışı ayırma yöntemleri içerisinde yaygın olarak kullanılan İngiliz Hidroloji Enstitüsü’nün yumuşatılmış minimumlar yöntemi (İHEY) günlük ortalama akım verilerine uygulanarak taban akışı indeksi hesaplanmış ve regresyon denklemleriyle yapılan taban akışı tahminleriyle karşılaştırmada kullanılmıştır. Ayrıca akarsu havzasının topoğrafik ve hidrometeorolojik verileri ile model serbest değişkenleri oluşturulmuştur. Bu çalışmada çoklu regresyon analizi yapılarak önce taban akışı indeksi, ardından taban akışını havzanın topoğrafik ve hidrometeorolojik özelliklerinden tahmin etmek için kullanılabilecek iki denklem geliştirilmiştir. Bu denklemler çoklu regresyon analizini pratikleştiren PASW İstatistik 18 programı yardımıyla oluşturulmuştur. Uygulama alanı olarak Türkiye’nin en büyük su potansiyeline sahip Fırat nehri havzası seçilmiştir. Havzadaki Elektrik İşleri Etüt İdaresi’ne (EİEİ) ait 15 akım gözlem istasyonunun günlük ortalama akım verileri kullanılmış ve yukarıda bahsedilen yöntemler kullanılarak taban akışı indeksi ve taban akışı debileri tahmin edilmiştir. Sonuç olarak elde edilen tahminler İHEY yöntemi ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Geliştirilen denklemlerin İHEY yöntemine benzer sonuçlar verdiği, bu nedenle kullanılabilir olduğu anlaşılmıştır.

Baseflow is an important component of streamflow which is generated from groundwater and delayed shallow subsurface flows. Especially in rainless seasons, approximately total flow in the stream channel is the result of baseflow from the groundwater. Therefore separation of baseflow from the total flow has become an important issue for the planning and effective management of water resources. It is also important for determination of water availability and water quality and improving the strategies to protect the environment and the other living biota. The majority of the methods used to seperate baseflow are based on graphical, analytical and digital filtering techniques which all these techniques have the same sense of calculating the baseflow from streamflow hydrograph. In this study, the well-known smoothed minima method of UKIH (United Kingdom Institute of Hydrology) is used for calculating baseflow. In addition to this, regression analysis is built with some properties of catchment to estimate the baseflow index and baseflow discharge. Daily stream flow data are provided from the Electrical Power Resources, Survey and Development Administration from Turkey which operates gauging stations for streamflow observations. In Turkey, there are 25 hydrological basins with different topographical, morphological and meteorological conditions. In this study, 15 gauging stations from Euphrates basin are used for baseflow analysis. Furthermore, the topographical and hydrometeorological data are obtained from internet-based geographic program (geodata) in the websites of the Ministry of Forest and Water Affairs and the General Directorate of State Meteorological Works, respectively. In this study, first the UKIH method is used to separate baseflow. The method is based on dividing daily stream flow data into non-overlapping 5-day blocks. Once the baseflow is separated, baseflow index (BFI) is calculated as the ratio of baseflow to total streamflow. The non-dimensional BFI changes between 0 and 1. BFI approaches 1 if the groundwater contribution to stream flow is high. Another approach employed in this study is based on multiple regression for estimating BFI and baseflow discharge. Topographical and hydrometeorological data are used as predictor variables in the regression. Preliminary results show that BFI and baseflow discharge are correlated with hydrometeorological and topographical variables of watershed. The regression models are validated by comparing its results with UKIH method. Two methods give similar results.