Çoruh havzasında aylık akımların tahmini ve debi süreklilik eğrilerinin elde edilmesi

Akım tahminleri, her zaman hidrolojinin temel konularından biri olmuştur. Değişik yöntemlerle yapılabilen bu tahminler, nehre ait akım verilerinin bulunmadığı ya da yetersiz kaldığı yerlerde oldukça zor olmuştur. Bu akım tahminlerinden birçok su kaynakları alanında faydalanılmaktadır. Baraj projelendirilmesi, havza yönetimi, hidroelektrik enerji potansiyelinin belirlenmesi, taşkın koruma projeleri vb. gibi nehir akımlarının bilinmesine ihtiyaç duyulan alanlarda büyük öneme sahiptir. Dolayısıyla akım tahminlerinin doğru bir şekilde yapılması önem arzetmektedir. Geleneksel ve yaygın akım tahmini yöntemlerinden biri olan drenaj alanı oranı (DAR) yöntemi, daha az veri ve parametre gerektirmesine karşın, özellikle bazı önemli su kaynakları projelerinde isabetli tahminlerin yapılamamasına neden olabilmektedir. Dolayısıyla daha yeni yöntemlerin kullanılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, aylık akım tahminlerinde yeni yaklaşım olarak düşünülen yöntemlerden olan Journal of Hydrology dergisinde 2013 yılında yayımlanan Farmer W.H. ve Vogel R.M.'in " Ölçümü Olmayan Havzalarda Aylık Akım Tahmini için Performans Ağırlıklı Yöntemler" isimli makalede belirtilen yöntemler kullanılmıştır. Çalışma alanı olarak Çoruh Havzası seçilmiştir. Bu havzada bulunan 2304, 2305, 2315, 2316 ve 2323 nolu akım gözlem istasyonlarının 1965 ile 1998 yılları arasındaki gözlenmiş aylık akım değerleri veri olarak kullanılmıştır. İstasyonlara ait akım verileri incelendiğinde genel olarak kasım ve aralık aylarında debilerin yıllık bazda artış eğiliminde olduğu, ağustos ve eylül aylarında da düşüş eğiliminde olduğu gözlenmiştir. Çalışmada, drenaj alanı oranı (DAR), ortalama akım (SM) ve ortalama ile standart sapma (SMS) ile akımların standartlaştırılması olmak üzere 3 akım transfer yöntemi kullanılmıştır. SM ve SMS yöntemlerinde istasyonların istatistiklerinin tahmininde bölgesel regresyondan faydalanılmıştır. Bölgesel regresyon, tahmin edilecek istasyonun dışındaki diğer 4 istasyonun verileri kullanılarak yıllık ve aylık olarak yapılmıştır. Bölgesel regresyonda akım parametresi olarak yağış alanı (A) ve yağış alanı ile kot (A+K) kullanılmıştır. Bu parametrelerin ln'leri de (ln (A) ve ln (A+K) olarak) kullanılmıştır. Bu şekilde bölgesel regresyon gerektiren SM ve SMS tahmin yöntemleri toplamda 12 adet varyasyon ile yapılmıştır. Çalışmada DAR yöntemi ile birlikte 13 adet tahmin yöntemi kullanılmış ve toplamda 260 adet tahmin yapılmıştır. Bu tahminlerin 32 adedi uygulanamamıştır. Yukarıda bahsedilen yöntemlerle yapılan tahminlerin performansı, Nash- Sutcliffe etkinlik katsayısı (NSE) ve karekök hata kareler ortalaması (RMSE) ölçütleriyle her istasyon için ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Daha sonra DAR yöntemi ile diğer yöntemlerin avantajlarını artıran harmanlanmış performans ağırlıklı yaklaşımda tanımlanan w ağırlık değerleri hesaplanarak DAR ile diğer yöntemler (SM ve SMS) karşılaştırılmıştır. DAR yöntemi birçok istasyonda başarılı sonuçlar vermiştir. Standartlaştırma yöntemlerinde ise genel olarak Çoruh nehri üzerindeki istasyonların akım tahminleri daha başarılı çıkmıştır. Bölgesel regresyon kullanan yöntemlerden sadece havza alanını (A) kullanan yöntemler DAR yöntemlerine göre daha başarılı olmuştur. Harmanlanmış performans ağırlıklı yöntemde hesaplanan w ağırlık değerine göre DAR yöntemi ile diğer yöntemlerin karşılaştırması yapılmış ve yapılan tahminlerin %50'sinde DAR yönteminin, geri kalan %50'sinde de diğer yöntemlerin üstünlüğü gözlenmiştir. Seçilen istasyonlardan ve tahmin yöntemlerinden debi süreklilik eğrileri (DSE) elde edilmiş ve o istasyonların gözlenmiş akım değerlerinden elde edilen DSE'ler ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca Harmanlanmış yöntemler kullanılarak da debi süreklilik eğrileri elde edilmiştir. Tahminler ile gözlem değerlerinin bir kez de eğri üzerinde karşılaştırması yapılmıştır. Böylelikle hangi yöntemin başarılı olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, istasyonların konumları da dikkate alındığında Çoruh nehri üzerindeki istasyonların (2305, 2315 ve 2316) akım tahminlerinin daha başarılı yapılabildiği söylenebilir. 2304 nolu istasyonun Çoruh nehrinin kolu olması ve havzanın menbaasında yer alması sebebiyle bazı yöntemlerde tahminler yapılamamış veya çok başarılı tahminler yapılamamıştır. 2323 nolu istasyonda yine aynı şekilde Çoruh nehrinin kolu olması sebebiyle tahmin başarısının diğer istasyonlara göre düşük çıktığı düşünülmüştür.