Doğu Karadeniz havzası akımlarının incelenmesi

Akımların incelenmesi su kaynakları mühendisliğinde farklı açılardan önem taşımaktadır. Taşkın ve ortalama akım değerleri baraj haznelerinin biriktirme kapasitesinin hesabı ve taşkın yapılarının projelendirilmesinde kullanılır. Bu nedenle geçmiş akım kayıtları incelenerek gerek düşük akım gerekse de taşkın akımları değerlerinde bir trend bileşeninin araştırılması gelecekteki su kaynakları projelerinin planlanması açısından büyük önem arz etmektedir. Ayrıca akımlardaki eğilimin bilinmesi su yapılarının optimum bir şekilde planlanması ve işletilmesinin yanı sıra özellikle hidroelektrik santrallerin planlanması ve işletilmesinde büyük önem kazanmaktadır.Bu çalışmada Doğu Karadeniz Havzasına ait belirli bir zaman aralığında okunmuş ve günümüzde hala okunmakta olan 12 AGİ seçilmiştir. İstasyonlar için aylık ve yıllık ortalama akım ve taşkın akımları grafikleri çizilmiş ve yorumlanmıştır.1991 yılı akım verileri eksik olan 2215 No'lu AGİ'nin eksik verileri doğrusal regresyon ile tamamlanmıştır.İstasyonların aylık ortalama akım değerleri kullanılarak Debi Süreklilik Eğrileri elde edilmiş, bu eğrilerdeki akım verileri yağış alanlarına bölünerek boyutsuz grafiklere çevrilmiş ve boyutsuz grafiklere en kötü senaryolar eklenmiştir (Yağışın geçmişten günümüze en yüksek ve en düşük olması durumu).Her istasyon için 2, 5, 10, 25, 50, 100 ve 200 yıllık dönüş aralıklarda taşkın değerleri tamamlanan güncel değerlere göre yeniden hesaplanmıştır. Hesaplama için gerekli olan yöntem EİE ye ait Türkiye Akarsu Havzaları Maksimum Akımlar Frekans Analizi kitabından elde edilmiştir. Normal, Log-Normal, üç parametreli Log-Normal, Gumbel, GEV, Pearson Tip III ve Log-Pearson Tip III dağılımları kullanılan dağılımlarıdır. Bulunan sonuçlar kitaptaki eski değerler ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır.Verilerin zaman değişimi ile artış ya azalışlarını araştırmak için Mann-Kendall trend analizi testi yapılmıştır. Her istasyon için yıllık ortalama debilerine ve maksimum akım verilerine ait grafikler çizilmiş ve bu grafiklere doğrusal gidiş çizgisi (Trend) uydurarak görsel açıdan trendin olup olmadığı kontrol edilmiştir. Tüm bölgeye ait taşkın zarf eğrileri maksimum akımlar ve yağış alanlarından yararlanılarak çizilmiş ve 200 yıllık dönüş aralıklarının eklenmesi ile yorumlanmıştır.Açısal mevsimsellik analizi ve göreceli frekans analiz yöntemleri ile Mevsimsellik Analizi yapılmıştır. İstasyonlarda gözlenen tüm taşkın tarihleri, ay bazında incelenmiş olup taşkınların gözlendiği tüm ayların frekans değerleri incelenirken, aylık dönemler, 30 günlük periyotlara dönüştürerek ayarlanmış frekans değeri hesaplanmıştır.Sonuç olarak; Akım analizi yapılırken, Devlet Su İşleri'nden temin edilen güncel veriler doğrusal regresyon yöntemi ile tamamlanmış ve sonrasında yıllık ortalama akım ve her bir AGİ'ye ait en yüksek akım verilerinin okunduğu iki ay ve en düşük akım verilerinin okunduğu iki aya ait akım değerleri aynı grafikler üzerinde gösterilmiştir. Genellikle istasyonların en yüksek değerlerinin okunduğu değerler Nisan ve Mayıs ayları iken en düşük akım değerleri okunan aylar ise Ocak ve Eylül aylarıdır.İstasyonlara ait aylık ortalama akımlardan yararlanılarak, debi süreklilik eğrileri oluşturulmuş ve bu akımlara göre yüksek akım dönemi ve düşük akım dönemine ait Q10 ve Q90 debi değerleri gösterilmiştir. Eğrilerde düşük akım dönemlerine ait veriler incelenerek, 2201, 2202, 2215, 2218, 2233 ve 2238 No'lu AGİ'lerde Q90 debisinin düşük akım bölgesinde yatık olması taban akışının fazla olduğunu gösterir. Kalan 2213, 2228, 2232, 2239 2245 ve 2247 No'lu AGİ'ler Q90 debileri düşük akım bölgesinde dik olduklarından taban akışının az olduğu görülür. Q90 düşük akım debisi 2218 ve 2232 No'lu AGİ'lerde çok yüksek akım değerleri iken diğer istasyonlarda düşük değerlerdir.Aylık ortalama akım değerleri yağış alanına bölünerek birim akımlar bulunmuş ve her bir AGİ'ye değerlendirildiği yıl boyunca gözlemlenen en yüksek ve en düşük aylık değerler seçilerek birim akıma göre debi süreklilik eğrileri çizdirilmiş ve en kötü senaryolar oluşturulmuştur. Bu eğrilere yorumlandığında genel olarak aşılma olasılığının %40'tan küçük olduğu durumda debi süreklilik eğrileri ile maksimum ve minimum akım eğrileri arasında önemli farklar gözlemlenirken, %40'ın üzerine çıktığı durumda farklar giderek azalmaktadır.İstasyonların Güncel değerleri kullanılarak, Devlet Su İşleri tarafından belirlenen olasılık dağılım fonksiyonları ile 2, 5, 10, 25, 50, 100 ve 200 yıllık dönüş aralıklarında frekans analizi yapılmış ve bu analizler DSİ tarafından bulunan 1990 yılı verileri ile hesaplanan frekans analizi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda 2201, 2202, 2215, 2233 AGİ'leri de önemli değişiklikler gözlenmezken diğer istasyonlarda önemli farklılıklar oluştuğu gözlenmiştir.İstasyonlara ait en büyük akımlar ve 200 yıllık dönüş aralığına göre hesaplanan taşkın verilerine göre iki ayrı taşkın zarf eğrisi çizilmiş, bu eğriler doğrusal hale getirilmiştir. Her iki eğrinin de benzer sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.Doğu Karadeniz Havzası için oluşturulan taşkın zarf eğrisi Türkiye'ye ait eğri ile karşılaştırılmış ve havzanın eğrisinin Türkiye'nin çok altında değerlere sahip olduğu görülmüştür.Bu eğriler taşkın tahmininde kullanılabilecek önemli verilerdir.İstasyonlara ait yıllık ortalama ve maksimum akım değerlerine ayrı ayrı Mann-Kendall trend analizi uygulanmış; yıllık ortalama akımların analizi sonucunda 2232 ve 2239 No'lu AGİ'lerde artan yönde trend gözlemlenmiş, maksimum akımların analizinde ise 2201 ve 2228 No'lu AGİ'lerde artan yönde, 2213 ve 2215 No'lu AGİ'lerde azalan yönde trend gözlemlenmiştir.Trend olmamasına rağmen hem yıllık, hem de maksimum akımların analizinde artan ya da azalan yönde eğilim gösteren istasyonlar vardır.Her bir istasyonun verilerine göre Açısal Mevsimsellik analizi uygulanmış ve taşkın verilerinden yararlanılarak birim daireler çizilmiştir. En yüksek benzerlik değeri 0,94 ile 2215 No'lu Agi'ye ait iken en düşük değer 0,24 değeri ile 2228 No'lu AGİ'dir.2228,2245 ve 2247 No'lu AGİ'lerin homojenlikleri düşüktür ancak genel olarak Doğu Karadeniz Havzası yüksek bir homojenliğe sahiptir.Taşkınlar genellikle ilkbahar mevsiminde görünür. Bu durumun bu mevsimde görülen kar erimesi ve meydana gelen yağışlardır.Yapılan tüm bu analizler sonucunda kaynak bakımında zengin ancak mevcut veri bakımından bir o kadar fakir olan Doğu Karadeniz Havzası'nın hidrolojik bir haritası oluşturulmuştur. Yapılan analizler sonucu bulunan her sonuç işletme, dizayn ve projelendirme aşamasında önemli kolaylıklar sağlayacaktır.