Watershed Management in the Scope of Hazard Sensitivity Analysis of Göksu River Basin (Sakarya River Basin)

Year 2022, Volume: 31 Issue: 2, 449 - 471, 18.12.2022

Murat Uzun , Nuriye Garipağaoğlu

https://doi.org/10.51800/ecd.1160134

Abstract

The increase in the interaction of natural conditions and human activity in the world causes various hazards and risks that differ in their origins, dimensions, and effects. In addition, events that occur for different reasons due to interference with the dynamic process of natural conditions, wrong planning, and over-intensive use also affect the distribution of risks in many areas. Basins, on the other hand, constitute the ideal areas of management studies to be carried out in order to eliminate or reduce the effects of possible risks. This study examined the watershed management of the Göksu River Basin, which includes the Inegöl and Yenişehir sub-basins, in terms of hazard sensitivity analysis. In the study, hazard susceptibility maps of erosion, landslide, overflow, flood, drought, rockfall, forest fire, storm, and anthropogenic origin were produced as a result of quantitative analysis of many variables of the basin with the Analytical Hierarchy Process. The analysis data showed that plateau areas with high altitude difference and slope ratio, valleys, streams draining through a single channel in the plains, and industry and quarry areas constitute risky areas. A multi-risk analysis was carried out using the fuzzy logic method to reveal the most risky areas of the basin, which may be exposed to multiple hazards through 10 different risk analyses. According to the multi-risk data, the basin area contains 46% very low, 25% low, 18% moderate, 8% high, and 3% very high hazard-risk areas. The most risky areas in terms of multi-risk are the plateau area in the south of the Inegöl Plain and the north of the Yenişehir Plain, the Bahçecik-Koyanlık Stream sub-basin, and the Göksu River downstream area. Altitude difference and slope value, lack of vegetation, the effect of lithological units, and intense human use are the main factors in forming possible risk areas. In this study, by examining the basin's ten different hazard Sensitivity analyses, multi-risk distribution data under the joint influence of physical and human geography conditions, suggestions were made for watershed management within the scope of hazard sensitivity.

Keywords

Basin (Watershed) Management, Analytical Hierarchy Process (AHP), Fuzzy Logic Method, Geographic Information Systems (GIS)., Hazard Sensitivity Analysis

Göksu Çayı Havzası’nın (Sakarya Nehri Havzası) Tehlike Duyarlılık Analizleri Kapsamında Havza Yönetimi

Abstract

Dünyada, doğal koşullar ve beşeri faaliyet etkileşiminin artması oluşum kökenleri, boyutları, etkileri farklılıklar gösteren çeşitli tehlike ve risklerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Ayrıca doğal koşulların dinamik sürecine müdahale, yanlış planlama ve aşırı-yoğun kullanım sonucu farklı nedenlerle meydana gelen olaylar birçok alanda tehlikelerin dağılışını da etkiler. Havzalar ise meydana gelmesi muhtemel tehlikelerin ortadan kaldırılması ya da etkisinin azaltılması için yapılacak yönetim çalışmalarının ideal alanlarını oluşturmaktadır. Bu çalışmada belirtilen kapsamda İnegöl ve Yenişehir alt havzalarını içeren Göksu Çayı Havzası’nın tehlike duyarlılık analizleri açısından havza yönetimi incelenmiştir. Çalışmada, Analitik Hiyerarşi Süreci ile havzanın birçok değişkeninin kantitatif analizleri sonucu erozyon, heyelan, sel, taşkın, kuraklık, kaya düşmesi, orman yangını, fırtına ve antropojenik kaynaklı tehlike duyarlılık haritaları üretilmiştir. Analiz verileri, irtifa farkı ve eğim oranı fazla olan plato sahaları, vadiler, ova tabalarında tek kanal üzerinden drene olan akarsular ile sanayi, taş ocağı sahalarında tehlike duyarlılığının yüksek olduğunu göstermiştir. Elde edilen 10 farklı tehlike duyarlılık analiz verileri üzerinden havzanın en birden çok tehlikeye maruz kalabilecek alanlarını ortaya koymak amacıyla bulanık mantık yöntemi kullanılarak çoklu tehlike duyarlılık (multirisk) analizi yapılmıştır. Havzanın multirisk verisine göre, % 46’sı çok az, % 25’i az, % 18’i orta, % 8’i yüksek ve % 3’ü çok yüksek düzeyde tehlike duyarlılığına sahip alanları ihtiva eder. Multirisk açısından en tehlikeli alanları, İnegöl Ovası’nın güneyindeki plato sahası ile Yenişehir Ovası’nın kuzeyi, Bahçecik-Koyanlık Dere alt havzası, Göksu Çayı mansab alanı oluşturur. Yüksek irtifa farkı ve eğim değeri, bitki örtüsünün zayıflığı, litolojik birimlerin etkisi ve yoğun beşeri kullanım tehlikenin yüksek düzeyde olduğu alanlarının oluşmasındaki temel faktörlerdir. Çalışmada havzanın, 10 farklı tehlike duyarlılık analizi, multirisk verisi, fiziki ve beşeri coğrafya koşullarının ortak etkisinde incelenmesi ile tehlike duyarlılık kapsamında havza yönetimi için önerilerde bulunulmuştur.

Keywords

Havza Yönetimi, Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS), Bulanık Mantık Yöntemi, Coğrafi Bilgi Sİstemleri (CBS), Tehlike Duyarlılık Analizi

References

• Arefin, R., Mohir, M., Alam, J. (2020). Watershed prioritization for soil and water conservation aspect using GIS and remote sensing: PCA-based approach at northern elevated tract Bangladesh, Applied Water Science, 10(91): 1-19.
• Barrow, C. J. (1998). River Basin Development Planning and Management: A Critical Review, World Development, 26(1): 171-186.
• Blanco H., & Lal R., (2008). Principles of Soil Conservation and Management, Springer, USA.
• Byun, D. H., (2001). The AHS Approach For Selecting an Automobile Purchase Model, Information & Management, 38: 289-297.
• Chen, T., Niu, R. Q., Li P., X.,, Zhang L. P., Du B., (2010). Regional Soil Erosion Risk Mapping Using RUSLE, GIS And Remote Sensing: A Case Study İn Miyun Watershed, North China, Environmetal Earth Science, 63: 533–541.
• Cobourn, J. (1999), Integrated Watershed Management on the Truckee River in Nevada, Journal of the American Water Resources Association, 35 (3): 623-632.
• Daeghouth, S. Ward, C. Gambarelli, G. Styger, E. Roux, J. (2008). Havza Yönetim Yaklaşımları, Politikaları ve Faaliyetleri: Ölçek Büyütmeye Yönelik Dersler, Su Sektörü Kurulu Kararı Belge Serisi Belge No.11, Dünya Bankası, Washington, DC.
• DeBarry, A. P. (2004). Watersheds: Proceses, Assessment, and Management, John Wiley & Sons. Inc., New Jersey
• Demirağ Turan, İ., Özkan, B. Dengiz, O. (2020). Bulanık mantık analitik hiyerarşik süreç (BAHS) ile Sinop İli erozyon duyarlılığının mekansal dağılımının belirlenmesi. Türk Coğrafya Dergisi (75), 57-70.
• Elaalem, M., Comber, A. Fisher, P. (2011). A comparison of fuzzy AHP and ideal. Transactions in GIS, 15(3), 329-346.
• Erol, O. (2011). Genel Klimatoloji, Çantay Kitabevi (9. Baskı) İstanbul
• Erkal, T. & Taş, B. (2013). Jeomorfoloji ve İnsan, Uygulamalı Jeomorfoloji, Yeditepe Yayınevi, İstanbul.
• Fernández M. L., & Nunez, M. M., (2011). An Empirical Approach to Estimate Soil Erosion Risk in Spain, Science of the Total Environment 409, 3114–3123.
• Fidan, S. & Görüm, T. (2020). Türkiye’de ölümcül heyelanların dağılım karakteristikleri ve ulusal ölçekte öncelikli alanların belirlenmesi. Türk Coğrafya Dergisi (74), 123-134.
• Garipağaoğlu, N. (2012). Havza Planlamalarında Coğrafyanın Rolü ve Türkiye’de Havza Planlamacılığı, Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi 16(2): 303-337
• Garipağaoğlu N., & Uzun, M. (2019). İznik Gölü Havzası’nda Doğal Ortam Koşulları, Değişimler ve Muhtemel Risklerin Havza Yönetimi ve Planlamasına Etkisi, Doğu Coğrafya Dergisi 24(42): 1-15.
• Görüm, T., & Fidan, S., (2021). Spatiotemporal variations of fatal landslides in Turkey, Landslides, Springer-Verlag GmbH Germany part of Springer Nature 7: 1-15,
• Grigg, N.S. (1999). Integrated Water Resources Management: Who should Lead, Who should Pay? Journal of the American Water Resources Association, 35(3): 527-534.
• Guzzetti, F. (2000). Landslide fatalities and evaluation of landslide risk in Italy. Engineering Geology, 58, 89-107.
• Haque, U., Blum, P., da Silva, P.F. (2016). Fatal landslides in Europe. Landslides, 13, 1545–1554.
• Heathcote, I. W. (2009). Integrated Watershed Management, Principles And Practice, ISBN: 978-0-470-37625-6 Second Edition. John Wiley & Sons, Inc., USA.
• Huang, I. B., Keisler, J. Linkov, I., (2011). Multi-criteria decision analysis in environmental sciences: Ten years of applications and trends. Science of the Total Environment. 409(19), 3578–3594.
• Hooper, B. P. (2003). Integrated Water Resources Management and River Basin Governance, Universities Council On Water Resources Water Resources Update, 126: 12-20.
• Ishizaka, A., & Nemery, P. (2013). Multi-Criteria Decision Analysis Methods and Software, Wiley & Sons, Ltd., Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, United Kingdom.
• Kappes, M. S., Keiler, M., Von Elverfeldt, K., & Glade, T. (2012) Challenges of analyzing multi-hazard risk: A review. In Natural Hazards, 64 (2):1925-1958. https://doi.org/10.1007/s11069-012-0294-2.
• Karabulut, M., Karakoç, A., Gürbüz, M., Kızılelma, Y., (2013). Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanarak Başkonuş Dağında (Kahramanmaraş) Orman Yangını Risk Alanlarının Belirlenmesi, Uluslararası Sosyal Araştırmalar Dergisi, 6(24): 171-179.
• Karataş, A. (2017). Karasu Çayı Havzasının Hidrografik Planlaması, Çantay Kitabevi, İstanbul.
• Koontz, T. M., & Newig, J. (2014). From planning to implementation: Top-down and bottom-up approaches for collaborative watershed management, Policy Studies Journal, 42(3): 416-442
• Mark, D. M. (1975). Geomorphometric parameters: a review and evaluation, Geographical Annals, 57(1): 165-177.
• Marzocchi, W., Mastellone, M.L., Ruocco, A.D, Novelli, P., Romeo, E. & Gasparini, P. (2009). Principles of multi risk assessment. Interaction amongst natural and man-induced risks. European Commission Directorate General for Research. Brussels.
• Marzocchi, W., A. Garcia-Aristizabal, P. Gasparini, M. L. Mastellone, & Di Ruocco, A. (2012). Basic Principles of Multi-risk Assessment: A Case Study in Italy. Natural Hazards 62 (2): 551–573.
• Morgan, P., Keane, R. E., Dillon, G. K., Jain, T. B., Hudak, A. T., Karau, E. C., Strand, E. K. (2014). Challenges of assessing fire and burn severity using field measures, remote sensing and modelling. International Journal of Wildland Fire, 23(8), 1045-1060.
• Montgomery, D.R., Grant, G.E., Sullivan, K. (1995). Watershed analysis as a framework for implementing ecosystem management, Water Resources Bulletin, 31: 369-85.
• Moore, I.D., Grayson, R.B.Ladson, A.R. (1991). Digital terrain modeling: a review of hydrological, geomorphological, and biological applications, Hydrological Processes, 5: 3-30
• Myneni, R. B., Hall, F. G., Sellers, P.J. Marshak, A.L. (1995). The interpretation of spectral vegetation indexes, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 33: 481-486
• Nir, D. (1957). The Ratio of Relative and Absolute Altitude of Mt. Carmel, Geographical Review, 27: 564–569.
• Omernik, J.M., & Bailey, R.G. (1997). Distinguishing Between Watersheds and Ecoregions, Journal of The American Water Resources Association (JAWRA), 33(5): 935-949
• Özdemir, H., (2008). Havran Çayı’nın (Balıkesir) Taşkın Sıklık Analizinde Gumbel ve Log Pearson Tip III Dağılımlarının Karşılaştırılması, Coğrafi Bilimler Dergisi, 6 (1): 41-52.
• Özşahin, E., (2012). CBS Kullanılarak Kıbrıs’ta Fırtına Riski Duyarlılık Analizi, Turkish Studies, 7(4): 2627-2642,
• Özşahin, E., (2014). Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Analitik Hiyerarşi Süreci (AHS) Kullanılarak Antakya (Hatay) Şehri’nde Kütle Hareketleri Duyarlılığının Değerlendirmesi, Ege Coğrafya Dergisi, 23 (2): 19-35.
• Özşahin E., & Kaymaz, Ç. K., (2015). CBS ve AHS Kullanılarak Doğal Çevre Bileşenleri Açısından Kentsel Mekânın Yerleşime Uygunluk Analizine Bir Örnek: Antakya (Hatay), Doğu Coğrafya Dergisi 20(33): 11-134.
• Öztürk, M. Z., Utlu, M., & Şimşek, M., (2022) Kaya düşmesi tehlikesinin belirlenmesi ve önlenmesinde İHA tabanlı 3B modelleme çalışmaları: Murtaza Köyü örneği (Niğde), Yerbilimleri (Hacettepe Üniv. Yerbilimleri Uygulama ve Araştırma Bülteni) 43 (2):182-196
• Parker, A. J. (1982). The topographic relative moisture index: an approach to soil moisture assessment in mountain terrain, Physical Geography, 3(2): 160-168.
• Petras, V. (2014). Wildfire modeling in GRASS GIS, Geospatial Modeling and AnalysisNorth Carolina State University.
• Pourghasemi, H. R., Yansari, Z. T., Panagos, P., ve Pradhan, B. (2018). Analysis and Evaluation of Landslide Susceptibility: A Review on Articles Published During 2005–2016 (periods of 2005–2012 and 2013–2016). Arabian Journal of Geosciences, 1-12.
• Reichenbach, P., Rossi, M., Malamud, B. D., Mihir, M., ve Guzzetti, F. (2018). A Review of Statistically-Based Landslide Susceptibility Models. Earth-Science Reviews, 60-91.
• Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. McGraw-Hill International Book Company.
• Saaty, T.L. (1986). Aximotic Foundation of the Analytic Hierarchy Process. Management Science, 32, 841-845.
• Saaty, T.L. (1990). How to Make a Decision: The Analytic Hierarchy Process, European Journal of Operational Research, 48, 9-26.
• Saaty, T. L. (2004). Decision making - the Analytic Hierarchy and Network Processes (AHP/ANP). Journal of Systems Science and Systems Engineering, 13(1), 1-35.
• Saaty, T.L & Vargas, L.G. (2012). Model, Methods Concepts & Aplications of the Analytic Hierarchy Process, Springer.
• Schmidt, J., Matcham, I., Reese, S. King, A., Bell, R., Henderson, R., Smart, G. Cousins, J. Smith, W. Heron, D., (2011). Quantitative multi-risk analysis for natural hazards: a framework for multi-risk modelling. Natural Hazards 58, 1169–1192.
• Scholl, A., Manthey, L., Helm, R. ve Steiner, M. (2005). Solving Multiattribute Design Problems with Analytic Hierarchy Process and Conjoint Analysis: An Empirical Comparison. European Journal of Operational Research, 164: 760-777.
• Swain, S.S., Mishra, A., Sahoo, B., Chatterjee, C. (2020). Water scarcity-risk assessment in data-scarce river basins under decadal climate change using a hydrological modelling approach. Journal of Hydrology, 590: 1-53. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.125260.
• Şahin, M. & Toroğlu, E. (2020). Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) kullanılarak Pınarbaşı ilçesi (Kayseri) arazilerinin tarımsal uygunluk derecelerinin belirlenmesi. Türk Coğrafya Dergisi (75), 119-130. DOI: 10.17211/tcd.798755.
• Tağıl, Ş. (2007). Tuzla Çayı Havzası’nda (Biga Yarımadası) CBS-Tabanlı RUSLE Modeli Kullanarak Arazi Degradasyonu Risk Değerlendirmesi, Ekoloji Dergisi, 17 (65),11-20.
• Taştan, B. & Aydınoğlu, A. Ç. (2015). Çoklu Afet Risk Yönetiminde Tehlike ve Zarar Görebilirlik Belirlenmesi İçin Gereksinim Analizi. Marmara Coğrafya Dergisi, 31: 366-397.
• Tseng, C. M., Lin, C. W., ve Hsieh, W. D. (2015). Landslide Susceptibility Analysis by Means of Event-Based Multi-Temporal Landslide Inventories. Natural Hazards and Earth System Sciences, 3, 1137-1173.
• Turoğlu, H., & Özdemir, H., (2005). Bartın’da Sel ve Taşkınlar. Sebepler, Etkiler, Önleme ve Zarar Azaltma Önerileri, ISBN 975-9060-04-3, Çantay Kitabevi, İstanbul.
• Türkeş, M., (2012) Türkiye’de Gözlenen ve Öngörülen Đklim Değişikliği, Kuraklık ve Çölleşme, Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi, 4(2): 1-32.
• Türkeş, M., & Şahin, S., (2018) Türkiye’nin Fırtına Afeti Etkilenebilirliği ve Risk Çözümlemesi, Kebikeç, 46: 219-246.
• Utlu M., Öztürk, M. Z., Şimşek, M., (2020). Rockfall analysis based on UAV technology in Kazıklıali Gorge, Aladağlar (Taurus Mountains, Turkey), International Journal of Environment and Geoinformatics (IJEGEO), 7(3): 239-251. DOI: 10.30897/ijegeo.740963
• Zadeh, L. A. (1988). Fuzzy logic, Computer, 21(4): 83-93.
• Zhang, H., & Liu, D. (2006). Fuzzy modeling and fuzzy control. Boston: Springer Science & Business Media.
• Zorlu, K., Celal Tunusluoglu, M., Gorum, T. Nefeslioglu, H., Yalcin, A., Turer, D., & Gokceoglu, C., (2011) Landform effect on rockfall and hazard mapping in Cappadocia (Turkey). Environmental Earth Science 62, 1685–1693. https://doi.org/10.1007/s12665-010-0653-9