Calculation of flow/runoff values of basins with different methods: example of upper Yesilirmak Basin

Year 2023, Issue: 48, 165 - 186, 08.02.2023

Emre Duman , Atilla Karataş

https://doi.org/10.32003/igge.1163452

Abstract

For sustainable use of water resources, first of all, the existing water potential should be determined. In this context, flow-current calculations are made with various methods. The Upper Yesilirmak Basin, which was determined as the research area in this study, is located within the borders of the Black Sea Region-Central Black Sea Region. In this study, which was carried out in order to reveal the water potential of the determined research area, the flow values of the basin were calculated with the Thornthwaite (1948), Turc (1954) and Karataş (2018) methods and finally the stream flow values were revealed. The study includes the evaluation of other geographical features of the research area, especially climate and hydrography data. Thornthwaite and Turc methods used in the study calculate on the basis of the climatic characteristics of the research area, and other geographical factors are also taken into account in the Karataş method. The results of the applied methods differ from each other. The long-term average value of Sütlüce SGS in the study area has been determined as 518,7 million m³. Values of 966,4 million m³ in the Turc method, 747,5 million m³ in the Thorntwatie method and 528,5 million m³ in the Karataş method were obtained.

Keywords

Flow-current calculation, Yesilirmak, turc method, thornthwaite method, karatas method

Havzaların akış/akım değerlerinin farklı yöntemlerle hesaplanması: Yukarı Yeşilırmak Havzası Örneği

Abstract

Su kaynaklarının planlı bir şekilde kullanımı için ilk olarak mevcut su potansiyelinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu kapsamda çeşitli yöntemlerle akış-akım hesaplamaları yapılarak havzaların su potansiyelleri tespit edilmektedir. Bu çalışmada araştırma sahası olarak belirlenen Yukarı Yeşilırmak Havzası’nın akış/akım değerleri 3 farklı yöntemle hesaplanarak ortaya koyulmuştur. Çalışma sahası Karadeniz Bölgesi-Orta Karadeniz Bölümü sınırları içerisinde yer almaktadır ve 6.392 km²’lik alana sahiptir. Belirlenen çalışma sahasının su potansiyelini ortaya koymak amacıyla yapılan bu çalışmada Thornthwaite (1948), Turc (1954) ve Karataş (2018) yöntemleri ile havzanın akış değerleri hesaplanıp nihai olarak akarsu akım değerleri ortaya konulmuştur. Çalışma araştırma sahasının başta iklim ve hidrografya verileri olmak üzere diğer coğrafi özelliklerinin de değerlendirilmesini kapsamaktadır. Çalışmada kullanılan Thornthwaite ve Turc yöntemleri araştırma sahasının iklim özelliklerini temel alarak hesaplamakta olup Karataş yönteminde diğer coğrafi unsurlar da değerlendirilmeye alınmaktadır. Çalışmada Yukarı Yeşilırmak Havzası’na yönelik uygulanan akış/akım hesaplama yöntemlerinin sonuçları birbirinden farklılık göstermektedir. Turc yöntemine göre 1.171.314.300 m³ Thornthwaite yönteminde göre 906.726.900 m³ ve Karataş yöntemine göre ise 673.524.893 m³ akım miktarı hesaplanmıştır. Ayrıca çalışma sahasında yer alan ve havzanın büyük bir kısmının su toplama noktasında bulunan Sütlüce AGİ uzun yıllar ortalama akım değeri 518,7 milyon m³’tür. Sütlüce AGİ’nin su toplama alanına göre yapılan hesaplamalarda ise Turc yönteminde 966,4 milyon m³, Thorntwatie yönteminde 747,5 milyon m³ ve Karataş yönteminde 528,5 milyon m³ değerleri elde edilmiştir. Uygulanan bu yöntemlerin sonuçlarında farklılık görülmesinin temel sebebi kullandıkları veri ve formülleridir. Turc yöntemi yağış değerleri ve Turc (1954) tarafından belirlenen evapotranspirasyon miktarını veri olarak kullanmaktadır. Thorntwaite yönteminde ise yağış değerleri ile Thornthwaite (1948) tarafından formüle edilen potansiyel evapotranspirasyon miktarlarını ele almaktadır. Karataş yönteminde ise yağış ve buharlaşma değerlerinin yanı sıra litolojik yapı, morfolojik yapı ve arazi örtüsü özellikleri ele alınarak vahşi akışlı bir AGİ’nin akım ölçümleri kalibrasyon edilmekte ve havza geneline uygulanmaktadır.Anahtar Kelimeler: Akış-Akım Hesaplamaları, Yeşilırmak, Turc Metodu, Thornthwaite Metodu, Karataş Metodu.

Keywords

Akış-Akım Hesaplamaları, Yeşilırmak, Turc Metodu, Thorntwaite Metodu, Karataş Metodu, Flow-current calculation, turc method, thornthwaite method

References

• Aktimur, H. T., Tekirli, M. E., & Yurdakul, M. E. (1990). Açınsama nitelikti Türkiye jeoloji haritaları serisi Tokat D-22 paftası. MTA.
• Aktimur, H. T., Yurdakul, M. E., Ürgün, B. M., Ateş, Ş., & Teoman, Ş. (1990). Açınsama nitelikli Türkiye jeoloji haritaları serisi Tokat D-23 Paftası. MTA.
• Alos Palsar. (2007). Jaxa/Metı Alos Palsar L1.0 2007.
• Al-Sudani, H. I. Z. (2018). Study of morphometric properties and water balance using Thornthwaite Method in Khanaqin Basin, east of Iraq. Journal of University of Babylon for Engineering Sciences, 26(3), 165–175.
• Andrews, R. G. (1954). The use of relative infiltration indices in computing runoff. Unpublished. Soil Conservation Service, Fort Worth, Texas, 6.
• Aşçıoğlu, E., & Uzuner, N. (1973). Yukarı Yeşilırmak Projesi Mühendislik Jeolojisi Planlama Raporu. Samsun: Devlet Su işleri Genel Müdürlüğü.
• Atalay, İ. (2017). Türkiye Jeomorfolojisi. İzmir. Meta Basım Matbaacılık Hizmetleri.
• Baydal, Y., Yıldırım, L., Can, G., & Taşkın, O. (2011). Ataköy Barajı ve Köklüce HES. Su Dünyası, 50–55.
• Calvo-Alvarado, J. (1986). An evaluation of Thornthwaite’s water balance technique in predicting stream runoff in Costa Rica. Hydrological Sciences Journal, 31, 51–60. https://doi.org/10.1080/02626668609491027
• Chen, D., Gao, G., Xu, C., Guo, J., & Ren, G. (2005). Comparison of the Thornthwaite method and pan data with the standard Penman-Monteith estimates of reference evapotranspiration in China. Climate Research, 28, 123– 132. https://doi.org/10.3354/cr028123
• de Martonne, E. (1942). Nouvelle carte mondıale de l’ındıce d’arıdıté (Carte hors texte). Annales de Géographie, 51(288), 241–250.
• Doğdu, M. (2011). Hidrolojik çalışmalarda kullanılan su bütçesi bileşenlerinin hesabı için bilgisayar programı. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü Teknik Bülteni, 112, 19–32.
• Ekmekci, M., Özdemir, Ö., Açıkel, Ş., Akpınar, H., & Atalan, M. (2016). Appraisal of Malatya-Pınarbaşı hydrogeological system for a sustainable urban water management. Proceedings of the International Symposium of Water and Wastewater Management (ISWWM).
• Erinç, S. (1984). Klimatoloji ve Metodları. İstanbul. Gür-Ay Matbaası.
• Galvão, P., Hirata, R., & Conicelli, B. (2018). Estimating groundwater recharge using GIS-based distributed water balance model in an environmental protection area in the city of Sete Lagoas (MG), Brazil. Environmental Earth Sciences, 77(10), 1–19.
• Gök, M. (2021). Beşeri ve iktisadi coğrafya açısından tokat ili tarımı: sorunlar ve çözüm önerileri. Ankara. İKSAD.
• Grill, G., Lehner, B., Thieme, M., Geenen, B., Tickner, D., Antonelli, F., Babu, S., Borrelli, P., Cheng, L., & Crochetiere, H. (2019). Mapping the world’s free-flowing rivers. Nature, 569(7755), 215–221.
• Gudulas, K., Voudouris, K., Soulios, G., & Dimopoulos, G. (2013). Comparison of different methods to estimate actual evapotranspiration and hydrologic balance. Desalination and Water Treatment, 51(13–15), 2945–2954. https://doi.org/10.1080/19443994.2012.748443
• Horvat, B., & Rubinic, J. (2006). Annual runoff estimation—An example of karstic aquifers in the transboundary region of Croatia and Slovenia. Hydrological Sciences Journal, 51(2), 314–324.
• Karaalioğlu, B. (1977). Tokat-Kazova ve Turhal Ovaları Hidrojeolojik Etüt Raporu. DSİ.
• Karataş, A. (2017). Karasu Çayı havzasının hidrografik planlaması. İstanbul. Çantay.
• Karataş, A. (2018). Identifying surface runoff distribution and amount in stream basins: Ergene River Basin. Turkish Journal of Water Science and Management, 2(2), 40–83.
• Katipoğlu, O. M. (2022). Monthly stream flows estimation in the Karasu river of Euphrates basin with artificial neural networks approach. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 10(3), 917–928.
• Keskiner, A. D., Çetin, M., Şimşek, M., & Sabri, A. (2020). Kuraklık riski altındaki havzalarda gölet haznelerinin tasarımı: Seyhan Havzasında Bir Uygulama. Teknik Dergi, 31(5), 10189–10210.
• Kumler, M. (1999). Thiessen’s remarkable polygons. CA. The California Geographer 39: 71-81.
• Lu, J., Sun, G., McNulty, S. G., & Amatya, D. M. (2005). A comparison of six potential evapotranspiration methods for regional use in the Southeastern United States. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 41(3), 621–633. https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.2005.tb03759.x
• Mkankam Kamga, F. (2001). Impact of greenhouse gas induced climate change on the runoff of the Upper Benue River (Cameroon). Journal of Hydrology, 252(1), 145–156. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(01)00445-0
• Mockus, V. (1949). ‘Estimation of total (peak rates of) surface runoff for individual storms,’ (Exhibit A of Appendix B, Interim Survey Report Grand). U.S.D.A.
• Ogrosky, H. O. (1956). Service objectives in the field of hydrology. Unpublished. Soil Conservation Service, Lincoln, Nebraska, 5.
• Özdemir, H. (2007). SCS CN Yağış-akış modelinin CBS ve uzaktan algılama yöntemleriyle uygulanması: Havran Çayı Havzası örneği (Balıkesir). Coğrafi Bilimler Dergisi, 5(2), 1–12.
• Peltier, L. C. (1962). Area sampling for terrain analysis. The Professional Geographer, 14(2), 24–28.
• Rao, B. S., & Subbrahmanyam, V. (1961). Estimation of yields from river basins by a modification of the water balance procedure of Thornthwaite. MAUSAM, 12(2), 339–344.
• Şahin, S., & Geboloğlu, N. (2020). Türkiye sebzeciliğinde Tokat’ın yeri. Türk Tarım - Gıda Bilim ve Teknoloji dergisi, 8(SP1), Article SP1. https://doi.org/10.24925/turjaf.v8isp1.203-207.4099
• Schreiber, P. (1904). Über die Beziehungen zwischen dem Niederschlag und der Wasserführung der Flüsse in Mitteleuropa. Z. Meteorol, 21(10), 441–452.
• Şengün, M. T., Siler, M., & Engin, F. (2014). Hidrografik ve jeomorfolojik analizlerde coğrafi bilgi sistemleri tekniklerinin kullanımı: Malatya Havzası Örneği. VIII. Coğrafya Sempozyumu, 23–24.
• Sevin, M., & Uğuz, M. F. (2014). Türkiye jeoloji haritaları Çorum H-35 Paftası. MTA.
• Sherman, L. K. (1949). The Unit Hydrograph Method in Physics of the Earth, OE Meinzer, Ed. New York: Dover Publication Inc.
• Sümengen, M. (2013). Türkiye jeoloji haritaları Tokat H-36 Paftası. MTA.
• Summerfield, M. A. (1991). Global Geomorphology: An Introduction to Study of Landforms. London. Longman Scientific and Technichal.
• Tanner, W. F. (1961). An Alternate Approach to Morphogenetic Climates. Southeastern Geologist, 2, 251–257.
• Thiessen, A. H. (1911). Precipitation averages for large areas. Monthly Weather Review, 39(7), 1082–1089.
• Thornthwaite, C. W. (1948). An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 38(1), 55–94.
• Topçu, E. (2019). Doğu Anadolu Bölgesi’nde Thornthwaite tipi aylık su bilançosu analizi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8, 688–705. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.510727
• Tukimat, N. N. A., Harun, S., & Shahid, S. (2012). Comparison of different methods in estimating potential evapotranspiration at Muda Irrigation Scheme of Malaysia. Journal of Agriculture and Rural Development in the Tropics and Subtropics (JARTS), 113(1), Article 1.
• Turc, L. (1954). The water balance of soils. Relation between precipitation, evaporation and flow. Ann. Agron, 5, 491–569.
• USDA, S. (1985). Hydrology, national engineering handbook, Section 4. US Department of Agriculture, Washington, DC, USA.
• Varni, M. R., & Usunoff, E. J. (1999). Simulation of regional-scale groundwater flow in the Azul River basin, Buenos Aires Province, Argentina. Hydrogeology Journal, 7(2), 180–187. https://doi.org/10.1007/s100400050190
• Wilson, L. (1968). Morphogenetic Classification. In Enclopedio of Geomorphology. Fairbridge.