CBS ve Uzaktan Algılama Teknikleri ile ICONA Modeli Kullanılarak Katrancı Çayı Havzası'nda (Haymana, Ankara) Toprak Erozyonu Duyarlılığı Değerlendirmesi

Year 2025, Issue: 14, 126 - 145

Ebubekir Karakoca

https://doi.org/10.46453/jader.1653839

Abstract

Günümüzde, insan faaliyetlerinin artması ve yaygınlaşmasıyla birlikte toprak erozyonu, küresel ölçekte önemli bir tehdit haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, ICONA modeli ile Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ve Uzaktan Algılama teknikleri kullanılarak Türkiye’nin en büyük nehir sistemlerinden birisi olan Sakarya Nehri Havzası’nın yukarı çığırındaki Katrancı Çayı Havzası’nın erozyon riskini belirlemek ve değerlendirmektir. ICONA modelinde temel bileşenler eğim, litoloji, arazi kullanımı ve bitki örtüsüdür. Bu bileşenler arasında, eğim ve litoloji katmanlarının birleştirilmesiyle toprak aşınabilirlik verisi, arazi kullanımı ve arazi örtüsü entegrasyonu ile toprak koruma verisi oluşturulmuştur. Bu katmanların bir araya getirilmesiyle havzanın toprak erozyonu risk haritası hazırlanmıştır. Toprak erozyonu risk haritası, arazi çalışmaları ile doğrulanmıştır.
ICONA modeli risk haritasının sonuçlarına göre, çalışma alanında orta düzeyde erozyon riski, en geniş alanı kapsamakta olup, toplam havza yüzeyinin %40,39’unu oluşturmaktadır. Çok düşük ve düşük erozyon riski sınıfına giren alanlar havzanın %27,54’ünü kapsamaktadır. Buna karşılık, eğimin yüksek olduğu ve toprak koruma kapasitesinin yetersiz kaldığı bölgelerde erozyon riski belirgin şekilde artmaktadır. Havzanın yaklaşık %20,97’si yüksek, %11,1’i ise çok yüksek seviyede erozyon riski sınıfında yer almakta olup, bu alanlar çoğunlukla tarım arazilerinde yoğunlaşmaktadır.
Sonuç olarak, yanlış arazi kullanımı, uygunsuz tarım uygulamaları ve aşırı otlatma, havzanın erozyona karşı hassasiyetini önemli ölçüde artırmaktadır. Erozyona duyarlı alanlarda arazi kullanımının sürdürülebilir şekilde planlanması, eğimli arazilerde uygun tarım tekniklerinin benimsenmesi, mera alanlarında aşırı otlatmanın kontrol altına alınması ve toprak koruma stratejilerinin etkin bir şekilde uygulanması, toprak erozyonunun kontrol altına alınması ve önlenmesi açısından kritik öneme sahiptir.

Keywords

ICONA modeli, Toprak erozyonu, Erozyon risk haritası, Haymana, Sakarya Nehri Havzası

Assessment of Soil Erosion Susceptibility in the Katrancı Stream Basin (Haymana, Ankara) Using the ICONA Model with GIS and Remote Sensing Techniques

Abstract

Soil erosion has become a significant global threat with the increase and expansion of human activities. The aim of this study is to determine and assess the erosion risk of the Katrancı Stream Basin, located in the upper catchment of the Sakarya River Basin, one of Turkiye’s largest river basins, using the ICONA model combined with Geographic Information Systems (GIS) and Remote Sensing (RS) techniques. The key components of the ICONA model include slope, lithology, land use, and vegetation cover. Among these, the combination of the slope and lithology layers was used to generate the soil erodibility data, while the integration of land use and vegetation cover provided the soil protection data. By combining these datasets, a soil erosion risk map for the basin was produced and subsequently validated through field observations.
According to the results of the ICONA model risk map, moderate erosion risk covers the largest area within the study region, accounting for 40.39% of the total basin area. Areas classified under very low and low erosion risk constitute 27.54% of the basin. In contrast, regions with steep slopes and insufficient soil protection capacity exhibit a significant increase in erosion risk. Approximately 20.97% of the basin falls within the high erosion risk category, while 11.1% is classified as very high erosion risk, with these areas predominantly concentrated in agricultural lands.
In conclusion, improper land use, unsustainable agricultural practices, and overgrazing significantly increase the basin’s susceptibility to erosion. The sustainable planning of land use in erosion-prone areas, the adoption of appropriate agricultural techniques on sloping terrains, the regulation of overgrazing in pasturelands, and the implementation of effective soil conservation strategies are essential for the mitigation and prevention of soil erosion.

Keywords

ICONA model, Soil erosion, Erosion risk map, Haymana, Sakarya River Basin

References

• Alevkayalı, Ç. & Abi, B. (2023). Mekân Tabanlı Toprak Erozyonu Tahmin Modelleri: Bildiklerimiz Değişiyor Mu? Coğrafi Bilimler Dergisi / Turkish Journal of Geographical Sciences, 21 (2), 696-725. https://doi.org/10.33688/aucbd.1265625
• Alizadeh, M., Zabihi, H., Wolf, I.D., Langat, P.K., Pour, A.B. & Ahmad, A. (2022). Remote Sensing Technique and ICONA Based-GIS Mapping for Assessing the Risk of Soil Erosion: A Case of the Rudbar Basin, Iran. Environmental Earth Science, 81, 512. https://doi.org/10.1007/s12665-022-10634-z
• Ankara İli Arazi Varlığı. (1992). T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü Yayınları, İl Rapor No: 06, Ankara.
• Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S. & Williams, J.R. (1998). Large Area Hydrologic Modeling and Assessment- Part 1: Model Development. Journal of American Water Resources Association, 34, 73-89. https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.1998.tb05961.x
• Avcioglu, A., Bayrakdar, C., Sari, E. & Arslan Kaya, T. N. (2020). TanDEM-X12m Sayısal Yükselti Verisine Dayalı Toprak Erozyonu Tespiti (RUSLE). Cografya Dergisi, 41, 93-107. https://doi.org/10.26650/JGEOG2020-0047
• Aykır, D. & Fıçıcı, M. (2022). Çıldır Gölü Havzasında Erozyon Risk Analizi. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, (9), 38-49. https://doi.org/10.46453/jader.1144699
• Babalık, A. A., Dursun, İ. & Yazıcı, N. (2021). Türkiye’de Erozyon Sorunu ve Erozyon Tahmininde Kullanılan Modeller. Ziraat, Orman ve Su Ürünlerinde Araştırma ve Değerlendirmeler– I (Ed: Cengizler, İ. & Duman, S.), Gece Kitaplığı, ISBN. 978-625-8075-39-7.
• Baskan, O., Cebel, H., Akgul, S. & Erpul, G. (2010). Conditional Simulation of USLE/RUSLE Soil Erodibility Factor by Geostatistics in a Mediterranean Catchment, Turkey. Environmental Earth Science, 60, 1179–1187. https://doi.org/10.1007/s12665-009-0259-2
• Batista, P.V.G., Davies, J., Silva, M.L.N. & Quinton, J.N. (2019). On the Evaluation of Soil Erosion Models: Are We Doing Enough?. Earth-Science Reviews, 197, 102898. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.102898
• Bayramin, İ., Dengiz, O, Başkan, O. & Parlak, M. (2003). Soil Erosion Risk Assessment with ICONA Model; Case Study: Beypazarı Area. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27(2), 106-116. https://journals.tubitak.gov.tr/agriculture/vol27/iss2/7
• Bayramin, İ., Basaran, M., Erpul, G. & Canga, M.R. (2008). Assessing the Effects of Land Use Changes on Soil Sensitivity to Erosion in a Highland Ecosystem of Semi-arid Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 140, 249–265. https://doi.org/10.1007/s10661-007-9864-2
• Bilgiç, S. & Er, S. (2025). Malatya İlinde ICONA Yöntemi ile CBS ve Uzaktan Algılama Tabanlı Erozyon Risk Analizi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(1), 350-359. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1587977
• Boardman, J. (2006). Soil Erosion Science: Reflections on the Limitations of Current Approaches. CATENA, 68 (2–3), 73-86. https://doi.org/10.1016/j.catena.2006.03.007
• Borelli, P., Alewell, C., Alvarez, P… & Panagos, P. (2021). Soil Erosion Modelling: A global Review and Statistical Analysis. Science of the Total Environment, 780, 146494. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146494
• Bouaziz, M., Leidig, M. & Gloaguen, R. (2011). Optimal Parameter Selection for Qualitative Regional Erosion Risk Monitoring: A Remote Sensing Study of SE Ethiopia. Geoscience Frontiers, 2(2), 237-245. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2011.03.004
• Cerdan, O., Souchère, V., Lecomte, V., Couturier, A. & Le Bissonnais, Y. (2002). Incorporating Soil Surface Crusting Processes in an Expert-based Runoff Model: Sealing and Transfer by Runoff and Erosion Related to Agricultural Management. CATENA, 46(2-3), 189–205. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(01)00166-7
• Cürebal, İ. & Ekinci, D. (2014). Kızılkeçili Deresi Havzasında CBS Tabanlı RUSLE (3D) Yöntemiyle Erozyon Analizi. Türk Coğrafya Dergisi, (47), 115-129. https://doi.org/10.17211/tcd.56896 ÇEM. (2021). Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Faaliyetleri. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Dengiz, O., İmamoğlu, A., Saygin, F., Göl, C., Ediş, S. & Dogan, A. (2014). İnebolu Havzası’nın ICONA Modeli ile Toprak Erozyon Risk Değerlendirmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 29(2), 136-142. https://doi.org/10.7161/anajas.2014.29.2.136-142
• De Roo, A.P.J., Offermans, R.J.E. & Cremers, N.H.D.T. (1996). LISEM: A Single-Event, Physically Based Hydrological and Soil Erosion Model for Drainage Basins. II: Sensitivity Analysis. Validation and Application, Hydrological Processes, 10(8), 1119–1126. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199608)10:8%3C1119::AID-HYP416%3E3.0.CO;2-V
• Dutal, H., & Reis, M. (2020). Determining the Effects of Land Use on Soil Erodibility in the Mediterranean Highland Regions of Turkey: A Case Study of the Korsulu Stream Watershed. Environmental Monitoring and Assessment, 192(3). https://doi.org/10.1007/s10661-020-8155-z
• Dutta, S. (2016). Soil Erosion, Sediment Yield and Sedimentation of Reservoir: A Review. Modeling Earth Systems Environment, 2(123). https://doi.org/10.1007/s40808-016-0182-y
• Ediş, S., Aytaş, İ. & Özcan, A.U. (2021). ICONA Modeli Kullanarak Toprak Erozyon Riskinin Değerlendirilmesi: Meşeli (Çubuk/Ankara) Havzası Örneği. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi, 7(1), 15-22. https://doi.org/10.53516/ajfr.948519
• Erpul, G., İnce, K., Demirhan, A., Küçümen, A., Akdağ, M.A., Demirtaş, İ., Sarıhan B., Çetin, E. & Şahin, S. (2020). Su Erozyonu İl İstatistikleri- Toprak Erozyonu Kontrol Stratejileri (Sürdürülebilir Arazi/Toprak Yönetimi Uygulama ve Yaklaşımları). Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü Yayınları. Ankara.
• Esmaeili Gholzom, H., Ahmadi, H., Moeini, A. & Motamedvaziri, B. (2022). Soil Erosion Risk Assessment in the Natural and Planted Forests Using ICONA Model and GIS Technique. International Journal Environmental Science and Technololgy, 19, 3947–3962. https://doi.org/10.1007/s13762-021-03536-3
• Esmaeili Gholzom, H., Ahmadi, H., Moeini, A. & Motamed Vaziri, B. (2020). Erosion Risk Assessment and Identification of Susceptibility Lands Using the ICONA Model and RS and GIS Techniques. Natural Hazards Earth Syst. Sci. Discuss. [preprint]. https://doi.org/10.5194/nhess-2020-85
• Fıstıkoğlu, O. & Harmancıoglu, N.B. (2002). Integration of GIS with USLE in Assessment of Soil Erosion. Water Resources Management, 16, 447–467. https://doi.org/10.1023/A:1022282125760
• Flanagan, D.C. & Livingston, S.J. (1995). WEPP User Summary (USDA-Water Erosion Prediction Project). National Soil Erosion Research Laboratory, Report No:11, USA.
• Ganasri, B.P. & Ramesh, H. (2016). Assessment of Soil Erosion by RUSLE Model Using Remote Sensing and GIS- A Case Study of Nethravathi Basin. Geoscience Frontiers, 7(6), 953-961. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2015.10.007
• Gholami, V., Sahour, H. & Amri, M.H.A. (2021). Soil Erosion Modeling Using Erosion Pins and Artificial Neural Networks. CATENA, 196, 104902. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104902
• Govers, G., Gobin, A., Cerdan, O., van Rompaey, A., Kirkby, M., Irvine, B., Le Bissonais, Y., Daroussin, J., King, D. & Jones, R.J.A. (2003). Pan-European Soil Erosion Risk Assessment for Europe: The PESERA Map. JRC, Ispra, Italy.
• Güney, Y. & Turoğlu, H. (2018). Çok Ölçütlü Karar Analizi İle Erozyon Duyarlılık Çalışmalarında Erozyon Yüzeyleri Envanter Verisinin Kullanımı: Selendi Çayı Havzası Örneği. Coğrafi Bilimler Dergisi, 16(1), 105-119. https://doi.org/10.1501/Cogbil_0000000193
• Hatipoğlu, İ. K. & Hatipoğlu, Ş. C. (2020). Harşit Çayı Havzası’nda ICONA ve Alternatif Olarak Geliştirilen MICONA Modellerinin Karşılaştırılması. Journal of Social Sciences and Humanities, 4(2), 108-135. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/1477395
• Hatipoğlu, İ. K. & Uzun, A. (2020). Melet Irmağı Havzası’nda Erozyon Riskinin MICONA Modeli ile Değerlendirilmesi. Türk Coğrafya Dergisi, (74), 17-31. https://doi.org/10.17211/tcd.644135
• ICONA. (1997). Guidelines for Mapping and Measurement of Rainfall-induced Erosion Proceses in the Mediterranean Coastal Areas. Priority Action Programme Regional Activity Centre, ISBN:953- 6429-08-X. Split, Croatia.
• İkiel, C., Ustaoğlu, B. & Koç, D. E. (2020). Trakya’nın Erozyon Duyarlılık Analizi. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, (4), 1-14. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/1034813
• Laflen, J.M. & Flanagan, D.C. (2013). The Development of U. S. Soil Erosion Prediction and Modeling. International Soil and Water Conservation Research, 1(2), 1-11. https://doi.org/10.1016/S2095-6339(15)30034-4
• Lal, R. (2001). Soil Degradation by Erosion. Land Degradation & Development, 12, 519-539. https://doi.org/10.1002/ldr.472
• Li, P., Mu, X., Holden, J., Wu, Y., Irvine, B., Wang, F., Gao, P., Zhao, G. & Sun, W. (2017). Comparison of Soil Erosion Models Used to Study Chinese Loess Plateau. Earth-Science Reviews, 170, 17-30. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.05.005
• Merritt, W.S., Letcher, R.A. & Jakeman, A.J. (2003). A Review of Erosion and Sediment Transport Models. Environmental Modelling & Software, 18(8–9), 761-799. https://doi.org/10.1016/S1364-8152(03)00078-1
• Mitasova, H., Hofierka, J., Zlocha, M. & Iverson, L.R. (1996). Modelling Topographic Potential for Erosion and Deposition Using GIS. Int. J. Geogr. Inf. Syst., 10, 629–641. https://doi.org/10.1080/02693799608902101
• Morgan, R.P.C., Morgan, D.D.V. & Finney, H.J. (1984). A Predictive Model for the Assessment of Soil Erosion Risk. Journal Agricultural Engineering Research, 30, 245–253. https://doi.org/10.1016/S0021-8634(84)80025-6
• Morgan, R.P.C., Quinton, J.N., Smith, R.E., Govers, G., Poesen, J.W.A., Auerswald, K., Chisci, G., Torri, D. & Styczen, M.E. (1998). The European Soil Erosion Model (EUROSEM): A Process-Based Approach for Predicting Soil Loss from Fields and Small Catchments. Earth Surf. Process, Landforms, 23, 527–544. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9837
• Mutlu, Y. E., Soykan, A. & Fıçıcı, M. (2021). Kille Çayı (Balıkesir) Havzasında Erozyon Risk Analizi. Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, (6), 98-111. https://doi.org/10.46453/jader.866903
• Nearing, M.A., Wei, H., Stone, J.J., Pierson, F.B., Spaeth, K.E., Weltz, M.A., Flanagan, D.C. & Hernandez, M. (2011). A Rangeland Hydrology and Erosion Model. Trans. ASABE 54, 901–908. DOI: 10.13031/2013.37115
• Özşahin, E. (2023). Farklı Erozyon Tahmin Modellerine Göre Akarsu Sedimantasyon Miktarının Belirlenmesine Bir Örnek: Naip Barajı Havzası (Tekirdağ, Türkiye). Jeomorfolojik Araştırmalar Dergisi, (10), 1-19. https://doi.org/10.46453/jader.1203890
• Özvan, H., Arık, B., Şatır, O. & Bostan, P. (2022). Bendimahi Alt Havzası Potansiyel Erozyon Riskinin CORINE ve ICONA Modelleri Kullanılarak Haritalanması. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 26(3): 389-404. https://doi.org/10.29050/harranziraat.1128828
• Reis, M., Dutal, H., Bolat, N. & Savacı, G. (2017). Soil Erosion Risk Assessment Using GIS and ICONA: A Case Study in Kahramanmaraş, Turkey. Journal of Agricultural Faculty of Gaziosmanpaşa University (JAFAG), 34(1), 64-75. https://doi.org/10.13002/jafag4208
• Renard, K.G., Foster, G.R., Weesies, G.A., McCool, D.K. & Yoder, D.C. (1997). Predicting Soil Erosion by Water: A Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). United States Government Printing Office, Washington, USA.
• Sunkar, M. & Avcı, V. (2015). Coğrafi Bilgi Sistemleri (BS) ve Uzaktan Algılama (UA) ile Hasret Dağı ve Çevresinin (Elazığ) Erozyon Duyarlılık Analizi. Coğrafi Bilimler Dergisi, 13(1), 17-40. https://doi.org/10.1501/Cogbil_0000000161
• Tağıl, Ş. (2009). Çakırdere ve Yahu Dere Havzalarında (Balıkesir) Toprak Kaybının Mekânsal Dağılışı ve Etkileyen Faktörler. Balıkesir Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 12 (22), 23-39. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/857184
• Ustaoğlu, B., & İkiel, C., Dutucu, A. A. & Koç, D.E. (2021). Erosion Susceptibility Analysis in Datça and Bozburun Peninsulas, Turkey. Iran J Sci Technol Trans Sci, 45, 557 – 570. https://doi.org/10.1007/s40995-020-01053-5
• Van Oost, K., Govers, G. & Desmet, P. (2000). Evaluating the Effects of Changes in Landscape Structure on Soil Erosion by Water and Tillage. Landsc. Ecol., 15, 577–589. https://doi.org/10.1023/A:1008198215674
• Wheater, H.S., Jakeman, A.J. & Beven, K.J. (1993). Progress and Directions in Rainfall-Runoff Modelling. In Modelling Change in Environmental Systems (ed. Jakeman, A. J. Beck, M. B. & McAleer, M. J.), Chichester, UK: Wiley.
• Williams, J.R. & Berndt, H.D. (1977). Sediment Yield Prediction Based on Watershed Hydrology. Transactions of the ASAE, 20(6), 1100-1104.
• Wischmeier, W.H. & Smith, D. (1978). Predicting Rainfall-Erosion Losses-A Guide to Conservation Planning. In: Agriculture Handbook, No. 537, U.S. Dept. of Agric., Washington DC 58 pp.
• Yıldız, N.E. & Kahveci, B. (2024). ICONA Modeli Kullanılarak Toprak Erozyonu Riskinin Tahmin Edilmesi: Ankara İli Örneği. Journal of Anatolian Env. and Anim. Sciences, 9(4), 822-831. https://doi.org/10.35229/jaes.1591959
• Young, R.A., Onstad, C.A., Bosch, D.D. & Anderson, W.P. (1989). AGNPS: A Nonpoint-Source Pollution Model for Evaluating Agricultural Watersheds. J. Soil Water Conserv., 44, 121–13.
• Zeybek, H.İ. (2011). Turhal Ovası ve Çevresinde Toprak Erozyonu. Doğu Coğrafya Dergisi, 8, 99-130. https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/26620