ÇORUH NEHRİ HAVZASINA BAĞLI OLTU MİKROHAVZASINDA KANAL VE OYUNTU EROZYONUYLA GERÇEKLEŞEN TOPRAK KAYBININ “EROZYON ÇUBUK YÖNTEMİYLE” BELİRLENMESİ

Year 2020, Volume: 4 Issue: 2, 333 - 350, 24.10.2020

Mustafa Tüfekçioğlu , Cengizhan Yıldırım , Ahmet Duman

https://doi.org/10.32328/turkjforsci.774075

Cited By: 1

Abstract

Toprağı en fazla aşındırıp taşıyan erozyon çeşidi su erozyonudur. Suyun eroziv etkisiyle oluşan oyuntu ve kanal/mecra erozyonları ise büyük miktardaki dere kenarı (şev) topraklarının erozyona maruz kalması ve taşınmasına neden olarak sel ve taşkın olaylarını tetiklemekte, bu da can ve mal kayıplarına yol açabildiği gibi baraj rezervuarlarındaki materyal/sediment birikimini hızlı bir şekilde artırarak barajların ekonomik ömrünü azaltmaktadır. Bu çalışma ile Çoruh Nehri Havzasının alt havzalarından Oltu Mikro Havzasında (OMH) rastgele seçilen 14 farklı deneme alanında, “erozyon çubuk yöntemi” kullanılarak beş yıllık süre boyunca kanal ve oyuntu erozyonu ölçülmüştür. Çalışmanın gerçekleştirildiği OMH’sı kurak ve yarı kurak iklim özelliğine sahip, %37’lik eğim derecesi ile engebeli bir yapıya sahiptir. Çalışma sonucunda, yıllık ortalama kanal ve oyuntu erozyon miktarlarının 1.25 ve 8.79 cm/yıl arasında değiştiği, tüm yılların ortalamasının ise 4.43 cm/yıl olduğu belirlenmiştir. Toprak kayıpları açısından değerlendirildiğinde, çalışma yıllar arasındaki değişim 30.5-190.8 ton/km/yıl olarak, ortalama yıllık toprak kaybı ise 83.9 ton/km/yıl olarak tespit edilmiştir. Birinci ve ikinci sınıf derelerle karşılaştırıldığında, ölçülen bu toprak kayıplarının büyük bir oranı (%78) oyuntu erozyonuyla gerçekleşmiştir. Ayrıca yarı kurak özellikteki bu havzada artan mevsimsel yağış miktarına bağlı olarak erozyonda da çok büyük artışların gerçekleştiği tespit edilmiştir, bu da göstermektedir ki bu tür havzalar erozyona çok duyarlıdır. Sonuç olarak bu çalışma, kanal ve oyuntu erozyonunun çok dinamik bir süreç olarak gerçekleştiğini, zamansal ve mekânsal ölçütlerin bu süreçte çok büyük bir etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur. Diğer önemli bir sonuç ise toprak kaybının önlenmesi ve akarsularla taşınan sediment/rüsubat miktarının azaltılması ve neticesinde barajların ekonomik ömrünün uzatılmasına yönelik olarak havzada çeşitli ıslah tedbirlerinin (özellikle oyuntularda) acilen alınması gerekliliğidir.

Keywords

Kanal ve oyuntu erozyonu, Oltu mikrohavzası, Çoruh Nehri havzası, erozyon çubuk yöntemi

Supporting Institution

Artvin Çoruh Üniversitesi, Orman Genel Müdürlüğü ve Japon Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA)

Thanks

Bu çalışmayı “Çoruh Nehri Havzası Rehabilitasyon Projesi” kapsamında destekleyen Orman Genel Müdürlüğü ve Japon Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA) yönetici ve personeline, çalışmada katkıları bulunan bütün kişi ve kuruluşlara teşekkürlerimizi bir borç biliriz. Ayrıca bu çalışmada ki bazı veriler Orm. Yük. Müh. Handan Pakih’in yüksek lisans tez çalışmasında kullanılmıştır.

DETERMINATION OF SOIL LOSS OCCURRING VIA GULLY AND STREAMBANKS USING “EROSION PIN METHOD” IN OLTU MICRO-CATCHMENT WITHIN CORUH RIVER BASIN

Abstract

Water erosion is an important erosion type that erodes and transports the most. With the effects of stream water, both streambank and gully erosions cause even more soil transport and debris accumulation resulting more flood events and associated loss of life and properties, as well as increasing the deposition of sediment in dam reservoirs that shorten the economic lifespan of these dams. This study was carried out in 14 different bank erosion sites (stream reach) in the Oltu Micro Catchment (OMC), one of the sub-watershed of the Coruh River Basin, to measure gully and streambank erosions over five-year long study period using “erosion pin method”. Oltu Micro Catchment has arid and semi-arid climate and has a 37% slope degree with a rugged structure. Over the five-year study period, the annual gully and streambank erosion rates were ranged from 1.25 to 8.79 cm/yr and the five-year average was measured as 4.43 cm/yr. The five-year soil losses were ranged from 30.5 to 190.8 tons/km/yr, and the five-year average was measured as 83.9 tons/km/yr. Compared to 1st and 2nd order streams, most of these measured soil losses were due to gully erosion (78%). In addition, it was determined that very large increase in bank erosion was occurred due to increase in rainfall in this semi-arid region showing that these types of watersheds are sensitive to bank erosions. As a conclusion, streambank and gully erosions are dynamic processes effected by the spatial and temporal scale differences under varying climate settings. Additionally, this study is a pioneer one in the region that identifies a need for the conservation practices (particularly for the gullies) to reduce the soil losses and deposited sediment in the whole channel system and eventually in dam reservoirs.

Keywords

Coruh River Basin, Erosion Pin Method, Stream bank and gully erosion, Oltu micro catchment

References

• Acar, A. (2019) Tortum Kuzey Havzasında Gerçekleşen Kanal ve Oyuntu Erozyonu Miktarının Ölçümü. Yüksek Lisans Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Artvin, 95 s.
• Anonim, (2012) Çoruh Nehri Havzası Rehabilitasyon Projesi (2012-2019). Orman ve Su İşleri Bakanlığı, Çölleşme ve Erozyonla Mücadele Genel Müdürlüğü, Ankara. Web: www.coruhhavzasi.com
• Anonim, (2013) Erozyonla Mücadele Eylem Planı 2013-2017. Orman ve Su İşleri Bakanlığı, OGM, Ankara, 100 s. Bak, L., Michalik, A., & Tekielak, T. (2013) The relationship between bank erosion, local aggradation and sediment transport in a small Carpathian stream. Geomorphology, 191, 51-63.
• Balcı, N. (1996) Toprak Koruması. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi, Yayın No:3947. Bartley, R., Hawdon, A., Post, D.A., & Roth, C.H. (2007). A sediment budget for a grazed semi-arid catchment in the Burdekin basin, Australia. Geomorphology, 87, 302-321.
• Bear, D. A. (2011) Pasture Management Effects On Nonpoint Source Pollution of Midwestern Watersheds (Graduate Theses and Dissertations). 11983. Iowa State University, Ames, Iowa. USA.
• Blake, G., R., & Hartge, K., H. (1986) Bulk Density. In: Klute A., Ed., Methods of Soil Analysis: Part 1. Physical and Mineralogical Methods. 2nd Edition, Agronomy Monograph 9, American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, 363-382 p.
• ÇMTUEP (2005) Çölleşme ile mücadele Türkiye ulusal eylem planı. Çölleşme ile Mücadele Ulusal Koordinasyon Birimi, Çevre ve Orman Bakanlığı Yayınları, No: 250, 124 s, Ankara.
• Dabney, S. M., Vieira, D. A. N., Yoder, D. C., Langendoen, E. J., Wells, R. R., & Ursic, M. E. (2015) Spatially distributed sheet, rill, and ephemeral gully erosion. Journal of Hydrologic Engineering, 20(6), SI, Article no: C4014009.
• Duman, A. (2017) Artvin, Erzurum Ve Bayburt İllerindeki Bazı Mikro Havzalarda Bozuk Orman Ve Mera Alanlarında Bazı Toprak Özelliklerinin Belirlenmesi, Uydu Görüntüleri İle İlişkilendirilmesi ve Modellenmesi. Doktora Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Artvin, 172 s.
• Eken, G., Bozdoğan, M., İsfendiyaroğlu, S., Kılıç, D, T. & Lise, Y. (2006) Türkiye’nin Önemli Doğa Alanları. Cilt 2, Doğa Derneği, Ankara, 240-241 s
• Fox, G. A., Purvis, R. A., & Penn, C. J. (2016) Streambanks: A net source of sediment and phosphorus to stream and rivers. Journal of Environmental Management, 181, 602-614.
• Gomez-Gutierrez, A., Schnabel, S., De Sanjose, J., & Contador, F. L. (2012) Exploring the relationships between gully erosion and hydrology in rangeland of SW Spain. Zeitschrift für Geomorphologie, 56, Suppl. 1, 27-44.
• Le Roux, J. J., & Sumner, P. D. (2012) Factor controlling gully development: comparing continuous and discontinuous gullies. Land Degradation Development, 23, 440-449.
• Mararakanye, N., & Sumner, P. D. (2017) Gully erosion: A comparison of controlling factors in two catchment in South Africa. Geomorphology, 288, 99-110.
• Owens, P.N., Batalla, R.J., Collins, A.J., Gomez, B., Hicks, D.M., Horowitz, A.J., Kondolf, G.M., Marden, M., Page, M.J., Peacock, D.H., & et al. (2005) Fine-grained sediment in river systems: Environmental significance and management issues. River Res. Appl. 21, 693–717.
• Özav, L. (1995) Oltu (Erzurum) İlçesindeki Köy Yerleşmelerinin Coğrafî Özellikleri İle İlgili Bir İnceleme. Atatürk Üniversitesi, Kâzım Karabekir Eğitim Fak. Coğrafya Eğitimi Bölümü, Doğu Coğrafya Dergisi, Sayı:1, s.336-361, Erzurum.
• Özav, L. (1996) Oltu İlçesinde Geçici Yerleşme Şekilleri. Atatürk Üniversitesi, Türkiyat Araştırma Enstitüsü, Erzurum. Sayı:4, 115-141 s.
• Palmer, J. A., Schilling, K. E., Isenhart, T. M., Schultz, R. C., & Tomer, M. D. (2014) Streambank erosion rates and loads within a single watershed: Bridging the gap between temporal and spatial scales. Geomorphology, 209, 66-78.
• Rijsdijk, A., Bruijnzeel, L.A. (S.) & Prins, Th.M. (2007) Sediment yield from gullies, riparian mass wasting and bank erosion in the Upper Konto catchment, East Java, Indonesia. Geomorphology, 87, 38-52.
• SAS (Statistical Analysis System) Institute. (2003) SAS Release 9.1 ed. Cary, North Carolina: SAS Institute, Inc.
• Simon, A., & Klimetz, L. (2008) Relative magnitudes and sources of sediment in benchmark watersheds of the conservation effects assessment project. Journal of Soil and Water Conservation, 63(6), 504-522.
• Simon, A., & Rinaldi, M. (2006) Disturbance, stream incision, and channel evolution: The roles of excess transport capacity and boundary materials in controlling channel response. Geomorphology, 79, 361-383.
• Stover, S. C., & Montgomery, D. R. (2001) Channel change and flooding, Skokomish River, Washington. J. Hydrol, 243, 272–286.
• Strahler, A. N. (1957) Quantitative Analysis of Watershed Geomorphology. Transactions, American Geophysical Union, Vol: 38, No: 6 December 1957. 913-920 p.
• Tufekcioglu, M., Isenhart, T. M., & Schultz, R. C. (2019) High Stage Events and Stream Bank Erosion on Small Grazed Pasture Stream Reaches in the Rathbun Lake Watershed, Southern Iowa, USA. International Journal of Ecosystems and Ecology Science, 9(4), 775-786.
• Tufekcioglu, M. (2006) Riparian Land-Use Impacts on Stream Bank Soil and Phosphorus Losses from Grazed Pastures (Master Thesis). 863. Iowa State University, Ames, Iowa. USA.
• Tufekcioglu, M. (2010) Stream Bank Soil and Phosphorus Losses within Grazed Pasture Stream Reaches in the Rathbun Watershed in Southern Iowa (PhD. Dissertations). 11895. Iowa State University, Ames, Iowa. USA.
• Tufekcioglu, M. (2018) Gully and Stream Bank Erosion and the Effectiveness of Control Measures in a Semi-Arid Watershed. Fresenius Environmental Bulletin, Volume 27 - No. 12/2018 s 8233-8243.
• Tufekcioglu, M., Isenhart, T. M., Schultz, R. C., Bear, D. A., Kovar, J. L., & Russell, J. R. (2012) Stream bank erosion as a source of sediment and phosphorus in grazed pastures of the Rathbun Lake Watershed in Southern Iowa, United States. J. Soil Water Conserv. 67, 545–555.
• URL-1.Su Dünyası Dergisi, Devlet Su İşleri Vakfı, Mayıs-2011(94), 34-36 s. www.dsi.gov.tr/yayinlarimiz/su-dünyası. Ziyaret: 22.07.2020.
• URL-2. ÇNHRP (2012-2019). Çoruh Nehri Havzası Rehabilitasyon Projesi. www.coruhhavzasi.com, Ziyaret: 22.07.2020.
• Yavuz, M., & Tüfekçioğlu, M. (2019) Erozyon İzleme ve Değerlendirme Nihai Raporu (V.05), Bölüm 2, Yüzey Toprak/Su Erozyonu ve RUSLE Erozyon Haritalarının Değerlendirilmesi, ÇNHRP, Tarım ve Orman Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Yıldırım, C. (2019) Çoruh Nehri Havzası’na Bağlı Olur Mikrohavzası’ndaki Sediment Üretiminin Erozyon Çubuk Yöntemi, Askıda Katı Madde Ölçümü Ve GeoWEPP Tahmin Modeli İle Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Artvin Çoruh Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Artvin, 203 s.
• Zaimes, G. N. (2004) Riparian Land-Use İmpacts On Stream And Gully Bank Soil And Phosphorus Losses With An Emphasis On Grazing Practices (Doctor Of Philosophy), Iowa State University, Ames, Iowa. USA.
• Zaimes, G. N., Tufekcioglu, M., Schultz, R. C. (2019) Riparian Land-Use Impacts on Stream Bank and Gully Erosion in Agricultural Watersheds: What We Have Learned. Water, 11(7), 1343.