MELEN BARAJI AYLIK ve YILLIK AKIMLARININ MODELLEMESİ

25.10.2014
Yazar:Dr. S. Saim Efelerli
(0) Yorum
1966

Dr.S.Saim EFELERLİ DSİ Eski Bölge Müdürü ve İçme Suyu Dairesi Başkanı ALTER Projeler Koordinatörü Bu çalışma , Düzce,Sakarya,Kocaeli,Yalova,İstanbul, Tekirdağ ve Kırklareli İlleri İçmesuyu Entegre Havza Yönetimi Master Plan Raporu hazırlanması işi kapsamında Nisan 2009 da yapılan bir çalışmadır. Master Plan Üçer -Alter İş Ortaklığı tarafından yapılmış ve Kasım 2011 de tamamlanmış ve DSİ Genel Müdürlüğüne sunulmuştur. YILLIK AKIM MODELLERİ : Melen Barajı, Melen Çayının 2317 km2 ‘lik bir yağış alanını kontrol etmekte olup su temin tablosu oluşturulmuştur.1972 ile 1980 yılları arasında regresyon modeli oluşturularak boşluk doldurulmuş ve bu tablo üzerinden yıllık akımların belirlenmesi gerçekleştirilmiştir. Yıllık akımlara hareketli ortalama modeli uygulanarak akımların gidişler grafiği elde edilmiştir. Doğal akımlar, üç ve beş yıllık hareketli ortalamaları içeren serilerin ortalama akıma göre durumları kritik edilmiştir. Buna göre şekilde de verildiği gibi gözlem sürecinin bazı bölümlerinde ortalamayı yakalayamayarak kurak bir gidiş sergilemektedir.

Ancak hareketli ortalamaların bir sayısal filtre olarak işlev görmesi ile bazı sivrilikler törpülenerek yorumlanması mümkün olabilmektedir. 1974 – 1979 aralığında beş yıllık bir kuraklığı, 1979 – 1985 aralığında altı yıllık bir sulak dönem takip etmektedir. 1984 ile 1990 arasında yine altı yıllık bir kurak dönem söz konusudur. 1990 – 1993 kurak bir dönem iken 1993- 1997 sulak bir dönem olmaktadır. Bu analizden görünen odur ki , Melen Çayından güvenle alınabilecek su için gözlem süresi boyunca yalnızca iki kez 1200 hm3/yıl değeri altına düşüldüğünden % 94 olasılıkla 1200 hm3/yıl sabit çekim bir düzenleme yapısı ile alınabilir. Daha fazla su alınması için regülasyon oranının yükseltilmesi kaçınılmaz olacaktır. Bu da daha büyük aktif hazne hacmine sahip bir barajla olabilir. Bu konulara açıklık detaylı işletme çalışmalarının tamamlanması ve mühendislik yorumlarının gerçekleştirilmesi ile mümkün olabilecektir. Akım Modellerine yaklaşım yapabilmek için Melen Çayı yıllık akımları korelogramı parametreleri hesaplanmıştır . Melen Çayı akımlarının 1972 – 2004 süresini kapsadığı gözetilince 33 yıllık bir veri uzunluğu söz konusudur. Bu durumda kurulabilecek en üst model kurulmuş ve bu model kullanılarak 30 yıllık bir veri dizisi elde edilmeye çalışılmıştır. Melen Barajı Su Temin Tablosunda yer alan akımlar; Ortalama akım = 1599,42 hm3/yıl Standart Sapma = 369,026 hm3/yıl Varyans = 136180,2 Melen Çayı yıllık akımları ile AR1 akım modeli ( 1. derece Markov Zinciri) ile üretilen akımlar arasında çok küçük farklar olduğu görülmüştür. Sonuç olarak ; model ile gerçek akımların arasındaki farkların istatistik olarak anlamlı olmadığı görüldüğünden Melen AR1 akım modeli güvenle kullanılabileceği belirlenmiştir. Yıllık akımların hareketli ortalama modelleri gözlemlerdeki sivriliklerin filtre edilmesinde önemli bir katkı yaparlar, bu akım gidişleri incelendiğinde 1350 hm3/yıl değerinden daha küçük akımların kurak, 1850 hm3/yıl değerinden büyüklerin sulak ve aradaki değerlerin ise ortalama yıllar olarak değerlendirilebileceği görülmektedir. Bu değerlendirme esas alınarak Melen Barajı su temin tablosu üzerinden üç grup belirlenmiştir. Sulak , ortalama ve kurak yılların akım ortalamaları ayrı ayrı alınarak aylık dağılım payları katsayılar olarak belirlenmiştir AR1 modeli ile üretilmiş Melen Barajı yıllık akımları hangi aralıkta yer aldıkları gözetilerek dağılım katsayıları ile dağıtılmış ve baraj yeri için sentetik akım tablosu üretilmiştir.

Melen Barajı Yıllık Akımlar İhtimal Dağılımı Sulak ve Kurak Akım Tahminleri

Literatürde yıllık akımların lognormal dağılım gösterdiği belirtilmektedir. Bu nedenle yıllık akım serisi öncelikle ln-tabii logaritmaları alınmak suretiyle yeni bir dizi oluşturulur. Bu diziden hareketle lognormal dağılımın parametreleri hesaplanmak suretiyle kalibrasyonu gerçekleştirilir.Bu lognormal dağılım kullanılarak sulak ve kurak yıllar için çeşitli periyotlara ilişkin akımlar tahmin edilebilir. Bu ifadelerden akımların logaritmaları hesaplandıktan sonra ters dönüşümle normal değerlere geçiş yapılmıştır. AYLIK AKIMLAR MODELLEMESİ Akarsu havzalarının entegre yaklaşımlarla etüd edilmesinde önceden yapılmış ve akımlara müdahale eden unsurlar tek tek tespit edilerek ters işlemlerle akımların doğallaştırılması yorucu çalışmalar sonucu gerçekleştirilir. Akım modeli bu gözlem değerleri için yapılır. Bir su kaynağı için tertiplenen su temin tablosunda gözlem süresi kadar uzunlukta her ayı düşey kolon halinde gösterebilen aylık değerler bulunmaktadır. Her ayın değerlerinin bir sonraki ay değerleri ile doğrusal regresyonu yapılarak 12 adet regresyon denklemi elde edilmiştir Melen Çayı aylık akımları kullanılarak aylık ortalama akım değerleri hesaplanmıştır.

Melen Barajı İstanbul içmesuyu projesi kapsamında tasarlanmış bir içmesuyu temin yapısıdır. İşletme işinin yapılmış protokollar gereği DSİ ve İSKİ tarafından birlikte yürütülmesi uygun olacaktır. Gerçek zaman işletmesi yapılmasında yaşanmak üzere olan ayın akım tahminine ihtiyaç olacaktır. Bu çalışma bu ihtiyacın karşılanması maksadıyla yapılmıştır. Hidrolojik genel bilgiler çerçevesinde su toprak ilişkilerine dikkat edildiğinde yaşanmak üzere olan herhangi bir ayın akım tahmini için önceki ayın akış ve yağış değerleri ile daha önceki ayın yağış değerlerinin alınması tutarlı bulunmuştur. Düzce ilindeki su potansiyelinin belirlenmesine yönelik yağış alanını içeren bir yağış gözlem ve akım ölçüm ağı vardır. Düzce YGİ ‘nin 1948 ‘den itibaren verileri bulunmaktadır. Melen Barajı için üretilen su temin tablosunun 1972 ‘den itibaren verileri bulunmaktadır. Regresyon analizine çakışan yıllar yağış ve akış değerleri alınmıştır. 17640 no’lu DMİ’ce işletilen Düzce –Merkez yağış gözlem istasyonu 1/25000 ‘lik paftasında 40°50’D ve 31° 10' K koordinatlarında bulunmaktadır. 27.05.1972 tarihinden itibaren gözlenmiş değerleri bulunmaktadır. Rakımı 146 m ‘dir . Çoklu regresyon analizleri ile model oluşturulmak istenmiştir. Bunun için yapılan ön çalışmada herhangi bir ayın akımını önceki iki ayın yalnız yağışı ile regresyona tabi tutmak ile önceki iki ayın yağışı ve bir önceki ayın akımını da işin içine katarak çalışmak seçenekleri irdelendiğinde ikinci seçenek olan bir önceki ayın akımı ve bir ve iki önceki ayların yağışlarının regresyonun bağımsız değişkenleri olması yeğlenmiştir. Bu husus su ve toprak münasebetlerine hidrolojik bir yaklaşımla bakıldığında daha mantıklı gözükmektedir. Zira iki önceki ayın yağışları ve önceki ayın akışları toprak nemliliği gibi hususların hepsinin tahmine yansıdığını göstermektedir.