Nehirlerde 2 boyutlu taşkın modellemesi ve taşkın haritalarının oluştrurulması

Abstract

2008 yılında Iowa eyaletinin büyük bir bölümünde meydana gelen taşkın birçok konut ve işyerinin hasar görmesine ve birçok can kaybına yol açmıştır. Meydana gelen toplam hasar $10 milyar olarak tahmin edilmektedir. Taşkından etkilen şehirlerden biriside Cedar Nehri’nın tam ortasından aktığı Waverly dir. Waverly için, yüksek çözünürlüklü 1 boyutlu ve 2 boyutlu modelin birlikte çalıştırılması ile elde edilmiş hidrodinamik model geliştirilmiştir. Modelin geliştirilmesi amacıyla kanal geometrisi, batimetrik arazi çalışması ile topoğrafi datası ise Iowa üniversitesi bünyesindeki IIHR – Hydroscience & Engineering in yapmış olduğu Lidar(Light Detection and Ranging) yüzey topoğrafisi temini çalışmaları ile oluşturulmuştur. Akım verileri USGS (United States Geological Survey)’in 05458300 nolu akım ölçüm istasyonundan temin edilmiştir. Pürüzlülük katsayıları ise “National Land Cover Dataset” arazi kullanım haritaları ve hava fotoğraflarından yararlanılarak tahmin edilmiştir. Taşkın analizleri 1 boyutlu, 1 ve 2 boyutlu modellerin birlikte ele alınması seklinde ayrı ayrı modellenmiştir. 1 boyutlu modelleme için HecRas hidrolik programı kullanılmıştır. 1 ve 2 boyutlu modellerin birlikte ele alındığı MikeFlood hidrodinamik programı ile de 2 boyutlu taşkın simülasyonu yapılmıştır. Hidrodinamik taşkın modeli, 2008 yılı taşkını ile kalibre edilmiştir. Çalışmanın dört ana amacı bulunmaktadır. İlki sabit akışlar için taşkın yayılım haritalarının elde edilmesidir. Taşkın haritaları 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 ve 500 yıl tekerrürlü taşkın debileri için hazırlanmıştır. Bu haritalar sayesinde su seviyesi ile taşkın riski arasındaki ilişkinin kullanıcılar tarafından rahatça tespit edilmesi sağlanmıştır. Bu haritalar ile Waverly şehir plancılarının ve sakinlerinin potansiyel taşkın riskini bilerek buna göre kararlar almaları konusunda yardımcı olacağı düşünülmektedir. Çalışmanın ikinci amacı ise, tasarlanmış olan modelin farklı çözünürlük kalitesine sahip sayısal yükseklik modelleri kullanılarak koşturulmasıdır. Bu sayede elde edilen taşkın yayılım haritaları kıyaslanarak çözünürlüğün, taşkın yayılım haritaları sonuçlarını nasıl etkilediği tespit edilmiştir. Çalışmanın üçüncü amacı ise FEMA’nın belirlemiş olduğu standartlar çerçevesinde çalışma sahasına ait taşkın risk zonlarının belirlenmesidir. Belirlenen bu zonlar sayesinde taşkın riskine karşı yapılacak olan sigorta işlemleri için çalışma sahası farklı bölgelere ayrılarak risk dereceleri belirlenmiştir. Çalışmanın dördüncü amacı ise 100 yıl tekerrürlü taşkının gelişimi belirlenerek, taşkın süresince yapılması gereken risk yönetim süreçlerinin planlamasıdır. Bu sayede taşkın durumunda olası panik, kargaşa durumlarının önüne geçilmesi, meydana gelecek can ve mal kayıplarının azaltılmasında bu planların faydalı olacağı düşünülmektedir.

In 2008 flooding occurred over a majority of Iowa, damaging homes, displacing residents, and taking lives. Estimated damages to the state totaled $10 billion. One of the city affected by the flood was Waverly City which is the Cedar River flow in side of it. A high-resolution coupled one-dimensional/ two-dimensional (1D/2D) hydrodynamic model of Waverly City was developed. To develop the model, channel geometry was obtained from bathymetric surveys performed by IIHR – Hydroscience & Engineering and combined with surface topography obtained from Light Detection and Ranging (LiDAR) surveys. Discharges datas were obtained from United States Geological Survey (USGS) stream gage 05458300.Roughness parameters were estimated using land use data from the National Land Cover Dataset and aerial photos. MikeFlood coupled 1D/2D hydrodynamic modeling software and 1D model were used flood analyses. The model was calibrated with 2008 flood. This study has four major objectives. The first objective of this study was to create steady flow inundation maps. Maps were also created corresponding to 10, 25, 50, 100, and 500 year return period floods. These maps can be used by residents and planners in Waverly City to help make informed decisions about potential risk from floods. The second objective of this study was to run the model with different resolution digital elevation models. Resolution effect was detected on flood inundation maps by this way. The third objective of this study was to create risk zones according to standard of FEMA. Whereby, it helps to creating of risk rates for insurance. The fourth objective of this study was to determine the development of the 100-year flood, planning to flood risk management processes during flood. Thus, possible panic and cause can prohibited during floods and also these plans are expected to be helpful for reducing loss of life and property.