Taşkın risk bölgelerinin ağırlık fonksiyonu ve bulanık mantık tabanlı coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak elde edilmesi

Abstract

Taşkın, maddi ve manevi olumsuz etkilerinden ötürü en riskli doğal afetlerden bir tanesidir. Amerika Birleşik Devletleri, Iowa eyaletinin Waverly şehri içerisinden akmakta olan Cedar Nehri boyunca son yıllarda farklı aralıklar ile birçok taşkın meydana gelmiştir. Kış ayları boyunca devam eden yoğun kar yağışı ile dağların yüksek kesimlerinde kar birikmesi meydana gelmektedir. Nisan ayı itibarı ile başlayan yağmurlar sonucunda karların erimesinden dolayı bölgede taşkınlar sıklıkla gözlenmektedir. Bu çalışma, Waverly şehrinin özellikleri dikkate alınarak taşkından büyük ölçüde etkilenecek yerleşim alanlarının taşkın risk durumunu konu almaktadır. Bulanık mantık ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak taşkın risk bölgeleri haritasının geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Taşkın risk durumunun değerlendirmesi için hem bulanık mantık hem de CBS ağırlık fonksiyonları kullanılmıştır. Taşkın sularının yayılımında etkili olan parametrelerden yükseklik, akarsuya uzaklık, arazi kullanımı ile taşkın riskine etkisi bakımından nüfus yoğunluğu, taşkın risk alanlarının belirlenmesinde girdi parametreleri olarak kullanılmıştır. 23 farklı ağırlık kombinasyonu denenmiş ve FEMA nın bölge için üretmiş olduğu 100 ve 500 yıl tekerrürlü taşkın yayılım haritaları ile karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda ağırlık fonksiyonları, yükseklik % 70, akarsuya uzaklık % 20, arazi kullanımı % 5 ve nüfus yoğunluğu % 5 olarak belirlenmiş ve modellerde bu oranlar kullanılmıştır. Buna göre bulanık mantık kullanılarak üretilmiş taşkın risk bölgeleri haritasında 9.68 km2 lik toplam çalışma sahasının 3,61 km2 (%39.46)' lik kısmı yüksek taşkın riski altında kalan alanlarda bulunduğu tespit edilmiştir. Geriye kalan %60.54 lük kısmı ise orta ve düşük taşkın riski taşıyan alanları kapsamaktadır. CBS ağırlık fonksiyonu kullanılarak üretilmiş taşkın risk bölgeleri haritalarında 9.68 km2 lik toplam çalışma sahasının 6.23 km2 (%64.3)' lik kısmı yüksek taşkın riski altında kalan alanlarda bulunmaktadır. Geriye kalan %35.7 lük kısmı ise orta ve düşük taşkın riski taşıyan alanları kapsadığı tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, Waverly şehrine ait 100 ve 500 yıl tekerrürlü taşkın yayılım haritaları ile mukayese edilmiş ve bulanık mantığın daha gerçekçi sonuç verdiği sonucuna varılmıştır. Önerilen yöntem ile bulanık mantığının taşkın riski altında kalan alanların tespitinde kullanılabileceği kanaatine varılmıştır. Bu sayede erken karar vermek, taşkın risk ve zararlarında korunmak için gerekli tedbirlerin hızlı ve kolay bir şekilde alınabilmesi açısından kullanılabileceği gösterilmiştir.

Flood is found to be among the most dangerous natural disasters due to negative effects resulting from it, healthily and financially. In Waverly city found in Iowa State, in United States, many floods in recent years with different flood return periods happened and were caused by peak flows from Cedar River that flows through the province of Iowa passing through Waverly city and added flows from snow melting. Throughout winter months in Waverly city snowing continues and heavy snow accumulations are found on high grounds. Because of the rainfall that starts in April and snow melting also starting in that same month, they are seen as causes of floods in Waverly city. In this study, taking into account the characteristics of Waverly city, residential areas of the city subjected greatly to floods are highlighted. In this study using fuzzy logic and Geographic Information Systems (GIS), flood zones are implemented in Waverly city. Spatial weightage techniques in GIS and fuzzy logic functions are used to assess the flood risk zones in the City. Elevation, distance, land use and population density have been selected among the most effective parameters in determining flood risk and flood potential in Waverly city. The above parameter are used as inputs parameters in this work to successfully determine flood risk zones and their risk potentials. Using spatial weightage technique in GIS and passing those parameters throughtout 23 different tests and comparing test results with FEMA standards in order to get the most right results, following weightages were assigned to parameters in a following way, the elevation was rated of 70 % of the weightage, the distance from river was rated and given 20 % of the weightage, the Manning coefficient and population density respectively rated 5 % and 5 % respectively in this work. Using fuzzy logic based GIS on a total study area of 9.68 km2, an area of 3.61 km2 (39.46 %) is found under high risk to floods and the remaining 60.54 % is found under medium and low risk to floods. Using GIS based weightage technique on a total study area of 9.68 km2, an area of 6.23 km2 (64%) is found under high flood risk to floods and the rest which is 35.7 % of the study area is under medium and low risk level to floods. The results found in this work were compared to flood maps of 100 year and 500 year return periods in Waverly city and fuzzy logic based results proved to be the most reliable .The proposed methodology shows that using easily accessible data and in a short time, flooding of an area and locations under flood risk can be demonstrated and also the work results can be used for faster decision-making and in detailed hydrodynamic analysis to be studied.