T.C.

ORMAN VE SU LER BAKANLII Devlet Su leri Genel Mdrl

Teknoloji Dairesi Bakanl

CORAF BLG SSTEMLER LE

TAKIN RSK N DEERLENDRMES

Ahmet Hamdi SARGIN CBS ube Mdrl

2013

i

NDEKLER

Sayfa

NDEKLER... i

NSZ... ii

1. GR .. 1

2. GEREKL YAZILIMLAR .. 1

3. GEREKL VERLER . 2

4. BALANGI .. 3

5. HEC-GeoRAS ile KATMANLARI OLUTURMA...... 6

5.1 Gerekli Geometrik Katmanlar.... 6

5.2 Seenee Bal Katmanlar.. 6

6. HEC-RAS.... 8

6.1 Geometri Dzenleme 8

6.2 Akm artlarn Dzenleme . 10

6.3 Akm Analizi .. 11

7. HEC-GeoRAS ile HARTALAMA. 12

8. UYGULAMA.. 13

9. SONU . 65

KAYNAKLAR... 67

ii

NSZ

Gnmzde su kaynaklar ynetiminin nemli bileeni olan takn olaylar, kresel iklim

deiikliine paralel olarak artmaktadr.

Akarsu yatak kesitinin suyu iletmede yetersiz olmas nedeniyle akarsuyun yatandan taarak

evresine zarar vermesi takn olaylarna yol amaktadr. Ar yamur, ani kar erimesi,

barajdan kontrolsz su braklmas gibi olaylar taknlarn ana nedenleridir. Bu taknlar

insanlarn ekonomik ve sosyal hayatn olumsuz olarak etkileyen doa olaydr.

Takn riski olan yerlerde yaplama olmasnn takn zararlarn arttraca aikrdr. Bu

nedenle taknlarn insan salna, evreye, altyap ve yatrmlara olan zararlarn azaltlmas

esastr. Takn annda su altnda kalabilecek yerlerin nceden belirlenmesi ve buna gre tedbir

alnmas zararlar en aza indirmektedir.

Bilgi Teknolojilerinde meydana gelen gelimelere bal olarak Corafi Bilgi Sistemlerinin (CBS)

her geen gn daha etkin bir ekilde kullanlmas ile su kaynaklarnn ynetimine ilikin

analizler de youn olarak yaplabilmektedir. Takn annda su altnda kalabilecek yerlerin

nceden belirlenmesi iin CBS kullanlmas ilemlerde byk kolaylk salamaktadr.

Bu yaynda, takn riski n deerlendirmesi iin HEC-GeoRAS programnda toporafik veri

hazrlanmas, bu hazrlanan veriler ile HEC-RAS programnda hidrolik hesaplamalar ile akarsu

yatanda meydana gelecek su kalnlnn hesaplanmas ve hesaplanan su kalnlnn alansal

dalmnn ise HEC-GeoRASda haritalanmas hakknda bilgi verilecektir.

Yaynn hazrlanmasnn her aamasnda tecrbe ve bilgisini paylaarak yardmc olan Sayn

Kemal SEYREK ile uygulama aamasnda destek olan Sayn Murat SEZER ve Sayn Kerim

ERGNe teekkr bor bilirim.

Ahmet Hamdi SARGIN

1

1. GR

Bu yayn ArcGIS kullanlarak takn annda su altnda kalabilecek alanlar belirlemek iin HEC-

GeoRASda geometrik veri hazrlamay, bu hazrlanan verileri HEC-RASda ileme tabi tutmay

ve ilem sonucu elde edilen sonular tekrar HEC-GeoRASda haritalamay gstermek iin

hazrlanmtr. ak emas izelge 1de verilmitir.

izelge 1. ak emas

2. GEREKL YAZILIMLAR

Corafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanlarak takn alanlarnn belirlenmesi iin aada belirtilen 3 yazlm gerekmektedir;

ArcGIS

HEC-GeoRAS

HEC-RAS

HEC-GeoRAS (Veri retimi)

HEC-RAS (Hesaplama)

Veri Dnm

Veri

Dnm

HEC-GeoRAS (Haritalama) Uygun deil

2

ArcGIS uygulamas grafik ve szel verilerin grntlenmesi, gncellenmesi, sorgulanmas,

analiz edilmesi, grafiklerin oluturulmas ve raporlanmas ilemleri ile kullancya kartografik

sunum salayan ArcMap gerekli temel yazlmdr. Proje sahasna ait geometrik veri katmanlar

ise HEC-GeoRAS kullanlarak oluturulur. HEC-RASda hidrolik hesaplamalar yapldktan sonra

elde edilen su yzeyi ve hz bilgileri, alansal analiz iin tekrar HEC-GeoRAS kullanlarak Corafi

Bilgi Sistemlerine aktarlr.

3. GEREKL VERLER Programda gerekli olan ana veri seti saysal ykseklik modeli (DEM) dir. Bir saysal ykseklik

modeli yeryznn srekli bir biimde deien toporafik yzeyini 3 boyutlu gsteren bir

yapdr. Bu model, 3 boyutlu uygulamalar iin genel bir veri kaynadr. Saysal ykseklik

modeli, raster veri zelliinde olup bir arazi yzeyini en iyi temsil eden dzenli/dzensiz

aralklarla yaplm ok sayda ykseklik lmnden olumaktadr. Ksaca, her bir pikselin

ykseklik (kot) deerine sahip olan srekli yzeylere dntrlmesidir.

ekil 1de DEMin hcresel boyutu ile ykseklik deerlerine sahip piksel dalm

grlmektedir. ekilde grld gibi her bir piksel sahip olduu ykseklik deerine bal

olarak temsil edilmektedir.

ekil 1. DEMin hcresel boyutu DEM verisi saysal ortama aktarlm mnhanilerden veya uydu grntlerinden elde edilir.

Uydu grntleri ve mnhanilerden elde edilen DEM verileri arasndaki fark, znrlk

farkdr.

3

Ayrca ilave veri olarak arazi kullanm bilgileri gerekmekte olup hava fotorafnn olmas da

byk bir avantajdr. ekil 2ada gsterilen bir nehir yata zerinde herhangi bir hidrolik yap

ve yamalarda engel yer almadndan ve Manning katsays da homojen olabileceinden bu

tr alma sahalarnda hava fotoraflar gerekmeyebilir. Ancak ekil 2bdeki alma

sahasnda nehir yata zerinde yer alan kprnn, sa sahilde engel tekil eden yapnn ve

bitki rtsnn kaplad alanlarn ve bu alanlara gre Manning katsaysnn belirlenmesinde

hava fotoraflar yardmc olmaktadr.

(a) (b)

ekil 2. Hava fotoraflar

4. BALANGI HEC-GeoRAS fonksiyonlar ArcGIS Spatial Analyst ve 3D Analyst ile birlikte altndan bu

aralarn etkin olduundan emin olmak gerekmektedir.

ncelikle Customize Extensions seilir.

4

Aada grld gibi bu aralarn etkin olup olmad kontrol edilmelidir.

Buradan kldktan sonra HEC-GeoRAS ara ubuu menye ilave edilmelidir.

Customize Toolbars seilerek HEC-GeoRAS iaretlenir.

5

Aadaki ara ubuu ekranda grlr.

HEC-GeoRAS ara ubuu 4 menye ve 7 ksayol tuuna dmesine sahiptir. Bunlar aada

gsterilmektedir;

Menler (mavi renkli)

1. RAS Geometri 2. RAS Haritalama 3. Dier Hizmetler 4. Yardm

RAS Geometri HEC-RASa girdi olacak CBS verilerini n ileme iin fonksiyonlar iermektedir.

RAS Haritalama takn annda su altnda kalabilecek alan retmek iin HEC-RASdan elde

edilen sonular ileme tabi tutacak fonksiyonlar ihtiva eder. Dier Hizmetler ise allacak

klasrn belirlenmesi gibi veri ynetimi iin fonksiyonlara sahiptir. Yardmc men bilindii gibi

aklamalarda bulunur.

Ksayol tular (krmz renkli)

1. Nehir kollarnn uzunluunu tespit etme

2. Belirli aralklarda dere yatana dik olarak kesit hazrlama

3. Sedde istikameti boyunca enterpolasyon iin ykseklik deerlerini girme

4. Nehir ve kollarn adlandrma

5. Akm yolu iin tip belirleme

6. Seilen kesiti izme

7. HEC-RASn kts olan SDF dosyay XML dosyaya dntrme

6

5. HEC-GeoRAS ile KATMANLARI OLUTURMA

HEC-RAS iin geometri dosyas kesitler, hidrolik yaplar, nehir yamalar ve nehir yatann

dier fiziksel karakteristikleri hakknda bilgiler iermektedir. HEC-GeoRAS kullanan n ilem

yukarda belirttiimiz zelliklerin CBS ortamnda oluturulmasn gerekli klmaktadr.

5.1 Gerekli Geometrik Katmanlar

Takn alannn belirlenmesi iin aada yer alan katmanlarn oluturulmas zorunludur;

dere

yamalar

gzergah (akm yolu)

kesitler

Yukarda belirtilen katmanlardan dere ile kesitler katmanlar boyutlu hale

dntrlmelidir.

5.2 Seenee Bal Katmanlar

Gerekli katmanlar oluturulduktan sonra alma sahasnn durumuna gre aada belirtilen

yaplardan alma sahasnda bulunanlar iin katmanlar hazrlanmaldr.

Kprler Engeller

7

Sedde Arazi kullanm

Yatay yaplar

Depolama alanlar

Su yaplar (savak, bent vb.)

Takndan etkilenmeyecek alanlar

8

6. HEC-RAS

HEC-RAS tek boyutlu, srekli akmlara ait su yzeylerinin hesapland ve sreksiz akmlara ait modellemelerin yapld, veri saklama ve ynetim kapasitesi olan bir hidrolik yazlmdr (USACE, 2002). Hidrolik analizden nce hidrolojik analiz yaplmas esastr.

Hidrolojik Analiz

Takn yapsn projelendirmek veya takn alann belirlemek iin derenin takn tekerrr debilerinin hesaplanmas gerekir.

Hidrolik Analiz

Takn hidrograflar bulunduktan sonraki adm hidrolik model almalardr. Su yollarnda ve evrelerindeki sel yataklarnda, su basma alanlarnn ve su derinliklerinin bulunmas gibi hidrolik analizler iin gelitirilen eitli hidrolik model tipleri bulunmaktadr. Bunlardan bir ksm CBS ile entegre edilerek alabilecek hale getirilmi veya yazlan arayzlerle bu ilem salanmtr. Bu tip modellerden en ok kullanlan bir tanesi Danimarka Hidrolik Enstitsnn hazrlad MIKE 11 model serisinin hidrodinamik (HD) modl, dieri de Amerikan Hidrolojik Mhendislik Merkezinin (HEC) HEC-RAS modelidir (Usul 2008).

Bir boyutlu modellerde aada yer alan Sreklilik Denklemi kullanlmaktadr. Sreklilik denklemi akkann zaman ve mekana dayal davranlarn inceler.

Sreklilik Denklemi

Akmn zaman ile deimedii kabul edildii takdirde akm tipi kararl akm olarak ifade edilir.

HEC-RAS, ana hatlar ile 3 aamadan olumaktadr.

6.1 Geometri Dzenleme

lk aama HEC-GeoRASda retilen geometrinin dzenlemesidir. Burada aadaki ilemler

gerekletirilir;

veri dntrme

HEC-GeoRASda retilen verinin HEC-RASda kullanlabilir hale getirilmesi iin yaplan ilemdir.

birim seme

allacak birim, metrik sistem (SI) veya Birleik Devletler Biriminden (US) birisi seilir.

Manning katsaysn belirleme

Manning forml, serbest yzeyli akmlarda kanaldaki ortalama akm hzn ve debiyi bulmak iin kullanlr. Manning formlndeki n przllk katsays deerleri kanaln getii zemin zelliklerine bal olarak tablolar halinde hazrlanmtr.

0qx

Q

t

V

0

t

V

9

V =1

n R

23 S1/2

Denklemde V : Hz,m/s n : Manning przllk katsays, (m-1/3s) R: Hidrolik yarap,m S : Eim,m/m dir.

Dairesel kesitli olmayan kesit iin hidrolik yarap:

Hidrolik yarap ise R = A

P dir.

R: Hidrolik yarap, m A: Kesit alan, m2 P: Islak evre, m

P= slak evre

Dairesel kesitli borular iin hidrolik yarap:

=

=

2

4

1

=

4

D : ap, m Hz denkleminden hareketle debi bulunmak istenirse aadaki forml kullanlr;

=

2/31/2

Yukardaki denklemde yer alan n (Manning przllk katsays) deerinin seimini etkileyen en nemli faktrler

kanal yata ve yamalarn tipi ve bykl, kanaln ekli dir.

10

Cowan (1956) bir kanalda n deerini belirlemek iin yukardaki faktrlere etki eden hususlar tahmin etmede yardmc olabilecek bir ilem gelitirmitir. Sz konusu n deeri aadaki ekilde hesaplanr;

n = (nb + n1 + n2 + n3 + n4) m Denklemde; nb = doal malzemelerde dzgn, niform ve przsz bir kanal iin temel bir deer n1 = yzeyde gzlenen dzensizliklerin etkileri iin bir dzeltme faktr n2 = kanal kesitinin eklinde ve byklnde gzlenen deiimler iin bir deer n3 = engeller iin bir deer n4 = bitki rts ve akm artlar iin bir deer m = menderes iin dzeltme faktr dr.

6.2 Akm artlarn Dzenleme

Bu aamada ncelikle akm tipi (dzenli akm/dzensiz akm) belirlenir.

akm tipi

Ak kanal akmlar pek ok ynden snflandrlabilir. Burada aklanan snflandrma yntemi, zaman ve mekn boyutunda su(akm) derinliinin deimesine baldr (izelge 2 ).

Dzenli (Kararl-Permenan) Akm

Ak kanallarda su derinliinin zamanla deimedii veya belirli zaman aralklarnda sabit kald akmlara Dzenli Akm ad verilmektedir.

Dzensiz (Kararsz-Permenan Olmayan) Akm

Su derinliinin zamanla deitii akmlara ise Dzensiz Akm denilmektedir. Dzenli Akm ve Dzensiz Akmn snflandrlmasnda kriter zamandr. niform Akm

Ak kanallarda su derinliinin, kanaln her kesitinde ayn olduu akm eidine niform Akm ad verilir. Dier bir anlatmla, kanal gzergh boyunca her noktada su derinlii ayn deerdedir. Bu tr akmlarda enerji izgisi, su yzeyi ve kanal taban birbirine paraleldir.

niform Olmayan Akm

Eer su derinlii kanal gzergah boyunca her noktada farkl derinlikte ise akm niform Olmayan Akmdr. niform Akm ve niform Olmayan Akmn snflandrlmasnda kriter mekandr.

11

izelge 2. Ak kanal akmlarnn snflandrlmas

Akm Dzenli hf(t) Su derinlii zamanla deiken deil

Dzensiz h=f(t) Su derinlii zamanla deiken

Akm niform hf(x) Su derinlii kanal boyunca deiken deil

niform olmayan h=f(x) Su derinlii kanal boyunca deiken

Ayrca ak kanallarda akm, aadaki izelge 3 de verilen tiplerde oluabilir.

izelge 3. Ak kanallarda oluabilecek akm tipleri

Akm tipi belirlendikten sonra aada yer alan hususlar belirlenir;

akm profili says

Takn hesabnn yaplaca kesit says tespit edilir.

akm miktar

Debi deeri m3/s olarak girilir.

akm snr artlar

Akm snr artn belirlemede memba ve mansap iin Kritik derinlik, Normal derinlik veya

Bilinen su yzeyi deerlerinden birisi girilir. Genelde Normal derinlik seenei kullanlr ve

deer olarak ise yatak eimi girilir.

6.3 Akm Analizi

akm rejimi

Akm rejiminin belirlenmesinde Froude says (F) kullanlr. Ak kanal akmlarnda yerekiminin etkisi Froude says ile deerlendirilmektedir. Froude says, atalet kuvvetlerinin yerekimi kuvvetlerine yani arlk kuvvetlerine oran olarak tanmlanmaktadr. Serbest yzey etkisinin mevcut olduu aklar iin nemlidir.

niform Dzenli Akm hf(x), hf(t)

Derinlik sabit, konumla ve zamanla deimiyor

niform Dzensiz Akm hf(x), h=f(t)

Derinlik, konumla deimiyor fakat zamanla deiiyor

niform Olmayan Dzenli Akm

h=f(x), hf(t)

Derinlik, konumla deiiyor fakat zamanla deimiyor

niform Olmayan Dzensiz Akm

h=f(x), h=f(t)

Derinlik, hem konumla hem de zamanla deiiyor

12

F =V

gh

Denklemde;

F = Froude says

V = akm hz (m/s)

g = yerekimi ivmesi (m/s2)

h = su derinlii (m) dir.

Froude saysnn aada belirtilen 3 durumuna gre akm rejimi tespit edilir;

F>1 ise sel rejimi

Bu durumda atalet kuvvetleri hkim durumda rol oynar, akm hz yksek olup akm sel karakterinde (Supercritical-Kritik st)dir. Menba seviyesi mansap artlarndan etkilenmez. Akmda menba artlar hkimdir.

F=1 ise kritik rejim

F=1 olduunda kritik derinlik (Critical depth) olumaktadr. Bu durumda enerji minimum olmaktadr.

F

13

Bu aamada su yzeyini temsil eden TIN harita GRID formatna dntrlr. Takn alann

belirlemek iin altlk olarak kullandmz GRID harita, su yzeylerini temsil eden GRID formatl

haritadan karlr. Pozitif deerler takn alanlarn, negatif deerler ise kuru alanlar temsil

eder. Pozitif deerler poligona dntrlerek takn alan belirlenir.

8. UYGULAMA

ArcGIS program altrlarak Add Data komutu ile insuyu klasrnde bulunan ve takn alan

hesaplanacak derenin yer ald TIN haritas eklenir. Eklendikten sonra dosya insuyu.mxd ad

ile insuyu klasrne kayt edilir.

nsuyu Deresi k29c1 paftasnda yer almaktadr. Bu paftaya ait geotiff harita da Add Data

komutu ile eklendikten sonra effaflatrlarak aadaki grnt elde edilir.

HEC-GeoRAS

alma Dizininin Belirlenmesi

14

Bu aamada alma esnasnda retilecek Raster ve Vektr Datalarn depolanaca yer tespit

edilir. HEC-GeoRAS ile oluturulacak btn vektr veriler personel geodatabase ve raster

veriler ise bir klasr altnda depolanr. Depolama yeri iin yeni bir dizin belirlemek iin

aadaki yol izlenir;

ApUtilities Set Target Locations

Alan menden GeoRASConfig seilerek OK tuuna baslr.

Burada raster ve vektr verilerin depolanaca dizinler belirlenir. Raster veriler iin dizin ad

verilirken vektr veriler iin personel geodatabase seilir.

ArcMape arlan katmanlar mxd olarak kayt edilirken, program kayt edilen dosya ile ayn

isimde bir personel geodatabase oluturmaktadr.

15

Aada grlecei gibi raster veriler insuyu isimli alt dizinde depolanacak iken vektr veriler

ise oluturulan insuyu isimli personel geodatabasede depolanacakr.

alma Sahasnn Geometrisinin Tanmlanmas

RAS Geometry Create RAS Layers Stream Centerline seilir.

Dere katman isimlendirilir. almada katman ad insuyu olarak alnmtr.

16

OK tuuna basldktan sonra insuyu katman baarl bir ekilde oluarak Table Of Contents

de gzkr.

Ayn ekilde

RAS Geometry Create RAS Layers Bank Lines seilerek dere yamalar iin katman

oluturulur.

Katman ad yamac olarak girilmitir.

17

OK tuuna baslr.

18

yamac katmannn baarl bir ekilde oluturulduunu gsteren komut ekrana kar ve

Table Of Contents de yamac katman gzkr.

insuyu ve yamac katmanlarnn saysallatrlmas iin geotiff harita eklenir. Her iki harita

st ste geleceinden altta yer alan harita gzkmeyecektir. Bunun iin stte bulunan TIN

haritann zerine gelerek sa tu ile;

properties display transparent seeneinde effafla belirli yzde deeri verilerek stte

yer alan harita effaf hale getirilir. Bylece her iki harita grlr. Geotiff haritadaki dere esas

alnr.

Editor aktif hale getirilerek insuyu ve yamac katmanlar saysallatrlr. Saysallatrma

menba-mansap ynnde yaplr. yamac katmannda ilk olarak sol sahil saysallatrlr.

lem bittikten sonra ilemler kayt edilerek Editrden klr.

19

HEC-GeoRAS mensndeki ID ksayolu seilerek

dere zeri iaretlendii zaman aada grld gibi River Name (dere ad) verilir.

20

Reach Name yani derenin var ise yan kolu girilir. almada dere ad insuyuderesi olarak

belirlenmitir. Yan kol olmadndan Reach Name anakol olarak belirtilmitir.

RAS Geometry Create RAS Layers Flow Path Centerlines seilerek akm yolu iin katman

oluturulur.

Yukardaki komuta Evet dediimiz takdirde derenin yer ald insuyu katmanna ait

deerler, akm yolu katman iine kopyalanacaktr.

21

OK tuuna bastktan sonra bu katman oluarak Table Of Contents de gzkr.

Sa ve sol sahildeki takn dzlklerinin akm yolu, memba-mansap ynnde Editr vastas ile

saysallatrlr.

22

HEC-GeoRAS mensndeki Akm izgilerini seme ve izgi tipini belirleme ksayolu seilir.

dere zeri iaretlendii zaman izgi tipi kanal olarak belirlenir ve OK tuuna baslr.

23

Tekrar Akm izgilerini seme ve izgi tipini belirleme ksayolu seilerek sol sahilde yer alan

akm yolu zerine gelinerek iaretlenir. Karmza kan tablodan sol seilir.

OK tuuna baslr. Ayn ilem sa sahil iin de yaplr.

RAS Geometry Create RAS Layers XS Cut Lines seilerek dere boyunca kesitler iin

katman oluturulur.

24

Katman adn kesit olarak girip OK tuuna bastktan sonra bu katman oluur.

HEC-GeoRAS mensndeki Kesit zelliklerini belirleme ksayolu seilir.

25

almada kesit aralklar 200 m kesit genilikleri ise 250 m olarak alnmtr. Dere boyunca

oluan kesitlerden bazlar aada gzkmektedir.

Program, takn alannn hesaplanmasn kesit geniliince yapmaktadr. Eer kesit genilii

yeterli mesafede alnmaz ve takn alan kesit dna taar ise bu alanlar yaplan almada

gzkmeyecektir.

Kesit aralklar geometrinin homojen olduu yerlerde seyrek, deiim gsterdii yerlerde ise

sk olmaldr (vadinin darald veya geniledii yerlerde, yatak eiminin deiim gsterdii

blgelerde). zellikle Manning katsaysnn sk deitii alanlarda kesit aralklar sk alnp her

kesit iin farkl Manning katsays girilebilir.

Bunun iin geotiff haritada eklenerek effaf hale getirildikten sonra altlk olarak kullanlr.

Bu ilem iin Editor ile kesit katman aktif hale getirilerek sol sahilden sa sahile doru olmak

zere ilave kesit eklenebilir ve edit tool vastasyla mevcut kesitler zerinde

istenilen deiiklikler yaplr, deiiklikler kayt edilerek Editrden klr. Son olarak elde

edilen kesitler aada yer almaktadr.

26

HEC-GeoRAS mensndeki kesit izim ksayolu seilir.

Herhangi bir kesit zerine gelindii zaman o kesite ait dere yata kesiti gzlemlenir.

TIN haritasnn zelliinden dolay kesitte dere yata belli olmad iin HEC-RASda yatak

dzenlemesi yaplmas gereklidir.

RAS Geometry Stream Centerline Attributes All seilerek dere iin topoloji, uzunluk ve

ykseklik deerleri belirlenir.

27

TIN haritas kullanlarak yatak katman 3 boyutlu hale getirilir. Dere profili insuyu3D olarak

kayt edilir.

28

OK tuuna baslr.

Bylece insuyu3D katman oluturulur.

Benzer ekilde kesit hatlarna ait zellikleri 3 boyutlu hale getirmek iin

RAS Geometry XS Cut Lines Attributes All komutu seilir.

29

TIN haritas yardmyla kesit katman 3 boyutlu hale getirilir. Kesit profili kesit3D olarak kayt

edilir.

30

OK tuuna baslr. Kesitlere ait profil iin kesit3D katman elde edilir.

Hazrlanan katmanlar HEC-RAS programnda alacak formata dntrmek iin

RAS Geometry Export RAS Data komutu seilir.

31

OK tuuna basldnda dosya insuyu klasrne GIS2RAS olarak kayt edilir.

Bylece HEC-GeoRASda retilen dere, yamalar, akm yolu ve kesitlere ait bilgiler HEC-RAS

programna girdi olabilecek ekilde hazrlanmtr.

rettiimiz katmanlar kontrol etmek iin

32

RAS Geometry Layer Setup komutu seilir.

Required Layers tuunu seerek oluturulan katmanlar grlr. Bu katmanlar hesaplama iin

gerekli olan katmanlardr.

33

Optional Layers tuunu seerek oluturulan yama, akmyolu ve yatak3D katmanlar

grlr. Dier katmanlar seenee bal olduundan ve bu almada oluturulmadndan bo

olarak grlmektedir.

HEC-RAS

Dere, yamalar, akm yolu ve kesitlere ait toporafik veriler HEC-GeoRASda retildikten sonra

HEC-RAS programna geilir.

Bu blmde

Geometri dzenleme

veri dntrme

birim seme

dere yatan dzenleme

Manning katsaysn belirleme

Kararl akm artlarn dzenleme

akm profili says

akm deeri

akm snr artlar (yatak eimi)

34

Kararl akm analizi

akm rejimi

sel (kritik st) F>1

kritik F=1

nehir (kritik alt) F

35

OK tuuna bastktan sonra karmza aadaki pencere kar. Bu pencere allacak birim ile

alakaldr. Birimin varsaylan olarak US birimi olduunu Seenek mensnden

deitirebileceimizi belirtmektedir. Tamam tuuna baslarak devam edilir.

Birim deitirmek iin Seenek mensnden Unit System kullanlr.

36

Metrik sistemde almak iin System International seilir.

Ardndan, HEC-GeoRASda oluturduumuz verileri armak iin,

Edit Geometric Data komutu kullanlr.

Birim deiiminin doru yapldn anlamak iin yukardaki pencerenin sa alt tarafnda SI

Units olmas gereklidir. Aksi takdirde birim deitirme doru olarak gerekletirilememitir.

Geometric Data alt mensnden

File Import Geometry Data GIS format yolu ile

37

Verilerin bulunduu ve HEC-RASda alacak ekile dntrlen GIS2RAS.sdf dosyas

bulunduu klasrden arlarak OK tuuna baslr.

Import Geometry Data mensnde allacak birim aada grld gibi SI (metric) unit

seilerek next tuuna baslr.

Dere ile ilgili bilgi ekrana gelince tekrar next tuuna baslr.

38

Ekrana dere, kesitler aras mesafeler ile ilgili bilgiler geldiinde Finished-Import Data tuuna baslr.

39

Ekrana aada grld gibi dere, dere ad, ak yn, kesitler ve kesitlerin derenin biti

noktasna mesafeleri gelir.

Bu geometriyi

File Save Geometry Data As komutu kullanlarak

40

insuyu klasrne insuyugeo ad ile kayt etmek iin OK tuuna baslr.

Kesit zerine gelip Cross Section tuuna basldnda aadaki dere yata kesiti elde edilir.

Krmz noktalar yamac katmann gstermektedir.

Bilindii zere toporafik haritalardaki mnhaniler su yzeylerinden gemektedir. almada

kullandmz TIN haritas ise toporafik harita kullanlarak elde edilmitir. Dolaysyla su

yzeylerinin kotlar esas alndndan TIN haritas dere yatan temsil etmemektedir. Takn

olmas halinde meydana gelebilecek su kalnlnn hesaplamasnda, TIN haritasnda dere

yata dzenlenmeden yaplan hesaplamalarda, program tarafndan TIN haritasndaki

toporafik kotlardan itibaren su kalnl hesaplanr. Bu da yanl sonu vermektedir.

Bu yanla dmemek iin kesitlerde dere yatana karlk gelen istasyon numaralarnda kot

dzenlemesi yaplmaldr. Aadaki kesitte ana dere yama istasyonlar (Main channel bank

station) hanesinde grld zere sol yamacn sol kesit balangcndan mesafesi 82.38 m. ve

sa yamacn sol kesit balangcndan mesafesi ise 89.74 m. dir. Kesit koordinatlar hanesinde

grld zere bu mesafelere karlk gelen kot deerleri 1000 metredir.

Dere taban yama kotlarndan daha aada olduundan 9 ve 11 numaral istasyonlar arasnda

dere tabann oluturmak gereklidir.

41

10 numaral istasyon zerine gelerek satr ekle (InsRow) komutu ile satr eklenir. nsuyu deresi

iin bu kesitte, dere yatak kotu yama kotundan 2 metre daha aada, dere taban genilii

2,5 m., yamalar aras mesafe 3 metre ve kesit dikdrtgen ekilli olduundan bu deerlere gre

dzenleme yaplr. Yeni oluturulan 10 ve 11 numaral istasyonlar iin kot 998 metre, sol kesit

balangcndan istasyon uzakl ise srasyla 82,5 ve 85 metre olarak girilmitir. Bundan sonra

yama genilii 3 metre olduundan sa yama deeri de 85.38 m olarak deitirilir. Elde

edilen yeni kesit aada gzkmektedir.

42

Bu ilem her kesit iin yama eimleri ile dere taban kotu dikkate alnarak yaplmaldr.

Btn kesit dzenlemeleri yapldktan sonra aadaki grnt elde edilir.

Manning katsaysn girmek iin ise

Tables Manning n or k values komutu seilir.

43

Derenin uzunluu boyunca ayn katsayya sahip olduu kabul edilerek Manning katsays 0.03

olarak alnmtr. n#2 stunu seilip Set Value dmesine baslnca deer 0.03 girilir.

44

Ayn ilem sa ve sol yamalar iin Manning katsays girilecei zaman n#1 ve n#3 stunlar iin

de yaplr.

Sa ve sol yamalar iin kesitler aras mesafeleri grmek iin

Tables Reach Lenghts komutu seilir.

45

Channel stn dere yatandaki kesitler aras mesafedir. Program bu stunu otomatik olarak

tespit eder. HEC-GeoRASda sa ve sol yamalar iin akm yollarn izdiimiz iin LOB (takn

dzlndeki sol kesitler aras mesafe) ile ROB (takn dzlndeki sa kesitler aras mesafe)

program tarafndan otomatik olarak tespit edilir.

Deerler File Save Geometry Data komutu kullanlarak kayt edilir. Aada grld gibi

Geometry satrnda kayt ettiimiz insuyugeo dosyas gzlemlenir.

46

HEC-RAS ana mensnden

Edit Steady Flow Data komutu seilir.

Bu komutun seilmesinin nedeni akmn, akmn kararl akm olduu varsaymdr.

Bir boyutlu modellerde aada yer alan Sreklilik Denklemi kullanlmaktadr. Akmn zaman ile deimedii kabul edildiinden programda akm tipi kararl akm olarak seilmitir.

Sreklilik Denklemi

Bu men altnda akm ile ilgili bilgiler girilir. Bunlar 3 balk altnda toplanabilir.

Akm profili says,

Akm deeri,

Akm snr artlar.

Birden fazla profil iin hesaplama yaplacak ise Enter/Edit Number of Profiles hcresinde

hesaplama yaplacak profil says belirtilir. Burada belirtilen profil says kadar hcre oluur ve

bu hcrelere her bir profildeki debi deerinin m3/s olarak girilecei pencerenin sol alt

kesinde gzkmektedir.

DS Konya Blge Mdrl tarafndan DS Sentetik Metoduna gre bulunan takn tekerrr debileri aada verilmitir.

Q50 (m3/s) Q100 (m3/s) Q500 (m3/s)

51.14 61.90 85.81

Steady Flow Data Options Edit Profile Names komutu seilerek kullanlarak profillerin

ad deitirilebilir.

0qx

Q

t

V

47

Yukarda yer alan Steady Flow Data mensnde Reach Boundary Condition tuuna baslr.

Kararl akm snr artn belirlemede memba ve mansap iin Critical Depth, Normal Depth

veya Known W.S. deeri girilir. Memba ve mansap iin kritik derinlik girilecek ise

Upstream hcresine gelinerek Critical Depth tuuna baslr. Ayn ilem Downstream iin

de gerekletirilir. Program her profil iin kritik derinlii hesaplar ve bu deeri kullanr. Veya

kritik derinlik yerine normal derinlik eimi (Normal Depth) kullanlacak ise dere yata eimi

girilir. Su yzeyi deeri Known W.S. biliniyor ise her profil iin bu deer girilmelidir.

almada yatak eimi, kritik derinlik olarak kabul edilmitir. OK tuuna basldktan sonra alan

menden Apply Data tuuna baslr.

48

File Save Flow Data As komutu seilir.

49

Akm verileri insuyu klasrne insuyuakim ad ile kayt edilir.

Run Steady Flow Analysis komutu seilir.

Bu komutun seilmesinin nedeni akmn, kararl akm olduu varsaymdr.

almaya ID verildikten sonra akm rejimi, subcritical olarak alnmtr.

50

Compute tuuna baslarak hesaplama yaplr.

Hesaplama ilemi bittikten sonra aadaki pencereden de grlecei gibi insuyu projesine

ait alma alannn geometrisi insuyugeo isimli dosyada, kararl akm artlar insuyuakim

isimli dosyada ve hesaplamalar ise Plan01 adl dosyada yer almaktadr.

Yaplan hesaplama sonucu elde edilen su seviyeleri aada grlmektedir. Aada seilen

kesitte 100 ve 500 yllk tekerrr srelerinde derede takn meydana gelecektir.

51

Programdan nehir yata boyunca kesit aldmzda menba ksmnn mansap ksmna gre daha

eimli olduu ve bu yzden mansapta dere yatanda su kalnlnn artt gzlemlenmektedir.

52

HEC-RAS ile yaplan hesaplamalar HEC-GeoRASa aktarmak iin

File Export GIS Data komutu seilir.

Sonularn kayt edilecei klasr insuyu olarak seildikten sonra dosya ad

insuyuRASexport.sdf olarak belirlenir.

100 yl ve 500 yllk takn debileri iin hesaplama yaplacandan Select profiles to export

tuuna baslr ve burada Select all ile her iki profil seilerek OK tuuna baslr. Aksi takdirde

sadece 1 profil iin veri aktarmas yaplr.

53

Export Data tuuna baslr. Bylece btn hesaplamalar ieren insuyu.RASexport.sdf

dosyas oluturulur.

54

HEC-GeoRAS

SDF tipi dosya XML dosya trne evrilir

Su yzeyi kotu tespit edilir

Takn alan belirlenir

HEC-RASda retilen SDF uzantl dosyay XML dosya trne evirmek iin tuu kullanlr.

HEC-RASda insuyu klasrnde hesaplamalar sonucu oluturulan insuyu.RASexport.sdf

dosyas arlr.

55

OK tuuna baslarak SDF uzantl dosya HEC-GeoRASda allacak XML formatna

dntrlr.

RAS Mapping Layer Setup seilir.

Bu aamada; analiz ad, HEC-RASda retilip XMLe evrilen dosya, TIN dosyas ve kt klasr

belirlenir. ktlar ayr bir klasrde toplamak iin New Folder seenei ile analiz adnda bir

klasr alr.

56

Sonular analiz klasrnde depolanacaktr.

OK tuuna bastmzda analiz adn insuyu olarak adlandrdmzdan Table of Contents de

bu isimli bir Data Frame oluturulur.

57

RAS Mapping Read RAS GIS Export File mens takn annda su altnda kalabilecek alan

iin analizin yaplaca snrlar poligon haline getirir.

58

OK tuuna basarak aadaki grnt elde edilir.

Poligon oluturmak iin daha nce tanmlanan kesit katmannda belirlenen u noktalarn

birletirir.

59

RAS Mapping Inundation Mapping Water Surface Generation

Bu komut seilen profil iin su yzeyi kotlarn ieren bir alan oluturur. Bu aamada elde edilen

TIN haritas, poligonun d noktalarn birbirlerine balayarak bu alan belirler.

60

Daha nce Q100 ve Q500 olarak girilen profil adlarndan Q500 seilerek OK tuuna baslr.

Aada elde edilen Q500 iin elde edilen su yzeyi TIN haritas grlmektedir.

61

RAS Mapping Inundation Mapping Floodplain Delineation komutu seilir.

Q500 profili seilerek OK tuuna baslr.

Bu aamada su yzeyini temsil eden TIN harita GRID formatna dntrlr ve elde edilen

GRID formatl harita, arazi kotlarn temsil eden GRID formatl haritadan karlr. Su yzeyinin

arazi kotlarndan byk olduu pozitif deerler, takn yatan gstermektedir. Negatif

deerler ise kuru alanlar temsil etmektedir. karma ileminde sonra pozitif deerlerle

sonulanan su yzeyi GRID haritasndaki btn hcreler poligona dntrlerek nihai takn

yata belirlenir.

Bilindii zere toporafik haritalardaki mnhaniler su yzeylerinden gemektedir. almada

kullandmz TIN haritas ise toporafik harita kullanlarak elde edilmitir. Dolaysyla su

yzeylerinin kotlar esas alndndan TIN haritas dere yatan temsil etmemektedir. Takn

olmas halinde meydana gelebilecek su derinliinin hesaplamasnda, program tarafndan

hesaplanan su seviyeleri ile TIN haritasndaki toporafik kotlarn fark alnr. Bu nedenle elde

edilen su derinlii, dere yatandan itibaren deil, TIN haritasndaki ykseklikten itibaren

hesaplanan derinliktir. Eer dere yatandan itibaren su derinlii elde edilmek istenirse

hesaplanan su derinliine deredeki su kalnl ilave edilmelidir.

62

Hesaplama sonucu elde edilen su derinliinin dere yatandan itibaren gsterilmesi istenildii

takdirde dere yata boyunca sa ve sol yamalar aras oluturulan poligonda TIN editting

komutu ile dere yatann TIN haritas zerinde dzenlemesi yaplmaldr.

Aada Q500 debisine gre su altnda kalacak alanlar, mavi renk ile grlmektedir

63

Aadaki ekilde ile iaretlenen alanda su kalnl olumasna ramen o alann su altnda

kalmad grlmektedir. Bunun nedeni ise o noktada kesit alnmamasdr. Program kesit

ularn birletirerek elde ettii poligon iinde hesaplama yaptndan iaretli alan poligon

dnda kaldndan dolay hesaplama yaplamamtr.

TIN harita, geotiff harita, takn alan haritas (b Q500) ve su derinlii haritas (d Q500) st ste

getirilir. nsuyutin haritas effaflatrlarak aadaki grnt elde edilir. Ayrca aada Q500

debisinde meydana gelebilecek maksimum su derinliinin 4.4 m olduu hesaplanmtr. Bu

noktada kesit olmadndan

64

Su derinliinin maksimum olduu noktada kesit olmadndan bu noktaya en yakn 2999.794

metredeki nehir istasyonuna ait kesit ektedir. ArcMapde elde edilen derinlik haritas ile

yaplan kontrollerde su derinliinin su yzeyinden itibaren 0.4 ila 1.4 metre arasnda deitii

tespit edilmitir.

65

Program sonucu oluan ve Table of Contentsde yer alan 4 nemli katman ile ilgili olarak

aada aklamalar yer almaktadr.

Katman ad Tr Aklama Bounding polygon

Vektr kesit katman snrlar

t Q500 Raster kesit katman snrlar ierisinde deniz seviyesinden itibaren oluacak su yzeyi

b Q500 Vektr Nihai takn alan

d Q500 Raster Nihai takn alannda oluacak su kalnl

b Q500 katman, evresi krmz ve ii bo olacak ekilde dzenlendikten sonra ArcToolbox ile

KML dosyas haline getirilip Google Earthde aldnda aadaki grnt elde edilir.

9. SONU

nsuyu deresine ait takn riskinin tespit edilmesi almas kapsamnda takn alanlarnn

belirlenmesi iin gerekletirilen bu almada 1/25000 lekli mnhaniler kullanlarak elde

edilen TIN haritas kullanlmtr. Takn almalarnn daha salkl yrtlebilmesi iin

mmkn olduunca alacak araziyi temsil eden salkl bir arazi modelinin hazrlanarak

modelleme almalarnda kullanlmas ve nehir yatan doru temsil edecek noktalardan

nehir en kesitlerinin alnmas gerekmektedir. Ancak bu alma kapsamnda sz konusu

derenin ilk aamada takn riski n deerlendirmesinin yaplmas hedeflenmi olup bu

kapsamda eldeki veriler kullanlmtr. Dolaysyla, akarsu yatanda lm alnmadndan bu

harita yatak kesitlerini temsil etmede yetersiz kalmtr. Modelde kullanlacak en kesitlerin

nehir yatan temsil etmesi asndan arazi gzlemlerine dayanlarak kesitlerde HEC-RAS

uygulamas iinde geometrik dzenlemesi yaplmtr.

Manning katsay iin de takn alanlarna ait ayr bir hesaplama yaplmam arazi deneyimlerine

dayanlarak ortalama deer alnmtr.

66

Daha ayrntl ve gereki sonu alnabilmesi iin daha yksek znrlkte hazrlanm olan

(1/5000 veya 1/1000 lekli) saysal arazi modelleri ile nehir yatan doru bir ekilde

programa aktarlabilmesi amacyla yatak en kesitlerinin yerinde belirlenmesi nem

tamaktadr. Ayrca, modelin daha salkl sonular verebilmesi asndan gerek dere yata,

gerekse takn alanndaki Manning katsaysnn ayr ayr olarak hazrlanp modele girdi olarak

verilmesi gerekmektedir. Netice olarak arazi, programa ne kadar doru yanstlrsa hata pay o

derece azalacaktr.

CBS, takn tehlikesine ynelik almalarda da kullanlmaktadr. HEC-RAS ile yaplan

hesaplamalar HEC-GeoRASa aktarmak iin kullanlan sayfada velocity (hz) seenei

iaretlendii takdirde akkann hz dalm da hesaplanabilmektedir.

Takn tehlikesi ise "derinlik x hz" kombinasyonu olarak tanmlanr ve belirlenen tehlike

seviyelerine gre kategorize edilir. Bu erevede Takn Tehlike Haritalarnn belirlenmesi,

su yaylm alanlarnda suyun derinlii ve hza bal olarak gerekletirilir. Bunun iin ise

ncelikle Takn Su Basma Haritalarnn ve Takn Derinlik Haritalarnn hazrlanmas

gereklidir (Darama 2013).

Bilgisayar programlar takn alanlarnn belirlenmesinde iyi bir ara olabilirler. Elde edilen

sonucun deneyimli kiilerce yorumlanmas ve faydaya dntrlmesi esastr. Aksi takdirde

sadece bilgisayar program ile bir sonu elde edilmi olur.

67

KAYNAKLAR

Bulu A. ve Ylmaz E., 2002, Serbest Yzeyli Akmlarda Przllk Katsaysnn Belirlenmesi, Trkiye Mhendislik Haberleri, Say 420-421-422.

Darama Y., Takn Tehlike Haritalar almalar, DS Hizmet i Eitim Semineri, Ankara, Nisan 2013.

Demirta ., 2007, Serbest Yzeyli Akmlar, www.uludag.edu.tr , eriim tarihi 2013

DS, 2011, Konya Cihanbeyli lesi, nsuyu Kasabas, Yerleim Yerleri ile Tarm Alanlarnn nsuyu Deresi Taknlarndan Korunmasna Ait n nceleme Raporu),

Samsun Blgesi Taknlar zerine Genel Bir Deerlendirme, DS, 2008, Sel, Takn ve Heyelan Konferans, Samsun

Ertrk .N., 2003, Akkanlar Mekanii Ders Notlar, T Gemi naat ve Deniz Bilimleri Fakltesi

G.J. Arcement, Jr. and V.R. Schneider, USGS, Guide for Selecting Manning's Roughness

Coefficients for Natural Channels and Flood Plains. Kmrc, M.., Hidrolik Ders Notlar, www.mikomurcu.com , eriim tarihi 2013 Sredojevic D. and Simonovic S.P., 2009, City of London: Vulnerability of Infrastructure to

Climate Change. USACE, 2009, HEC-GeoRAS, GIS Tools for support of HEC-RAS using ArcGIS, Users Manual,

Version 4.2. Usul N., 2008, Corafi Bilgi Sistemleri Teknikleri Kullanlarak Takn Risk Haritalarnn

karlmas, Takn Konferans, Edirne Venkatesh M., 2010, Tutorial on using HEC-GeoRAS with ArcGIS 9.3. www.insaat.karaelmas.edu.tr, Borularda Ak Tipleri, eriim tarihi 2013 Bureau of Highway Development, 1997, Hydraulic Design of Open Channels, State of

Wisconsin Department of Transportation.