Improving runoff prediction by data assimilation in HBV hydrological model for upper euphrates basin
Yukarı fırat havzasında HBV hidrolojik modelinde veri asimilasyonu ile akım tahminlerinin iyileştirilmesi
- Tez No: 438124
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AYNUR ŞENSOY ŞORMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Anadolu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Gelişen teknoloji ve artan dünya nüfusu, doğal kaynakların kullanımının daha verimli hale gelmesi için geçerli sebepler oluşturmaktadır. Su kaynaklarının etkin yönetimine duyulan ihtiyaç hidroloji biliminin öne çıkması sağlamıştır. Modelleme ve tahmin çalışmalarındaki iyileştirmeler su yapılarının optimum işletilmesine, taşkın ve kuraklık risklerini azaltmaya ve hidrolektrik enerji üretiminin artmasına katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada, Yukarı Fırat Havzasında bulunan Karasu Havzası pilot bölge olarak seçilmiştir. HBV hidrolojik modeli 2002-2008 ve 2009-2013 yılları için sırasıyla kalibre edilmiş ve doğrulanmıştır ve günlük akım verileri tahmin edilmiştir. Tahmin sisteminin iyileştirilmesi için son on yıldır atmosfer, meteoroloji ve hidroloji alanlarında yaygın bir kullanımı olan Veri Assimilasyonu (VA) tekniği kullanılmıştır. Çeşitli veri asimilasyonu algoritmaları arasından4-boyutlu değişken (4D-VAR) metotlarından birisi olan Moving Horizon Estimation (MHE) yöntemi seçilmiştir. Delft-FEWS platformuna uyarlanan HBV modeli, MHE ile beraber çalışacak şekilde düzenlenmiştir. Model girdileri ve durum değişkenleri VA'da kullanılan amaş fonksiyonunun değişkenleri olarak atanmıştır. Son zamanlarda gelişen uydu teknolojilerinin ürünlerinden MODIS, MSG-SEVIRI karla kaplı alan ve SSMI/S kar su eşdeğeri verileri, ön işlemden geçirilerek VA uygulamasında kullanılmıştır. Veri asimilasyonu ile başlangıç koşulları güncellenerek, 2009-2013 su yılları için mükemmel tahmin veri seti ile kısa ve orta dönemli (2 den 9 güne kadar) tahminler yapılmıştır. Ayrıca, 2015 su yılı erime döneminde, Sayısal Hava Tahmin verileri kullanılarak ve veri asimilasyonu uygulanarak gerçek zamanlı akım tahmini yapılmıştır. Sonuçlara göre, VA tekniği akım tahmini çalışmalarında önemli iyileştirmeler sağlamıştır. Ayrıca, uydu ürünlerinin kullanıldığı VA çalışmaları, içsel model kar değişkenleri tahminlerinin kar gözlem verilerine uyumluluğunu da arttırmıştır. Bu çalışma gerçek zamanlı akım tahmininde güncel kar uydu ürünleri kullanılarak veri asimilasyonunu içermesi ve ileriye dönük tahmin sonuçlarını iyileştirmesi nedenleriyle Türkiye'deki operasyonel hidroloji alanında öncü bir çalışmadır.
Özet (Çeviri)
Advancing technology and increasing world population are valid reasons for using natural resources effectively. The necessity of efficient water resources management highlights the hydrology science. Improvements in modelling and forecasting studies contribute to optimal operation of hydraulic structures, decreased risk of flooding and drought and increased hydropower generation. In this study, Karasu Basin, which is a headwater of Euphrates River, is selected as a pilot region. Firstly, HBV hydrological model is calibrated and validated for the years 2002-2008 and 2009-2013 respectively and daily runoff values are forecasted for 2015. Data Assimilation (DA) technique, which is commonly used in atmosphere, meteorology and hydrology science in the last decade, is used to improve the forecast results. One of the 4-Dimensional variational (4D-VAR) methods, Moving Horizon Estimation (MHE) is selected among the variety of data assimilation algorithms. HBV model, which is integrated into Delft-FEWS platform, is configured to run with MHE. The model inputs and states are assigned as objective function variables utilized in DA application. Recently improved satellite technology products of MODIS and MSG-SEVIRI snow covered area and SSMI/S snow water equivalent are used in DA after preprocessing. Model initial states are updated by DA application and then short and medium range (2 to 9 days lead time) runoff forecasting is done for 2009-2013 water years with perfect forecast data sets. In addition, during 2015 water year snowmelt period, real time runoff forecasting is conducted using Numerical Weather Prediction and data assimilation approach. The results show that DA applications provide significant improvement on the performance of streamflow forecasts. Moreover, utilization of satellite snow products in DA applications increase the consistency of forecasted internal model variables compared to the observed snow data. Since the study includes up-to-date satellite snow products through a data assimilation method in real time forecasting which results in improved lead time runoff forecast accuracy, this could be considered as a pioneer application for operational hydrology in Turkey.
Benzer Tezler
- Kalibre edilmemiş WEPP Hillslope modeli ile şev uzunluğunun toprak erozyona etkisinin belirlenmesi
Determining the effect of slope length on soil erosion using the uncalibrated WEPP Hillslope model
YASEMİN YAPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
ZiraatTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SANİYE DEMİR
- GR6J hidrolojik modelindeki artık yağış ayrıştırma sabitinin model kalibrasyonuna etkisi
Effect of residual rainfall separation constant on model calibration in the GR6J hydrological model
HALİL İBRAHİM DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CÜNEYD DEMİREL
- Antalya yağmur suyu drenaj sistemi kapasitesinin geliştirilmesi için alternatif öneriler
Alternative approaches for improving the capacity of Antalya stormwater drainage system
İSMAİL TOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
İnşaat MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET DOĞAN
- İklim odaklı yeşil altyapı gelişim modeli: Ankara kenti örneği
Climate oriented green infrastructure development model: Case of Ankara city
YEKTA KÖSE
Doktora
Türkçe
2024
Peyzaj MimarlığıAnkara ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN ŞAHİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN MÜFTÜOĞLU