Assessment of different rainfall products in flood simulations
Farklı yağış ürünlerinin taşkın simülasyonlarında değerlendirilmesi
- Tez No: 474950
- Danışmanlar: PROF. DR. SEVDA ZUHAL AKYÜREK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Su Kaynakları Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 204
Özet
Şiddetli yağışların neden olduğu seller, en yaygın doğal afetlerden biridir. Güvenilir yağış ürünleri ve iyi kalibre edilmiş hidrolojik modeller bu tür olayları öngörmede, özellikle kentsel yerleşim yerlerinde hayat kurtarma için önemlidir. Yağış veri kaynaklarının yağış algılama potansiyelini değerlendirmek amacıyla, birçok yağış verisi iki hidrolojik modelde saatlik olarak kullanılmıştır. Samsun'daki Terme Havzasında meydana gelen üç sel olayını simüle etmek için, fizik temelli dağıtılmış model WRF-Hydro ve deneysel tabanlı model HEC HMS modeli kullanılmıştır. Her iki model kalibrasyonu için 22 Kasım 2014 sel olayına ait ölçüm verileri kullanılmıştır. Ayrıca, WRF-Hydro modelinde akarsu ağ yoğunluğunun yağış-akış modellemesine etkisi araştırılmıştır. Model değerlendirmelerinde, farklı yağış verilerine sahip iki farklı sel olayı kullanılmıştır. Yağış verileri, anlık veri olarak radar verisi ve uydu yağış tahmini olan Hydro-Estimator (HE) ürünü; tahmin verisi olarak Weather Research and Forecasting Model (WRF) yağış ürünü; ve yer verisinden oluşmaktadır. Bu veri setleri arasından, radar yağış verilerine Kalman Filtrelemesi uygulanarak yanlılık düzeltmesi yapılmış ve bunların taşkın modellemesinde kullanımı da simülasyonlarda değerlendirilmiştir. Sonuçlar, tüm ürünlerin yağış türüne bağlı olarak farklı sınırlamaları ve potansiyelleri olduğunu göstermektedir. Bunların arasında, HE ürünü genel olarak bu havzadaki simülasyonlarda zayıf performans göstermiştir. Çalışma alanının yakınında bulunan yer yağış verileri, taşkın pik oluşum zamanını temsil etmede iyi olmasına karşın, taşkın büyüklüğü tahmini açısından zayıflık göstermiştir. WRF yağış verileri sel olayını tespit etmede bir miktar zaman yanlışlığı ile üstündür; bu sebeple, tahmin ürünü olarak, erken uyarı sistemlerinde ilk önlemleri almak için yararlı olabilir. Yanlılık düzeltmesi çalışma alanına yakın istasyonlar kullanarak yapılan radar verilerinin özellikle cephesel yağış tipinde başarılı sonuçlar verdiği görülmüştür. Modellerin sonuçları, her iki modelin de hidrograf şekli ve pik süresini temsil etmede birbirine genellikle yakın olduğunu göstermiştir. Tüm olaylar ve yağış ürünleri için ortalama korelasyon (r) ve ortalama karekök hata (RMSE) değeri, WRF Hydro modelinin (r için 0.61, RMSE için 62.6 m3/s), HEC-HMS modeline (r için 0.59, RMSE için 67.6 m3/s) kıyasla daha iyi bir başarı gösterdiğini ortaya koymaktadır. Ancak, konvektif kökenli sel olayında modeller arasında fark görülmektedir. Bu olayda, WRF-Hydro modeli fiziksel tabanlı model özelliğini kullanarak, hidrograf pik ve zamanını doğru bir şekilde ortaya çıkarmıştır. Sonuçların geneli, iyi kalibre edilmiş hidrolojik model ile yanlılığı düzelmiş radar, WRF yağış tahminleri ve gözlemlerden oluşan yağış verisinin ölçüm istasyonları olmayan veya yetersiz olan alanlarda taşkınlara karşı gerekli önlemleri almaya ve hayat ve varlık korunumunda fayda sağlamaya yardımcı olabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Floods happening due to heavy rainfall are one of the most widespread natural hazards. To predict such events, accurate rainfall products and well calibrated hydrologic models are essential especially in urban settlements for life savings. With the objective of assessing the rain detection potential of rainfall data products, several hourly rainfall datasets are used as forcing inputs in two hydrologic models. Physic based distributed model, WRF-Hydro, and conceptual based lumped model, HEC HMS, are used to simulate the three catastrophic flood events those occurred in Terme Basin in Samsun. For the calibration of both models, gauge data belonging to 22nd November 2014 flood event are used. Furthermore, stream network density effect in rainfall-runoff modeling is investigated in WRF-Hydro model. In model evaluations, two different flood events with different rainfall datasets are used. The datasets contain weather radar data and satellite rainfall estimates from Hydro-Estimator (HE) as nowcasting products; Weather Research and Forecasting Model (WRF) precipitation data as a forecasting product and gauge-based data. Among these datasets bias correction is applied to the weather radar data by using Kalman Filtering and their use in flood modeling is also evaluated in the simulations. Results show that all products have different limitations and potentials depending on the rainfall type. Among them, the HE product generally indicates poor performance in the simulations in this basin. Whereas, gauge data located in close proximity to the study area is good at representing the flood peak occurrence time but has a weakness in the flood magnitude estimation. WRF precipitation data are superior in detecting the rain with some time inaccuracy but as a forecasted product it can be useful as an early warning system to take initial precautions. Bias corrected radar data using the gauging stations in close proximity to the studied one has an affirmative effect on results especially in frontal rainfall type. Results of the models show that both models are generally close to each other in representing hydrograph shape and peak time. The average value of correlation (r) and root mean square error (RMSE) for all events and rainfall products indicate that WRF Hydro (0.61 for r, 62.6 m3/s for RMSE) showed a slightly better success compared to the HEC HMS (0.59 for r, 67.6 m3/s for RMSE). However, one of the flood event that has mainly convective origin makes the difference between the models. In this event, WRF-Hydro model presents the physical-based model's ability in showing hydrograph peak discharge and time to peak accurately. The overall results indicate that the use of well calibrated hydrologic model with rainfall data that compound of calibrated radar, WRF precipitation forecast and observations in ungauged or poorly gauged areas can help to take necessary precautions against flooding and provide benefit in saving life and property.
Benzer Tezler
- Ramsar alanlarının uzaktan algılama yöntemleri ile zamansal analizi - meke maarı örneği
Temporal analysis of ramsar sites via remote sensing techniques - a case study of meke maar
NUR YAĞMUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBİYE MUSAOĞLU
- Başlıca iklim parametrelerinin bitki su tüketimine etkilerinin uzaktan algılama yöntemleri ile araştırılması
Investigation of effects of major climate parameters on crop water consumption using remote sensing methods
ORKAN ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2014
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBİYE MUSAOĞLU
PROF. DR. CANKUT ÖRMECİ
- Bazı yağış uydu ürünlerinin yağış tahmin performanslarının Haiti'nin güneybatısı için değerlendirilmesi
Assessment of different satellite-based precipitation products over the southwest Haiti
MAX ANDY CLERGE PIERRE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiTarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAKİNE ÇETİN TANER
- Deniz dibi tarama işleminden çıkan malzemenin değerlendirilmesi ve faydalı kullanımı
Assessment and beneficial use of the material from seabed dredging operations
NADİDE DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SEDAT KABDAŞLI
- Türkiye'de meteorolojik radar yağış ölçümleri ve MM5 sayısal model tahminlerinin farklı istatistiksel ayar teknikleri kullanılarak iyileştirilmesi
Improvement of accuracy of meteorological radar rainfall estimates and MM5 numerical model forecasts in Türkiye using different adjustment techniques
KURTULUŞ ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİ ULVİ YILMAZER