Low impact development (LID) practices in flood control of urban areas using SWMM (storm water management model)
Kentsel alanlarda taşkın kontrolündeki düşük etkili gelişme uygulamaları (SWMM kullanarak)
- Tez No: 574664
- Danışmanlar: PROF. DR. ERCAN KAHYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 217
Özet
Yeniçağın kentsel gelişmesi zemin geçirimli tabakalarının yayılımını azaltarak, yağmur suyu yüzey akışının artmasına ve yeraltı suyu beslenmesinin azalmasına sebep olmuştur ki bu da taşkın yönetimi karar mercilerine büyük sıkıntı yaratmaktadır. Günümüzde kentsel bölgelerde taşkınlar daha sık ve daha büyük ölçekte oluşmaktadır. Sözü geçen taşkınların hasarı ve su kalitesine kötü etkisi ve bu zararları hafifletebilmenin ağır maliyeti endişe yaratmaktadır. En İyi İşletme Uygulamaları (BMP) geniş bir dizi teknolojiler veya uygulamalar olarak su havzaları gelişmesinin istenmeyen etkilerini azaltarak, aslında akım rejimini kabaca olsa da havzanın gelişmesinden önceki haline benzetmesini ve bunu nehir yatak ve kıyısının yapısını en az derece de değiştirerek yapmasını hedefliyor. Su kalitesi ve doğal su döngüsünü koruma ve restore etme amaçlı“Green Infrastructure”(GI) veya Çevreci Altyapı uygulamalarının bir kaçı, ABD'nin çevre koruma ajansı (EPA) tarafından tasarlanan SWMM bilgisayar programına,“performanslarının değerlendirme becerisi”belirgin bir şekilde ilave edilmiş ve onları LID (Düşük Etkili Gelişme Uygulamaları) olarak tanımlamıştır. Düşük Etkili Gelişme Uygulamalar aslında yağmur suyu yönetiminde su kalitesinin ve sel akıntısının istenmeyen etkilerini denetlemekte oldukça yenilikçi ve artan bir şekilde tercih edilen kavramdır. Geçirimli döşemeler, su tutma hücreleri, yeşil çatılar, yeşil çukurlar ve benzeri küçük ölçekli yerinde uygulamalar olarak, akışı membada yani yağmur damlaları zemine düştüğünde kontrol altına almayı amaçlıyor ve LID önlemlerin bileşenlerini oluşturuyor. Son on yıl boyunca Amerika Birleşik Devletleri'nde Düşük Etkili Gelişme önlemleri kullanan mühendisler, belediyeler, federal ajanslar vb. sayısı fazlasıyla çoğalmaktadır. Bilindiği gibi, iklim değişikliği ve hızlı kentsel gelişme olağan dışı taşkın hadiselerinin asıl sebeplerindendir. Bu olayların şiddeti ve debisi dünya çapında artmakta olup; azımsanmayacak ekonomik kayıpların yanı sıra, büyük sosyal ve çevre sorunları teşkil etmektedir. İran'da taşkın olayları, yıllar süren su kaynakları yönetiminin çevre açısından sürdürülemez devam ettiği için daha da kötüleşiyor. Coğrafyasının çoğunluğu kuru ve yarı-kuru olan İran'da nüfus artışı, yetersiz su kaynakları yönetimi ve uzun süren kuraklıklardan dolayı son on yılda su kıtlığı ülkenin büyük bölümünde hüküm sürmekte olup ve ülke çapındaki tüm göller ve nehirler kurumuş veya tarihsel su miktarının sadece küçük bir yüzdesini taşımaktadır. Nehir yatakları ve kıyılarının uzun zaman kuru kalması, civardaki sakinlere yanlış alarm göndererek onları görünüşte düz ve sakin ama aslında taşkına karşı savunmasız alanlarda önemli miktarda inşaat yapmaya ve kentsel gelişmeyi genişletmeye teşvik etmiştir. Oldukça uzun süren kuraklıklardan sonra 19 Mart 2019 dan başlayarak, İran iki hafta süren üç adet şiddetli ve yinelenen sel baskınına maruz kaldı. Çok ağır feyezan başta Lorestan, Khuzestan, Fars ve Golestan eyaletlerini kapsayarak ülkenin 31 eyaletinden 26sında meydana gelirken korunmasız ve nehir yatağında inşa edilen bölgelerde 70 kişinin ölümüne ve milyonlarca dolar hasara yol açtı. Kentsel bölgelerde yukarıda bahsedilen felaketleri önlemek ve su akışını büyük taşkınlara dönüşmeden yerinde yönetmek ve aynı zamanda su kirlenmesini azaltmak, yeraltı suyu tabakalarını beslemek, yağmur suyunu gelecek tüketimi amacıyla depolamak, göze hitap eden yeşil manzaralar oluşturmak ve çok daha fazlasını yapmayı planlıyorsak Düşük Etkili Gelişme önlemleri su kaynakları uzmanları tarafından şiddetle tavsiye edilmiştir. Bu araştırma da sadece su akışının miktarını (pik akım ve toplam akım hacmi olarak) denetmek istediğimiz için SWMM bilgisayar programının ve ona eklenen Düşük Etkili Gelişme uygulamalarının su kalitesine ile alakalı olan yönleriyle ilgilenmeyeceğiz. Bu araştırmada İran'ın Semnan bölgesinde yer alan Bastam Şehrinde bir vaka incelenmesi yapılmış ve yukarıda değinilen olaylardan, Düşük Etkili Gelişme uygulamalar vasıtasıyla önleme yolları irdelenmiştir. İlk önce adı geçen kentsel bölgenin dış havzaları WMS ver.11 bilgisayar programıyla tanımlanmış, DEM dosyaları elde edilmiş ve SCS metodu ile şehre akan su debisi hesaplanmıştır. Daha sonra, kentsel bölge“Open Street Map”web sitesinden SWMM bilgisayar programına aktarılarak, 101 alt havzaya bölünmüş, kanallar ise kazı işlerini ve maliyeti minimuma indirmek amacı ile, caddelerin iki kenarında ve onlara paralel olarak yer almıştır. Yukarıda adı geçen alt havzalar için her biri beş adetten (1'nci takım: ikinci ila altıncı senaryo; iki 'nci takım: yedinci ila on birinci senaryo.) oluşan iki takım Düşük Etkili Gelişme senaryosu tanımlanmıştır. Birinci senaryo da hiç bir Düşük Etkili Gelişme önlemi alınmadan, hidrolojik hesaplamalar yapılmış ve yüzeysel su şebekesinin özellikleri elde edilmiştir. İkinci ile beşinci senaryolarda sırayla sızdırma çukuru, su tutma hücresi, geçirimli döşeme ve yağmur bahçesi Düşük Etkili Gelişme önlemleri, alt havzaların yüzeyinin %5'ini kapsama şartı ile tayin edilmiştir. Altıncı senaryoda ise, alt havzaların %1 yayılma alanıyla yağmur varilleri yer almıştır. Yedinci ila onuncu senaryolarda sırayla sızdırma çukuru, su tutma hücresi, geçirimli döşeme ve yağmur bahçesi Düşük Etkili Gelişme önlemleri, alt havzaların yüzeyinin %10'unu kapsama şartı ile tayin edilmiştir. On birinci senaryoda ise, alt havzaların %2 yayılma alanıyla yağmur varilleri yer alıyor. Yukarıda bahsedilmiş olan her bir senaryo için ayrı ayrı yüzeysel su şebekesinin özellikleri hesaplanmıştır. Buradaki amaç sözü geçen Düşük Etkili Gelişme uygulamalı on senaryonun elde edilen bilgilerini birbiriyle ve hem de Düşük Etkili Gelişme önlemi alınmayan senaryo ile mukayese ederek en iyi senaryoyu seçmek ve ayrıca Düşük Etkili Gelişme önlemlerinin kapsadığı alan yüzdesinin etkisini taşkın akımı üzerinde incelemektir. Alınan sonuçlara göre, burada incelenen vaka çalışmasında taşkının pik akım ve toplam akım hacmini düşürme açısından sızdırma çukurları-10% ve yağmur varilleri-2% senaryoları, tanımlanan 11 senaryo içerisinde birinci ve ikinci sırayı almaktadırlar. Ayrıca, elde edilen hidrograflara göre, yağmur varilleri Düşük Etkili Gelişme önleminin alt havzalarda yayılma oranı belli bir yüzdeyi aştıktan sonra pik akım ve toplam akım hacminin düşürmesine önemli bir etkisinin olmadığını tespit edilmiştir. Bu sonucu %1 ve %2 yağmur varili senaryolarının hidrografları hemen hemen aynı olması doğrulamaktadır. Bundan başka incelediğimiz Bastam şehri vaka çalışmasında 3 zirvedeki senaryonun pik akım ve toplam akım hacminin düşürme oranı biribirine çok yakın olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
At the present time, due to climate change, unsustainable water resources management and thoughtless urbanization, storm events occur more frequent and severe in urban areas resulting in human and economic loss. Mitigating these negative consequence has turned into a real challenge for water resources decision-makers making they seek innovative, effective and affordable solutions to reduce the increasing concern. Nearly after a decade of harsh droughts drying out the lakes, wetlands and rivers, Iran was struck by three devastating and sequential floods in May 2019 spanning two weeks and almost all the country. Now after a brief recovery of the fatal catastrophe, addressing storm water management deficiencies has become of interest for all water resources involved people and this research is an attempt to examine a relatively novel and applicable solution. In this research, Bastam city as an urbanized region in Semnan Province, Iran was modeled in SWMM software to study impacts of defined ten LID scenarios in addition to a non-LID one, on reducing the peak flow of a storm with ten year return period. LID Controls are low impact development practices designed to capture surface runoff and add some combination of infiltration, detention, and evapotranspiration to it. LID included scenarios consist of Infiltration Trenches, Bio-Retention Cells, Permeable Pavements, Rain Gardens and Rain Barrels practices. In this research, optimal choices among different LID-included scenarios are found due to peak discharge and discharge volume reduction aspect of the designed drainage system. The conclusion was that, Infiltration Trenches-10% and Rain Barrels-2% are respectively the most effective LID practices in this case study considering peak flow and flow volume reduction criteria. It is also inferred that, in this case study, after a certain percent of LID occupancy of the subcatchments, increasing the LID practice coverage does not have a considerable positive effect on reduction of peak flow and flow volume rates in Rain Barrel LID practice since resulted hydrographs is almost (not exactly) identical for 1% and 2% LID implementation coverage.
Benzer Tezler
- Water sensitive urban design: A case study of Bahçelievler neighborhood in Balikesir
Suya duyarlı kentsel tasarım: Balıkesir Bahçelievler mahallesi için tasarım önerisi
SEVDE KEMANECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLDEN DEMET ORUÇ
- Yağış-havza-biyotutma sisteminin hidrolojik-su kalitesi modellemesi ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation and hydrologic-water quality modeling of rainfall-watershed-bioretention system
SEZAR GÜLBAZ
Doktora
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVZA MELEK KAZEZYILMAZ ALHAN
- Kentsel tasarımda su duyarlılığı: İklime bağlı su kıtlığına dayanıklılık oluşturmanın ve sürdürülebilir su yönetim sistemlerine ulaşmanın yolu: Bursa örneği
Water sensitive urban design: The path to building resilience against climate-related water scarcity and achieving sustainable water management systems: The case of Bursa
ABDULRAHMAN MUSTAFA ISMAIL SOLIMAN HASSANIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Şehircilik ve Bölge PlanlamaBursa Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİDEM GÜNEŞ YILMAZ
- Düşük etkili kentleşme yöntemleri ile yağmur suyu drenaj sistemlerinin modellenmesi
Rainwater drainage systems modeling by using lid methods
SELİN ECE ALTUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gelişim Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN PAŞA
- Tectonic and magmatic structure of Lake Van basin and its structural evolution, Eastern Anatolia accretionary complex (EAAC), East-Turkey
Van Gölü havzasının tektonik ve magmatik yapısı ve yapısal evrimi, Doğu Anadolu yığışım karmaşığı (DAYK), Doğu Türkiye
MUSTAFA TOKER
Doktora
İngilizce
2011
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. M. CELAL ŞENGÖR