High resolution flash flood forecasting by combining a hydrometeorological modeling system with a computational fluid dynamics model
Hidrometeorolojik modelleme sistemlerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği modelleri ile birleştirerek yüksek çözünürlüklü taşkın tahminlerinin yapılması
- Tez No: 865559
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL YÜCEL, PROF. DR. İSMAİL ÖMER YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, İnşaat Mühendisliği, Şehircilik ve Bölge Planlama, Engineering Sciences, Civil Engineering, Urban and Regional Planning
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yer Sistem Bilimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Aşırı yağışı takiben gerçekleşen sel felaketlerinde problemin hidrometeorolojik ve hidrodinamik yönlerini bir arada değerlendirmek, olayın dinamikleri ve sonuçları hakkında değerli bilgiler sağlayabilir. Bu çalışmanın orijinal yönü, hava tahmin modellerinin akış simülasyonlarına entegre edilerek süreçlerin kesintisiz analizine olanak tanır. Doğrulama için, 21 Ağustos 2021 tarihinde Türkiye Kastamonu ilinin Bozkurt ilçesinde meydana gelen gerçek bir sel olayı vaka çalışması olarak seçildi. Bölgedeki meteorolojik istasyonlardan alınan verilerden elde edilen ızgara yağış verileri, WRF-WRF HYDRO kodları kullanılarak akışa dönüştürüldü. Ardından, FLOW-3D HYDRO kullanılarak şehir ölçeğinde hidrodinamik analizler gerçekleştirildi. Bu analizlerde taşan derenin hidrodinamik davranışları incelendi ve akış üzerindeki kanal duvarlarının ve köprülerin etkileri gözlemlendi. İkinci adımda, WRF modelinden elde edilen yağış tahminleri farklı WRF fizik parametrizasyon seçenekleri kullanılarak oluşturuldu. 24 farklı WRF fizik senaryosu, 24 farklı ince ölçekli senaryo için hem WRF HYDRO hem de FLOW-3D HYDRO kodları kullanılarak topoğrafyaya uygulandı ve yüzey akışları elde edildi ve WRF HYDRO ve FLOW-3D HYDRO sonuçları birbirleriyle karşılaştırıldı. Ardından yüzey akışları gözlem yağıştan elde edilen yüzey akışlarıyla karşılaştırıldı. Üçüncü olarak hem gözlem hem de hidrometeorolojik model senaryoları ile Random Forest yöntemiyle eğitilen bir yağış tahmin modelinin sonuçları karşılaştırıldı. Sonuçta yağış tahmin senaryolarının gerçekten uzak sonuçlar ürettiği, Random Forest modelinin ise gerçeğe oldukça yakın sonuçlar çıkardığı ortaya çıktı. Son olarak Random Forest modelinden elde edilen taşkın debileri ile FLOW-3D HYDRO kullanılarak şehir ölçeğinde taşkın analizleri tekrar gerçekleştirildi. Analiz sonucunda elde edilen taşkın yayılım alanlarının gözlem yağış verileri kullanılarak elde edilen taşkın yayılım alanlarına oldukça yakın olduğu ortaya çıktı.
Özet (Çeviri)
Assessing the hydro-meteorological and hydrodynamic aspects together in flood disasters following excessive rainfall can provide valuable insights into the dynamics and consequences of the event. The originality of this study lies in integrating weather forecast models into flow simulations, enabling a continuous analysis of processes. For validation, a real flood event that occurred in the Bozkurt district of Kastamonu province, Turkey, on August 21, 2021, was selected as a case study. Grid rainfall data obtained from meteorological stations in the region were converted into runoff using WRF-WRF HYDRO codes. Subsequently, hydrodynamic analyses at the city scale were conducted using FLOW-3D HYDRO. These analyses examined the hydrodynamic behavior of overflowing streams and observed the effects of channel walls and bridges on flow. In the second step, rainfall forecasts from the WRF model were generated using different WRF physics parameterization options. 24 different WRF physics scenarios were applied to the topography for 24 different fine-scale scenarios using both WRF HYDRO and FLOW-3D HYDRO codes to obtain surface flows, and the results from WRF HYDRO and FLOW-3D HYDRO were compared. Then, surface flows were compared with surface flows obtained from observed rainfall. Thirdly, the results of a rainfall prediction model trained with both observed and hydro-meteorological model scenarios using the Random Forest method were compared. It was found that the rainfall prediction scenarios produced significantly divergent results, while the Random Forest model yielded results close to reality. Finally, flood analyses at the city scale were re-conducted using flood discharges obtained from the Random Forest model and FLOW-3D HYDRO. The analysis revealed that the flood extent areas obtained were very close to those obtained using observed rainfall data.
Benzer Tezler
- Arhavi ilçesi için dron verisine dayalı sel ve taşkın modellemesi
Flood and flash flood modeling in Arhavi district Artvin province based on drone data
ADIDANT DOLO
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Coğrafyaİstanbul ÜniversitesiCoğrafya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TUROĞLU
- Hidro-CBS ile sel afeti etki analizi
Flood disaster impact analysis with hydro-GIS
EMİRAY KAHYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER GÜNEY
- Spatiotemporal variation of the black sea surface temperature
Karadeniz deniz suyu sıcaklıklarının mekansal ve zamansal değişimi
MUSTAFA KEMAL TÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Deniz BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiYer ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKKI BALTACI
- İl ölçeğinde taşkın duyarlılık analizi: Bursa örneği
Flood susceptibility analysis at provincial scale: Bursa example
İMREN KUŞCU
- Değişken rezolüzyonlu görüntü örnekleyici
Multi resolution image sampler
RIZA CAN TARCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. M. SAİT TÜRKÖZ