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: İnşaat Mühendisliği, Şehircilik ve Bölge Planlama, Mühendislik Bilimleri, Civil Engineering, Urban and Regional Planning, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Bölgesel taşkın frekans analizi, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Hidrolik akışkanlar, Regional flood frequency analysis, Computational fluid dynamics (HAD), Hydraulic fluids
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Çoklu afetlerde yapay zeka yaklaşımı
Artificial intelligence approach in multi-disasters
SANEM ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
MeteorolojiSakarya ÜniversitesiAfet Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TİMUR TEZEL
- Hydrological modeling using high spatio-temporal resolution climate data : A case study for Bozkurt, Kastamonu
Yüksek uzamsal-zamansal çözünürlüklü i̇kli̇m veri̇si̇ i̇le hi̇droloji̇k modelleme : Bozkurt (Kastamonu) örneği̇
ECE İLDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET LEVENT KURNAZ
DR. MUSTAFA TUFAN TURP
- INTEGRATING GEOSPATIAL ANALYTICS AND 2D HYDRODYNAMIC MODELING TO ASSESS THE COMBINED IMPACTS OF URBANIZATION AND CLIMATE CHANGE ON FLASH FLOOD SEVERITY IN KEPEZ, ANTALYA
Kepez, Antalya'de Kentleşme ve İklim Değişikliğinin Ani Sel Baskınlarının Şiddeti Üzerindeki Birleşik Etkilerini Değerlendirmek için Jeo-uzamsal Analiz ve 2B Hidrodinamik Modellemenin Entegrasyonu
REFAT HAJ MOHAMAD ALL
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
İnşaat MühendisliğiAbdullah Gül ÜniversitesiSürdürülebilir Kentsel Altyapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. ALİ ERSİN DİNÇER
PROF. DR. ZAFER BOZKUŞ
- 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
- 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