Geri Dön

Hazne işletme projeksiyonlarındaki küresel iklim modeli ve hidrolojik model kaynaklı belirsizliklerin sınanması

Examining uncertainties in reservoir operation projections originated from general circulation and hydrological models

PDF İndir

  1. Tez No: 935737
  2. Yazar: UMUT KIRDEMİR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. OKAN FISTIKOĞLU, PROF. DR. UMUT OKKAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Hidrolik–Hidroloji ve Su Kaynakları Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 215

Özet

Ülkemizde iklim değişikliğinin etkisiyle gelecek dönemde yağışlarda azalmalar ve sıcaklıklarda ise artışlar öngörülmektedir. Gelecekte hesaplanan istatistiksel olarak anlamlı meteorolojik değişimlerin yeryüzünde meydana gelebilecek evapotranspirasyonu ve dolayısıyla akarsu akımlarını etkilemesi beklenmektedir. Dolayısıyla kullanıcılar açısından hayati önem arz eden barajların performanslarında iklim değişikliğine bağlı değişimlerin olması kaçınılmaz hale gelmektedir. Hazırlanan çalışmada Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'nin 5. Değerlendirme Raporu çerçevesinde geliştirilen iklim modelleri ve senaryolarından faydalanılarak Tahtalı Baraj havzasında iklim değişikliği projeksiyonları elde edilmeye ve bu projeksiyonlarda ortaya çıkan belirsizlik kaynakları ayrıştırılmaya çalışılmıştır. Çalışmada farklı projeksiyonların elde edilmesi amacıyla referans ve iki adet iklim senaryosu altında on iki adet genel dolaşım modeli (GCM) ve beş adet hidrolojik modelden faydalanılmıştır. GCM'ler kullanılarak çalışma alanına ait meteorolojik projeksiyonlar ve hidrolojik modellerin hesap zincirine entegrasyonu ile akım ve baraj performanslarına ait projeksiyonlar elde edilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında 2020-2050 dönemine ait ve iki adet iklim senaryosu veya temsili konsantrasyon rotası (RCP) altında yağış ve sıcaklık projeksiyonları elde edilmiştir. Bunun için makine öğrenmesi algoritmasına dayanan istatistiksel ölçek indirgeme modeli kullanılarak kaba çözünürlüklü GCM'ler çalışma sahasına indirgenmiştir. Daha sonra, iklim modellerine ait yanlılıklar istatistiksel dağılım tabanlı Kantil Delta Haritalama yöntemi kullanılarak düzeltilmiş ve nihai meteorolojik projeksiyonlar elde edilmiştir. Meteorolojik projeksiyonların elde edilmesinden sonra akım projeksiyonlarının elde edilmesi amacıyla çalışmada yağış ve evapotranspirasyon verilerini girdi olarak kullanan beş adet ortalanmış, deterministik ve parametrik hidrolojik model eğitilmiştir. Bunun için önce Kharrufa yöntemine dayanan bölgeselleştirilmiş bir evaporasyon modeli geliştirilmiş ve çalışma alanına ait evaporasyon projeksiyonları elde edilmiştir. Daha sonra Parçacık Sürü Optimizasyonu ve Levenberg-Marquardt algoritmalarının hibridizasyonu ile edilen Hibrit Parçacık Sürü Optimizasyonu metodu ile hidrolojik modellerin parametreleri optimize edilmiş ve sonunda iklim modellerine ve hidrolojik modellere bağlı RCP4.5 ve RCP8.5 senaryoları altında akım projeksiyonları elde edilmiştir. Meteorolojik ve hidrolojik projeksiyonların ardından Tahtalı Barajı aylık su bütçesi yöntemi ile işletilmiş ve iklim modelleri ve hidrolojik modeller altında olası hazne performansları değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, çalışma alanında yağışlarda yıllık %0.3 ile %14.3 arasında azalışlar, sıcaklıklarda ise 0.8 ile 2.7 ℃ arasında artışlar beklenmektedir. Olası yıllık buharlaşmaların %4 ile %14 arasında artması, havza akımlarının ise %1 ile %35 arasında azalması beklenmektedir. Olası hazne performanslarında ise güvenilirlik ve haznenin kendini toparlayabilme kabiliyetlerinde anlamlı düşüşler öngörülmektedir. Gelecek dönem projeksiyonlarında ortaya çıkan belirsizlik kaynakları ayrıştırıldığında her iki senaryoda da iklim modeli kaynaklı belirsizliklerin dominasyonu görülmekte fakat düşük akım koşullarında hidrolojik model kaynaklı belirsizliklerin ön plana çıktığı görülmektedir.

Özet (Çeviri)

In our country, decreases in precipitation and increases in temperatures are predicted in the future period with the effect of climate change. Statistically significant meteorological changes calculated in the future are expected to affect the evapotranspiration that may occur on the earth's surface and thus affect the river flows. Therefore, it becomes inevitable that there will be changes in the performance of dams, which are of vital importance for users, due to climate change. In the present study, climate change projections in Tahtalı Dam basin were tried to be obtained by making use of the climate models and scenarios developed within the framework of the 5th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change and the sources of uncertainty arising in these projections were tried to be decomposed. In the study, twelve general circulation models (GCMs) and five hydrological models under reference and two climate scenarios were used to obtain different projections. Meteorological projections of the study area were obtained by using GCMs and projections of flow and dam performances were obtained by integrating hydrological models into the calculation chain. In the first stage of the study, precipitation and temperature projections for the period 2020-2050 under two climate scenarios or representative concentration pathways (RCP) were obtained. For this, coarse-resolution GCMs were downscaled to the study area using a statistical downscaling model based on a machine learning algorithm. Then, the biases of the climate models were corrected using the statistical distribution-based Quantile Delta Mapping method and the final meteorological projections were obtained. After the meteorological projections were obtained, five lumped, deterministic and parametric hydrological models using precipitation and evapotranspiration data as input were trained in order to obtain streamflow projections. For this purpose, a In our country, decreases in precipitation and increases in temperatures are predicted in the future period with the effect of climate change. Statistically significant meteorological changes calculated in the future are expected to affect the evapotranspiration that may occur on the earth's surface and thus affect the river flows. Therefore, it becomes inevitable that there will be changes in the performance of dams, which are of vital importance for users, due to climate change. In the present study, climate change projections in Tahtalı Dam basin were tried to be obtained by making use of the climate models and scenarios developed within the framework of the 5th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change and the sources of uncertainty arising in these projections were tried to be decomposed. In the study, twelve general circulation models (GCMs) and five hydrological models under reference and two climate scenarios were used to obtain different projections. Meteorological projections of the study area were obtained by using GCMs and projections of flow and dam performances were obtained by integrating hydrological models into the calculation chain. In the first stage of the study, precipitation and temperature projections for the period 2020-2050 under two climate scenarios or representative concentration pathways (RCP) were obtained. For this, coarse-resolution GCMs were downscaled to the study area using a statistical downscaling model based on a machine learning algorithm. Then, the biases of the climate models were corrected using the statistical distribution-based Quantile Delta Mapping method and the final meteorological projections were obtained. After the meteorological projections were obtained, five lumped, deterministic and parametric hydrological models using precipitation and evapotranspiration data as input were trained in order to obtain streamflow projections. For this purpose, a regionalised evapotranspiration model based on the Kharrufa method was first developed and evaporation projections for the study area were obtained. Then, the parameters of the hydrological models were optimised with the Hybrid Particle Swarm Optimisation method, which is a hybridisation of Particle Swarm Optimisation and Levenber-Marquardt algorithms, and finally, streamflow projections were obtained under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios based on the climate model and hydrological models. Following the meteorological and hydrological projections, Tahtalı Dam was operated with the behaviour analysis method and possible reservoir performances were evaluated under climate models and hydrological models. When the results obtained are analysed, annual decreases between 0.3% and 14.3% in precipitation and increases between 0.8% and 2.7℃ in temperature are expected in the study area. Possible annual evaporations are expected to increase between 4% and 14% and catchment flows are expected to decrease between 1% and 35%. Significant decreases in reliability and resiliency are predicted in possible reservoir performances. When the sources of uncertainty in the future period projections are analysed, it is seen that climate model-based uncertainties dominate in both scenarios, but hydrological model-based uncertainties come to the fore in low flow conditions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    786857

    Hazne işletme optimizasyonu için parametrik bir simülasyon modelinin geliştirilmesi

    Development of a parametric simulation model for reservoir operation optimization

    AHMAD TAMIM NOORI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UMUT OKKAN

  2. Tez No

    521607

    Sıralı barajlarda hazne işletme eniyilemesi ile işletme kural eğrilerinin elde edilmesi ve büyük menderes nehri örneği

    Deriving operating rule curves with reservoir operation optimization in cascade dams and case study of büyük menderes river

    İSMAİL ARA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUTLU YAŞAR

  3. Tez No

    166347

    İstanbul su temini sistemi ve işletme politikalarının incelenmesi

    Analysis of Istanbul water supply system and operation policies

    YİĞİT UÇAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİHRAT ÖNÖZ

    PROF. DR. BEYHAN YEĞEN

  4. Tez No

    635396

    Kemer hidroelektrik santrali için işletme eğrisinin oluşturulması

    Development of the rule curve for Kemer hydroelectric power plant

    AYŞE ERYOLCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜRHAN GÜRARSLAN

  5. Tez No

    438164

    Biriktirmeli baraj haznelerinde işletme eğrisinin oluşturulması (Adıgüzel/Denizli Barajı Örneği)

    Obtaining of rule curve in dams with reservoir (Case study: Adıgüzel/Denizli Dam)

    SİDAR ANIL ÖZALP

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUTLU YAŞAR

Geri Dön