Döngüsel ekonomi bağlamında yağmur suyu hasadı pratiklerinin kentsel açık alanlardaki performansının ölçülmesi
Measuring the performance of rainwater harvesting practices in urban open spaces within the context of circular economy
- Tez No: 961783
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRİYE EŞBAH TUNÇAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Peyzaj Mimarlığı, Landscape Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Peyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Peyzaj Mimarlığı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 321
Özet
Günümüzde doğal kaynakların hızla tükenmesi ve iklim değişikliğinin etkilerinin derinleşmesi öncelikli gündem konusu haline gelmiştir. Bu tür gelişmeler, kaynakların yönetimine ilişkin mevcut yaklaşımların gözden geçirilmesini ve yeniden yapılandırılmasını gerekli kılmaktadır. Özellikle su gibi yaşamsal öneme sahip bir doğal kaynağın, verimli biçimde kullanılması hem kırsal ölçekte hem de kentsel ölçekte öncelikli bir durum hâline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, döngüsel ekonomi yaklaşımı ile yağmur suyu hasadı sistemlerinin kentsel açık alanlardaki performansı değerlendirilmiştir. Dünya yüzeyinin yaklaşık üçte ikisi sularla kaplı olmasına rağmen bu su dağılımında ciddi dengesizlikler bulunmaktadır. Dünyadaki toplam su varlığının yalnızca %0,007'sini doğrudan erişilebilir nitelikte tatlı su kaynakları oluşturmaktadır. Bu oran içme, sulama ve endüstriyel alanlarda kullanılabilecek su miktarının oldukça sınırlı olduğunu ortaya koymaktadır. Küresel ölçekte iklim kriziyle beraber lineer tüketim modeli de doğal kaynakların hızla tükenmesine neden olmaktadır. Ayrıca bu faktörlerle beraber mevcut su varlıkları üzerindeki yük giderek artmakta; bu durum mevcut altyapı sistemlerinin ve kentsel su yönetimi stratejilerinin sorgulanmasına neden olurken daha etkin ve sürdürülebilir su yönetimi politikalarının geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Döngüsel ekonomi yaklaşımı bu tür sorunlara karşı geliştirilen bir sistem olarak tanımlanmaktadır. Bu yaklaşım üretim ve tüketim süreçlerinin kapalı bir döngü içerisinde gerçekleşmesini ve bir sistemde oluşan atığın başka bir sistemin girdisi olmasını hedeflemektedir.“Beşikten beşiğe”tasarım felsefesi, biyomimikri ilkeleri, endüstriyel ekoloji anlayışı, doğal kapitalizm yaklaşımı ve mavi ekonomi modeli, döngüsel ekonomi kavramıyla ilişkilendirilen kavramlar arasında yer almaktadır. Başlangıçta atık yönetimiyle ilişkilendirilen kavram zaman içerisinde üretim ve tasarım süreçlerini kapsayan bütüncül bir sistem yaklaşımına dönüşmüştür. Döngüsel ekonomi yaklaşımının su yönetim sistemlerine uyarlanmış biçimi olan döngüsel su ekonomisi, suyun tek yönlü kullanımı yerine kapalı sistem içerisinde tekrar dolaşıma sokulmasını hedeflemektedir. Dünya Bankası'nın oluşturduğu WICER modeli, kentlerin su ve altyapı sistemlerini döngüsel ekonomi perspektifiyle yeniden yapılandırmayı ve bu sistemlere dayanıklılık kazandırmayı amaçlamaktadır. Uygulayıcılara yönelik bir rehber olarak tasarlanan model, dayanıklı ve kapsayıcı hizmetler sunmak, atık ve kirliliği ortadan kaldırmak, doğal sistemleri korumak ve yenilemek olmak üzere üç hedef doğrultusunda şekillendirilmiştir. Ayrıca yapılan literatür çalışmalarında döngüsel su ekonomisi kavramının tanıma, yeniden düşünme, kaçınma, azaltma, değiştirme, yeniden kullanma, geri dönüşüm, kademeli kullanma, depolama, geri kazanım, su kaynaklarının geri kazandırılması, dayanıklılık ve ilişkisel yaklaşım stratejileri olmak üzere 14 strateji ile ilişkilendiği tespit edilmiştir. Doğal kaynaklar üzerindeki baskılar göz önüne alındığında yağmur suyu hasadı sistemleri alternatif bir su kaynağı olarak öne çıkmaktadır. Kentsel alanlarda sürdürülebilir su yönetimine katkı sağlayan bu sistem, alternatif bir su kaynağı olmasının yanı sıra yüzey akışlarını azaltarak taşkın riskini düşürmekte, mevcut su temin sistemlerine olan bağımlılığı azaltmakta ve kentsel altyapıyı iklim değişikliğine karşı daha dirençli hale getirmektedir. Yağmur suyu hasadı sistemlerinin Mezopotamya, Antik Roma ve Bizans dönemlerinden günümüze kadar tarihsel gelişimi ve kavramın literatür içerisindeki gelişimi incelenmiştir. Ayrıca, çalışma kapsamında mikro havza ve makro havza yöntemleri temelinde sınıflandırılan yağmur suyu hasadı sistemleri ile bu sistemlerin kentsel ölçekteki uygulamaları detaylı olarak ele alınmıştır. Bununla birlikte, çalışma alanlarına önerilen sistemin kentsel açık alanlardaki uygulanabilirliği kapsamlı biçimde değerlendirilmiştir. Çalışma alanı olarak, Akdeniz ve Karadeniz iklimleri arasında geçiş bölgesinde yer alan İstanbul şehrinde Taksim Meydanı ve Gezi Parkı seçilmiştir. Birbirlerine yakın bölgede konumlanan, aynı iklim kuşağında yer alan, farklı zemin karakterlerine sahip ve orta ölçekli kamusal açık alan statüsüne sahip bu alanlarda yapılan çalışmalar üç temel eksen doğrultusunda şekillendirilmiştir. İlk olarak her iki çalışma alanında da yüzey özellikleri ve meteorolojik veriler göz önüne alınarak yıllık yağmur suyu potansiyelleri hesaplanmıştır. Ardından mevcut bitki örtüsü ve su ihtiyaçları göz önüne alınarak verimli kaynak kullanımına yönelik sulama sistemleri önerilmiştir. Alanların su ihtiyaçları ve yağmur suyu depolama potansiyelleri ile depolamaya ve kullanıma yönelik sistem tasarımı geliştirilmiştir. Son aşamada ise proje kapsamında elde edilen bulgular, uygulanan yöntemler ve sistemin genel işleyişine dair çıktılar detaylı biçimde değerlendirilmiş; bu değerlendirme aracılığıyla önerilen modelin çevresel ve ekonomik açıdan nasıl bir katkı sunduğu ortaya konmuştur. Her iki alan için önerilen sistemler çevresel sürdürülebilirlik açısından değerlendirildiğinde mevcut altyapı sisteminde kanalizasyon sistemine yönlendirilen yağmur suyunun doğrudan depolama sistemlerine aktarılmasıyla beraber suyun doğal döngüye yönlendirilmesi sağlanmıştır. Ayrıca depolan suyun, çalışma alanlarında ihtiyaç duyulan su miktarının çoğunu karşıladığı görülmüştür. Sistemlerin ekonomik boyutu incelendiğinde ise amortisman süresinin makul sayılabilecek düzeyde kalması, düşük bakım maliyeti ve uzun vadeli bütçe tasarrufu sağlaması gibi unsurlar ön plana çıkmaktadır. Sonuç olarak bu tez, yağmur suyu hasadını yalnızca teknik bir uygulama olarak değil; döngüsel ekonomi, döngüsel su ekonomisi, iklim adaptasyonu, kentsel dirençlilik ve sürdürülebilirlik politikalarını kapsayan bütüncül bir strateji olarak ele almaktadır. Döngüsel su ekonomisi stratejileriyle yüksek düzeyde örtüşen bu sistemler, yerel ölçekte su döngüsünü yeniden yapılandıran, farklı kentsel sistemler arasında iş birliğini teşvik eden ve doğal kaynakların bütüncül bir yaklaşımla yönetilmesini esas alan bir model sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The rapid depletion of natural resources and the intensification of climate change impacts have become key issues on the global agenda. These developments underscore the need for re-evaluating and restructuring current approaches to resource management. In particular, the efficient and sustainable use of water—an essential natural resource—has emerged as a critical priority across both rural and urban contexts. This thesis explores the applicability of rainwater harvesting systems in urban open spaces within the framework of the circular economy and comprehensively evaluates their environmental and economic performance. Although nearly two-thirds of the Earth's surface is covered by water, the global distribution of this resource reveals severe imbalances. Only approximately 0.007% of the total global water supply constitutes accessible freshwater, a figure that illustrates the highly limited availability of water suitable for drinking, irrigation, and industrial purposes. Projections indicate that the world population is expected to reach 9.8 billion by 2050, which would result in a 55% increase in water demand compared to current levels. Accelerating urbanization, population growth, and the intensifying effects of climate change continue to increase pressure on already scarce water resources, simultaneously leading to the emergence of water pollution and waste management problems. In this context, improving the water cycle and advancing integrated water resource management strategies are essential to mitigating future risks. Turkey is situated within a semi-arid climate zone and receives an annual precipitation level that falls below the global average. As a result, the country possesses limited renewable water resources. According to the Falkenmark Water Stress Indicator, countries are considered to be under water stress when annual renewable freshwater availability per capita falls below 2,000 cubic meters. As of 2023, Turkey ranks 39th among water-stressed countries, with approximately 110.5 billion cubic meters of renewable freshwater and an estimated 1,294.4 cubic meters per capita. These indicators further emphasize the urgency of developing resilient and sustainable water governance models tailored to the country's climatic and hydrological conditions. At a broader scale, the prevailing linear consumption model—especially when considered alongside the climate crisis—has contributed significantly to the depletion of natural resources. These pressures have exposed the limitations of conventional infrastructure and urban water management strategies, highlighting the need for the adoption of more adaptive, resource-efficient, and ecologically responsible systems. Linear production and consumption approaches, which operate under the extract-produce-consume-dispose logic, have resulted in widespread environmental degradation, resource inefficiency, and the weakening of urban system resilience. In response, circular economy models have emerged as comprehensive and systemic solutions to these multifaceted challenges. The circular economy, which is structured around closed-loop systems wherein waste from one process serves as input for another, can trace its conceptual origins to a statement made in 1848 by Hofmann, then-president of the Royal Society of Chemistry. Philosophical and scientific underpinnings of this approach are also evident in the ideas of Antoine-Laurent de Lavoisier, who asserted that“nothing is lost, nothing is created, everything is transformed,”and the Ancient Greek philosopher Anaxagoras, who stated that“nothing comes into being or perishes; rather, existing things are combined or separated.”Complementary theoretical models such as cradle-to-cradle design, biomimicry, industrial ecology, natural capitalism, and the blue economy have further shaped the conceptual landscape of circularity. Initially associated with waste management, the circular economy has since evolved into a holistic design and production framework that redefines how resources are extracted, used, recovered, and regenerated. The application of circular economy principles to water systems has led to the emergence of the circular water economy. This model promotes the recirculation of water within closed systems, thereby replacing the traditional model of linear, single-use consumption. The World Bank's WICER (Water and Infrastructure Circular Economy Resilience) framework aims to harmonize circular economy principles with resilient urban water management. Designed as a strategic tool for policymakers and practitioners, the WICER model is built upon three key objectives: to provide inclusive and resilient services, to eliminate waste and pollution, and to protect and restore natural ecosystems. Furthermore, an extensive review of the literature has identified 14 key strategies associated with the circular water economy: recognition, rethinking, avoidance, reduction, substitution, reuse, recycling, cascading use, storage, recovery, redistribution, resource regeneration, resilience, and relational approaches. These principles offer a foundation for structuring sustainable water governance systems in diverse urban contexts. Considering the growing pressures on natural resources, rainwater harvesting systems have increasingly gained recognition as alternative water sources that can support urban sustainability goals. Beyond their potential to provide supplemental water, these systems contribute to flood mitigation by reducing surface runoff, decrease dependence on centralized water supply infrastructures, and enhance urban resilience to the effects of climate change. This thesis investigates the historical development of rainwater harvesting systems, tracing their evolution from ancient civilizations such as Mesopotamia, Rome, and Byzantium to contemporary implementations. The classification of these systems into micro-catchment and macro-catchment methods is also addressed, along with detailed analyses of their practical applications in urban environments. Additionally, the study assesses the feasibility, environmental benefits, and economic performance of proposed rainwater harvesting systems tailored to specific urban open space contexts. The study was conducted in Istanbul; a metropolitan city located within a transitional climatic zone between the Mediterranean and the Black Sea. The selected project sites—Taksim Square and Gezi Park—are medium-scale public open spaces that are situated in close proximity, exhibit different surface characteristics, and share similar climatic conditions. The research was organized around three main phases. First, annual rainwater harvesting potentials were calculated for both sites based on surface properties and meteorological data. Second, irrigation systems were designed in alignment with the local vegetation and water needs, ensuring effective and efficient resource use. Third, rainwater harvesting system models were developed for each site, focusing on both water storage and reuse, and subsequently evaluated according to the 14 circular water economy strategies and broader environmental and economic sustainability criteria. From an environmental sustainability perspective, the proposed systems effectively redirect stormwater—traditionally discharged into municipal sewer systems—toward dedicated storage units, allowing for the reintegration of water into natural hydrological cycles. Furthermore, the stored rainwater was found to satisfy a substantial portion of the total water demand in both project areas. The systems also contribute to reducing evaporation-related losses, supporting plant vitality, and regulating microclimates—especially in dense urban areas. Economically, the systems demonstrated considerable promise, with investment costs that are offset by long-term operational savings. The relatively short amortization periods, low maintenance requirements, and long-term cost-efficiency were among the notable economic advantages observed in the analysis. In addition, the modular structure of the proposed systems offers scalability and adaptability to different urban settings, making them suitable for integration into both new development projects and existing infrastructures. One significant finding of the study is the functional relationship established between Taksim Square and Gezi Park. The rainwater surplus collected in Taksim Square is directed toward Gezi Park, where it can be utilized to meet landscape irrigation and non-potable water needs. This model illustrates the potential for integrated water management strategies that are not confined to isolated systems but are capable of fostering cross-site resource synergy. In conclusion, this thesis frames rainwater harvesting not merely as a technical solution, but as a multidimensional strategy aligned with the principles of circular economy, circular water governance, climate adaptation, urban resilience, and sustainable development. The proposed systems display high compatibility with the circular water economy framework and present a localized model for reestablishing urban water cycles, promoting inter-system collaboration, and advancing collective resource stewardship in contemporary cities.
Benzer Tezler
- Decision-making mechanism in appropriate roof selection for rainwater harvesting based on combining field data and laboratory experiments
Yağmur suyu hasadi için uygun çati seçiminde saha verileri ve laboratuvar deneylerine dayali karar verme mekanizmasinin kullanilmasi
SHAYAN SHITREH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN
- Urban acupuncture as a strategic method to improve cities in terms of blue-green infrastructure
Mavi-yeşil altyapı açısından şehirleri iyileştirmek için stratejik bir yöntem olarak kentsel akupunktur
RÜMEYSA KONUK AL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİH BOZKURT
- Türkiye'de beyaz eşya sektöründe döngüsel ekonomi yaklaşımları
Circular economy approaches for white goods sector in Turkey
MURATCAN BAŞKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT EKREM KARPUZCU
- Sürdürülebilir kalkınmayı sağlamada döngüsel ekonomi ve eko-inovasyon: AB ve Türkiye örneği
Circular economy and eco-innovation in ensuring sustainable development: The example of the EU and Türkiye
NİSA YAĞMUR ALTIN
- Peynir işletmelerinin döngüsel ekonomi bağlamında değerlendirilmesi
Evaluation of cheese enterprises in the perspective of circular economy
AYSHAN GURBANOVA