Hidrolojinin Yöntemleri

Hidrolojinin Yöntemleri Hidrolojik olaylar doğal olaylardır. Doğa olaylarının oluşumunda her ne kadar fizik kanunları geçerli olsa da olayı etkileyen faktörler o kadar fazla ve belirsizdir ki deterministik bir ilişki kurmak hemen hemen imkansızdır. Bu nedenle hidrolojide çoğu zaman incelenen olayı oluşturan etmenler yerine olayın kendisi ve ölçülebilir diğer unsurlar gözlemlenip (ölçüm), elde edilen verilerle olayın aydınlatılması yoluna gidilir. Bu sürecin aşamaları aşağıda verilmektedir. Hidrolojik Çalışmalar Genel Olarak Verilerin toplanması (ölçüm) Verilerin İşlenmesi (analiz) Matemetik Modellerin Kurulması Deterministik Yöntemler İstatistiksel Yöntemler

Ölçümler Türkiyedeki Hidrolojik Ölçümler Bütün hidrolojik çalışmalarda ilk adım gerekli doğal verilerin toplanması için ölçmeler yapılmasıdır. (Yağış, Buharlaşma, Akım ölçümleri gibi). Hidrolojik olayları laboratuvarda benzeştirmek bugün için mümkün olmadığından ölçmelerin doğrudan doğruya tabiatta yapılması gerekmektedir. Bunun için yeter sıklıkta bir ölçme ağının kurulması, bu ağdaki istasyonların yeterli hassasiyetteki araçlarla donatılması ve bu ölçümlerin itinalı bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekir. Türkiyedeki Hidrolojik Ölçümler Akım Ölçümleri Göl Gözlemleri Meteorolojik Ölçümler Kar Gözlemleri

Verilerin İşlenmesi Ölçümlerin Kontrolü Ölçmeler sonunda elde edilen bilgiler çok sayıda ve dağınıktır. Bu verilerin insan eliyle kaydedilmesi yerine otomatik olarak digital ortamlara aktarılması ve veri tabanları halinde saklanması uygundur. Veriler veri tabanlarına aktarılmadan önce mutlaka güvenilirlikleri açısından kontrol edilmeli ve hatalı ölçümler elenmelidir. Ölçümlerin Kontrolü Temel istatistiklerin hesaplanması (ortalama, standart sapma, çarpıklık, dağılım, vs..) Çevredeki diğer istasyonlarla karşılaştırma (memba-mansap istasyonları) Aynı anda gözlenmiş farklı tipte ölçümlerle karşılaştırma (yağış-akış) Çeşitli istatistiksel analizlerle ayıklama (aykırı değer analizleri gibi)

Matematik Modellerin Kurulması Deterministik Modeller Fizik kanunları esas alınarak kurulan bu modeller doğadaki hidrolojik sistemlerin soyutlanmış benzerleri olarak düşünülebilir. Bu modellerin kurulmasında sistem analizi metotları önem kazanmaktadır. Örneğin yağış olayını açıklamak için nem, sıcaklık, basınç ve rüzgar olaylarının incelenmesi ve yağış miktarının bu girdiler yardımıyla tahmin edilmesi deterministik modellere örnek oluşturabilir. İstatistiksel Modeller Bu modeller incelenen olayın pek çok belirsiz unsurdan etkilenmesi durumunda etkenleri dikkate almadan doğrudan olayın kendisini inceleyen olasılık esaslı modellerdir. Örneğin elde bulunan 30 yıllık ölçme sonuçlarını kullanarak bir akarsuda gelecek 100 yıl içinde görülecek en büyük taşkını kesin olarak belirlemek mümkün değildir. Bu bakımdan olasılık teorisi ve istatistik modellerin hidrolojide kullanılması büyük önem taşır.

Deterministik Yöntemler Kütlenin Korunumu: Bir kontrol hacmine T zaman diliminde giren kütle, bu zaman diliminde kontrol hacminden çıkan kütle ile kontrol hacmindeki değişimin toplamına eşittir. V = Vgiren- Vçıkan Doğal ya da Suni Bir Gölde Su Dengesi: VGiren – VÇıkan = V VAkış + VYağış, göl – VBrüt, Buharlaşma – VSızma – VKullanım = V VNet, Buharlaşma = VBrüt Buharlaşma – VYağış, göl t2, V2, A2 Vakış Vyağış Vbrüt buharlaşma Vkullanım Vsızma t1, V1, A1 ΔV t: zaman, V: göl hacmi, A: göl yüzey alanı

Deterministik Yöntemler Gölden Gerçekleşen Net Buharlaşma Yüksekliği

Deterministik Yöntemler Doğal Bir Akarsu Havzasında Su Dengesi R akış P yağış U buharlaşma, terleme S sızma Ahavza

Deterministik Yöntemler Momentumun Korunumu: Bir kontrol kütlesine etkiyen net dış kuvvetler sıfır ise o kütlenin momentumu sabit kalır. Hidrolojide yüzeysel akışın açıklanmasında hidrograf analizlerinde kullanılır.

İstatistik Yöntemler Olayların Temel İstatistikleri Merkezi Eğilim Ölçütleri Ortalama, Mod, Medyan Saçılım Ölçütleri Standart Sapma, Değişkenlik, Çarpıklık Olayların Olasılık Dağılımları Olayların oluşma olasılıklarının matematiksel modelleridir. Normal Dağılım, Log-Normal Dağılım, Gumbel Dağılımı Olaylar Arası İstatistiksel İlişkiler Korelasyon ve Regresyon Analizleri Hidrolojik olaylar arasında istatistiksel ilişkileri analiz etmede kullanılır.