Havza Karakteristiklerinin Belirlenmesi

ArcGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı yardımıyla havza karakteristiklerinin belirlenmesi sırasıyla aşağıda açıklanmıştır.

Havza ve Alt Havza Sınırlarının Belirlenmesi

ArcGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı ile havza modellenirken ilk olarak havza ve alt havza sınırları belirlenmiştir. Bunun için 2009 yılında İstanbulluoğlu ve ark. tarafından yapılan “Trakya Bölgesi Havza Su Yönetimi: Çorlu-Pınarbaşı Alt Havzası Pilot Projesi” çalışması kapsamında Watershed Modeling System (WMS) adlı havza modelleme programı ile oluşturulan havzanın şekli Watershed Modeling System 7.1 versiyonunda açılarak .shp formatına dönüştürülmüş ve Çorlu Pınarbaşı Havzasının ARCGIS 9.3 programı ortamında açılması sağlanmıştır. Açılan bu dosya şekil olarak ARCGIS 9.3 programı ortamında bulunmaktadır, fakat poligon olarak gelen Pınarbaşı Havzası’dır. Alt havzaların sadece sınır çizgileri gelmiştir. Alan ve havza hidrolojik parametrelerini oluşturabilmek için alt havzaları da poligona çevirmek gerekmektedir. Bu işlem bütün alt havzalar için yapılarak alt havzalar poligon haline getirilmiştir. ArcGIS 9.3 ortamında “Geodatabase” klasörü oluşturularak Pınarbaşı Havzası ve alt havzaların alanları ve çevre uzunlukları belirlenmiştir.

Havza Eş Yükselti Eğrileri Haritasının Oluşturulması

Araştırmanın bu kısmında Harita Genel Komutanlığı’ndan dijital ortamında temin edilen ve uygulama alanına isabet eden beş adet 1/25000 ölçekli sayısal yükseklik paftaları (E19d3, E19c4, F19a1, F19a2, F19a4), ARCGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programında açılarak yükseklik haritası oluşturulmuştur.

Havzanın TIN (Triangulated Irregular Network) Arazi Modelinin Oluşturulması

TIN boyut ve oranları değişkenlik gösteren üst üste çakışmayan üçgenler kümesinden oluşmaktadır. TIN verisinde yüzeye ait yükseklik, eğim ve bakı bilgileri mevcuttur. 3D Analyst modülü içindeki “Surface Analiz” fonksiyonu kullanılarak, TIN verisinden yükseklik, eğim (slope), bakı (aspect), kontur (contour), kabartma (hillshade)

harita, görüş alanı (viewshed) ve hacim/dolgu (cut/fill) veri setleri ile haritalar üretilebilmektedir. 3D Analsyt modülü içindeki “Convert” fonksiyonu ile TIN verileri vektör veya raster veriye dönüştürülebilmekte ve yükseklik bilgisini kullanarak fonksiyonel yüzeylerden üç boyutlu yüzeyler oluşturabilmektedir (Kol ve Küpcü, 2008). Ayrıca TIN verileri arazi kesit ve profillerinin çıkarılmasında kullanılmaktadır. Burada eş yükselti eğrileri haritasından Pınarbaşı Havzasının TIN arazi modeli oluşturulmuştur.

Havzanın Sayısal Yükseklik Modelinin Oluşturulması

Bu kısımda TIN veri setinden araziyi kabartma olarak göstermek için kullanılan sayısal yükseklik modeli (SYM) oluşturulmuştur.

Havzanın Eğim Haritasının Oluşturulması

ArcGIS Spatial Analiz modülünde yer alan Surface Analysis fonksiyonu kullanılarak mevcut TIN verisinden eğim analizi yapılmıştır. Eğim analizi yapılırken Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Tarımsal Üretim ve Geliştirme Genel Müdürlüğü, Toprak ve Arazi Sınıflaması Standartları Teknik Talimatı ve İlgili Mevzuatına göre eğim sınıfları esas alınmıştır. Fakat bu sınıflandırmaya göre yapılan sınıflamada eğim yüzdesi aralıkları fazla olduğundan (0-2, 2-6, 6-12, 12-20, 20-30, 30-45 ve 45+) araştırma alanında eğim sınıflaması çok anlamlı olmamıştır. Bunun için sınıf aralıkları daraltılarak eğim grupları oluşturulmuştur. Daraltılan eğim aralıkları 0-1, 1-2, 2-4, 4-6, 6-8, 8-10 ve 10-12 olarak alınmıştır.

Havzanın Bakı Haritasının Oluşturulması

Bakı yüzeyin kuzeyle yaptığı coğrafik açı değeridir. TIN veri seti kullanılarak ArcGIS Spatial Analiz modülünde yer alan Surface Analysis fonksiyonu kullanılarak havzanın bakı haritası oluşturulmuştur.

Havzanın 3 Boyutlu Arazi Modelinin Oluşturulması

Havzanın 3D modellemesinin yapılabilmesi için ArcGIS 3D Analyst modülü ile birlikte gelen “ArcScene” kullanılmıştır. ArcMap’te oluşturulan Pınarbaşı Havzası ve alt havzalar TIN veri setleri ArcScene’de sıfır düzleminde açılmıştır. Yani, herhangi bir yükseklik girdisi tanımlanmamıştır. O yüzden veriye yükseklik bilgisinin tanımlanması gereklidir. Bunun için “Vertical Exaggeration” (Dikey Abartı Faktörü) 100 yapılarak haritanın dikey düzlemde 100 kat abartılması sağlanmıştır.

Havzanın Arazi Profillerinin Oluşturulması

Pınarbaşı Havzası ve alt havzaların arazi profilinin oluşturulması için havzanın eğiminin olduğu yönde yani güneybatı/kuzeydoğu yönünde doğrultu alınarak arazi profilleri çıkarılmıştır.

Havza ve Akarsu Karakteristiklerinin Belirlenmesi

Havza ve akarsu karakteristiklerinden havza alanı, havza çevre uzunluğu, havza maksimum ve minimum yüksekliği, havza yöneyi ve ana akarsu kolu uzunluğu ARCGIS 9.3 programı ortamında belirlenmiştir. Biçim katsayısı, Gravelius katsayısı Schumm katsayısı, eşdeğer dikdörtgenin boyutları, dairesellik oranı, havzanın ortalama eğimi, havza rölyefi ve havza nisbi rölyefi aşağıda anlatıldığı şekilde hesaplanmıştır.

Havza Alanı

Havza alanı havzanın büyüklüğüdür. Bir akarsu için belli bir kesitinin üzerinde kalan ve aldığı yağışın tamamı yüzey akış olarak o kesitten geçen alana, bu akarsuyun o çıkış noktası için akarsu havzası alanı (su toplama havzası, drenaj havzası) denir (İstanbulluoğlu, 2008). Pınarbaşı Havzası ve alt havza alanları, ARCGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı ortamında havza sınırları belli olduğundan öznitelik tablosundan elde edilmiştir. Havza Çevre Uzunluğu

Çıkış noktasından başlayarak, havzayı komşu havzalardan ayıran ve arazideki en yüksek noktalardan geçtiği kabul edilen sınıra havza çevresi (su ayırım çizgisi, perimetre) denir (İstanbulluoğlu 2010). ARCGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı ortamında Pınarbaşı Havzası ve alt havzaların çevre uzunlukları havza sınırları belirlenmiş olduğundan öznitelik tablosundan elde edilmiştir.

Havzanın Biçimi (Şekli)

Akarsu havzaları çeşitli biçimlerde olabilmektedir. Havzanın biçimi hidrografın şeklini ve pik debisini etkilediği için önemlidir. Havzanın biçimini belirlemek için çeşitli boyutsuz büyüklükler kullanılabilir (İstanbulluoğlu 2010). Bunlar Horton biçim katsayısı, gravelius katsayısı (sıkışıklık indisi), schumm katsayısı, eşdeğer dikdörtgenin boyutları ve dairesellik oranıdır.

Horton biçim katsayısı havza ana akarsu kolunun talveg (yatağın en derin

noktalarını birleştiren çizgi) boyunca ölçülen uzunluğunun karesini, havza alanına oranlayarak hesaplanmıştır. Bu katsayının değerinin büyük olması havzanın uzun ve dar olduğunu göstermektedir. Genellikle büyük havzalarda biçim katsayısı daha büyük değerler almaktadır (İstanbulluoğlu 2010).

B=L2

A (3.24)

B: Biçim katsayısı

L: Ana akarsu kolu uzunluğu (km) A: Havza alanı (km2₎

Gravelius katsayısı (sıkışıklık indisi) havzanın çevre uzunluğunun, havza ile aynı

alanda bir dairenin çevre uzunluğuna oranlanması ile elde edilmiştir. Aynı katsayı 3.26’ daki formülle de hesaplanabilmektedir. Bu katsayının değeri büyüdükçe havzanın biçimi daireden uzaklaşmaktadır (İstanbulluoğlu 2010). K=P Ç (3.25) veya K=0,28 P √A (3.26) K: Gravelius katsayısı P: Havza çevresi (km)

Ç: Havza ile aynı alana sahip daire çevresi (km) A: Havza alanı (km2₎

Schumm katsayısı havza ile aynı alanda bir dairenin çapının, ana akarsu kolu

uzunluğuna oranlanması ile elde edilmiştir. Formül 3.28 ile de bu katsayı hesaplanabilmektedir. Bu katsayının değeri 0,6-1,0 arasında değişmekte ve dağlık havzalarda küçük değerler almaktadır (İstanbulluoğlu 2010).

S=R_L (3.27)

S= 2√

A π

L (3.28)

S: Schumm katsayısı

R: Havza ile aynı alana sahip daire çapı (km) L: Ana akarsu kolu uzunluğu (km)

A: Havza alanı (km2₎

Eşdeğer dikdörtgenin boyutları havza ile alanı ve çevre uzunluğu aynı olan bir

dikdörtgenin kenar uzunluklarıdır. Eşdeğer dikdörtgen havza ile aynı hipsometrik eğriye, Gravelius katsayısına, drenaj yoğunluğuna ve bitki örtüsüne sahip bir dikdörtgendir (İstanbulluoğlu 2010). Bu dikdörtgenin kenar uzunlukları aşağıdaki formülleri kullanarak hesaplanmıştır. L_a=K√A 1,12 [1+√1- ( 1,12 K ) 2 ] (3.29) La=K√A _1,12 [1-√1- (1,12_K ) 2 ] (3.30) La: Dikdörtgenin uzunluğu (km) Lb: Dikdörtgenin genişliği (km) K: Gravelius katsayısı A: Havza alanı (km2₎

Dairesellik oranı havza alanının, havza çevresine eşit çevredeki dairenin alanına

oranlanarak hesaplanmıştır (İstanbulluoğlu 2010).

D0=_AA

ç (3.31)

Do: Dairesellik oranı

A: Havza alanı (km2)

Havzanın Ortalama Eğimi

Havza ortalama eğiminin hesaplanması, havza sınırları içinde kalan eş yükselti eğrilerinin toplam uzunluklarının, iki eş yükselti eğrisi arasındaki kot farkı ile çarpılıp, tüm havza alanına bölünmesiyle elde edilmektedir. Aşağıdaki eşitlikle ifade edilen havza ortalama eğimi değeri, genel olarak havza dairesellik oranı ile de ilişkilidir. Havza ortalama eğimi çalışmada 3.33’deki formül kullanılarak hesaplanmıştır.

Sh=d* ∑ M_A *100 (3.32)

veya

Sh=

hmax-hmin

√A*100 (3.33)

Sh: Havza ortalama eğimi (%)

d: İki eş yükselti eğrisi arasındaki kot farkı (km)

M: Havza sınırı içinde kalan eş yükselti eğrilerinin toplam uzunluğu (km) A: Havza alanı (km2₎

hmax: Havza maksimum yüksekliği (m)

hmin: Havza minimum yüksekliği (m)

Ana Akarsu Kolu Uzunluğu

Debisi daha büyük veya boyu daha uzun veya kaynağı daha yüksekte olan akarsu kolunun, havzayı terk ettiği nokta itibariyle boyuna ana akarsu kolu uzunluğu (L) denir (İstanbulluoğlu 2010). ARCGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı ortamında Pınarbaşı Havzasının ana akarsu kolu uzunluğu hesaplanmıştır.

Maksimum ve Minimum Yükseklik

Bir havzanın maksimum yükseklik değerini bulmak için, ya mevcut olan en büyük yükseklik kabul edilir; ya da alan-yükseklik eğrisinden yararlanılarak bir değer bulunur. Genellikle %90 veya %95’e karşılık gelen yükseklikler daha iyi sonuçlar vermektedir. Minimum yükseklik değerini bulmak için akımın havzayı terk ettiği yükseklik alınır. Genellikle %5 veya %10’a karşılık gelen yükseklikler daha iyi sonuçlar vermektedir (İstanbulluoğlu 2010). ARCGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı ortamında

Pınarbaşı Havzası ve alt havzaların maksimum ve minimum yükseklikleri öznitelik tablosundan elde edilmiştir.

Havza Röliyefi ve Nisbi Röliyef

Havza röliyefi, havza maksimum ve minimum yükseklik farkıdır. Nisbi röliyef ise havza maksimum ve minimum yükseklik farkının, havza çevre uzunluğuna oranıdır (İstanbulluoğlu 2010). Havza röliyefi ve nisbi rölyefi aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanmıştır.

r = hmax-hmin (3.34)

rn= (hmax-hmin)*100/P (3.35)

r: Havza röliyefi (m)

hmax: Havza maksimum yüksekliği (m)

hmin: Havza minimum yüksekliği (m)

rn: Havza nisbi röliyefi

P: Havza çevresi (m) Yöney

Yöney, genel anlamda ana akarsu kolunun akım yönüdür. Dikdörtgen kabul edilebilen havzalarda yöney maksimum yükseklikten minimum yüksekliğe olan yön olarak tarif edilmektedir (İstanbulluoğlu 2010). Havza yöneyi buna göre belirlenmiştir.

Havzanın Toprak Özelliklerinin Belirlenmesi

Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü’nden bilgisayar ortamında temin edilen ve uygulama alanına isabet eden 1/25000 ölçekli Kırklareli ve Tekirdağ sayısal toprak haritaları ile havzanın toprak özelliklerinin belirlenmesi amacıyla ARCGIS 9.3 Coğrafi Bilgi Sistemleri Paket Programı ArcMap ortamında açılarak büyük toprak grupları (BTG), Erozyon Dereceleri (ERZ) ve Arazi Kullanım Kabiliyet Sınıflaması (AKK) toprak sınıflandırmaları yapılmıştır.