Model Çalışmaları

Göl ve rezervuar modelleme konusuna olan ilgi günden güne artmaktadır. Modeller deterministik ve stokastik olarak ikiye ayrılabilir. Deterministik model hakkındaki yayın ve bu konu ile ilgilenen araştırmacı sayısı daha fazladır. Deterministik modelde değişkenlerin ve denklemlerin olayı iyi tanımladıkları varsayılır. Stokastik modelde ise göl değişkenlerindeki belirsizlik istatistiksel olarak modellenir (Bogardi ve Dukstein, 1978). Ayrıca bazı deterministik ve stokastik modeller monte carlo testiyle de test edilmelidir.

Modeller; ampirik ve ampirik olmayan modeller diye de ayrılabilir. Amprik olanlar (kara kutu diye de adlandırılır) ölçülen verilere dayanırken diğer modeller fiziksel özelliklere dayanır. Sadece verilerden hesaplanan parametrelerin kullanıldığı yarı amprik modellerde mevcuttur. Buna en iyi örnek CE-QUALR1(1982) adlı Amerikan ordusunun geliştirdiği bir boyutlu modeldir. Bu modelde yedi tane katsayı vardır, bu katsayılar ya seçilir ya da veriler yardımıyla hesaplanır. Modeller ayrıca boyutlarına göre de ayrılır. Tek boyutlu modeller genel olarak gölde düşey yöndeki değişimi hesaplar (DYRESM)

ve yataydaki değişimi ihmal ederler. Bu yüzden büyük ve sığ göllerde tek boyutlu

modelleme iyi sonuç vermemektedir. Örneğin Amerika’daki Erie Gölü’nün tek boyutlu

modeli iyi sonuç vermediğinden üç boyutlu modeli yapılmıştır (Lam, 1982).

Hendersen-Sellers’e (1984) göre, bazı istisnalar hariç göle ulaşan ve çıkan akarsuların

etkisiyle gölde oluşan hidrodinamik olaylar, rüzgarın etkisiyle oluşan hidrodinamik

olayların yanında ihmal edilebilir. Bu yüzden bazı eski modelleme çalışmalarında göle

ulaşan ve çıkan akarsular modelde tanımlanmamıştır.

Çevresel akışkan dinamiği kodu (Environmental Fluid Dynamics Code - EFDC) adlı

hidrodinamik model bir, iki ve üç boyutlu modelleme yapar ve dünyada en çok kullanılan hidrodinamik modellerden bir tanesidir. 9 Temmuz 2002 yılında ilk versiyonu çıkartılmıştır. Gölün yapısını hem düz çizgi hem de eğrilerle tanımlama imkanı

vermektedir. Serbest yüzey, düşeyde hidrostatik, türbülans ortalamalı hareket denklemini değişken yoğunluklu sıvılar için hesaplar ve program coğrafi bilgi sistemi ile uyum içindedir (http://www.epa.gov/athens/wwqtsc).

Princeton Üniversitesi tarafından yapılmış POM (The Princeton Ocean Model -POM), ise 1970’lerde geliştirilmiş ve yaygın kullanıcısı olan serbest yüzey okyanus modelidir. Bu modelin en önemli avantajı hava tahmin modelleri ile beraber çalıştırılabilmesidir. Böylece gelecekteki hava tahmin edildilir. Tahmin sonuçları modele girdi olarak verilmesiyle de gölde olabilecek olası hidrodinamik değişim modellenebilmektedir (http://www.aos.princeton.edu/WWWPUBLIC/htdocs.pom/).

CH3D-WES Amerikan ordusunun kullandığı ve sadece özel anlaşma ile dışardan

eğrisel olarak tanımlanabilir ve her grid için Navier-Stokes denklemini nümerik olarak çözer (http://smig.usgs.gov/cgi_bin/SMIC/model_home_pages/).

ELCOM (Estuary and Lake Computer Model) üç boyutlu hidrodinamik bir modeldir. İlk versiyonu 1999 yılında Batı Avustralya Üniversitesi tarafından çıkartılmıştır. Hız, tuzluluk ve sıcaklık hesaplanmasında kullanılır. Ayrıca CAEDYM adlı biyolojik modelle beraber çalıştırılarak sediment ve biyolojik/kimyasal parametreler de modellenebilmektedir. Bu tez çalışmasında ELCOM modelinin seçilme sebebi hem

programın kodlarına erişilebilmesi hem de hesapların sadece grid bazında

düşünülmemesidir. Elde edilen program kodlarında değişiklikler yapılmıştır. Bu konu

Bölüm 4’de daha ayrıntılı olarak işlenecektir

(http://www.cwr.uwa.edu.au/~ttfadmin/model/elcom/index.html).

CWR çalışanlarının 1999 yılında Yunanistan’daki Pamvotis Gölü’nde yaptıkları

hidrodinamik göl modelinde Mayıs 1998’den Mart 1999 yılına kadar elde edilen günlük verilerle modelleme yapılmıştır. Bu modellemede Elcom 3D kullanılmış, göl suyunun

sıcaklığı hesap edilirken modeldeki sonuçların gerçekle arasındaki farktan dolayı rüzgar

hızının üç katı alınarak model tekrar çalıştırılmıştır (CWR, 2001). Bu raporda ölçülen

meteorolojik verilerin güvenilirliği tartışılmış ve gölün su dengesi kurulmuştur.

Furnans (2004), yaptığı Teksas Koyu’nun hidrodinamik modellesi çalışmasında

ELCOM ile coğrafi bilgi sistemini birleştirerek beraberce çalıştırmıştır (http://twri.tamu.edu/reports/2004/tr277.pdf).

Okeechobee Gölü, Florida’dadır ve Amerika’nın ikinci en büyük tatlı su gölüdür.

İçmesuyu temini ve taşkın kontrolü amacıyla işletilir, ikincil kullanım amacı ise rekreasyondur. Yapılan modelde üç boyutlu olarak momentum ve ısı transferi denklemi çözülmüştür. 28 günlük yağış, akış, nemlilik, güneş radyasyonu, rüzgar hızı ve giriş/çıkış akarsuların debileri kullanılarak, göl su seviyesi hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda ötrofikasyon sorunu olan gölde hidrodinamik modellemenin gerekli olduğu sonucuna varılmıştır (Jin ve diğ., 2000).

Daha sonraki çalışmalarında Jin ve Ji (2004) aynı modeli kullanarak sediment hareketini

incelemişlerdir. 2,126 adet yatay grid ve 5 düşey grid kullanarak yapılan modelde

katı madde miktarı da hesaba katılarak sediment bütçesi hesaplanmıştır. Model sonucunda öncelikle rüzgarın hem dalga hem de gölde sirkülasyon oluşturarak sediment hareketlerini etkilediği vurgulanmıştır. Ayrıca göl yönetiminde hem hidrodinamik modelin hem de sediment hesaplarının önemli birer araç olduğu ifade edilmiştir (Jin ve Ji, 2004).

Romero ve Imberger, 2003 yılında Avustralya Burragorang Gölü’nde taşkın dönemi için modelleme yapmış, o dönemdeki hidrodinamik olaylar özetlenmiştir.

Büyük sığ tropik bir göl olan Venezüella’daki Maracaibo Gölü’nde 1998 ve 1999

yıllarını kapsayan üç boyutlu hidrodinamik modelleme yapılmıştır (Laval ve diğ., 2005).

Modelleme sonucunda hidrodinamik olaylarda rüzgarın etkin, göle ulaşan akarsuların da

etkin olmadığı anlaşılmıştır.

Ramirez ve Imberger (2002), tarafından İtalya’daki Barbamarco Lagünü’ndeki

hidrodinamik olaylar modellenmiş, tabakalaşma mekanizması, sirkülasyon ve rejiminin

genel özellikleri özetlenmiştir.

Rüzgar ve göl yüzeyi momentum transferinde etkin bir rol oynadığı için topolojinin

rüzgar üzerine etkileri Kaliforniya’daki Clear Gölü’nde araştırılmıştır (Rueda ve diğ.,

2005).

Çin’de bulunan Taihu Gölü’nün çevresindeki yüzeysel kirleticilerden meydana gelen kirlenmenin önlenmesi gerektiği belirtilerek, kirliliği engellemenin göl suyunun temizlenmesinden daha ekonomik olduğu ifade edilerek bu kirlenmenin stokastik modeli yapılmıştır (Yang ve diğ., 2005).

Mississipi Nehri’nin boşaldığı bölge, POM modeli kullanılarak modellenmiş, oluşan tabakalaşma ve çevrimler özetlenmiştir (Georgiou ve McCorquodale, 2001).

Laboratuvar ortamında, dar tabakalaşmış bir su ile dolu tankta iç dalgalar oluşturulmuş

ve sonra nümerik model ile karşılaştırılmıştır (Stashchuk ve diğ., 2005). Çalışmanın sonunda küçük iç dalgaların aslında katı dalgalar gibi davrandığı belirtilmiştir.

Hodges ve diğ., 2006 yılında yaptıkları çalışmada; hidrodinamik modellemede kullanılan 3 boyutlu modellerin hidrostatik model olduğunu, iç dalgaların hidrostatik

olarak modellenmesinden dolayı oluşabilecek potansiyel hataları ve miktarlarını göstermişlerdir.

Literatürde bir çok göl modelleme çalışması mevcuttur, fakat bunların bir kısmı ekolojik modellemeyi de içerdiği için burada yer verilmemiştir.

Beyşehir Gölü ile ilgili olarak hidrodinamik veya ekolojik açıdan nümerik modelleme çalışması bulunmamaktadır.