ÖZET Maden işletmelerinin yer seçiminde dikkate alınması gereken en kritik risklerden birisi akarsu yataklarının yaratacağı taşkınlardır. Maden sahaları içerisindeki madencilik faaliyetleri planlanırken bu sahalardaki su toplama alanlarının ve bu alanların taşkın potansiyellerinin tespit edilmesi büyük önem taşımaktadır.
Bu çalışmada Ülkemizdeki en önemli linyit yataklarından birisi olan Afşin Elbistan Bölgesi’nde halihazırda EÜAŞ tarafından işletimine devam edilen maden sahalarının içerisinde yer aldığı Hurman Çayı Havzası’ndaki taşkın analizi gerçekleştirilmiştir.
Maden işletme sahalarını içerisine alan Hurman Çayı Havzası TAUDEM algoritmasına göre modellenerek, kümülatif akım değerleri ve harmonik değerler hesaplanmış; farklı yağış frekanslarındaki akışlara göre taşkın debi hesaplamaları meteoroloji yağış istasyon verileri ve bu verilerin günlük toplam yağış değerleri baz alınarak birim hidrograf değerleri hesaplanarak; Mockus Hidrografına göre Hurman Çayı’nın taşkın risk alanında bulunan sahalar belirlenmiştir.
Anahtar kelimeler, Afşin Elbistan Havzası, Taşkın Analizi, Birim Hidrograf, Nethydro
ABSTRACT One of the most critic risks in site selection for mining operations is the potential of flood that could be realized in waterways. Determination of the catchment areas and the flood potential in mining areas is very important while planning the mining operations.
In this project, centennial flood analysis of Hurman Watercourse, which is in the mining operation areas operated by Directorate General of Electricity Generation Corporation (EÜAŞ) in Afşin, Elbistan one of the most important lignite reserve of Turkey, has been realized.
Cumulative flow and harmonic values have been calculated by modelling the Hurman Watercourse Basin that involves the mining operation areas through TAUDEM algorithm.
Hydrograph values are determined according to the flows in different rainfall frequencies as based on flood rate calculations, meteorology data and on the sum of daily rainfall values.
Flood risky areas in Hurman Watercourse are determined by Mocus Hydrograph.
Key Words, Afşin Elbistan Basin, Flood Analysis, Unit Hydrograph, Nethydro
Maden İşletme Sahalarındaki Taşkın Riskli Alanların Havza, Yağış ve Taşkın Analizleri ile Belirlenmesine Bir Örnek : Hurman Çayı, Afşin/Elbistan
A Sample for the Determination of Areas Having Flood Risk in Mining Operational Areas by Basin, Rainfall and Flood Analysis: Hurman Watercourse, Afşin/Elbistan
Tunç Emre Toptaş
Teknik ve Eğitim Müdürü, Netcad Yazılım A.Ş.
Öğretim Görevlisi, Gazi Üniversitesi, Şehir ve Bölge Planlama Bölümü, Ankara Prof.Dr.Suphi Ural
Öğretim Görevlisi, Çukurova Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Adana
1 GİRİŞ
Maden sahalarına işletme izinleri verilmesi öncesinde doğal tehlike analizlerinin doğru yöntemlerle ve yeterince yapılmamasından dolayı çok sayıda can ve mal kaybı meydana gelmektedir. Hidrolojik analizler maden sahaları için yapılması gereken en kritik analizlerdendir.
İşletme izni sahası ve yakın çevresindeki su toplama havzalarının ve bu havzaların akış kollarının havza analizleri ile belirlenmesi; bu havzalara ilişkin yağış analizlerinin gerçekleştirilmesi; yağış analizi sonuçlarına göre işletmesine izin verilen sahalardaki taşkın riskli alanların mekânsal olarak belirlenmesi ve bu alanlarda gerekli önlemlerin alınarak madencilik faaliyetlerinin yürütülmesi can ve mal kayıplarının önüne geçecektir.
1.1 Proje Sahası
Bu çalışmada, ülkemizdeki en önemli linyit yataklarından birisi olan Afşin Elbistan Bölgesi’nde halihazırda EÜAŞ tarafından işletimine devam edilen maden sahalarının içerisinde yer aldığı Hurman Çayı Havzası’ndaki taşkın analizi gerçekleştirilmiştir (Şekil 1).
Şekil 1. Proje Sahası, Afşin/Elbistan
2 HAVZA YAĞIŞ VE TAŞKIN ANALİZLERİ
Maden sahası sektör alanları içerisinde belirlenen noktada Hurman Çayı ana ve alt havzaları modellenmiş; havzaya etki eden meteoroloji yağış istasyonlarının (Meteoroloji Genel Müdürlüğü) sağladığı yağış verileri kullanılarak farklı yağış frekanslarına göre yağış analizleri yapılmış,
yağış analizlerinden elde edilen verilerle taşkın debi hesaplamaları alternatif hidrografik yöntemlere göre gerçekleştirilmiş ve Mockus birim hidrografına göre belirlenen akış kolundaki taşkın riskli alanlar belirlenmiştir.
2.1 Havza Modellemesi ve Akış Ağlarının Belirlenmesi
Hurman Çayı üzerinde belirlenen koordinatta havza sınırları TAUDEM(Tarboton, 1997) algoritmasına göre oluşturulmuştur (Şekil 2).
Şekil 2. Hurman Çayı Üzerinde Çalışma Sahasındaki Ana, Alt Havzalar ve Akış Kolları.
Çalışma sahasındaki havzalar, alt havzalar ve bu havzaları oluşturan akış kolları mekânsal olarak belirlenmiş; her bir akış kolundaki harmonik eğim değerleri hesaplanmıştır (Şekil 3).
Şekil 3. Akış Kolları Harmonik Eğim Hesap Sonuçları
2.2 Yağış Analizleri
Hurman Çayı Havzası yağış analizleri için havza ve çevresinde yer alan meteoroloji istasyonlarına ait yağış verileri girdi olarak kullanılmıştır. Proje sahasına etki eden
‘Sarız’ ve ‘Afşin’ meteoroloji yağış istasyonlarının sağladığı verilerle yağışların alansal dağılımları Thiessen yöntemine göre belirlenmiştir (Şekil 4).
Şekil 4. Sarız ve Afşin Meteoroloji Yağış İstasyonları Alansal Dağılımları
Proje Sahasına etki eden meteoroloji istasyon verilerindeki günlük maksimum yağışlar kullanılarak farklı dağılım fonksiyonları üzerinden yağış analizleri gerçekleştirilmiş; analiz sonuçları Smirnov- Kolmogorov testine tabi tutularak havzadaki en uygun dağılım yönteminin ‘3 Parametreli Log-Normal’ olduğu belirlenmiştir (Şekil 5).
Şekil 5. İstatistiksel Yağış Dağılım Hesaplamaları ve Smirnov-Kolmogorov Testi Sonuçları
Günlük maksimum yağışların ekstrem dağılım hesabı 6 farklı dağılım tipi için 2, 5, 10, 25, 50, 100 ve 500 yıllık sürelere göre hesaplanmıştır (Şekil 6).
Şekil 6. Günlük Maksimum Yağışların Zamana Göre Ekstrem Dağılımları
2.3 Farklı Yağış Frekanslarına Göre Taşkın Debi ve Birim Hidrograf Hesaplamaları
Havzaların fiziksel özellikleri ve konsantrasyon sürelerine bağlı olarak her bir havzanın taşkın debi hesaplaması farklı hidrograf yöntemleri ile gerçekleştirilir.
Bu çalışmaya konu olan havzanın fiziksel özellikleri ve konsantrasyon süresi dikkate alındığında taşkın debi hesaplamaları
Mockus Hidrografı’na göre
gerçekleştirilmiştir. Havzaya etkisi en fazla olan Afşin meteoroloji istasyonunun kritik yağış süresine bağlı olarak plüviyograf katsayısı değeri 0.68; havzanın maksimize faktörü 0.208 olarak alınmıştır. Havzanın alanı ve 2 saatlik kritik yağış süresine bağlı olarak yağış alan dağılım katsayısı 0.715 olarak hesaplanmıştır (Şekil 7).
Şekil 7. Yağış Alan Dağılım Katsayı Hesaplamaları
Proje sahasına konu olan havzanın Mockus Hidrografı’na göre toplanma süresi 9.491 sa, hidrografın yükselme süresi 8.775 sa, hidrografın alçalma süresi 14.654 sa, toplam yağış süresi 23.429 sa ve bu değerlere göre pik debi 17.924 m3/mm/sn olarak hesaplanmıştır (Şekil 8).
Şekil 8. Mockus Hidrografı Grafiği ve Hesap Sonuçları
Mockus Hidrografı hesap sonuçlarına göre 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500 ve 1000 yıllık taşkın pik debileri daha önce hesaplanan yağış alanı dağılım katsayısı, maksimize faktör, plüviyograf katsayısı değerleri ve havzanın karakteristik toprak özellikleri baz alınarak hesaplanmıştır (Şekil 9).
Şekil 9. Mockus Hidrografı’na Göre Hurman Havzasının Farklı Yağış Frekansları İçin Taşkın Pik Debi Hesap Sonuçları
2.4 Taşkın Açısından Tehlikeli Alanların Belirlenmesi
Proje sahasındaki havzanın akış kolu üzerinde taşkın sınırlarının belirlenebilmesi için 400 metrelik enkesitler 50 metre aralıklarla oluşturulmuş, taşkın yayılım alanları bu enkesitler üzerinde belirlenmiştir.
Havza akış kolu Manning katsayısı değeri 0.035 olarak belirlenmiş, akış koluna ait alt ve üst eğim değerleri ve bent sınırları Nethydro tarafından otomatik olarak hesaplanmıştır (Şekil 10). Bu aşamadan sonra taşkın analizi taşkın pik debi değerleri belirlenmiş olan zaman aralıkları için ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir.
Şekil 10. Hurman Havzası 500 Yıllık Taşkın Analizi Parametreleri
Netcad Nethydro ile tüm taşkın parametrik değerleri hesaplanarak oluşturulan taşkın enkesitleri HEC-RAS ortamına aktarılarak her bir enkesitin sağda ve soldaki taşkın sınırları ve bent sınırları gözlemlenmiştir (Şekil 11).
Şekil 11. Taşkın Enkesitleri
İteratif olarak gerçekleştirilen havza, yağış, birim hidrograf ve taşkın pik debi hesaplamaları sonucunda oluşturulan taşkın enkesitleri baz alınarak taşkın yayılım alanları belirlenmiştir (Şekil 12).
Şekil 12. Taşkın Açısından Tehlikeli Alanlar
3 SONUÇ
Maden sahaları içerisindeki madencilik faaliyetlerinin planlanması öncesinde, bu sahalardaki topografik, hidrotopografik, hidrolojik ve çevresel analizlerin gerçekleştirilmesi ve bu analiz sonuçlarına göre riskli alanların belirlenmesi ile bu alanlarda gerekli önlemlerin alınarak madencilik faaliyetlerinin yürütülmesi insan hayatı ve doğal kaynaklarımızın korunması açısından büyük önem taşımaktadır.
Bu çalışmada maden sahaları için en kritik hidrolojik risklerden birisi olan taşkın riskinin mekânsal olarak nasıl modellenebileceği konusunda bir yaklaşım ortaya koyulmuştur. Bu tarz analizlerin gerçekleştirilmesinde bilişim teknolojilerinin katkısı kaçınılmazdır. Çağdaş madencilik bilim ve teknolojisi madencilik faaliyetlerinin her aşamasında bilgi ve bilginin değerlenmesini sağlayan bilişim teknolojilerinin kullanılmasını gerektirmektedir.
