İnsansız hava aracı, fotogrametri ve coğrafi bilgi sistemleri uygulamaları kullanılarak Çay Barajı’nın 2-D baraj yıkılma analizlerinin yapılması

Abstract

Bu çalışmada, Afyonkarahisar ili Çay ilçesinde bulunan Çay Barajı’nın olası yıkılması sonucunda mansap bölgesinde meydana gelebilecek hidrolik tehlikeler ile sosyoekonomik etkiler araştırılmıştır. Modelleme sürecinde, Harita Genel Müdürlüğünden temin edilen Sayısal Yükseklik Modeli verileri ile insansız hava aracı kullanılarak fotogrametrik yöntemlerle üretilen yüksek çözünürlüklü sayısal yükseklik verileri bütünleştirilerek hibrit bir arazi modeli oluşturulmuştur. CORINE arazi örtüsü verileri kullanılarak farklı arazi kullanım sınıflarına uygun Manning pürüzlülük katsayıları belirlenmiş ve iki boyutlu kararsız akım analizleri HEC-RAS 6.2 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Baraj yıkılma gediğine ilişkin parametreler; MacDonald ve Langridge-Monopolis, Froehlich (1995), Froehlich (2008), Von Thun ve Gillette ile Xu ve Zhang tarafından geliştirilen beş farklı ampirik yaklaşım kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen taşkın hidrografları, pik debi değerlerinin ve pik debiye ulaşma sürelerinin kullanılan gedik tahmin yöntemine bağlı olarak önemli ölçüde değiştiğini göstermiştir. En yüksek taşkın etkisini veren Froehlich (2008) yaklaşımında pik debi yaklaşık 5 600 m³/s olarak hesaplanmış ve bu değere gedik oluşumunun başlamasından yaklaşık 20 dakika sonra ulaşılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre taşkın dalgasının ilk 30 dakika içerisinde Çay ilçe merkezindeki yoğun yerleşim alanlarına ulaştığı ve daha sonra Eber Gölü havzasına doğru ilerlediği belirlenmiştir. Coğrafi bilgi sistemleri ortamında gerçekleştirilen konumsal analizler, yaklaşık 16 000 kişinin taşkından doğrudan veya dolaylı olarak etkilenebileceğini ortaya koymuştur. Özellikle Tekke ve Cedit mahalleleri, kısa taşkın ulaşma süreleri ve yüksek su derinlikleri nedeniyle en kritik bölgeler arasında belirlenmiştir. Çalışma sonuçları, yüksek çözünürlüklü İHA tabanlı topoğrafik verilerin farklı gedik senaryolarıyla birlikte kullanılmasının iki boyutlu baraj yıkılma analizlerinin güvenilirliğini artırdığını göstermektedir. Elde edilen taşkın yayılımı ve ulaşma süresi haritaları; acil durum eylem planlarının güncellenmesi, erken uyarı sistemlerinin geliştirilmesi, tahliye güzergâhlarının belirlenmesi ve mansap bölgesindeki risklerin azaltılması için bilimsel bir altlık sunmaktadır.

This study investigates the potential hydraulic hazards and socioeconomic impacts that could occur in the downstream region as a result of the possible failure of the Çay Dam, located in the Çay District of Afyonkarahisar Province. During the modeling process, a hybrid terrain model was created by integrating Digital Elevation Model (DEM) data obtained from the General Directorate of Mapping with high-resolution digital elevation data generated using photogrammetric methods via unmanned aerial vehicles (UAVs). Manning roughness coefficients appropriate for different land-use classes were determined using CORINE land cover data, and two-dimensional unsteady flow analyses were performed using HEC-RAS 6.2 software. Parameters related to the dam failure breach were calculated using five different empirical approaches developed by MacDonald and Langridge-Monopolis, Froehlich (1995), Froehlich (2008), Von Thun and Gillette, and Xu and Zhang. The resulting flood hydrographs showed that peak discharge values and the time to reach peak discharge varied significantly depending on the breach prediction method used. In the Froehlich (2008) approach, which produced the highest flood impact, the peak discharge was calculated to be approximately 5 600 m³/s, and this value was reached approximately 20 minutes after the onset of the breach. According to the simulation results, the flood wave reached the densely populated areas in the Çay district center within the first 30 minutes and subsequently moved toward the Eber Lake basin. Spatial analyses conducted in a geographic information system (GIS) environment revealed that approximately 16 000 people could be directly or indirectly affected by the flood. In particular, the Tekke and Cedit neighborhoods were identified as among the most critical areas due to short flood arrival times and high water depths. The study results show that the use of high-resolution UAV-based topographic data in conjunction with different breach scenarios enhances the reliability of two-dimensional dam failure analyses. The resulting flood spread and arrival time maps provide a scientific basis for updating emergency action plans, developing early warning systems, determining evacuation routes, and mitigating risks in the downstream area.