sustainable water and stormwater management for metu campus a thesis submitted to the

248 Pages·2017·10.76 MB·English

SUSTAINABLE WATER AND STORMWATER MANAGEMENT
FOR METU CAMPUS

A THESIS SUBMITTED TO
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES
OF
MIDDLE EAST TECHNICAL UNIVERSITY

BY
MELİKE KİRAZ

IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS
FOR
THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE
IN
ENVIRONMENTAL ENGINEERING

JULY 2018

Approval of thesis:
SUSTAINABLE WATER AND STORMWATER MANAGEMENT
FOR METU CAMPUS
Submitted by MELİKE KİRAZ in partial fulfillment of the requirements for the degree
of Master Degree of Science in Environmental Engineering Department, Middle
East Technical University by,
Prof. Dr. Halil Kalıpçılar
Dean, Graduate School of Natural and Applied Sciences

Prof. Dr. Kahraman Ünlü
Head of Department, Environmental Engineering

Assoc. Prof. Dr. Emre Alp
Supervisor, Environmental Engineering Dept., METU

Prof. Dr. Elçin Kentel Erdoğan
Co-Supervisor, Civil Engineering Dept., METU

Examining Committee Members:

Prof. Dr. Ayşegül Aksoy
Environmental Engineering Dept., METU

Assoc. Prof. Dr. Emre Alp
Environmental Engineering Dept., METU

Prof. Dr. Elçin Kentel Erdoğan
Civil Engineering Dept., METU

Assist. Prof. Dr. Yasemin Dilşad Yılmazel
Environmental Engineering Dept., METU

Assist. Prof. Dr. Firdes Yenilmez
Environmental Engineering Dept., Akdeniz University

Date: July 16, 2018
I hereby declare that all information in this document has been obtained and
presented in accordance with academic rules and ethical conduct. I also declare
that, as required by these rules and conduct, I have fully cited and referenced all
material and results that are not original to this work.

Name, Last name: Melike Kiraz
Signature:

iv
ABSTRACT

SUSTAINABLE WATER AND STORMWATER MANAGEMENT
FOR METU CAMPUS

Kiraz, Melike
M.Sc., Department of Environmental Engineering
Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Emre Alp
Co-Supervisor: Prof. Dr. Elçin Kentel Erdoğan

July 2018, 226 pages

As the environmental concerns increase, Sustainable/Green Campus applications with
high level of environmental performance became widespread all over the world.
Sustainable Campus practices include implementations regarding energy, waste, food,
water, buildings and transportation. As a part of sustainable campus implementations,
sustainable water management is an approach to plan, manage and use the water in the
campus. In this context, METU is aware of the need to take actions for providing
sustainable solutions for the campus. A comprehensive study funded by Middle East
Technical University (METU) was initiated in 2014 to support METU’s initiatives to
develop sustainable campus strategies. In this study, three main components were
focused and these were water management, stormwater management and asset
management in the context of sustainability for METU Campus. First, water resource of
the campus was investigated by field work and evaluation of water withdrawal and water
level data. Water consumption is analyzed especially at high demand locations such as
dormitories, cafeteria and swimming pool. Evaluation of consumptions in dormitories
was supported by the outcomes of a survey which aimed to understand the social
v
behavior. In the second stage, a rainfall-runoff model in SWMM is developed both to
understand stormwater collection and to evaluate potential benefits of Low Impact
Development applications in the campus. Finally, the current situation of the water
infrastructure system in the campus is investigated through an asset management
approach. It is aimed that the outcomes of this study will aid decision makers in
developing sustainable water management strategies for METU Campus.
Keywords: Sustainability, water management, green campus, stormwater management,
asset management

vi
ÖZ

ODTÜ KAMPÜSÜ’NDE SÜRDÜRÜLEBİLİR SU VE YAĞMURSUYU
YÖNETİMİ

Kiraz, Melike
Yüksek Lisans., Çevre Mühendisliği Bölümü
Tez Yöneticisi : Doç. Dr. Emre Alp
Ortak Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Elçin Kentel Erdoğan

Temmuz 2018, 226 Sayfa

Çevresel problemler arttıkça, tüm dünyada yüksek düzeyde çevresel performansa sahip
Sürdürülebilir/Yeşil Kampüs uygulamaları yaygınlaşmıştır. Sürdürülebilir Kampüs
uygulamaları enerji, atık, gıda, su, binalar ve ulaşım ile ilgili uygulamaları içermektedir.
Sürdürülebilir kampüs uygulamalarının bir parçası olan sürdürülebilir su yönetimi,
kampüsteki suyu planlamak, yönetmek ve kullanmak için bir yaklaşımdır. Bu kapsamda,
ODTÜ, kampüsü için sürdürülebilir çözümler sunma konusunda harekete geçmesi
gerektiğinin farkındadır. ODTÜ’nün sürdürülebilir kampüs stratejileri geliştirme
girişimlerini desteklemek amacıyla 2014 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi
(ODTÜ) tarafından finanse edilen kapsamlı bir çalışma başlatıldı. Bu çalışmada ODTÜ
kampüsü sürdürülebilirliği kapsamında üç ana unsura yoğunlaşılmıştır ve bunlar; su,
yağmur suyu ve varlık yönetimidir. İlk olarak, kampüsün su kaynağı, saha çalışması ve
su seviyesi ve çekilen su miktarı verilerinin değerlendirilmesiyle incelenmektedir. Su
tüketimi özellikle yurtlar, kafeterya ve yüzme havuzu gibi talebin yüksek olduğu
yerlerde analiz edilmektedir. Yurtlardaki su tüketiminin değerlendirilmesi sosyal
davranışı anlamaya yönelik yapılmış bir anketin sonuçları ile desteklenmektedir. İkinci
vii
aşamada, SWMM kullanılarak bir yağmur-yüzeysel akış modeli hem yağmur suyu
toplanmasını anlamak hem de kampüste düşük etkili uygulamalarının potansiyel
faydalarını değerlendirmek için geliştirilmiştir. Son olarak, kampüs içerisindeki su
altyapı sisteminin mevcut durumu, varlık yönetimi yaklaşımıyla incelenmiştir. Bu
çalışmanın sonuçlarının, karar vericilere ODTÜ Kampüsü için sürdürülebilir su yönetimi
stratejileri geliştirmede yardımcı olacağı düşünülmektedir.
Anahtar kelimeler: Sürdürülebilirlik, su yönetimi, yeşil kampüs, yağmursuyu yönetimi,
varlık yönetimi

viii
To my family

ix
ACKNOWLEDGEMENTS

I would like to thank a number people for their support and guidance during the
completion of this thesis. First of all, I would like to express my most sincere gratitude
to my advisor Assoc. Prof. Dr. Emre Alp for his patient guidance, motivating comments
and feedbacks, and encouragement throughout my graduate study. I will always be
grateful for his endless support. I would also like to thank my co-advisor Prof. Dr. Elçin
Kentel for her valuable comments, suggestions and insight on this thesis.
I also want to extend my thanks to my dissertation committee members, Prof. Dr.
Ayşegül Aksoy, Assist. Prof. Dr. Yasemin Dilşad Yılmazel and Assist. Prof. Dr. Firdes
Yenilmez for their invaluable feedbacks and suggestions.
I would like to thank İlhan Sepin, Bekir Bakırcı and Yusuf Özen from METU Water and
Heat Management Unit, Ebru Ercan Çelik who is Director of Dorm 1, Nurcan Altınay
from Directorate of METU Swimming Pool, Gülsün Uğurlu and Mehmet Fatih Şahin
who is food engineer in METU Cafeteria for their help during the site visits and
investigation of dormitories, swimming pools and cafeteria in the study.
I wholeheartedly thank my lifelong friends Gamze Dinç and Elif Yılmazoğlu for
supporting and motivating me. I deeply appreciate their belief in me. I really appreciate
constant help and moral support provided by my friends and colleagues Pınar Tuncer,
Gizem Yücel, Nazlı Barçın Doğan, Hazal Aksu Bahçeci and Selin Özkul through my
thesis study. I would also like to thank Sevde Karayılan who helped me during site visits
of the project.
I owe my deepest gratitude to my family who have always believed in me and
encouraged me throughout my life. None of them would have been possible without
their love and patience.
x