The growing water demand, increasing adverse effect of mankind to the nature forces water managers and researchers to take protective measures to protect the quality and quantity of the water. The interface between groundwater and surface water within river ecosystems, called hyporheic zone (HZ), gained attention from a range of disciplines. The importance of HZ for the quality and quantity of the water is well understood at local and reach scales. However, there is a need for a method to provide parameter sets to water managers regarding HZ to make decisions. This thesis attempts to provide a new method for estimation of parameters at reach scale for water managers and researchers, and better understanding of the effect of pool and riffle systems at local scale. For this purpose, novel monitoring tools fiber-optic distributed temperature sensing and mini-LOcal MOnitoring Station (LOMOS) are combined and processed with a fully coupled transient finite model solving the water flow and heat transport in porous media. The parameters are obtained with the help of an inversion script, and a 2-D mesh is developed to test the parameters that are obtained from 1-D vertical model for the HZ. The results are validated with independent observations for FO-DTS, observed temperature series for hydro-thermal parameters, and observed temperature series for 2-D mesh. The average RMSE is 0.24 for the parameters, and the difference between observed vs. simulated temperature time series is less than 0.2°C for 2-D mesh. The implications of these results are the method proposed here can pave the way for better decisions on HZ for water managers and researchers, and a better understanding of the effect of pool and riffle sequences.

Su kaynaklarına duyulan ihtiyacın artması ve doğadaki tahribatın gittikçe artması, su kaynaklarını yönetenleri ve bu konuda çalışanları koruyucu önlemler almaya itmiştir. Yer üstü sularının ve yer altı sularının birleştiği bölge olan hiporeik bölge ise geçtiğimiz yıllarda araştırmacılar tarafindan oldukça ilgi çekmiştir. Hiporeik bölgenin su kaynaklarının kalitesi ve miktarı için olan önemi farklı skalalarda araştırmacılar tarafından oldukça iyi anlaşılmıştır. Fakat, hiporeik bölge (HZ) üzerinde alınacak kararlar açısından yeni ve güvenilir parametrelere ihtiyaç gittikçe artmaktadır. Bu tez su yönetimi açısından ihtiyaç duyulan parametreleri elde etmek için yeni bir yöntem ortaya koymakta ve su kaynakları yöneticilerine daha iyi karar alma mekanizması oluşturmayı hedeflemektedir. Bu çerçeve içinde, yeni bir izleme yöntemi olan fiber optik dağıtımlı sıcaklık izleme yöntemi (FO-DTS) ve yerel izleme istasyonu (mini-LOMOS) yöntemi birleştirilmiştir. Elde edilen veri, tam bağlaşık geçici sonlu bir su ve sıcaklık akış modeli ile çözümlenmiş ve hidro-termal parametreler inversiyon kodu ile tek boyutlu dikey model için elde edilmiştir. Fiber optik verisi, bağımsız sıcaklık verisiyle sağlaması yapılmış ve hiporeik bölge içinde 2 boyutlu bir sıcaklık ve su akış modeli geliştirilmiştir. Model performansı istatistiksel karşılaştırmayla ortaya konulmuştur. Kök ortalama kare hatası (RMSE), 0.24 olarak bulunmuş ve 2 boyutlu model ile gözlemlenen sıcaklıklar arasındaki fark 0.2°C olarak elde edilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, elde edilen model sayesinde, su kaynakları yönetimi ve çalışanları için daha güvenilir bir karar mekanizması elde edilmiştir.