FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "Birim hidrograf" ile FBE- Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeBulanık zincir model temelleri ve hidrograf tahminleri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017) Güçlü, Yavuz Selim ; Şen, Zekai ; 10141249 ; Hidrolik ve Su Kaynakları Mühendisliği ; Hydraulics and Water Resources EngineeringSu, insan ve diğer canlıların hayatlarını sürdürmeleri için ihtiyaç duydukları hava, toprak ve ateş (enerji) gibi birincil maddelerdendir. Bu sebepledir ki, tarihte kurulmuş şehirler ve medeniyetler çoğunlukla su kaynaklarını merkeze almak suretiyle gelişmişlerdir. Ancak tarihte ve günümüzde canlılar için son derece gerekli suyun faydalı yönlerinin yanı sıra zararlı yönleri de vardır ki, bunların en önemlisi özellikle şiddetli yağışlar sonrası ortaya çıkan taşkın zararları ve yağışların az olması durumunda ortaya çıkan kurak süreler ve canlılar üzerindeki etkileridir. Taşkın (sel), özellikle şiddetli yağış sonrasında akarsuyun olağan şartlar altında akışını sürdürdüğü yatağından taşmak suretiyle akışına devam ettiği olaya denir. Su basması ise taşkınla birlikte meskûn bölgenin sular altında kalması olayıdır. Bu tür afet durumlarından korunmanın birinci kuralı ilgili havzaya ait mecranın uygun bir şekilde tasarlanıp inşa edilmesidir. Diğer bir kural ise ortaya çıkacak yağışa göre gerçek zamanlı ve en doğru tahminleri ortaya koyabilmektir. Bu tez çalışmasında ikinci kural için adımlar atılmıştır ve en doğru hidrograf tahmini adına literatüre önemli katkılar yapılmıştır. Hidrolojinin önemli konularından tepe (pik) debi ve hidrograf tahmini, şehirleşme ile birlikte daha önemli bir hal almıştır. Mevcut modeller özellikle de orta ve büyük boyuttaki havzalar için iyi sonuçlar verirken küçük havzalar için tahminler ölçümlerle pek örtüşmemektedir. Bu çalışmada İstanbul'un Avrupa yakasında bulunan ve Ayamama ismiyle bilinen küçük bir havza üzerinde 2013 ve 2014 arası iki yıllık ölçümler yapılarak üretilen dört farklı modelin ayarlaması yapılmış ve tahminler üretilmiştir. Hidrograf tahmini gerçek girdilerinin fazlalığı sebebiyle tahmin edilmesi son derece zor ve karmaşık bir meseledir. Karmaşık olayların modellenmesi için önemli bir araç konumundaki Bulanık Mantık günümüzde artık yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu düşünceyle tez çalışması için bulanık zincir modeli (Mamdani-ANFIS) önerilerek iyi bilinen ve yaygın kullanılan bir modelle (SCS-Snyder) kıyaslanmıştır. Bulanık zincir modeli Mamdani ve Sugeno (ANFIS) isimli iki halkadan meydana getirilmiştir. Birinci halka da üç girdi ile toprak nemi çıktısı ikinci halkada da dört girdi ile tepe debi çıktısı elde edilmiştir. Mamdani bulanık çıkarım yapısında sözellik tam anlamıyla hâkimiyet kurduğundan modelin girdi ve çıktısına ait herhangi bir veri takımı bulunmasa da tecrübeye dayalı cümleler ve sözler sayısallaştırılabilmektedir, çünkü girdiler gibi çıktılar da bulanıklaştırılmaktadır. Bulanık zincir modelinin en önemli özelliği birinci aşamada toprak nemini tahmin etmesidir, ancak neme dair veri takımı mevcut değildir. Dolayısıyla, toprak nemi tahmin edilirken ilgili girdilerle Mamdani çıkarım yapısı kullanılmıştır. Sugeno bulanık çıkarım yapısında ise girdiler her ne kadar bulanıklaştırılsa bile çıktı için bir takım kesin sayısal ifadelerin belirlenmesi gerekmektedir. Dolayısıyla bu çıkarım yapısında hem girdi hem de çıktı değerleri ölçülmelidir. Bu bilgiler düşünülerek, önerilen bulanık zincir modelin ikinci halkasında ANFIS (Sugeno) yazılımı kullanılmıştır. Ek olarak, aynı veriler kullanılarak tezde ikinci bir bulanık zincir modeline de yer verilmiştir. Bulanık zincir modelinin eğitilip çalıştırılması için fazladan üç farklı girdiye daha ihtiyaç duyulmaktadır. Bu durum her ne kadar hassas sonuçlar verse de, modelin başka havzalarda kullanımını zorlaştırmaktadır. Bunun için daha az veriyle çalışmaya imkan tanıyan ve tek aşamalı bulanık modeller de önerilerek tezde sunulmuştur. Ortalama mutlak hata sonuçlarına göre bulanık zincir modeli en iyi uç (pik) debi tahminlerini, bulanık modeller yaklaşık tahminleri ve SCS-Snyder de çoğunlukla ölçümden uzak tahminleri üretmişlerdir. Bu aşamadan sonra hidrograflar çizdirilerek görsel kıyaslamalar da yapılmıştır. Hidrograflar çizdirilirken SCS tarafından önerilmiş boyutsuz birim hidrograf koordinatlarından faydalanılmıştır. Bu tez çalışmasında BZM temellerinin kullanılabilirliği farklı bir uygulama ile ayrıca gösterilmiştir. Arap yarımadasının en büyük ülkesi Suudi Arabistan'da bulunan bazı meteorolojik ölçüm noktaları üçerli öbekler halinde dikkate alınarak Buharlaşma+Terleme (BT) tahmini yapılacaktır. BT zeminin toprak ve bitki ile değişik oranlarda örtülmesi durumunda suyun sıvı halden gaz haline geçişine denmektedir. İki olayı birden içeren BT birçok araştırmacı tarafından bir takım denklemler önerilerek hesaplanmıştır. Ancak, birçok girdiyi içeren Penman-Monteith (PM) yöntemi hem kurak hem de nemli bölgeler için en hassas yöntem olduğu ortaya koyulmuştur. PM hassas sonuç üretmesi sebebiyle birçok araştırmacının BT hesaplaması için kullandığı vazgeçilmez bir denklemdir. Günümüzde PM denklemi yoğun bir şekilde kullanılırken yapay zekâ yöntemleri de kullanarak BT tahmini konusunda yol alınmaktadır. Farklı yapay zekâ yöntemleri bulanık mantık, yapay sinir ağı, genetik algoritma ve bunların türevleri kullanılmak suretiyle farklı girdi türleri ile BT modelleri kurulmuş ve tahminler üretilmiştir. Gerçekleştirilen tüm çalışmalar ilgili ölçüm noktasının kendi verisi dikkate alınarak o nokta için BT tahmini ve hesabı yapılmıştır. Bu çalışmada ilk defa iki noktanın verilerinden bu iki noktaya yakın olan üçüncü bir ölçüm noktası için BT tahmini yapılacaktır. Bu maksat için tezin uç debi tahmininde önerilen BZM'ne benzer bir zincirleme akış diyagramı geliştirilmiştir. Buna ek, iki noktaya ait PM ile hesaplanan BT'ler ile üçüncü noktann BT'sini tahmin etmek için bulanık model geliştirilecektir. BT hesabı için PM denklemi kullanılırken önerilen tahmin modelleri için de Sugeno bulanık mantık ve BZM ilkelerinden faydalanılacaktır. Sonuçta, BT tahmini için biri bulanık model biri de BZM toplam iki model üretilmiştir ve birbiri ile kıyaslanmıştır.