Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BURAK CAN
Danışman: Halil İbrahim Burgan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Su canlılar için vazgeçilmez bir unsurdur. İnsanlar sudan yararlanmak için başlangıçta su kaynaklarına yakın yerlerde konaklayarak ihtiyaçlarını gidermişlerdir. Artan nüfus ve tarım faaliyetleriyle birlikte suya ihtiyaç artmış çeşitli iletim ve depolama yöntemleri geliştirilmiştir. Günümüzde ise artan nüfus, sanayileşme, tüketim artışı ve küresel ısınma gibi etkenler temiz su kaynaklarının tükenmesine sebep olmaktadır. Bu sebeple akarsu havzalarının kapsamlı ve sürdürülebilir bir plan dahilinde yönetilmesi gerektirmektedir. Akarsu havzalarında kapsamlı bir planlama yapılabilmesi için akarsu hidrograflarının tahmin edilebilmesi çok büyük önem arz etmektedir.
Bu çalışmada Batı Akdeniz Havzasında bulunan Ağva, Ulupınar; Antalya Havzasında bulunan Çandır, Doyran ve Karaman Derelerinin CBS (Coğrafi bilgi sistemleri) tabanlı bir program olan NetHydro kullanılarak hidrolojik havza modellemesi yapılmıştır. Öncelikle ASTER (Gelişmiş uzay kaynaklı termal emisyon ve yansıma radyometresi) GDEM (Küresel sayısal yükselti modeli) verileri indirilmiş, sayısal yükseklik modeli oluşturulmuş ve AGİ (akım gözlem istasyonu) konumlarına göre havza sınırları belirlenmiştir. Thiessen alanları yöntemi ile yağış alanları belirlenmiş ve yağış gözlem istasyonu verileri Kolmogorov-Smirnov testine tabi tutulup avza üzerine düşen yağış miktarları hesaplanmıştır. Akarsuların taşkın debileri DSİ (Devlet Su İşleri) sentetik, SCS (Toprak koruma servisi), Snyder ve Mockus yöntemleri ile hesaplanmıştır. Ayrıca, AGİ verileri kullanılarak istatistiksel olarak taşkın debileri tahmin edilmiş ve daha önce yapılan çalışmalarla elde edilen taşkın debileri kullanılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Batı Akdeniz ve Antalya Havzalarında istatistiksel yöntemlerin değerlendirme ölçütlerine göre performansının iyi olmadığı anlaşılmıştır. DSİ sentetik ve SCS birim hidrograf yöntemlerinin bölge karakteristiğini yansıttığı, sonuçların daha önce yapılan çalışmalar ile uyumlu olduğu görülmüştür. NetHydro programının tutarlı sonuçlar verdiği, hidrolojik çalışmalar için kolaylaştırıcı etkisi bulunduğu ve pratik bir alternatif olduğu düşünülmektedir.
Derin öğrenme yöntemlerinden olan LSTM (Uzun-kısa dönemli hafıza) mimarisi kullanılarak akım tahmini yapılmıştır. AGİ verileri kullanılarak Ağva, Ulupınar, Çandır, Doyran ve Karaman akarsularının akım tahmini yapılmıştır. LSTM mimarisinde optimizasyon yöntemi olarak Adam (uyarlanabilir moment tahmini), RMSprop (karekök ortalama karesi yayılımı) ve SGDM (momentumlu stokastik gradyan inişi) kullanılmış; model hafızası 30, 60, 90 ve 120 gün olarak belirlenmiştir. Winsorize işlemi ise aykırı değerlerin etkisini azaltmak amacıyla %0, 2.5 ve 5 oranlarında uygulanmıştır. Model performansını ölçmek için NSE, R², KGE, MSE, RMSE ve MAE değerlendirme ölçütleri kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde genel olarak en iyi sonuçlar Adam ile sonrasında sırasıyla RMSprop ve SGDM ile elde edilmiştir. Günlük hafıza açısından bakıldığında 60 ve 90 günlük sonuçların diğerlerine kıyasla daha iyi olduğu söylenebilir ancak tam bir tutarlılık bulunmamaktadır. Winsorize oranının artması model performansını iyileştirmiş, aykırı değerlerin etkisini azaltmıştır. Winsorize işlemi ile R2 %80-97 aralığında bir değer almıştır. Bu durum model performansının veri yapısı ile doğrudan ilişkili olduğunu ve aykırı değerlerin tahmininde modelin performansının düştüğünü göstermektedir. LSTM modeli hidrograf tahmininde çok başarılıdır ve zayıf yönlerinin hibrit modeller veya yeni yaklaşımlar ile geliştirilmesi gerektiği saptanmıştır.
Sonuç olarak bu tez çalışması taşkın debisi hesaplamalarında DSİ ve SCS yöntemlerinin güvenilirliğini vurgularken, LSTM modelinin akım tahmini için etkili bir yöntem olduğunu göstermiştir. Çalışma, hidrolojik modelleme ve taşkın yönetimi konularında hem teorik hem de uygulamalı katkılar sunmaktadır.