Ege bölgesi doğal akarsularında katı madde taşınımı için ampirik, regresyon ve yapay zeka yöntemlerinin uygulanması

Akarsu morfolojisinin anlaşılmasında, barajların projelendirilmesinde, içme ve kullanma suyu temin problemlerinde, havza yönetimi çalışmalarında, akarsudaki kirlilik seviyelerinin belirlenmesinde askıda katı madde yükünün doğru tahmini oldukça büyük önem taşır. Akarsulardaki askıda katı madde miktarı, sediment gözlem istasyonlarında yapılan doğrudan ölçümler, sediment anahtar eğrisi, regresyon, yapay zeka yöntemleri ve deneysel çalışmalara dayanan ampirik yaklaşımlar gibi farklı yöntemlerle belirlenebilmektedir. Sediment gözlem istasyonlarında yapılan doğrudan ölçümler en güvenilir yol olmakla birlikte, bu yöntem oldukça pahalı ve zaman alıcı olup, özellikle taşkın zamanlarında ölçüm kesitlerine ulaşım bazı durumlarda sorun yaratmaktadır. Bu yüzden, akım ve yağış ölçümleri ile karşılaştırıldığında, sediment ölçümleri daha uzun aralıklarla gerçekleştirilmektedir.Çalışmada, Ege Bölgesi'nin başlıca su kaynakları olan Gediz, Küçük Menderes ve Büyük Menderes nehirleri, askıda katı madde taşınımı açısından irdelenmiştir. Oluşturulan senaryolar ışığında bölgedeki dört istasyon için sediment anahtar eğrisi, regresyon ve yapay zeka yöntemleri ile ampirik yaklaşımlar denenmiştir. Çalışmanın birinci kısmında, askıda katı madde gözlemlerinden yararlanılarak, askıda katı madde yükü tahmini için modeller kurulması hedeflenmiştir. Bu amaçla gerçekleştirilen regresyon yöntemleri uygulamalarında hem çoklu doğrusal hem de çoklu doğrusal olmayan modeller kurulurken, yapay zeka yöntemlerinden de hem yapay sinir ağları hem de adaptif sinirsel bulanık sistemler incelenmiştir. Çalışma sonucunda, Türkiye'de sıklıkla kullanılan sediment anahtar eğrisi yönteminin çok doğru tahminler yapmadığı, yapay zeka yöntemlerinin ise genel olarak tüm istasyonlarda iyi sonuç verdiği gözlenmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında ise, askıda katı madde yükü literatürde yeralan çeşitli ampirik yaklaşımlar yardımıyla akarsu ve havza özelliklerine bağlı olarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. Ampirik yaklaşımların uygulanabilmesi için gerekli olan bazı parametreler arazi ve laboratuar çalışması ile elde edilmiştir. Ampirik yaklaşımlarda Ege Bölgesi için en uygun yaklaşım Brooks Metodu olarak belirlenirken, bu metodun Ege Bölgesi için kalibrasyonu ise Genetik Algoritma ile gerçekleştirilmiştir.Çalışmanın üçüncü kısmı ise günlük yağış ve akım verileri kullanılarak günlük sediment yüklerinin tahminine yönelik çalışmaları kapsamaktadır. Mevcut uygulamada ayda bir yapılan sediment ölçümlerinden yararlanılarak sediment anahtar eğrisi elde edilmekte, daha sonra günlük yapılan akım gözlemleri kullanılarak sediment anahtar eğrisinden günlük sediment yükleri hesaplanmaktadır. Ancak daha önce de belirtildiği gibi, sediment anahtar eğrileri çok sağlıklı sonuçlar vermemektedir. Bu bağlamda, yapay sinir ağları yöntemiyle kurulan model ile Gediz Nehri Acısu İstasyonu'ndaki gözlem yapılmayan günlere ait günlük askıda katı madde yükleri tahmin edilmiştir.Çalışmanın son bölümünde dört istasyonun verileri bölgesel analiz kapsamında incelenmiş ve duyarlılık analizi yapılmıştır. Bu sonuçlara göre askıda katı madde taşınımında en etkin parametre olarak askıda taşınan malzemenin dane çapı belirlenmiştir.