Hidrolik süreçlerin bilgi içeriğindeki değişim miktarı olarak entropi tanımı

Su kaynakları sistemlerinin teknik ve ekonomik yönden en uygun şekilde planlanması, kurulacak sistemlerin tasarım ve işletimi için gerekli parametrelerin belirlenmesi, ölçüm ağlarının optimum planlanması ile işletme performanslarının belirlenmesi ve belirsizlik altında karar verme açısından, hidrolojik gözlemlerin getirdiği bilgiyi tanımlayabilecek nesnel bir ölçüte gereksinim vardır. Matematiksel İletişim Kuramı ya da Bilgi Kuramı olarak tanımlanan bilim dalı çerçevesinde geliştirilmiş olan entropi kavramı, bu açıdan uygun bir kriter oluşturmakta ve su kaynaklan mühendisliği problemlerinin çözümünde geniş uygulama alanı bulmaktadır. Entropi, rasgele karakterdeki hidrolojik süreçlerin içerdiği belirsizliğin ölçüsü olmakta ve yapılan gözlemler yoluyla kazanılan bilgi = giderilen belirsizlik olarak tanımlanmaktadır. Bu niteliği ile entropi kavramı, bilgi içeriğini dolaylı olarak belirleyebilen bir ölçüt olmaktadır. Entropi kavramı tanımlanan biçimiyle, su kaynaklan mühendisliğinde hidrolojik süreçlerin belirsizliğinin saptanması, süreci en az taraflı temsil edecek olasılık dağılımının saptanması, hidrolojik süreçler arası bilgi aktarımı, ölçüm ağlarının planlanması ve en uygun ölçüm aralıklarının seçilmesi, ölçüm dizisinin bilgi içeriğinin saptanması, matematik modellerin doğal süreçlere uygunluk derecelerinin belirlenmesi, süreçler arası ilişkilerin ve beslenme sistemlerinin araştırılması, ölçüm ağlarının işletme performanslarının belirlenmesi, optimizasyon ve karar verme teorisi alanlarında uygulama olanağı bulmuştur. Bununla birlikte, uygulamada ortaya çıkan birtakım matematiksel problemler yöntemin daha yaygın biçimde kullanılmasını engelleyici bir nitelik taşımaktadır. Entropi yönteminin sürekli hal için tanımında yapılan eksiklik ve yanlışlıklardan kaynaklanan bu problemler: pozitif bir büyüklük olarak tanımlanan entropinin pratikte negatif değerler de alması; aynı süreç için farklı olasılık dağılımları kabul edildiğinde farklı entropi değerlerinin - iv -hesaplanması; mevcut tanımda kullanılması gereken keşikleme aralığının seçimine bağlı olarak, entropi değerlerinin (-a>;+°o) aralığında ötelenmesi; farklı büyüklüklere ya da farklı olasılık yapılarına sahip değişkenlerin belirsizliklerinin kıyaslanamaması olarak özetlenebilir. Sunulan çalışma, entropi kavramının sürekli hal için tanımından kaynaklanan problemlerin giderilmesi ve yöntemin tartışılabilir yönlerinin ortadan kaldırılarak, daha nesnel ve güvenilir hale getirilmesi amacına yönelmiştir. Bu çerçevede, sürekli hal için entropinin matematiksel tanımının yapılması hedeflenmiştir. Sürekli hal için, kazanılan bilgi = giderilen belirsizlik olarak tanımlanan entropi değerinin yerine, bilgi içeriğindeki değişim miktarı (variation of entropy) olarak adlandırılan, yeni bir tanıma gidilmesi ve mevcut problemlerin bu yeni tanımla ortadan kaldırılması amaçlanmıştır. Çalışmada sunulan yöntemin sentetik seriler ve Ceyhan havzasında yer alan dört akım gözlem istasyonunun günlük ortalama akışları üzerinde uygulanması sonucunda, yöntemin pratik problemlerin çözümünde kullanılmasının mümkün olduğu görülmektedir. Gerçek veriler üzerinde yapılan bu uygulamaların sonuçlarının, halen kullanılmakta olan yöntemin verdiği sonuçlarla kıyaslanması ile, sürekli hal için tanımlamış olan entropi kavramının kullanılmasıyla su kaynaklan mühendisliği alanındaki problemlere daha uygun çözümler getirilebileceği görülmüştür. Özellikle, giderek önem kazanan ölçüm ağlarının planlanması ve en uygun ölçüm aralıklarının belirlenmesi konularında, nesnel kararlara ulaşmak mümkün olabilecektir. Bunun ötesinde, sürekli hal için önerilen tanımın, keşikleme aralığına bağlı olmayışı nedeniyle, buna bağlı olarak ortaya çıkan problemlerin tümünden kurtulma olanağı getirmekte; dağılım seçimine bağlı olarak tanımlanan güven aralıklarının kullanılması ile farklı olasılık yapılarına sahip süreçlerin kıyaslanması da mümkün olmakta ve böylece yeni kullanım alanlarına ulaşma olanakları da sunulmaktadır. - v -