4
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Su dağıtım şebekelerinin metasezgisel yöntemlerle optimizasyonu
Nüfusun hızla arttığı ve mevcut su kaynaklarının çeşitli sebeplerle zarar gördüğü dünyamızda, suya olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, hayati bir öneme sahip olan suyun tüketiciye ulaştırma maliyetini düşürmek için su dağıtım şebekeleri metasezgisel optimizasyon yöntemleri ile optimize edildi. Şebekede basınç, hız, debi vb. sınırlayıcıların olması tasarımı oldukça zorlaştırmaktadır. Bu yüzden Marios Kyriakou ve Demetrios Eliades tarafından geliştirilmiş Epanet-MATLAB araç seti yardımıyla Epanet ortamında kolay bir şekilde tasarlanan şebeke verileri MATLAB programlama dilinde metasezgisel algoritmaların içerisine yerleştirilerek optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işleminde genetik algoritma (GA), yapay arı koloni (ABC), parçacık sürü optimizasyon (PSO), karınca koloni optimizasyon (ACO), armoni arama (HS), diferansiyel evrim (DE), biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), tavlama benzetimi (SA) ve istilacı ot optimizasyon (IWO) algoritmaları kullanılmıştır. Daha önce su dağıtım şebeke optimizasyonunda kullanımlarına rastlanmayan biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), istilacı ot optimizasyon (IWO) algoritmaları ile şebeke optimizasyonunda çok az kullanılmış yapay arı koloni (ABC) algoritmasının sonuçları yaygın bir şekilde kullanılan diğer algoritma sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sunulan optimizasyon yöntemlerinin performanslarının karşılaştırılması için daha önceki çalışmalarda kullanılan Alperovits ve Shamir ile Hanoi şehir şebekeleri aynı sınırlayıcılar altında optimize edilmiştir. Optimizasyon işlemi sonucunda Alperovits ve Shamir şebekesi için literatürdeki en düşük maliyet olan 419 000 birim maliyete birçok araştırmadan daha az değerlendirme sayısıyla ulaşılmıştır. Benzer şekilde Hanoi şehir şebekesi için 6.081x106 $ ile birçok araştırmadan daha düşük bir maliyete daha az değerlendirme sayısıyla ulaşılmıştır. İlk defa kullanılan Biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), istilacı ot optimizasyon (IWO) ve çok az kullanılmış yapay arı koloni (ABC) algoritmalarının kullanımları yaygın olan birçok algoritmadan daha başarılı performans sergiledikleri tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasıyla şebeke optimizasyonunda Epanet-MATLAB araç seti başarılı bir şekilde kullanılarak güvenirliği kanıtlanmıştır. Optimizasyon yöntemlerinin farklı şebekelerde aynı kontrol parametreleri ile aynı derecede başarılı sonuçlar vermediği tespit edilmiştir. Bu yüzden algoritma kontrol parametrelerinin problem yapısına göre değişkenlik gösterebileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: Epanet -MATLAB araç seti, metasezgisel optimizasyon algoritmaları, su dağıtım şebekelerinin optimizasyonu, istilacı ot optimizasyon, biyo-coğrafya esaslı optimizasyon
Cazibeli ve terfili kanalizasyon sistemlerinin verimlilik analizi
Dünya nüfusunun artması ve kentleşme kanalizasyon sistemlerinin önemini büyük ölçüde arttırmakta olup, atık su toplama sistemlerinin daha verimli çalışabilmesi için farklı yaklaşımlar getirmek gerekmektedir. Geleneksel olarak uygulanan cazibeli kanalizasyon sistemleri ile terfili kanalizasyon sistemlerinin ilki olan geleneksel cazibeli atık su toplama sistemleri, yerçekimi etkisiyle evlerden veya diğer kaynaklardan topladığı atık suyu yeraltı boru sistemleri aracılığıyla belirli bir deşarj noktasına ya da atık su arıtma tesisine iletimin yapıldığı sistemlerdir. Ancak alanın topoğrafyasının buna izin vermediği durumlarda bu bölgelerin atık suyu terfi ettirilmeden toplanamaz. Böyle durumlarda terfili kanalizasyon sistemleri daha verimli çalışabilir. Genel olarak terfili kanalizasyon sistemleri, kazı yapmanın zor olduğu kayalık yerlerde, eğimin çok az olduğu ya da cazibeyle akışın sağlanamadığı yerlerde pompalar vasıtasıyla atık suyun iletildiği sistemlerdir. Terfili kanalizasyon sistemlerinin ana elemanı terfi merkezleri hazne ve pompa tiplerine göre farklı şekilde tasarımları yapılabilir. Klasik eski tip terfi merkezleri betonarme yapılar olup, ıslak ya da kuru hazne olarak düzenlenebilmektedir. Ancak paket terfi merkezlerinde son yıllardaki hızlı gelişmeler betonarme terfi merkezlerinin uygulanmasını büyük ölçüde azaltmıştır. Betonarme terfi merkezleri daha maliyetli olması, inşaat aşaması daha uzun sürmesi ve sızdırma problemi nedeniyle paket terfi merkezlerine göre daha az tercih edilmektedir. Cazibeli ve terfili sistemlerin verimlilik açısından analizini amaçlayan bu çalışmanın alanı olarak Şırnak İli İdil ilçesindeki kanalizasyon sisteminin bir bölgesi ele alınmıştır. Bu bölge hem cazibeli hem de terfili tip kanalizasyon sistemi ile çözümleri yapılarak boyutlandırılmış ve her iki sistemin maliyet analizleri yapılarak ilk yatırım maliyetleri kıyaslanmıştır. Ayrıca bu sistemlerin inşaat ve uygulama kolaylığı açısından birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları verimlilik açısından değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmada ilk yatırım maliyeti ve inşaat kolaylığı açısından terfili sistem daha ekonomik olarak gözükse de karşılaştırılan sistemlerin gelecekteki fayda durumları ve işletme şartları göz önüne alındığında cazibeli sistemi tercihinin çalışma bölgesinde daha verimli olacağı sonucuna varılmıştır.
Berta çayı havzasının yağış-akış ilişkisinin HEC-HMS ile modellenmesi
Bu çalışmada Doğu Karadeniz Havzası'nda yer alan Berta Çayı Havzası'nda akım ölçümü alınan 2334 nolu Bağlık, 2333 nolu Köprükaya ve 2326 nolu Dutlu akım gözlem istasyonu verileri ve Kaliforniya Üniversitesi' ne bağlı Hidrometeoroloji ve Uzaktan Algılama Merkezi (CHRS Data Portal) yağış verileri kullanılarak yağış-akış ilişkisi modellenmiştir. Bunun için Berta Çayı Havzası 1/25000 ölçekli topografik haritalar kullanılarak Alaska Satellite Facility (ASF)-ALOS PALSAR yardımıyla 12.5 x12.5 m çözünürlüğe sahip sayısal yükseklik modeli oluşturulmuş ve Bağlık çıkış noktası alınarak havza modellenmiştir. Havzanın sayısal yükseklik modeli ve akış yönleri kullanılarak havzanın drenaj ağı oluşturulmuştur. Berta Havzası'nın yağış-akış ilişkisi HEC-HMS hidrolojik modeli kullanılarak incelenmiştir. Havzada etkili yağış, havzanın zemin tipi ve arazi kullanımını dikkate alan SCS eğri numarası yöntemi ile hesaplamalar yapılmıştır. Etkili yağıştan akışa dönüşüm için SCS birim hidrografı yöntemi seçilmiştir. Kümeleme analizinde ise, değişken olarak her bir alt havza için eğri sayısı, gecikme süresi ve yağış verileri kullanılmıştır. Toplanma süresi ve gecikme süresi gibi dönüşüm metodu parametreleri literatürde kullanılan bazı yaklaşımlar dikkate alınarak hesaplanmıştır. Model performansını belirlemek için Nash Sutcliffe Efficiency (NSE) ve Determinasyon Katsayısı (R2) istatiksel ölçütleri kullanılmıştır. Bu çalışmada, 2334 nolu Bağlık akım gözlem istasyonunun bulunduğu havza çıkış noktasında NSE değeri 0.81, R2 değeri 0.88 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak performans indeksi olan NSE ve R2 değerlerine bakıldığında başarılı sonuçlar elde edilmiş ve SCS Eğri Numarası ve SCS Birim hidrograf yöntemlerinin havzayı iyi bir şekilde temsil ettiği sonucuna varılmıştır. Gözlem ve HEC-HMS hidrolojik model değerleri arasında iyi bir uyum elde edilmiştir. Yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar uygulamalı hidroloji alanında bir örnek ve Berta Çayı Havzası için bir öngörü niteliği taşımaktadır.
Güneydoğu Anadolu bölgesindeki yağışların farklı yöntemler ile trend analizi değişimlerinin incelenmesi
Dünyada yaşamlarını sürdüren insanlar uzun yıllar kuraklık ve içme suyu sorunlarıyla baş etmeye çalışmışlardır. Türkiye'nin Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde karasal iklim faktörüne bağlı olarak yaz aylarında buharlaşma oranının yüksek olması sonucunda zamanla küresel ısınmanın da etkisiyle su biriktirme yapılarına olan ihtiyaç büyük önem kazanmıştır. Çalışma alanı olarak seçilen Güneydoğu Anadolu Bölgesi, buğday, arpa, pamuk, kırmızı mercimek ve antep fıstığı yetiştiriciliğinde etkin bir rol oynamaktadır. Bu nedenle bölgede tarımsal sulama faaliyetlerini artırmak için Fırat ve Dicle nehirleri üzerine çeşitli amaçlarla GAP (Güneydoğu Anadolu Projesi) kapsamında barajlar inşa edilmiştir. GAP projesi, yaşam kalitesini her yönden artırmak amacıyla bölge illerini kapsayan ve bölge halkının hayatını kolaylaştırmaya yönelik bir dizi hizmeti kapsayan bir projedir. Ayrıca kentsel ve kırsal alanlarda altyapının güçlendirilmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bölge halkının yaşam kalitesini artırmak amacıyla yapılan bu çalışmalar sadece su ile sınırlı kalmayıp, sağlık, ulaşım, eğitim ve sanayi gibi alanlarda da gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada Güneydoğu Anadolu Bölgesinde yer alan Gaziantep, Şanlıurfa, Adıyaman, Kilis, Batman, Diyarbakır, Mardin ve Siirt illerindeki Meteoroloji Bölge Müdürlüğünden temin edilen yağış ölçüm istasyonlarına ait 1970-2020 yılları arasındaki veriler kullanılmıştır. Çalışma alanındaki yağış dağılımını ve trendini belirlemek için istatistiksel hesaplama programları aracılığıyla Mann-Kendall ve Şen trend analiz yöntemleri kullanılmıştır. Bu yağış gözlem istasyonlarındaki günlük yağış verileri işlenerek aylık verilere dönüştürülmüş ve trend analizi yapılmıştır. Mann-Kendall trend testi kullanılarak yapılan yıllık ve mevsimsel analizlerde trend bulunmamıştır. Yenilikçi Şen trend analiz yöntemi kullanılarak yapılan yıllık ve mevsimsel analizlerde ise trend varlığı tespit edilmiştir. Şen trend testinde yıllık toplam yağış verilerine göre Güneydoğu Anadolu Bölgesinde Adıyaman, Gaziantep ve Siirt illerinde artan bir eğilim ve Batman, Diyarbakır, Kilis, Mardin ve Şanlıurfa'da azalan bir eğilim olduğu görülmüştür. Ayrıca mevsimlik toplam yağışlarda bölge illerinde artan ve azalan eğilimler olduğu saptanmıştır. Bu durum yenilikçi trend analizinin trend varlığı hesabı konusunda istatistiksel olarak daha güçlü bir test olduğunu ortaya koymaktadır. Bölgede yağış dağılımının kış aylarında yoğunlaştığı ve yaz aylarında diğer mevsimlere göre en düşük seviyede olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneydoğu Anadolu Bölgesi, Yağış, Mann-Kendall Testi, Şen Testi, Trend Analizi