Yıl: 2003 Cilt: 2 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 43 - 54 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi

Öz:
Nehirlerdeki askı malzemesi miktarının doğru tahmini; kirliliğin belirlenmesi, akarsu taşımacılığı, baraj ömrünün tespiti, hidroelektrik teçhizatlarının emniyeti, balıkların yaşamını sürdürmesi, nehrin estetiğinin korunması vb. konularda çok önemlidir. Bu amaçla kullanılan katı madde anahtar eğrileri, çoğu tahminlerde iyi sonuçlar vermemelerine rağmen yaygın bir kullanım alanına sahiptirler. Bu çalışmada nehir enkesitindeki askı maddesi miktarının belirlenmesi için katı madde anahtar eğrilerine göre çok daha iyi bir alternatif olarak bulanık mantığa dayalı modeller geliştirilmiştir. Geliştirilen bulanık modeller USGS (United States Geological Survey) tarafından işletilen iki istasyonun günlük gerçek zaman debi ve askı malzemesi konsantrasyonu verilerine uygulanmış ve katı madde anahtar eğrileri ile karşılaştırılmıştır.Sonuçta bulanık modellerin, askı malzemesini modellemede katı madde anahtar eğrilerine göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür,
Anahtar Kelime:

Modeling river suspended sediment yield using fuzzy logic

Öz:
Correct estimation of sediment volume carried by a river is important with respect to pollution, channel navigability, reservoir filling, hydroelectric-equipment longevity, fish habitat, river aesthetics and scientific interests. Conventional sediment rating curves, however, are not able to provide sufficiently accurate results. In this study, some models based on fuzzy logic is developed as a superior alternative to the sediment rating curve technique for determining suspended sediment concentration for a given river cross-section. This study provides forecasting benchmarks for sediment concentration prediction in the form of a numerical and graphical comparison between fuzzy and rating curve models. Benchmarking was based on five-year period of continuous stream/low and sediment concentration data of Quebrada Blance Station and four-year period of data of Rio Valenciano Station operated by the United States Geological Survey (USGS). Nine different fuzzy models were established for each station to estimate sediment concentration from stream/low. Each fuzzy model had different number of membership functions. Parameters of membership functions are found using differential evolution algorithm. The benchmark results show fuzzy models produce much better results than rating curve models.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Ahsan, M., ve O’Connor, K. M., (1994). A simple non-linear rainfallrunoff model based on the concept of a variable gain factor, Journal of Hydrology, Amsterdam, 155, pp. 151-183.
  • Amorocho, J., (1973). Nonlinear hydrologic analysis. Advances in Hydroscience, Academic, New York, 9, pp. 203-251.
  • Asselman, N. E. M., (2000). Fitting and interpretation of sediment rating curves, Journal of Hydrology, 234, pp. 228-248.
  • Bayazıt, M., (1971). Hareketli tabanlı akımların hidroliği, İTÜ, İnşaat Fak. Matbaası, İstanbul.
  • Bayazıt, M., (1994). Su kaynakları sistemleri, İTÜ, İnşaat Fakültesi, İstanbul.
  • Chang, F. J., Chen, Y. C., 2001. A counterpropagation fuzzy-neural network modeling approach to real time streamflow prediction. Journal of Hydrology, 245, pp.153-164.
  • Crawford, C. G., (1991). Estimation of suspendedsediment rating curves and mean suspendedsediment loads, Journal of Hydrology, 129, pp. 331-348.
  • Demiröz, E., (1989). Sediment sampling activities in Turkey, Fourth International Syposium on River Sedimentation, Beijing, China, Nov.1-5.
  • Erkek, C., Ağıralioğlu, N., (1994). Su kaynakları mühendisliği, Beta Basım Yayım Dağıtım A.Ş., İstanbul.
  • Graf, W. H., (1971). Hydraulics of sediment transport, McGraw-Hill Book Co. Inc., New York.
  • Güldal, V., Müftüoğlu, R. F., (2001). 2D unit sediment graph theory, Journal of Hydrologic Engineering., 6, 2, March/April.
  • Hasnain, S. I., Thayyen, R. J., (1999). Discharge and suspended sediment concentration of meltwaters, draining from the Dokriani Glacier, Garhwal Himalaya, India Journal of Hydrology, 218, pp. 191-198.
  • Kleinhans, M. G., Brinke, W. B. M. T., (2001). Accuracy of cross-channel sampled sediment transport in large sand-gravel-bed rivers, Journal of Hydraulic Engineering, 127, 4, April.
  • Kothyari, U. C., Tiwari, A. K., ve Singh, R., (1997). Estimation of temporal variation of sediment yield from small catchments through the kinematic method, Journal of Hydrology, Amsterdam, 203, pp. 39–57.
  • Krishnaswamy, J., Halpin, P. N., Richter, D. D., (2001). Dynamics of sediment discharge in relation to land use and hydro-climatology in a humid tropical watershed in Costa Rica, Journal of Hydrology, 253, pp. 91-109.
  • Krone, R. B., (1999). Effects of bed structure on erosion of cohesive sediments, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 125, 12, December.
  • Kumar, S., Rastogi, R. A., (1987). A conceptual catchments model for estimating suspended sediment flow, Journal of Hydrology, 95, pp. 155-163.
  • Laguna, A., ve Giraldez, J. V., (1993). The description of soil erosion through a kinematic wave model, Journal of Hydrology, Amsterdam, 145, pp. 65–82.
  • Lampinen, J., (2001). Solving problems subject to multiple nonlinear constraints by the differential evolution, 7th International Conf. on Soft Computing, June 6.–8. 2001, 50-57.
  • Mamdani, ve Assilian, (1975). An experiment in linguistic synthesis with a fuzzy logic controller. International Journal of Man-Machine Studies, 7, 1, 1-3.
  • Mizumura, K., (1989). Hydrologic approach to prediction of sediment yield, Journal of Hydraulic Engineering, 115, 4, ASCE, April.
  • Müftüoğlu, R. F., (1979). Black-box models in catchment simulation, Tech. Rep., Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey.
  • Müftüoğlu, R. F., (1984). New models for nonlinear catchment analysis, Journal of Hydrology, Amsterdam, 73, pp. 335-357.
  • Müftüoğlu, R. F., (1991). Monthly runoff generation by non-linear models, Journal of Hydrology, Amsterdam, 125, pp. 277-291.
  • Picoet, C., Hingray, B., Olivry, J. C., (2001). Emprical and conceptual modelling of the suspended sediment dynamics in large tropical African River: The Upper Niger River Basin, Journal of Hydrology, 250, pp. 19-39.
  • Refsgaard, J. C., (1997). Parameterisation, calibration and validation of distributed hydrological models, Journal of Hydrology, Amsterdam, 198, pp. 69–97.
  • Renard, K. G., Laursen, E. M., (1975). Dynamic behaviour model of ephemeral stream, Journal of Hydraulic Division, ASCE, 101, HY5, 511-528.
  • Rendon-Herrero, O., (1974). Estimation of washload produced on certain small watersheds, Journal of Hydraulic Division, ASCE, 100, NHY7, Proc. Paper 10638.
  • Rendon-Herrero, O., (1978). Unit sediment graph, Water Resources Research, 14, 5, October.
  • Russel, S. O., Campbell, P. F. (1996). “Reservoir operating rules with fuzzy programming”, Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 122, 3, 165-170.
  • Salas, J. D., Shin, H. S., (1999). Uncertainty analysis of reservoir sedimentatıon, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 125, 4, April.
  • Sharma, T. C., Dickinson, W. T., (1979). Discrete dynamic model of watershed sediment yield, Journal of Hydraulic Division, ASCE, 105, HY5.
  • Simons, D. B., Şentürk, F., (1992). Sediment transport technology, water and sediment dynamics, Water Resources. Public., Littleton, Colorado, U.S.A.
  • Şen, Z., (1999). Mühendislikte bulanık (fuzzy) modelleme ilkeleri. İTÜ, İnşaat Fak, İnşaat Müh. Böl., Hidrolik A.B.D., İstanbul.
  • Thomas, R. B., (1985). Estimating total suspended sediment yield with probability sampling, Water Resources Research, 21, 9, 1381-1388, September.
  • Vansickle, J., Beschta, R. L., (1983). Supply-based models of suspended sediment transport in streams, Water Resources Research, 19, 3.
  • Wicks, J. M., ve Bathurst, J. C., (1996). SHESED: A physically based, distributed erosion and sediment yield component for the SHE hydrological modeling system, Journal of Hydrology., Amsterdam, 175, 213–238.
  • Williams, J. R., (1978). A sediment graph model based on an instantaneous unit sediment graph, Water Resources Research, 14, 659-664.
  • Xia, J., O’Connor, K. M., Kachroo, R. K., ve Liang, G. C., (1997). A non-linear perturbation model considering catchment wetness and its application in river flow forecasting, Journal of Hydrology, Amsterdam, 200, 164–178.
  • Xiong, L., Shamseldin, A. Y., O’Connor, K. M., 2001. A non-linear combination of the forecasts of rainfall-runoff models by the first-order Takagi-Sugeno fuzzy system., Journal of Hydrology, 245, 196-217.
  • Zadeh, L. A., (1965). Fuzzy Sets. Information and Control, 8, 3, 38-53.
APA KİŞİ Ö, KARAHAN M, ŞEN Z (2003). Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. , 43 - 54.
Chicago KİŞİ Özgür,KARAHAN M. Emin,ŞEN Zekai Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. (2003): 43 - 54.
MLA KİŞİ Özgür,KARAHAN M. Emin,ŞEN Zekai Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. , 2003, ss.43 - 54.
AMA KİŞİ Ö,KARAHAN M,ŞEN Z Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. . 2003; 43 - 54.
Vancouver KİŞİ Ö,KARAHAN M,ŞEN Z Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. . 2003; 43 - 54.
IEEE KİŞİ Ö,KARAHAN M,ŞEN Z "Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi." , ss.43 - 54, 2003.
ISNAD KİŞİ, Özgür vd. "Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi". (2003), 43-54.
APA KİŞİ Ö, KARAHAN M, ŞEN Z (2003). Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik, 2(3), 43 - 54.
Chicago KİŞİ Özgür,KARAHAN M. Emin,ŞEN Zekai Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik 2, no.3 (2003): 43 - 54.
MLA KİŞİ Özgür,KARAHAN M. Emin,ŞEN Zekai Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik, vol.2, no.3, 2003, ss.43 - 54.
AMA KİŞİ Ö,KARAHAN M,ŞEN Z Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik. 2003; 2(3): 43 - 54.
Vancouver KİŞİ Ö,KARAHAN M,ŞEN Z Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi. İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik. 2003; 2(3): 43 - 54.
IEEE KİŞİ Ö,KARAHAN M,ŞEN Z "Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi." İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik, 2, ss.43 - 54, 2003.
ISNAD KİŞİ, Özgür vd. "Nehirlerdeki askı maddesi miktarının bulanık mantık ile modellenmesi". İTÜ Dergisi Seri D: Mühendislik 2/3 (2003), 43-54.