Hane halkı verilerine göre İstanbul için su tüketim tahminlemesi
Based on household data for İstanbul water consumption forecasting
Yazar: TAYFUN İŞBİLEN
Danışman: PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Küresel iklim değişikliği, bölgesel kuraklık ve diğer ekolojik sebeplerden dolayı yaşanan su arzındaki azalış ile birlikte, aşırı nüfus artışı, düzensiz göç hareketleri ve diğer beşerî faktörlerden dolayı, Birleşmiş Milletler tarafından insani bir hak olarak tanımlanan suya erişim hakkının herkes için sağlanması öncelikli bir sorun olarak görülmektedir. Uzmanlar, gelecekte ülkeler arası veya bölgesel su savaşlarının yaşanmasından endişe etmektedir. Bu nedenle, ülke yöneticileri ile yetkili ve sorumlu kurumlar tarafından su tüketiminin gerçekçi bir şekilde tahmin edilip su tedariğine ilişkin planlama ve yatırımların yapılması bu bağlamda gerekli önlemlerin alınması kritik önemdedir. Çalışmamızda İstanbul için hane halkı su tüketiminin tahminlenmesi üzerinde çalışılmıştır. İstanbul'da yaşayan yaklaşık beş milyon hanenin Ocak 2018 – Aralık 2023 arasındaki aylık bazda su tüketim verisi kullanılmıştır. Öncelikli olarak su kullanım alışkanlıklarına göre bu aboneler kümeleme algoritması kullanılarak beş farklı segmente ayrılmıştır. Segmentasyon sonucunda metreküp cinsinden hane bazlı ortalama su tüketimini incelediğimizde, ilk segmentte ortalama su tüketiminin en az hane sayısı frekansının ise en fazla, beşinci segmentte ise segment bazlı ortalama su tüketiminin en fazla kişi sayısı frekansının ise en az olduğu görülmüştür. Sonrasında ise tüketim verileri kullanılarak su tahminlemesi yapılmıştır. Bu verilerle istatistiksel yöntem olarak zaman serisi regresyonu, mevsimsel otoregresif bütünleşik hareketli ortalama, yığınlanmış model (yapay sinir ağları + zaman serisi), hiyerarşik tahmin ve otomatik tahmin kullanıp, tüketim tahminlemesi yapılarak, İstanbul için önümüzdeki yıllarda kullanılacak su miktarı tahmini yapılmıştır. Hem gerçekleşen su tüketim verileri ile tahminlememiz karşılaştırılıp hata payları hesaplanmış hem de önümüzdeki süreçte mahalle, ilçe ve il bazında su tüketim tahminleri yapılmıştır. Yapılan çalışma sayesinde elde edilen sonuçların işlenilmesiyle İstanbul için su kaynaklarının korunması, altyapı yatırımlarının planlanması, kuraklık ve su kıtlığı ile mücadele, afetlere karşı hazırlık gibi konularda ilgili kurumlara görünürlük sağlanması amaçlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Su tüketimi, su tüketim tahminlemesi, zaman serisi regresyonu.

Abstract:
Due to global climate change, regional droughts and other ecological reasons, as well as the decline in water supply, overpopulation, irregular migration movements and other humanitarian factors, ensuring access to water for all, which is defined as a human right by the United Nations, is seen as a priority problem. Experts are concerned about the possibility of inter-country or regional water wars in the future. Therefore, it is of critical importance for country administrators and authorized and responsible institutions to realistically estimate water consumption, plan and invest in water supply and take necessary measures. In our study, we have worked on estimating household water consumption for Istanbul. Monthly water consumption data of approximately five million households living in Istanbul between January 2018 and December 2023 were used. First of all, these subscribers are divided into five different segments according to their water usage habits using a clustering algorithm. When we examine the average household-based water consumption in cubic meters as a result of segmentation, it is seen that the average water consumption in the first segment has the lowest average water consumption and the frequency of the number of households is the highest, while the segment-based average water consumption in the fifth segment has the highest average water consumption and the frequency of the number of people is the lowest. Afterwards, water forecasting was performed using consumption data. With these data, time series regression, SARIMA, aggregated model (artificial neural networks + time series), hierarchical forecasting and automatic forecasting were used as statistical methods to estimate the amount of water to be used in the coming years for Istanbul. We compared the actual water consumption data with our forecasts and calculated the margins of error, and made water consumption forecasts on the basis of neighborhood, district and province in the coming period. By processing the results obtained through the study, it aims to provide visibility to relevant institutions on issues such as the protection of water resources for Istanbul, planning infrastructure investments, combating drought and water scarcity, and preparing for disasters.
Keywords: Water consumption, water consumption forecasting, time series regression.