İki boyutlu kıyı alanı hidro dinamik model kalibrasyonu Mike 21 HD örneği
A study of 2-D coastal hyrodynamic model calibration with Mike 21
Yazar: SUAT GÜNDEMİR
Danışman: PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde, Hidrolik ve Çevre Mühendisliği dallarındaki bir çok çalışma için sayısalmodelleme artık sürekli olarak kullanılan bir araç olmuştur. Dolayısı ile günümüze değinuygulanan fiziksel ölçekli modeller artık yerini matematik modellere bırakmaktadır.Geliştirilen herhangi bir matematik modelin uygulanmasının önündeki en büyük endişe,?kalibrasyon? olarak ta bilinen model parametreleri uyum sürecidir. Hidrodinamik bir modeliçin ?model kalibrasyonu?, su seviyesi, akıntı hızı ve yönü gibi hidrodinamik parametrelerüzerinde, ölçülmüş ve modellenmiş değerler arasındaki farkı minimum yapan bir uyum ilebaşarılabilir. Söz konusu uyumu desteklemek için ise, ?hataların kareli ortalamalarınınkarekökü (RMSE)? gibi istatistiksel ölçümlere dayalı hata fonksiyonları dikkate alınmalıdır.Geleneksel model kalibrasyon tekniği, parametre ayarlarının deneme yanılma yöntemikullanılarak yapıldığı, el ile olan uygulamadır. Ancak el ile uygulanacak bir kalibrasyon,bağımsız model parametrelerinin sayısına ve bu parametreler arası etkileşim derecesine bağlıolarak oldukça usandırıcı ve zaman tüketici bir görev olabilmektedir.Son yıllarda, zaman tüketici bu sürecin yerini alabilecek otomatik kalibrasyon yöntemleriüzerine yapılan araştırmalar halen yürütülmektedir. Otomatik kalibrasyon yöntemi, ölçülmüşve modellenmiş değerler arasındaki farkı karşılaştıran hedef fonksiyonların optimizasyonunugerektirir. Dolayısı ile kalibrasyon problemi bir optimizasyon problemi olarakdeğerlendirilmekte ve çözüm algoritmaları bu doğrultuda geliştirilmektedir.Bu çalışma ile, günümüzde yaygın şekilde uygulanan hidrodinamik kalibrasyon teknikleri veoptimizasyonu konusu üzerinde durulmuştur. Hidrodinamik modelleme sisteminin bir parçasıolan MIKE 21 HD modelleme yazılımı ilerleyen aşamalarda kullanılmıştır. Modelparametrelerinin temininden kalibrasyon parametrelerinin seçimine, hedef fonksiyonlarıntespitinden optimizasyon algoritmalarının tercihine kadar bir çok farklı adım üzerindeyoğunlaşılmıştır. Anlatılanları desteklemek üzere örnek bir uygulama çalışması sunulmuştur.Anahtar kelimeler: Hidrodinamik kalibrasyon, otomatik kalibrasyon, optimizasyon,Mike 21 Hd, sayısal modelleme

Abstract:
Recently, numerical models have become very popular tools applicable to many problems inhydraulic and environmental engineering. They are replacing physical scale models whichwere commonly applied in the past.The most important concern in front of being put into practice of any developed numericalmodeling is the process of model parameter adjustments, also known as ?calibration?. Thecalibration of the model for an hydrodynamic model would be achieved if there is a goodmatch that make discrepancy between observed and simulated values of the followinghydrodynamic parameters minimum : (1) surface elevation, (2) current speed and (3) currentdirection. However, in order to support the match involved, error functions concerning withstatistical measurements such as ?root mean square error (RMSE)? must be considered.The traditional method of model calibration is the process in which parameter adjustments isapplied manually by using a trial and error procedure. The process of manual calibration,however, may be a very tedious and time consuming task, depending on the number of freemodel parameters and the degree of parameter interaction.In recent years, many research studies have been carried out to develop automated calibrationmethods that would replace this time-consuming process. The automatic calibration schemesgenerally involve optimization of an objective function that compares discrepancy betweenobserved and simulated values. So, calibration problem is treated as an optimization problemand solution algorithms are developed in this direction.In this present study, the hydrodynamic model calibration and parameter optimizationtechniques are reviewed. MIKE 21 HD modeling software is used throughout the study tocarry out test runs. The study focuses on different steps of model calibration includingdetermination of input parameters, selection of calibration parameters, evaluation of objectivefunctions and the choice of optimization algorithms. A case study is also presented to providea practical application of the presented theoretical work.Key Words: Hydrodynamic calibration, automatic calibration, optimization, Mike 21 Hd,numerical model