Deniz yapılarının çok kriterli karar verme yöntemi (ÇKKV) ile planlanması ve tasarım parametrelerinin uyarlamalı ağ tabanlı bulanık çıkarım sistemi ile tahmini
Planning of marine structures with multi-criteria decision-making (MCDM) and estimating design parameters with adaptive network-based fuzzy inference system
Yazar: BÜŞRA BİÇER AYMERGEN
Danışman: PROF. DR. CAN ELMAR BALAS
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mühendislik Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bütünleşik Kıyı Alanları Yönetimi Planları (BKAP) hazırlanırken sunulacak stratejilerin bilimsel verilere dayandırılmasında 'Çok Kriterli Karar Verme Yöntemi (ÇKKV) 'kullanılmaktadır. Bu tezin ilk kısmında geliştirilen ÇKKV matrisi için ana kriterler; Karasal Etkileşim Alanı, Kara-Deniz Arayüzü, Denizel Etkileşim Alanı, Çevresel Etki, Ekolojik ve Biyolojik Çeşitlilik şeklinde belirlenmiştir. Bu ana kriterler de alt kriterlere bağlanmış, ayrıntılandırılmış ve Monte Carlo Benzeşimi ile ağırlıklandırılmıştır. Tezin ilk bölümünün amacı; bütünleşik kıyı alanları planlamasında uzmanların katkısını dikkate alarak model benzeşimlerini içeren nitel bir yöntem geliştirmek ve kıyı yapılarının yer seçimini bilimsel yöntem ve modellerle belirlemektir. Buna istinaden önerilen ÇKKV yöntemiyle Antalya Körfezi'nde örnek bir uygulama yapılarak yöntemin kullanılabilirliği gözlemlenmiştir. Tezin ikinci bölümünde, ÇKKV matrisi 'Denizel Etkileşim Alanı' kriteri içerisindeki 'Dalga ve İklimsel Özellikler' başta olmak üzere tüm kriterleri etkileyen ve kıyı yapıları plan ve projelerinde en temel ve etkili parametre olan belirgin dalga yüksekliği (Hs) tahmini çalışması gerçekleştirilmiştir. Tezin ikinci bölümünün amacı; kıyı yapılarının tasarımında en önemli parametre olan belirgin dalga yüksekliğinin (Hs) şamandıra ölçümleri ve model çalışmalarıyla karşılaştırılması ve BKAP planlamasında en önemli kriterlerden olan denizel etkileşim alanı kriterinde akıntı, sediman taşınımı ve dalga iklimi çalışmalarının model tabanlı olarak en doğru şekilde belirlenmesidir. Bu çalışmada Antalya bölgesindeki şamandıra istasyonundan alınan veriler doğrultusunda farklı kombinasyonlarda girdi ve üyelik fonksiyonları kullanılarak modeller geliştirilmiş ve Hs tahmini gerçekleştirilmiştir. Uyarlamalı Ağ Tabanlı Bulanık Çıkarım Sistemi (Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System- ANFIS) metodunun geçerliliği gözlemlenmiş ve geliştirilen modeller kıyaslanarak en başarılı tahmini gerçekleştiren modeller belirlenmiştir. İstatistiksel performans parametreleri dikkate alınarak bu tezde uygulanan tüm modeller için tutarlı sonuçlar elde edilmiştir. Öngörülen sonuçlar gerçek dalga verileri ile karşılaştırılmış ve yüksek korelasyon değerlerinin elde edildiği sonucuna varılmıştır. Dolayısıyla, bu çalışmada geliştirilen ANFIS modelleri, Türkiye'nin Akdeniz kıyıları için eksik dalga verilerinin tahmininde etkili bir şekilde kullanılabilir. Sonuç olarak, tezde geliştirilen benzeşim temelli BKAP ÇKKV matris yöntemi, modellerin Denizel Saha Planlama uygulamalarında kapsamlı bir çerçeve sağlar. Geliştirilen benzeşim temelli ÇKKV modeli, Hydrotam 3D dalga, akıntı ve sediman taşınım alt modelleri ile bütünleşik çalıştırılmıştır. Bu bütünleşik modelin örnek çalışma bölgesine uygulanması sonucunda, Antalya Falez bölgesinin kıyı yapıları için uygun olmadığı kayalık dik bir topografyaya sahip, dalga yansımaları nedeniyle akıntı ve taşınımın fazla olduğu bir bölge olmasından dolayı yatırım yapılmasında öncelikli alan olmadığı model sonuçları ile gösterilmiştir.

Abstract:
The Multi-Criteria Decision-Making Method (MCDM) is a systematic approach which is used to inform the preparation of Integrated Coastal Zone Management Plans (ICMP) with the utilization of scientific data. The MCDM matrix, the centerpiece of the approach, is developed in this thesis based on five main criteria: Terrestrial Interaction Area, Land-Sea Interface, Marine Interaction Area, Environmental Impact, and Ecological and Biological Diversity. These main criteria are linked to sub-criteria and weighted by using Monte Carlo Simulation to produce a comprehensive decision-making tool. The aim of the first part of the thesis is to propose a scientific method that includes model simulations, taking into account the contribution of experts in the planning of integrated coastal areas, and to determine the locations of coastal structures with the quantitative methodology developed in this thesis. Based on this, a case study was performed in Antalya Bay with the proposed MCDM methodology, and the usability of the method was observed. In the second stage of the thesis, the estimation of the significant wave height (Hs), a crucial parameter in coastal structure planning and design, was performed. The aim of the second part of the thesis is the comparison of the significant wave height (Hs), which is the most important parameter in the design of coastal structures, with the results obtained by buoy measurement and model studies, and determining the current, sediment transport and wave climate by models in the most accurate way in the Marine Interface Area criterion, which is one of the most important criteria in ICZM planning. Artificial intelligence techniques were utilized in this study to estimate Hs by developing models with the use of different inputs and membership functions in combination with data obtained from a buoy station in the Antalya region. The validity of the ANFIS method was evaluated, and the models were compared based on statistical performance parameters. Consistent results were obtained for all models developed in this paper considering statistical performance parameters. The predicted results were compared with the real wave data, and it is concluded that high correlation values were obtained. Hence, the ANFIS models developed in this paper can be effectively used in estimating the missing wave data for Mediterranean coast of Turkey. As a result, the simulation based CZM MCDM matrix developed in this thesis, provides a comprehensive framework for incorporating models to Marine Spatial Planning decision-making applications. The Monte Carlo simulation based MCDM model has been integrated with Hydrotam 3D wave, current and sediment transport sub-models. As a result of the effect of the whole integrated models on the case study area, Antalya Cliff coast was quantitatively found not a priority area for investment in both scenarios, because it is a region with a steep rocky topography, not suitable for coastal structures, and where current and transport is high due to wave reflections.