Taşkın Frekansı Analizinde Klasik Yöntemler ve Alternatif Bir Parametre Tahmin Yönteminin Karşılaştırılması
Comparison of Classical Methods and an Alternative Parameter Estimation Method in Flood Frequency Analysis
Yazar: Yılmaz, Muhammet; Tosunoğlu, Fatih; Demirel, Mehmet Cüneyd
Dergi: Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 11 No. 2, 2020
Anahtar kelimeler: Civil Engineering ; İnşaat Mühendisliği ; DEoptim,Eastern Black Sea Basin,Maximum likelihood method,probability distributions,Method of moments ; Doğu Karadeniz Havzası,maksimum olabilirlik metodu,DEoptim,olasılık dağılımları,momentler yöntemi

Taşkın frekans analizi su yapılarının tasarımı, taşkın kontrolünün planlanması ve projelendirilmesinde oldukça önemlidir. Taşkın frekans analizinin önemli adımlarından biri veriler için uygun bir dağılım modelinin ve parametrelerinin tahmin edilmesidir. Bu çalışmada, olasılık dağılım fonksiyonlarının parametrelerini tahmin etmek için optimizasyon tabanlı DEoptim algoritması önerilmiş ve geleneksel maksimum olabilirlik yöntemi (MLM) ve momentler yöntemi (MOM) ile karşılaştırılmıştır. Doğu Karadeniz Havzası üzerinde bulunan 2 adet istasyona ait yıllık maksimum akım verileri kullanılmıştır. Taşkın tekerrür debilerinin tahmini için Gamma, Weibull, Log-Normal, Logistic ve Normal olasılık dağılımları kullanılmıştır. En uygun olasılık dağılımını belirlemek için Kolmogorov–Smirnov (KS) testi, ortalama hata karesi (OHK), Kling–Gupta etkinlik katsayısı (KGE), ortalama mutlak hata (OMH), Nash–Sutcliffe etkinlik katsayısı (NSE) ve Akaike bilgi kriteri (AIC) testleri kullanılmıştır. Sonuçlara göre, DEoptim yönteminin MLM ve MOM yöntemine kıyasla olasılık dağılım fonksiyonu parametrelerini tahmin etmede daha etkili bir yöntem olduğu görülmüştür. Son olarak, en uygun olasılık modelleri kullanılarak farklı tekerrür periyotlarında (5, 10, 20, 50, 100, 200 ve 500) meydana gelebilecek taşkın tahminleri hesaplanmış ve sonuçlar tartışılmıştır.

Flood frequency analysis is very important in the design of water structures, planning and projecting of flood control. One of the important steps of flood frequency analysis is to estimate a suitable distribution model and its parameters for the data. In this study, optimization based DEoptim algorithm is proposed to estimate the parameters of probability distribution functions and is compared with the traditional maximum likelihood method (MLM) and Method of moments (MOM). Annual maximum flow data of 2 stations on the Eastern Black Sea Basin are used. Gamma, Weibull, Log-Normal, Logistic and Normal probability distributions were used to determine flood recurrences flows. To determine the most appropriate probability distribution, Kolmogorov-Smirnov (KS) test, mean square error (RMSE), Kling-Gupta efficiency coefficient (KGE), mean absolute error (MAE), Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE) and Akaike information criterion ( AIC) tests were used. According to the results, it was seen that the DEoptim method is a more effective method in estimating the probability distribution function parameters compared to the MLM and MOM methods. Finally, using the most appropriate probability models, flood estimates that may occur in different recurrence periods (5, 10, 20, 50, 100, 200 and 500) were calculated and the results were discussed.