Grid tabanlı optimizasyon yönteminde uygun çözümün bulunmasında yenilikçi bir yaklaşım geliştirilmesi
Grid tabanlı optimizasyon yönteminde uygun çözümün bulunmasında yenilikçi bir yaklaşım geliştirilmesi
Yazar: Keskiner, Ali Demir; Çetin, Mahmut; Nagano, Takanori
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 3, 2023
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Deterministik optimizasyon,taban suyu derinliği,gözlem ağı,ceza puanı,grid tabanlı optimizasyon

Bu çalışmada taban suyu gözlem (TSG) ağının optimizasyonu için tasarlanan Grid Tabanlı Optimizasyon Yönteminde (GTOY) uygun çözüm noktasının saptanmasında kullanılabilecek yenilikçi bir yaklaşım geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem, tarımsal bir drenaj havzasında yer alan 107 adet TSG ağında yılda dört dönem olmak üzere üç yıl boyunca gözlenen taban suyu derinliği (TSD) ölçümlerine uygulanmıştır. Bu amaçla, her dönem için Ters Uzaklık Yöntemi (TUY) ile grid bazında tahmin yapılmıştır. TSD değerlerinin her bir grid için 12 dönemi temsil eden ortalama (M) ve standart sapma (STD) istatistikleri hesaplanmıştır. Mevcut 107 kuyunun azaltılmasıyla elde edilen optimize edilecek farklı alt kümeler/kombinasyon kuyu dağılımları (KKD) için de 12 dönemdeki M ve STD istatistikleri her bir KKD için grid bazında hesaplanmıştır. M ve STD değerleri arasındaki mutlak farklar hesaplanarak araştırma alanında her KKD için  M ve STD tahmin hataları elde edilmiştir. Kuyu sayısındaki azalmaya bağlı olarak TSD tahminlerindeki meydana gelecek bilgi kaybı, CP=M+STD şeklinde tanımlanan ceza puanı (fonksiyonu) ile hesaplanmış ve amaç fonksiyonunda yerine konulmuştur. Geliştirilen yenilikçi yaklaşımla gözlem ağındaki en uygun KKD kümesinin bulunmasında, CP değerlerinin çözüm uzayındaki kuyu sayısına karşı değişimi üstel fonksiyonla karakterize edilmiştir. Fonksiyonun birinci türevi alınarak optimize edilen KKD’lerin kuyu sayısına göre teğet eğim açıları hesaplanmıştır. Kuyu sayısındaki azalmaya bağlı teğet eğim açıları gruplandırılarak, en uygun alt çözüm bölgeleri elde edilmiştir. Sonuç olarak, GTOY ile optimizasyon noktasının tespitinde kullanılan görsel analiz tekniği sonlandırılmış ve matematiksel çözümlemeye dayanan yenilikçi bir yaklaşım geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem halihazır koşullarda sulama şebekesi işletme alanındaki TSG ağına uygulandığında, araştırma alanındaki gözlem kuyu sayısının %28 azaltılması halinde haritaların %11,7 tahmin hatası ile çizilebileceği sonucuna varılmıştır. Dolayısıyla, zaman ve iş gücünden tasarruf sağlamak için taban suyu gözlemlerinin sahadaki mevcut 107 kuyuda yapılması yerine, 77 kuyuda yapılması önerilmiştir.

Bu çalışmada taban suyu gözlem (TSG) ağının optimizasyonu için tasarlanan Grid Tabanlı Optimizasyon Yönteminde (GTOY) uygun çözüm noktasının saptanmasında kullanılabilecek yenilikçi bir yaklaşım geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem, tarımsal bir drenaj havzasında yer alan 107 adet TSG ağında yılda dört dönem olmak üzere üç yıl boyunca gözlenen taban suyu derinliği (TSD) ölçümlerine uygulanmıştır. Bu amaçla, her dönem için Ters Uzaklık Yöntemi (TUY) ile grid bazında tahmin yapılmıştır. TSD değerlerinin her bir grid için 12 dönemi temsil eden ortalama (M) ve standart sapma (STD) istatistikleri hesaplanmıştır. Mevcut 107 kuyunun azaltılmasıyla elde edilen optimize edilecek farklı alt kümeler/kombinasyon kuyu dağılımları (KKD) için de 12 dönemdeki M ve STD istatistikleri her bir KKD için grid bazında hesaplanmıştır. M ve STD değerleri arasındaki mutlak farklar hesaplanarak araştırma alanında her KKD için  M ve STD tahmin hataları elde edilmiştir. Kuyu sayısındaki azalmaya bağlı olarak TSD tahminlerindeki meydana gelecek bilgi kaybı, CP=M+STD şeklinde tanımlanan ceza puanı (fonksiyonu) ile hesaplanmış ve amaç fonksiyonunda yerine konulmuştur. Geliştirilen yenilikçi yaklaşımla gözlem ağındaki en uygun KKD kümesinin bulunmasında, CP değerlerinin çözüm uzayındaki kuyu sayısına karşı değişimi üstel fonksiyonla karakterize edilmiştir. Fonksiyonun birinci türevi alınarak optimize edilen KKD’lerin kuyu sayısına göre teğet eğim açıları hesaplanmıştır. Kuyu sayısındaki azalmaya bağlı teğet eğim açıları gruplandırılarak, en uygun alt çözüm bölgeleri elde edilmiştir. Sonuç olarak, GTOY ile optimizasyon noktasının tespitinde kullanılan görsel analiz tekniği sonlandırılmış ve matematiksel çözümlemeye dayanan yenilikçi bir yaklaşım geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem halihazır koşullarda sulama şebekesi işletme alanındaki TSG ağına uygulandığında, araştırma alanındaki gözlem kuyu sayısının %28 azaltılması halinde haritaların %11,7 tahmin hatası ile çizilebileceği sonucuna varılmıştır. Dolayısıyla, zaman ve iş gücünden tasarruf sağlamak için taban suyu gözlemlerinin sahadaki mevcut 107 kuyuda yapılması yerine, 77 kuyuda yapılması önerilmiştir.