Şiddet-Süre-Frekans Bağıntısının Parçacık Sürü Optimizasyonu ve Genetik Programlama ile Belirlenmesi


Creative Commons License

Başakın E. E., Ekmekcioğlu Ö., Özger M., Çıtakoğlu H.

II. International Applied Statistics Conference (UYIK-2021), Tokat, Türkiye, 29 Haziran - 02 Temmuz 2021, cilt.1, sa.1, ss.1-9

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Cilt numarası: 1
  • Basıldığı Şehir: Tokat
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-9
  • Erciyes Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Su yapılarının tasarım aşamasında, farklı frekanslarda gerçekleşmesi muhtemel yağış şiddeti değerlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu değerlerin hesabı için şiddet-süre-frekans bağıntısının elde edilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Kayseri iline ait uzun süreli standart zamanlara ait en büyük yağış değerleri yardımıyla yağış şiddetinin hesaplanabileceği bir denklem elde edilmiştir. Yağış şiddeti, yağış süresi ve frekansın bir fonksiyonu olarak tasarlanmıştır. Denklem oluşturma işlemi ise Genetik Programlama (GP) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kayseri istasyonuna ait veriler ile oluşturulan denklem Nevşehir, Niğde ve Yozgat istasyonlarında test edilmiştir. Gözlenen ve tahmin edilen yağış şiddeti değerleri ortalama karesel hata (OKH) ve Verimlilik Katsayısı (NSE) ölçütleri ile değerlendirilmiştir. Kayseri istasyonuna ait OKH ve NSE değerleri sırasıyla 0.004 ve 0.99 olarak hesaplanmıştır. Nevşehir istasyonuna ait OKH ve VK değerleri sırasıyla 0.028 ve 0.91, Niğde istasyonuna ait OKH ve NSE değerleri sırasıyla 0.067 ve 0.76 son olarak Yozgat istasyonu için OKH ve NSE değerleri sırasıyla 0.027 ve 0.95 olarak hesaplanmıştır. Çalışmada ayrıca literatürde bulunan ampirik denklemlerden biri karşılaştırma için kullanılmıştır. Ampirik denklemin parametrelerinin optimizasyonu ise Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. GP ile elde edilen denklemin PSO yardımıyla optimize edilen denklemlere nazaran daha başarılı tahminlerde bulunduğu saptanmıştır. 

Rainfall intensity values at different frequencies are required to design the water structures. Thus, obtaining the intensity-duration-frequency relationship has vital importance. In this study, an equation was obtained in which the rainfall intensity can be calculated with the help of the intensity-durationfrequency values of long-term standard periods of Kayseri. Rainfall intensity is designed as a function of both rainfall duration and frequency. Genetic programming (GP) was used to generate the equation and obtained equation validated with the data taken from other stations in the region, such as Nevşehir, Niğde and Yozgat. The observed and predicted rainfall intensity values were evaluated with two different performance indicator, namely mean square error (MSE) and coefficient of efficiency (NSE) criteria. For Kayseri station, the MSE and NSE are calculated as 0.004 and 0.99, respectively. Also, the MSE and NSE values obtained for Nevşehir and Niğde stations are 0.028 and 0.91, and 0.067 and 0.76, respectively, while for Yozgat station, MSE was determined as 0.027 and NSE was found as 0.95. Furthermore, one of the empirical equations in the literature was used to perform a comparison. The parameter optimization for the empirical equation was carried out using particle swarm optimization (PSO). Finally, it was concluded that the equation obtained with GP has higher accuracy than the obtained equation with the help of PSO.