Belirgin dalga yüksekliğinin yapay sinir ağları modeli ile tahmin edilmesi, Kocaeli ili, Darıca Bayramoğlu örneği

Abstract

Kıyı yapılarının planlaması ve projelendirilmesinde öncelikli ve en önemli aşama belirgin dalga yüksekliğinin belirlenmesidir. Sunulan çalışmada Marmara denizinin Kocaeli ili sınırlarında kalan Mankafa burnu ile Mezar burnu arasında yer alan Balyanoz Koyu olarak adlandırılan doğal korunaklı koyda yapılabilecek kıyı yapılarının modellenmesinde kullanılabilecek belirgin dalga yüksekliğinin (HS) yapay sinir ağı modeli (YSA) ile yapılan tahmininde uygulanabilirliği araştırılmış ve sonuçları çoklu lineer regresyon analizi (ÇLR) metodu ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada Balyanoz koyuna ait günlük ortalama rüzgâr hızı (m/sn), günlük ortalama basınç (hpa), günlük ortalama sıcaklık (C?), günlük toplam açık yüzey buharlaşması (mm) verilerinin kullanılması amacıyla en yakın meteoroloji istasyonu olan Gebze İstasyonuna ait 1984-2012 yılları arasındaki veriler kullanılmıştır. Çalışmada günlük belirgin dalga yüksekliği (Hs); CEM (Coastal Engineering Manual) yöntemi, Jonswap spektrum yöntemi, SPM (Shore Protection Manual) yöntemi ve Wilson yöntemi ile ayrı ayrı hesaplanmıştır. Belirgin dalga yüksekliğinin belirlenmesinde önemli etkiye sahip feç mesafesi; düz çizgi metodu ve efektif feç metodu ile ayrı ayrı hesaplanmıştır. Hesaplanan feç mesafelerinin belirgin dalga yüksekliğinin belirlenmesindeki etkileri, kullanılan dört farklı yöntem ile tespit edilmeye çalışılmıştır. Hesaplanan belirgin dalga yükseklikleri çeşitli senaryolarla irdelenerek YSA ve ÇLR modelleri ile belirgin dalga yüksekliklerinin tahmin edilmesi ve tahmin edilen verilerin sağlıklı olduğunun kontrolü amacıyla birçok analiz yapılmıştır. Yapılan hesaplamalarda YSA?nın ÇLR?dan daha doğru sonuçlar verdiği görülmüştür. Hesaplamalarda kullanılan verilerden en iyi sonucu veren ikili, üçlü ve dörtlü veri grubu, tüm verilerin bir arada bulunduğu veri grubu için kullanılan tüm yöntemler ile tek tek analizler yapılarak korelasyon ve hata katsayıları tespit edilmiştir. Yapılan hesaplamalarda en iyi ikili parametrenin rüzgâr hızı ve feç uzunluğu olduğu görülmüş ve en iyi üçlü, dörtlü parametrelerde ise rüzgâr hızı ve feç uzunluğu bir arada bulunmakta olup sıcaklık-açık yüzey basıncı ve buharlaşma parametrelerinin yöntemden yönteme değişiklik gösterdiği görülmüştür. Bununla birlikte iki farklı feç hesap yöntemi kullanılarak hangi feçin modele nasıl etki ettiği tartışılmıştır.

In planning and projecting of coastal structures the prior and most important stage is the determination of significant wave height. In the proposed study, the applicability of significant wave height (HS) (that can be used in the design of coastal structures in Balyanoz bay which is a natural sheltered bay located between Mankafa and Mezar capes in Kocaeli part of Marmara sea) in the estimation made with artificial nerve networks (ANN) was examined and the results were compared by multi-linear regression analysis method. In the study, data between 1984 and 2012 belonging to Gebze meteorological station which is the closest station was used with the purpose of using the daily average wind speed (m/sn), daily average pressure (hpa), daily average temperature (C?), daily total evaporation data of Balyanoz bay. In the study, significant wave height (HS); was calculated separately by CEM (Coastal Engineering Manual) method, Jonswap spectrum method, SPM (Shore Protection Manual) method and Wilson method. Fetch length which has important effect in determination of significant wave height was calculated separately by linear line method and effective fetch method. The effects of calculated fetch length on determination of significant wave height were determined by four different parametric methods. The calculated significant wave heights were examined under various scenarios and various analyses were performed with the purpose of estimation of significant wave heights by ANN and MLR methods and control the accuracy of estimated data. In the calculations it was observed that ANN gave better results than MLR. Analyses were made one by one with all methods on the effects of the data used in the calculations on their own, with dual, triple and quadruple data groups that gave the best result and with the data group where all data are found together in order to determine correlation and error coefficients. In the calculations made it was observed that best dual parameter was wind speed and fetch length. Wind speed and fetch length was found together in best triple and quadruple parameters while it was observed that temperature, open surface pressure and vaporization parameters differed from method to method. Besides, two different fetch calculation methods were used to discuss which fetch has which kind of effect on the model.