Sedimentin tahmin edilmesi, su kaynakları yönetimi için hayati önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Kızılırmak Nehri'nin Bulakbaşı istasyonundaki askıda sediment yükünün (SSL) makine öğrenmesi tabanlı tahmin performansı araştırılmıştır. Ayrıca mevsimsel ayrıştırmanın tahmin performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu doğrultuda, Destek Vektör Makinesi (SVM), Adaptif Boosting (AdaBoost) ve Genelleştirilmiş Regresyon Sinir Ağı (GRNN) algoritmaları SSL tahmini için kullanılmıştır. Hiperparametre optimizasyonu için Grid Search (GS) algoritması tercih edilmiştir. Mevsimsel bileşen, Mevsimsel-Trend ayrıştırması LOESS (STL) yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Akış (Qt), akış gecikmesi (Qt-1) ve SSL'nin mevsimsel bileşeni (S-SSLt) kullanılarak altı girdi kombinasyonu oluşturulmuştur. Bulgulara göre AdaBoost (M6-NSEEğitim=0,914, M4-NSETest=0,765), SVM (M6-NSEEğitim=0,912, M6-NSETest=0,863) ve GRNN (M6-NSEEğitim=0,912, M4-NSETest=0,834) modelleri oldukça tutarlı sonuçlar üretmiştir. Test aşamasında, SVM-M6 (R2=0,893, NSE=0,863) çeşitli değerlendirme ölçütlerine göre en başarılı modeldir. SSL'nin mevsimsel bileşeninin eklendiği son üç girdi kombinasyonunun genel olarak performansı artırdığı da gözlemlenmiştir. En başarılı model olan test aşamasındaki SVM için mevsimsel bileşenin olmadığı kombinasyonda (M3) R2=0,873, NSE=0,820 ve mevsimsel bileşenin olduğu kombinasyonda (M6) R2=0,893, NSE=0,863 değerleri elde edilmiştir.
Adaptif Destekleme Kızılırmak Mevsimsel Ayrıştırma Destek Vektör Makinesi Askıda Sediment Yükü
Forecasting of sediment is vital for water resources management. In this study, the machine learning-based prediction performance of suspended sediment load (SSL) at Bulakbaşı station of Kızılırmak River was investigated. Also, the effect of seasonal decomposition on the prediction performance was searched. Accordingly, Support Vector Machine (SVM), Adaptive Boosting (AdaBoost), and Generalized Regression Neural Network (GRNN) methods were used for SSL prediction. Grid Search (GS) algorithm was preferred for hyperparameter optimization. The seasonal component was obtained by Seasonal-Trend decomposition using the LOESS (STL) method. Six input combinations were generated using flow (Qt), flow lag (Qt-1), and the seasonal component of SSL (S-SSLt). According to the findings, AdaBoost (M6-NSETrain=0.914, M4-NSETest=0.765), SVM (M6-NSETrain=0.912, M6-NSETest=0.863), and GRNN (M6-NSETrain=0.912, M4-NSETest=0.834) models produced quite consistent results. In the test phase, SVM-M6 (R2=0.893, NSE=0.863) is the most successful model according to various evaluation metrics. It was also observed that the last three input combinations, where the seasonal component of SSL was added, generally improved the performance. For SVM in the test phase, which is the most successful model, R2=0.873, NSE=0.820 values were obtained in the combination without the seasonal component (M3), and R2=0.893, NSE=0.863 values were obtained in the combination with the seasonal component (M6)
Adaptive Boosting Kızılırmak Seasonal Decomposition Support Vector Machine Suspended Sediment Load
The authors would like to thank the General Directorate of State Hydraulic Works for the data used in this study
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Konular | Su Kaynakları Mühendisliği |
Bölüm | İnşaat Mühendisliği |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 3 Mart 2025 |
Gönderilme Tarihi | 17 Haziran 2024 |
Kabul Tarihi | 20 Aralık 2024 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025Cilt: 28 Sayı: 1 |