Ankara üNİversitesi fen biLİmleri enstiTÜSÜ

---

 
 
 
ANKARA ÜNİVERSİTESİ 
 FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ 
 
 
 
 
 
DOKTORA TEZİ 
 
 
 
 
 
 
AKARSULARDA SU KALİTESİNİN İZLENMESİNE YÖNELİK  
YENİ BİR DİNAMİK BENZETİM YAZILIMI 
 
 
 
 
 
A. Mehmet YÜCEER 
 
 
 
 
 
 
 
KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI  
 
 
 
 
 
 
 
 
ANKARA 
2005 
 
 
 
 
Her hakkı saklıdır 

---

 

---

  i 
 
ÖZET 
 
Doktora Tezi 
 
AKARSULARDA SU KALİTESİNİN İZLENMESİNE YÖNELİK  
YENİ BİR DİNAMİK BENZETİM YAZILIMI 
 
A. Mehmet YÜCEER 
 
Ankara Üniversitesi 
Fen Bilimleri Enstitüsü 
Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 
 
Danışman: Prof. Dr. Rıdvan BERBER 
 
Akarsuların kirlenmesi ekolojik dengeyi bozarak insan yaşamını olumsuz yönde etkiler. Akarsu 
havzalarında su kalitesinin izlenerek çevre kirlenmesinin kontrol altına alınması önemli ve 
güncel bir sorundur. Noktasal veya yaygın kirlilik yüklerinin nehir boyunca etkilerinin 
öngörülmesi, önceden önlem alınması, muhtemel yatırımların çevreye etkilerinin saptanabilmesi 
için su kalitesi modellerinin oluşturulması ve bilgisayar ortamında benzetimi zorunludur. Bu 
modellerin güvenirliği için model parametrelerinin iyi belirlenmiş olması gerekir. Mevcut 
model yazılımlarının çoğunda bu özellik yoktur ve parametre belirleme için deneme–yanılma 
yöntemlerine başvurulmaktadır.  
 
Akarsuların dinamik modellenmesi için seri bağlı tam karıştırmalı tepkime kabı (CSTR) 
yaklaşımı ile Yeşilırmak nehri dinamik olarak modellenmiş ve modelde yer alan kinetik 
parametreler belirlenmiştir. Parametre belirleme, dinamik bir optimizasyon probleminin 
çözümünü gerektirdiğinden bu problemin çözümü için kontrol vektör parametrelemesine dayalı 
pratik bir yaklaşım kullanılmıştır. Optimizasyon yöntemi olarak Gauss–Newton, Levenberg–
Marquardt ve SQP (‘Sequential Quadratic Programming’) gibi farklı teknikler kullanılmıştır.  
Bir sonraki adımda akarsuda kirlenmeyi oluşturan bileşenlerin zaman içinde akarsu uzunluğu 
boyunca değişimini belirleyebilecek, uzman desteği olmaksızın dinamik benzetim 
gerçekleştirebilecek kullanıcı etkileşimli bir arayüze (GUI) sahip olan AKAB (Akarsu 
Benzetimi) yazılımı geliştirilmiştir. Bu sayede, akarsuya ve karışan kirlilik yüküne ait bilgiler 
yazılıma tanıtılmakta ve benzetimle 11 tane hal değişkeninin (organik azot, amonyum azotu, 
nitrit azotu, nitrat azotu; organik ve çözünmüş fosfor; BOİ
5
, çözünmüş oksijen, koliform, klorür 
ve yosun derişimleri) akarsu uzunluğu boyunca değişimi grafiksel olarak gözlenebilmektedir.  
 
Yeşilırmak nehri üzerinde kirliliğin yoğun olduğu Durucasu-Amasya bölgesinde bir seri 
deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Aralarında 500 m mesafe bulunan iki ölçüm 
istasyonundan alınan dinamik veriler akarsu model parametrelerini belirlemede kullanılmıştır. 
Akarsuyun 500 m uzunluğu arasında seri bağlı tam karışmalı 20 tepkime kabı bulunduğu 
varsayıldığında deneysel ve öngörülen değerler arasındaki fark en aza indirgenebilmiştir. 
Yeşilırmak Nehrine atık yüklemesi yapan bir maya fabrikasının öncesinden başlayarak farklı 
aralıklarla 7 km ve 36.5 km nehir uzunluğu boyunca ölçümler alınmış ve dinamik benzetim 
gerçekleştirilmiştir. AKAB yazılımı ile su kalitesi modelleme için dünyada en çok kullanılan 
yazılım olan QUAL2E‘nin sonuçları karşılaştırılmıştır ve AKAB yazılımının QUAL2E ‘ye 
kıyasla daha iyi öngörüde bulunduğunu görülmüştür.