Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

922-928

Authors: Roda Gökçe YILMAZ ÇİNÇİN1* , Osman Nuri AĞDAĞ1

Öz Artan nüfus ile birlikte tarım ve hayvancılık sektörleri üretim kapasitelerini arttırmışlardır. Böylece daha fazla atık oluşturan çiftlik ve tarım alanlarından kaynaklanan çevresel riskler de artmıştır. Hayvansal atıkların kontrollü bertaraf edilmemesi ve meralara, akarsulara, açık alanlara veya tarım alanlarına atılması önemli problemlere neden olmaktadır. Organik maddelerin stabilize olmaması nedeniyle, toprağın biyolojik yapısı bozulmakta ve böcek, sivrisinek ve koku problemleri sonucu çevre sağlığı tehdit edilmektedir. Hayvansal atıklardan kaynaklanan azot ve fosfor ayrıca yüzeysel suları etkilemekte ve yaşam döngüsüne zarar vermektedir. Oluşan atıksuların yarattığı çevresel sorunlardan yola çıkarak bu çalışma kapsamında, besi çiftliği atıksularının ardışık, anaerobik yukarı akışlı çamur yataklı reaktör (UASB) / aerobik sürekli karıştırmalı tank reaktörde (CSTR) arıtımı incelenmiştir. Anaerobik UASB reaktörün ardından kalan organik kirliliği parçalamak için aerobik CSTR reaktör kullanılmıştır. Sistemde farklı organik yükleme hızlarında (3.53-10.59 kgKOİ/m3gün) kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) giderimi ve metan gazı miktarı ölçülmüştür. Çalışmada anaerobik UASB reaktörde en yüksek KOİ giderme verimine %90.3 olarak 7.06 kg KOİ/m3gün organik yükleme hızında ulaşılmıştır. Anaerobik arıtma kısmında oluşan biyogazda en yüksek ölçülen metan gazı oranı %65 olmuştur. Elde edilen sonuçlar besi çiftliği atıksularının ardışık anaerobik yukarı akışlı çamur yataklı reaktör/ aerobik sürekli karıştırmalı tank reaktörde arıtılabilirliğinin yüksek olduğunu göstermektedir. KOİ değerinin yüksek oluşu, bu tür atıksuların arıtımında anaerobik yöntemlerin kullanılmasının uygun olabileceğini göstermektedir. Anahtar kelimeler: Besi çiftliği atıksuyu, CSTR reaktör, UASB reaktör Abstract The agriculture and livestock sectors increased their production capacities by the increasing population. Thus, the environmental risks arising from the farms and agricultural areas that are generating more waste are also increased. Especially, animal wastes cannot be taken under control and unconsciously thrown into rivers, estuaries, open areas or irrigation canals, resulting in the destruction of the biological structure of the region soil and the endangered environmental health of insect, mosquito and odor problems. Surface and groundwater exposure to nitrogen and phosphorus pollution affects the health of all living things in the region. In addition, various gases resulting from waste accumulation rapidly pollute the regional air and cause the propagation of harmful microorganisms. From the environmental problems created by the wastewater, the treatment of the livestock wastewater sequential anaerobic upflow sludge bed reactor / aerobic continuous stirred tank reactor has been investigated. An aerobic CSTR reactor was used to break down the residual organic pollution following the anaerobic UASB reactor. The chemical oxygen demand (COD) removal and the amount of methane gas were measured at different organic loading rates (3.53-10.59 kg COD/m3day) in the system. In study, the highest COD removal efficiency in anaerobic UASB reactor was reached as 90.3% at an organic loading rate of 7.06 kgCOD/m3day. The highest measured methane gas rate in the biogas formed in the anaerobic treatment section was 65%. The results show that the treatability of the livestock wastewater is a good alternative anaerobic upflow sludge bed reactor / aerobic continuous mixing tank reactor.

938-944

Authors: Serkan EKER1* , Ebru ÇOKAY1 , İlgi KARAPINAR1 , Dilek ERSÖZ1

Abstract Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) tend to accumulate in the environment, causing environmental pollution through which they significantly affect the biological equilibrium in nature. Due to their adverse effect on nature, aquatic life and human, PAHs are considered as one of the significant pollutants that should be monitored in surface water bodies. Therefore, they have been listed in the national specific pollutant list of Republic of Turkey, Ministry of Agriculture and Forestry and in the priority substances list specified in EU Water Frame Directive (WFD) of 2000/60/EC and 2013/39/EU. Anthracene, Benzo[a]pyrene, Benzo[b]fluoranthene, Benzo[ghi]perylene, Benzo[k]fluoranthene, Fluoranthene, Indeno [1,2,3-cd] pyrene, Naphthalene are the PAHs in the priority substances list of WFD. Additionally, 1-Methylnaphthalene, Acenaphthene, Acenaphthylene, Chrysene, Fluorene, Perylene, Phenanthrene, Pyrene are other PAHs with environmental quality standards specified in the national list of the Ministry. The mentioned PAHs were monitored for 12 months in 15 lakes, 2 transition water, 4 coastal and 26 river water stations in Büyük Menderes River Basin. The results were evaluated for the detected PAHs in the river basin with regard to Maximum Allowable Concentration Environmental Quality Standards (MAC-EQS) and the Annual Average Concentration Environmental Quality Standards (AA-EQS) given either in Water Framework Directive or in National Regulation of the Ministry. As a result of the evaluation, benzo[k]fluoranthene, benzo[ghi]perylene, pyrene and fluoranthene substances were found to be important substances to be monitored throughout the basin. Öz Polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar) çevrede birikme eğilimi göstermesi nedeniyle çevre kirliliğine neden olurlar ve biyolojik dengeyi önemli ölçüde etkilerler. Doğa, sucul yaşam ve insan üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı, PAH'lar, yüzey suyu kütlelerinde izlenmesi gereken önemli kirleticilerden biri olarak kabul edilir. Bu nedenle, Türkiye Cumhuriyeti, Tarım ve Orman Bakanlığı'nın ulusal spesifik kirletici listesinde ve 2000/60 / EC ve 2013/39 / EU sayılı AB Su Çerçeve Direktifi'nde (SÇD) belirtilen öncelikli maddeler listesinde listelenmiştir. Antrasen, Benzo [a] piren, Benzo [b] floranten, Benzo [ghi] perilen, Benzo [k] floranten, Floranten, Indeno [1,2,3-cd] piren, Naftalin, SÇD öncelikli maddeler listesinde yer alan PAH'lardır. Ayrıca, 1-Metilnaftalin, Asenaften, Asenaftilen, Krisen, Floren, Perilen, Fenantren, Piren Bakanlığın ulusal listesinde belirtilen çevresel kalite standartlarına sahip diğer PAH'lardır. Söz konusu PAH'lar Büyük Menderes Havzası'nda 15 göl, 2 geçiş suyu, 4 kıyı ve 26 nehir suyu istasyonunda 12 ay boyunca izlenmiştir. Sonuçlar, nehir havzasında tespit edilen PAH'lar için İzin Verilen Maksimum Konsantrasyon Çevre Kalite Standartları (MAC-EQS) ve Su Çerçeve Direktifi veya Ulusal Yönetmelikte verilen Yıllık Ortalama Konsantrasyon Çevre Kalite Standartları (AA-EQS) açısından değerlendirilmiştir. Değerlendirmeler sonucunda, Benzo [k] floranten, Benzo [ghi] perilen ve Floranten maddelerinin havza boyunca izlenmesi gereken önemli maddeler olduğu görülmüştür. Anahtar kelimeler: Polisiklik aromatik hidrokarbonlar, PAH, Su çerçeve direktifi, Büyük Menderes Nehri

949-955

Authors: Buket MESTA1 , Pınar Gökçe KARGI2 , İpek TEZYAPAR3 , M. Tamer AYVAZ4 , Recep Kaya GÖKTAŞ5 , Elçin KENTEL6* Ulaş TEZEL7

Öz Bu çalışmanın amacı, Ergene Nehri’nin Meriç Nehri ile birleştiği noktanın menbasında bulunan E01A012 – Yenicegörüce Akım Gözlem İstasyonu’nun (AGİ) alanı 10,508 m2 olan su toplama havzasındaki yağış-akış ilişkisinin A.B.D. Ordu Mühendisleri Birliği (U.S. Army Corps of Engineers) tarafından geliştirilmiş olan HEC-HMS yazılımı kullanılarak belirlenmesidir. Bu çalışma TÜBİTAK tarafından desteklenen 115Y064 no’lu “Ergene Havzası Su Kalitesi Yönetimi İçin Kirletici Parmak İzine Bağlı Coğrafi Bilgi Sistemi Bazlı Karar Destek Sistemleri Geliştirmesi” başlıklı projenin bir parçası olarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak havza ve civarında ölçülmüş olan günlük yağış ve sıcaklık gibi meteorolojik veriler ile günlük akış verileri toplanmıştır. Ardından havzanın arazi kullanımı, hidrolojik toprak grupları ve sayısal yükseklik verileri gibi havza karakteristiklerini gösteren veriler toplanmış ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ortamında derlenmiştir. CBS ortamında derlenmiş olan sayısal haritalar havzanın özelliklerinin belirlenmesi için WMS’e aktarılmıştır ve ardından havzaya ait HEC-HMS hidrolojik modeli kurulmuştur. Kurulan modelin, 1997-2002 arasındaki günlük veriler kullanılarak kalibrasyonu, 2003-2005 yılları arasındaki günlük veriler kullanılaraksa doğrulaması yapılmıştır. Kurulmuş olan hidrolojik modelin Yenicegörüce AGİ için Nash-Sutcliffe Etkinlik Katsayısı (NSE) kalibrasyon ve doğrulama aşamaları için sırasıyla 0.8 ve 0.75 olarak hesaplanmıştır. Yenicegörüce havzasının D01A008, E01A006 ve E01A012 AGİ’leri ile temsil edilen Hayrabolu, Lüleburgaz ve İnanlı alt-havzaları için de hidrolojik modeller kurulmuş ve kalibre edilmiştir. Model performansları NSE ve korelasyon gibi istatistiksel ölçütler kullanılarak değerlendirilmiştir. Anahtar kelimeler: Yenicegörüce Havzası, Hidrolojik model, Yağış-akış ilişkisi, HEC-HMS Abstract The goal of this study is to model rainfall-runoff process using HEC-HMS developed by U.S. Army Corps of Engineers for the 10,508 km2 catchment that has E01A012-Yenicegörüce stream gage at its outlet which is located just at the upstream of the point where Meric and Ergene Rivers meet. This study is conducted as a part of 115Y064 numbered “Development of a geographical information systems based decision-making tool for water quality management of Ergene watershed using pollutant fingerprints” project funded by TÜBİTAK. First, meteorological parameters such as daily precipitation and temperature, and daily streamflow data that are observed in and around the study catchment are collected. Then land use, hydrologic soil groups and digital elevation data of the catchment are collected and integrated into Geographic Information System (GIS) environment. Digital maps compiled in GIS environment were transferred into WMS for the calculation of basin parameters, and then the hydrological model for the basin is developed in HEC-HMS using these data. The model is calibrated using daily streamflow values of 1997-2002 and validated for 2003-2005 data. The model results obtained at the Yenicegoruce stream gage has Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) values of 0.8 and 0.75 for calibration and validation, respectively. Hydrological models for Hayrabolu, Luleburgaz and Inanli sub-catchments represented by stream gages D01A008, E01A006 and E01A012, respectively are developed and calibrated as well. Model performances are evaluated using statistical measures such as NSE values and correlations.

962-967

Authors: Tülay Suğra KÜÇÜKERDEM1 , Murat KİLİT2 , Kemal SAPLIOĞLU3*

Öz Giderek azalan su kaynaklarının etkili biçimde kullanılması ve gelecek için su kaynaklarının doğru planlanması önemlidir. Su kaynaklarının planlanması çalışmalarında akım modellemeleri ve akım tahminleri yapmak çalışmaların temelini oluşturmaktadır. Bu çalışmada Sandıklı Kestel barajına ait 1986-2008 yılı verileri ile ANFIS modeli kullanılarak aylık hacimlerin tahmini yapılmaya çalışılmıştır. Sistemde girdi olarak önceki aylara ait hacimler, hazneye giren ve çıkan hacimler ve buharlaşma miktarı kullanılmıştır. ANFIS yönteminde girdiler için kullanılan küme sayıları ise K-ortalamalar yöntemi ile elde edilmiştir. K-ortalamalar yönteminden elde edilen küme sayıları ile oluşturulan farklı kümeler ANFIS’te modellenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Her bir girdi değeri için en uygun küme sayıları belirlenmiş ve bu doğrultuda modelleme yapılmıştır. Sonuç olarak uygun küme sayılarına göre yapılan modellerin rastgele oluşturulan modellere göre daha düşük hata yüzdesine sahip sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: K-ortalamalar, ANFIS, Hidrolojik modelleme Abstract Correct planning of water resources is important for the efficient use of rapidly decreasing water resources in the future. Flow modeling and flow estimations in the planning of water resource are the basis of studies. In this study, it is aimed to estimate monthly volumes by using ANFIS model based on the data of 1986-2008 for Sandıklı Kestel dam. In the system, the volume of the previous months, the volume of the incoming and outgoing volumes and the amount of evaporation were used as input variables. In ANFIS method, the number of clusters used for the inputs was obtained by the method of K-means. Different clusters formed by K-averages were modeled in ANFIS and the results were compared. The optimal number of clusters for each input value is determined. Models have been established in this way. As a result, it has been found that the models made according to the optimal number of clusters yield results with lower error percentage compared to randomly generated models.

977-984

Authors: Mehmet Ali ÇILDIR1* , Fatih DİKBAŞ2 , Mahmud GÜNGÖR3 , Abdullah Cem KOÇ4

Öz Hızlı bir şekilde azalmakta olan temiz yeraltı su kaynakları, gelecek yüzyılların en büyük savaş nedeni olmak üzeredir. Devletler, su kaynaklarını kaybettikçe ehemmiyetinin farkına varmaktadır. İnsanoğlu, temiz suya muhtaç olmasına karşın, gerekli hassasiyeti gösterememekte, elinden çok değerli olan bu varlığı kaybetmek üzeredir. Bundan dolayı su kaynaklarının düzenli bir şekilde takip edilmesi ve gözlemlenmesi işi bir zorunluluk haline gelmiş bulunmaktadır. Ülkemizde ve Denizli’de çeşitli yeraltı suyu seviyesi ölçme çalışmaları yapılmış olmasına karşın, Denizli ili sınırlarının tamamını içeren bir yeraltı su seviyesi ölçme çalışması yapılmamış olup, yapılan çalışma ile bu alandaki eksikliği gidermek hedeflenmiştir. Bununla birlikte, sonraki dönemlerde geliştirilecek araştırmalar için veri kaynağı oluşturulması amaçlanmıştır. Gözlemlerle toparlanan bilgiler ışığında, Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) programıyla bir su haritası oluşturulmuştur. Çizim ile su seviyelerinde oluşan alansal değişimlerin kısa yoldan gözlemlenmesine katkı sağlanacaktır. Aynı zamanda harita, il sınırlarında işleme alınacak ayrı bir kuyunun nerede açılmasının uygun olacağı konusunda ekonomi, zaman ve konum gibi farklı açılardan ipucu olacaktır. Araştırma iki kısımdan oluşmaktadır. Birinci bölümde, Denizli ili sınırları üzerinde yer alan arazi tabanındaki yüksek kuyuların statik su seviyeleri, su seviye ölçer ile ölçülmüştür. Sonraki safhada ise, kısa bir sürede edinmiş olduğumuz su seviye gözlem bilgileri, CBS’ye aktarılmıştır. Bu aşamada bilgiler, dijital ortama aktarılmış ve yeraltı su seviye haritası çizilmiştir. Anahtar kelimeler: Yeraltı su seviyesi, Denizli, Coğrafi bilgi sistemleri Abstract Fastly on the wane fresh underground water resources is about to be the cause of the greatest war of the future centuries. While the states are losing ground water resources, they begin to understand its significance better. Although humans are in need of fresh water, they don’t act responsible enough and this invaluable source is continuously lost. Consequently, routine investigation and control of the water resources gradually transforms into an essentiality. Although there are some studies about the groundwater level determination in Turkey and Denizli, no one has a study about the groundwater level determination over whole Denizli city to this day, so this work aims to fill the gap in this field. In addition, another aim is to generate a data source for future researches. In the light of data from the observations, water levels map is generated by Geographic Information Systems (GIS) analysis. The generated map is going to contribute to basic scanning of areal changes in water levels. At the same time, the study is going to provide guideline on determining for appropriate location to a new well drilling within Denizli city in view of economy, time and location. The study consists of two steps and in the beginning, the static water grades in deep wells at the provincial border of Denizli were gauged by a groundwater level meter. In the next step, the evaluated water level information was passed on to the GIS. At this stage, the data were converted into computer, so the groundwater level map was generated.

992-997

Authors: Bahrudin HRNJICA1* , Ali Danandeh MEHR2 , Behrem SEFIK3 , Necati AĞIRALİOĞLU4

Abstract This paper presents the calibration and evaluation of two genetic programming (GP) methods, namely classis GP and gene expression programming (GEP) for turbidity prediction at drinking water distribution networks. Classic GP first method was used to model turbidity at the main water source of Bihac town (Bosnia and Herzegovina) and GEP second method was used to model turbidity at one of the water monitoring stations of city of Antalya, Turkey. The former various predictive models were built based on the mean monthly turbidity measurements recorded during 2006-2018. Moreover, hourly measurements at Gürkavak Station during low turbidity period were used. The results showed that the modelling of turbidity is a challenging task which required careful data analysis especially in the context of determining the optimum lag times/input parameters. No meaningful relation between discharge and turbidity was found at Antalya water supply pipeline. The results also indicated that the predictive models based on the presented algorithms may provide more accurate estimations in comparison to the traditional regression approach. The findings are useful for sustainable urban water management whereby a high quality water supply is aimed. Öz Bu çalışmada, içme suyu dağıtım şebekelerinde bulanıklık tahmini için klasik genetik programlama (GP) ve gen ekspresyon programlama (GEP) olmak üzere iki GP yönteminin kalibrasyonu ve değerlendirilmesi sunulmaktadır. İlk yöntem olan Klasik GP, Bihać kentinin (Bosna Hersek) ana su kaynağındaki bulanıklığı modellemek için kullanılmıştır. İkinci yöntem olan GEP, Türkiye’de bulunan Antalya ili su izleme istasyonlarından birinde bulanıklık modellemesi için kullanılmıştır. Birincisinde, 2006-2018 döneminde kaydedilen ortalama aylık bulanıklık ölçümlerine dayanarak çeşitli tahmin modelleri oluşturuldu. İkincisinde ise, düşük bulanıklık dönemindeki Antalya-Gürkavak İstasyonu'ndaki saatlik ölçümler kullanılmıştır. Sonuçlar, bulanıklık modellemesinin, özellikle optimum gecikme süreleri ve girdi parametrelerinin belirlenmesi bağlamında, dikkatli veri analizi gerektiren zorlu bir görev olduğunu göstermiştir. Antalya su temin hattında debi ve bulanıklık arasında anlamlı bir ilişki bulunamamıştır. Bulunan sonuçlar ayrıca sunulan algoritmalara dayanan tahmin modellerinin geleneksel regresyon yaklaşımına kıyasla daha doğru tahminler sağlayabileceğini göstermiştir. Bulgular, yüksek kalitede su temininin hedeflendiği sürdürülebilir kentsel su yönetimi için kullanışlıdır. Anahtar kelimeler: Genetik programlama, Gen ekspresyon programlama, Bulanıklık, İçme suyu