Akademik Veri Yönetim Sistemi
4. INTERNATIONAL CAPPADOCIA SCIENTIFIC RESEARCH CONGRESS, Nevşehir, Türkiye, 16 - 17 Nisan 2023, cilt.1, sa.1, ss.303-304
Hidroloji bilimi kapsamında yapılan birçok çalışmada temel veri olarak kullanılan referans
evapotranspirasyonun (ETo) tahmin edilmesinde A sınıfı buharlaşma kabından ölçülen
buharlaşma (Evaporasyon) miktarı (Epan) yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Buharlaşma
kabındaki suyun soğuk havalarda donması, aşırı yağışlarda taşması ve ölçüm cihazlarının
bozulması gibi çeşitli nedenlerden dolayı ölçülemeyen Epan verilerinin tahmin modelleri
kullanılarak tamamlanmasına ihtiyaç duyulabilmektedir. Kahramanmaraş Sütçü İmam
Üniversitesinde 2019, 2020 ve 2021 yıllarının Temmuz – Ekim dönemlerinde yürütülen bu
çalışmada hava sıcaklığı (T), oransal nem (RH) ve zemin yüzeyinden 2 m yükseklikte ölçülen
rüzgar hızına (U2) bağlı olarak Epan miktarının tahmin edilmesinde kullanılabilecek ampirik
modellerin oluşturulması amaçlanmıştır. Modellerde bağımsız değişkenler olarak dikkate
alınan günlük ortalama T, RH ve U2 verilerinin ölçülmesinde Programlanabilir Lojik
Kontrolör (PLC) tarafından yönetilen sensörler kullanılmıştır. Günlük toplam Epan miktarları,
paslanmaz çelik sac levhadan üretilen 1207 mm çapa ve 250 mm yüksekliğe sahip
buharlaşma kabından ölçülmüştür. Etrafı çim örtüsü ile çevrili bir toprak yüzeye yerleştirilen
bu kap içerisindeki suyun yüzeyinden gerçekleşen Epan miktarı su seviyesine duyarlı bir
ultrasonik sensörle ölçülmüştür. Sensörlerin PLC tarafından kontrol edilebilmesini sağlamak
için CODESYS programlama dilinde bir yazılım hazırlanarak, PLC cihazına yüklenmiştir.
Çalışmanın ilk iki yılında ölçülen veriler kullanılarak, Microsoft Excel programı ile yapılan
çoklu doğrusal regresyon analizleri sonucunda Model_1 (Epan= 0.757 T – 0.027 RH – 8.609) ve Model_2 (Epan= 0.391 T – 0.102 RH + 1.687 U2+ 0.951) olarak isimlendirilen iki adet
tahmin modeli oluşturulmuştur. Regresyon katsayıları (R2
) sırasıyla 0.76 ve 0.86 olarak
belirlenen bu modellerin kullanılabilirliği üçüncü yıl ölçülen veriler ile test edilmiştir.
Üçüncü yıl buharlaşma kabından ölçülen gerçek Epan miktarları 3.00 – 15.00 mm gün-1
,
Model_1 ve Model_2 kullanılarak tahmin edilen Epan miktarları ise sırasıyla 1.62 – 16.10 mm
gün-1 ve 2.11 – 15.44 mm gün-1 aralığında değişmiştir. Ölçülen ve tahmin edilen Epan
değerlerinin oluşturduğu veri gruplarının ortalamaları arasındaki farklar istatiksel olarak
anlamlı bulunmamıştır (p> 0.05, n= 123). Ölçülen ve tahmin edilen Epan miktarları arasındaki
sapmanın bir göstergesi olarak hesaplanan ortalama mutlak göreceli hata oranı (MAPE)
Model_1 ve Model_2 için sırasıyla %19.156 ve %19.565 olarak belirlenmiştir. Birbirine
yakın performanslar gösteren bu modeller ile yaklaşık %80 (MAPE ≅ 20%) doğruluk oranına
sahip Epan miktarları tahmin edilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Evaporation (Epan) measured from the Class-A pan evaporimeter is widely used in estimating
the reference evapotranspiration (ETo), which is used as the basic data in many studies within
the scope of hydrology. Epan data that cannot be measured due to various reasons such as
freezing of the water in the pan evaporimeter in cold weather, overflowing in heavy rains,
and failure of the measuring devices may need to be completed using the estimation models.
In this study, which was carried out at Kahramanmaraş Sütçü İmam University in the July –
October periods of 2019, 2020 and 2021, it was aimed to create empirical models that can be
used to estimate the amount of Epan depending on the air temperature (T), relative humidity
(RH) and the wind velocity (U2) measured at 2 m above the ground surface. Daily average T,
RH and U2 data used as independent variables in estimation models were measured with
sensors managed by Programmable Logic Controller (PLC). The total daily Epan amounts
were measured from an pan evaporimeter with a diameter of 1207 mm and a height of 250
mm made of stainless steel sheet plate. The amount of Epan from the surface of the water in
this pan evaporimeter, which was placed on a fallow soil surrounded by grass cover, was
measured with an ultrasonic sensor sensitive to the water level. In order to enable the sensors
to be controlled by the PLC, a software was prepared using the CODESYS programming
language and loaded on the PLC device. Two estimation models called Model_1
(Epan= 0.757 T – 0.027 RH – 8.609) and Model_2 (Epan= 0.391 T – 0.102 RH + 1.687
U2+ 0.951) were created as a result of multiple linear regression analyzes made with
Microsoft Excel program, using the data measured in the first two years of the study. The
usability of models, which regression coefficients (R2
) were determined as 0.76 and 0.86,
respectively, were tested with the data measured in the third year. The actual Epan values
measured from the pan evaporimeter in the third year varied between the range of 3.00 –
15.00 mm day-1, while the estimated Epan values using the Model_1 and Model_2 varied
between the range of 1.62 – 16.10 mm day-1 and 2.11 – 15.44 mm day-1, respectively. The
differences between the means of the data groups formed by the measured and estimated Epan
values were not found to be statistically significant (p> 0.05, n= 123). The mean absolute
percentage error rate (MAPE) calculated as an indicator of the deviation between the
measured and estimated Epan values was determined as 19.156% and 19.565% for Model_1
and Model_2, respectively. It has been concluded that Epan amounts with an accuracy rate of
80% (MAPE≅ 20%) can be estimated with these models, which show similar performances.