Modelleme

Modelleme kullanıldığı sistem ile ilgili olarak çeĢitli deneysel çalıĢmalarla elde edilen veri setlerinin yorumlanması yardımıyla, istenilen parametrelere yönelik tahmin ve senaryoların üretilmesine yardımcı olan bir bilimdir. Bu çalıĢmalar ıĢığında sistemde meydana gelebilecek problemlerin önceden tahmin edilmesi, bunlara yönelik çözümler üretilmesi, ilgili parametrenin sisteme giriĢ değerlerinin modele uygulanarak çıkıĢ değerlerinin ne olabileceğine dair tahminlerin yapılabilmesini kolaylaĢtırmaktadır.

ÇalıĢmada, baĢlangıçta deneysel çalıĢmalar ile elde edilen toprağa ait tekstür, fiziksel ve kimyasal özelliklerin derlenmesi, elde edilen veri setleri ile çalıĢmanın esas konusu olan ağır metallerin deney düzeneğindeki (kolon sistemi) düĢey yöndeki hareketi ile iliĢkisinin araĢtırılmasına dayanmaktadır. Bu iliĢkiler ıĢığında ilk olarak bilgisayarın, hazırlanan program yardımıyla eğitilmesi ve hazırlanan algoritma sayesinde kirleticilerin toprak içerisindeki düĢey yöndeki hareketinin modellenebilmesine çalıĢılmıĢtır.

Burada ilk olarak bilgisayar eldeki mevcut veri setleriyle eğitilmekte, akabinde de dıĢarıdan özellikleri girilecek farklı toprak numuneleri için kirleticilerin düĢey yöndeki hareketi incelenebilmekte ve yorumlanabilmektedir.

Algoritmanın genel düzeni, toprak özelliklerinin derecelendirilerek puanlandırılması ve bunun ıĢığında bilgisayarın eğitiminde kullanılan veri setleri ile eĢleĢtirilerek yüksek uyum karakterizasyon değerlerine sahip veri setinin seçilerek, iĢlem sonucunda mevcut toprak numunesindeki kirleticinin düĢey yöndeki hareketini tahmin etmek Ģeklindedir. Bu iĢlemler yukarda açıklanan model üzerine yazılan bilgisayar programı ile sağlanmaktadır.

Bu Ģekilde veri seti (bilgisayarın eğitiminde kullanılan datalar) toprak analizleri, kirletici analizleri, farklı konsantrasyonlar ne kadar çok çeĢitlendirilirse hazırlanan programın doğruluk hassasiyeti, aynı oranda artacaktır. Öyle ki database‟deki eğitimde kullanılan veri setlerinin çeĢitliliğinin artması ile bilgisayarın farklı toprak özelliklerine sahip kirletici taĢınımı ile ilgili senaryolarda doğru senaryoyu, modeli seçmesi ve bu seçimin neticelerinin doğruluk payını arttırması mümkün olacaktır. Programın mevcut database yapısı bu tür geliĢtirmeler açık Ģekilde tasarlanmıĢtır.

Her bilimsel metodun olduğu gibi modelleme çalıĢmalarının da belli baĢlı aĢamaları mevcuttur, Bu aĢamaların tek tek takip edilerek iĢleme konulması ve hata kontrollerinin yapılması ile oluĢturulacak modelin baĢarılı olması muhtemeldir.

Modelleme çalıĢmalarının aĢamaları Ģöyle özetlenebilir.

1. Model gereksinimlerinin belirlenmesi ve problemin tanımlanması, 2. Modelle iliĢkili teorik bilgilerin toplanarak derlenmesi,

3. Modelin yapısıyla ilgili gerekli kabullerin yapılması,

4. Matematiksel modelleme metodları ile modelin desteklenmesi, 5. Matematiksel çözüm yolu belirleme,

6. Bilgisayar modelinin kodlanması veya hazır olarak alınması, 7. Modellin doğrulamasının yapılması,

8. Modelin tahmin ve senaryo için kullanılması, 9. Elde edilen verilerin hata kontrolleri,

10. Model çıktılarının doğrulanması,

SPTM ile ilgili akım Ģemaları ġekil 3.26 ve ġekil 3.27‟de verilmiĢtir.

ġekil 3.26. SPTM veritabanı bölümünün akım Ģeması Veri GiriĢ Bölümü

Toprak özelliklerinin girilmesi

Derinlik,tekstür, pH, tuzluluk, kireç, organik madde, toplam azot, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum,

sodyum, mangan, demir, bakır

Hata kontollerinin yapılması gerekli verilerin tekrar giriĢinin sağlanması

Mevcut verilerle, girilen verileri karĢılatırarak aynı özelliklerdeki toprak bilgisi giriĢinin engellenmesi

Numuneye ait kolon deneyinden elde edilen yüzey,0-30 cm,30- 60 cm, 60-90 cm derinliklerdeki metal konsantrasyonlarının

veritabanına hata kontrolleri yapılarak girilmesi

Girilen verilerin SPTM programının eğitiminde kullanılmak üzere ana program modülüne yönlendirilmesi

Verilerin ana veritabanın giriĢlerinin tamamlanması (Program yeni veri girĢine açık bir Ģekilde tasarlanmıĢtır. Ġstenildiği takdirde hem mevcut veriler güncellenebilmekte hem de yeni verilerle

veritabanı yapısı kuvvetlendirilebilmektedir)

Numuneye ait kolon deneyinden elde edilen yüzey,0-30 cm,30- 60 cm, 60-90 cm derinlikteki metal konsantrasyonlarının

veritabanına hata kontrolleri yapılarak girilmesi

Ana Modüle GeçiĢ

(Modellenmesi istenen toprakla ilgili iĢlemler, toprak özelliklerinin girilmesi, metal seçimi, baĢlangıç konsantrasyonu

ġekil 3.27. SPTM genel akım Ģeması

Toprak özellilerinin girilmesi

Derinlik,tekstür, pH, tuzluluk, kireç, organik madde, toplam azot, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum,

sodyum, mangan, demir, bakır (DüĢey yöndeki hareketin inceleneceği toprak

özelliklerini giriĢ bölümü)

Ġncelenecek metalin seçimi (Zn, Pb, Ni, Cu), Metalin baĢlangıç konsantrasyonunun belirlenmesi

Girilen tüm verilerin derecelendirme ve modelleme iĢlemleri için ana veritabanına

karĢılaĢtırma amaçlı yönlendirlmesi

Program kodları yardımıyla girilen numune verileri ile mevcut veri tabanındaki verilerin karĢılaĢtırılarak

derecelendirilme ve eĢleme yapılması

Elde edilen model skoruna(derecelendirmesi) karĢılık gelen en uygun gösterimin program vasıtasıyla

belirlenmesi

Grafiksel gösterimle ilgili ön ayarların ve seçimlerin yapılması

Arka plan, renk ayarı Çerçeve eklenip eklenmeyeceği

Grafil türünü belirlenmesi

Grafik arayüz vasıtasıyla modellin görsel olarak elde

edilmesi

Yazdırma modülünün kullanımı

Elde edilen veriler görsel olarak bilgisayara kaydedilebildiği gibi, istenildiği takdirde istenen boyutlarda çıktısı yazdırma

modülü yardımıyla alınabilmektedir. SPTM GENEL AKIM ġEMASI

3.4.1. Hazırlanan program ile ilgili detaylar

SPTM-S (Soil Pollution Transport Modelling Software): Windows XP ortamında, Visual Basic programı ile hazırlanmıĢtır. Programcı için isteklerini tam karĢılayabilen, yaygın kullanım alanı ve geliĢmiĢ bileĢenleri bulunan, kod yazımındaki ve hata kontrollerindeki rahatlık nedeniyle SPTM programının yazılmasında Visual Basic programlama dili tercih edilmiĢtir. Visual Basic‟in önemli avantajlarından biri de hazırlanan program derlendiği zaman, program birden fazla modülden ve bileĢen meydana gelmiĢ olsa da çalıĢan bölüm tek bir dosya haline getirilmektedir ve program bu derleme sonucu oluĢan tek dosya ile çalıĢtırılabilmektedir. SPTM için minimum sistem gereksinimleri aĢağıda verilmiĢtir.

Minimum sistem gereksinimleri: 1 GB Ram,

5 MB Depolama alanı,

XP, Vista, Win 7 ĠĢletim sistemi,

Visual Basic program komponentleridir (OCX ve DLL‟ler). Programın bölümleri:

1. Güvenlik bölümü (Ģifreli giriĢ),

2. Bilgi giriĢlerinin yapıldığı ana database modülü (toprak özellikleri), 3. Deneysel sonuçların girilebildiği analiz modülü,

4. Grafiksel ara yüze sahip, kirletici hareketlerinin yorumlanarak, görsel olarak, ifade edildiği iĢlem ve model bölümü ,

5. Yardım bölümü Ģeklindir.

Ayrıca ara yüz, kullanıcıların kolayca iĢlem yapabilmesi için kullanıcı dostu Ģekilde hazırlanmıĢtır. Programın kendi dahilinde de kullanıcılar için ön kullanım bilgileri yardım menüsünün altında yer almaktadır.