Atıksu toplama sistemlerinde katı madde birikimi, tıkanmalara, akış kapasitesinin azalmasına ve Ayrık veya Birleşik Kanal Taşmaları (SSO veya CSO) riskinin artmasına yol açarak sel ve patojen bulaşması gibi halk sağlığını tehdit eden ciddi sorunlara neden olmaktadır. Bu tür birikimlerin erken tespiti kritik öneme sahip olsa da mevcut otomatik yöntemler, yalnızca derinlik verilerine dayanan ve hız bilgisi eksikliği nedeniyle tutarsız sonuçlar veren akademik çalışmalarla sınırlıdır. Bu çalışmada, Yağmur Suyu Yönetim Modeli (SWMM) ile oluşturulan 1.482.000 simülasyon sonucunda derinlik-hız dağılım grafiklerinden 82.482 etiketli silt birikim seviyesi grafiği kullanılarak bir Derin Evrişimli Sinir Ağı (CNN) eğitilmiştir. CNN, test verilerinde (katı madde miktarı tahminlerinde %10’a kadar olan sapmalarla) %99 doğruluk oranına ulaşmış ve 20 cm çapındaki borularla yapılan üç gerçek deney ile doğrulanmıştır. Bu deneylerde, tıkanmalar gerçek koşullara sırasıyla 0 cm, 0,3 cm ve 1,5 cm yakınlıkta tahmin edilmiştir. Sonuçlar, CNN’in silt birikimini tespit etmede etkili bir araç olduğunu, geleneksel yöntemlere göre daha hızlı ve hassas bir çözüm sunduğunu, bakım süreçlerini iyileştirme ve sistem arıza risklerini azaltma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Ancak, modelin daha geniş kapsamlı gerçek hayattaki uygulamalar için optimize edilmesine ve ek araştırmalara ihtiyaç duyulmaktadır.
Atıksu ve Yağmur suyu Toplama Sistemleri Katı Madde Birikimi Yapay Zeka Evrişimli Sinir Ağı
Yazar, herhangi bir kurum veya kişi ile bilinen bir çıkar çatışması veya ortak çıkar bulunmadığını teyit etmektedir.
İnönü Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP)
FBA-2023-3284
Bu çalışmaya değerli desteklerinden dolayı, BAP proje kodu FBA-2023-3284 kapsamında fon sağlayan İnönü Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Birimi’ne içtenlikle teşekkür ederim.
Solid waste accumulation in wastewater collection systems poses significant challenges, leading to blockages, reduced flow capacity, and an increased risk of Separate or Combined Sewer Overflows (SSO or CSO), threatening public safety through flooding and pathogen contamination. Proactive detection of such buildups is critical, yet current automated methods are limited to academic studies that rely solely on depth data, lacking velocity information essential for determining silt depth accurately. This study addresses this gap by training a Deep Convolutional Neural Network (CNN) on depth-velocity scatter plots generated from 1,482,000 simulations using the Storm Water Management Model (SWMM), producing 82,482 labeled plots of varying silt accumulation levels. The CNN achieved 99% accuracy (for solid content predictions with deviations of up to 10%) on test data and was further validated with three real-world experiments using 20 cm pipes, where blockages were predicted within 0 cm, 0.3 cm, and 1.5 cm of actual conditions. These findings demonstrate CNNs as an effective tool for identifying silt accumulation, offering a faster and more precise alternative to traditional methods, with the potential to enhance maintenance and reduce system failure risks. Further research is needed to optimize the model for broader real-world applications.
Sanitary Sewer and Stormwater Collection Systems Silt Accumulation Artificial Intelligent Convolutional Neural Network
The author confirms that there are no known conflicts of interest or common interests with any organization or person.
Inonu University Scientific Research Projects (BAP)
FBA-2023-3284
I sincerely thank the Inonu University Scientific Research Projects (BAP) unit for their valuable support of this study, which was funded under the BAP project code FBA-2023-3284.
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Environmental Engineering (Other), Civil Engineering (Other) |
| Journal Section | Research Article |
| Authors | |
| Project Number | FBA-2023-3284 |
| Submission Date | December 14, 2024 |
| Acceptance Date | September 14, 2025 |
| Early Pub Date | December 11, 2025 |
| Publication Date | December 19, 2025 |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 30 Issue: 3 |
Announcements:
30.03.2021-Beginning with our April 2021 (26/1) issue, in accordance with the new criteria of TR-Dizin, the Declaration of Conflict of Interest and the Declaration of Author Contribution forms fulfilled and signed by all authors are required as well as the Copyright form during the initial submission of the manuscript. Furthermore two new sections, i.e. ‘Conflict of Interest’ and ‘Author Contribution’, should be added to the manuscript. Links of those forms that should be submitted with the initial manuscript can be found in our 'Author Guidelines' and 'Submission Procedure' pages. The manuscript template is also updated. For articles reviewed and accepted for publication in our 2021 and ongoing issues and for articles currently under review process, those forms should also be fulfilled, signed and uploaded to the system by authors.