A Case Study on Long-Term Water Consumption Forecasting in Türkiye By Using The Hodrick–Prescott Filter and Artificial Neural Networks

Creative Commons License

BAYARSLAN Ö. F., Koyuncu O., Kanık Z. B., Omurgonulsen M.

Üçüncü Sektör Sosyal Ekonomi, vol.60, no.4, pp.4611-4637, 2025 (TRDizin)

Abstract

Consumption planning for scarce resources is one of the most critical activities for meeting the unlimited needs and demands of humankind. In this context, the management of existing water resources and their efficient use play a vital role in achieving countries’ sustainable development goals. However, water resources are becoming increasingly fragile due to their limited and uneven distribution, anthropogenic pollution, and the impacts of climate change, which makes effective water management necessary. Accurate short and long-term water demand forecasting is essential to ensure reliable and cost-efficient operation of water distribution systems. This study aims to forecast Türkiye’s long-term water consumption by analyzing the factors influencing water use between 2001 and 2021 using the Hodrick–Prescott (HP) filtering method and Artificial Neural Networks (ANNs). The objective is to generate water consumption forecasts for the years 2030 and 2050. In this context, HP filtering is first employed to remove short-term fluctuations and extract the trend and cyclical components of the data. These components are then modeled by using ANN and Multiple Linear Regression (MLR) methods. According to the findings, while no significant increase in water consumption is projected for 2030, a substantial rise is expected by 2050. The 2030 forecasts indicate that policy interventions targeting water consumption, aligned with the Sustainable Development Goals, will be effective. Overall, the results suggest the need to develop new water resources, enhance wastewater recycling, and strengthen water management policies to balance future water demand with supply.
Kıt kaynaklara yönelik tüketim planlamasının yapılması, yeryüzündeki sınırsız istek ve ihtiyaçların karşılanmasını sağlamak açısından en önemli yaşamsal faaliyetlerden birisidir. Özellikle mevcut su kaynakları ve bunların tüketim yönetimi, ülkelerin sürdürülebilir kalkınma hedeflerinin gerçekleştirilmesi açısından önem arz etmektedir. Sınırlı ve dengesiz dağılan su kaynakları, insan faaliyetlerinden kaynaklanan kirlilik ve iklim değişikliği etkisiyle giderek daha kırılgan hale gelmekte, bu da suyun etkin yönetimini zorunlu kılmaktadır. Su dağıtım sistemlerinin güvenilir ve ekonomik şekilde çalışabilmesi için kısa ve uzun vadeli su talep tahminleri büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Türkiye’nin uzun dönem su tüketim tahminlemesini yapmak amacıyla Hodrick–Prescott (HP) Filtreleme ve Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemleri kullanılarak 2001-2021 yılları arasındaki su tüketim miktarını etkileyen faktörler analiz edilmiştir. Çalışmada amaç, 2030-2050 yılları için Türkiye’de su tüketim miktarına yönelik tahminlerin yapılmasıdır. Bu bağlamda, HP filtrelemesi ile veri setindeki dalgalanmalar arındırılarak eğilim ve döngüsel hareket bileşenleri oluşturulmuş; ardından bu bileşenlere YSA ve Çoklu Doğrusal Regresyon (ÇDR) yöntemleri uygulanmıştır. Bulgulara göre, 2030 yılında su tüketiminde belirgin bir artış miktarı görülmezken, 2050 yılında ciddi bir su tüketim miktar artışı yaşanacağı tespit edilmiştir. 2030 yılı tahminlerinde, sürdürülebilir kalkınma hedefleri doğrultusunda su tüketimine yönelik politika müdahalelerinin etkili olacağı öngörülmüştür. Sonuçlar, gelecekte su tüketimi miktarını dengelemek için yeni su kaynakları oluşturulması, atık suyun geri dönüşümü ve su yönetimi politikalarının etkinleştirilmesi gerektiğini göstermektedir.