پیش بینی مشخصات کانال های پایدار با استفاده از محاسبات نرم

Abstract

سابقه و هدف: از موضوعات مهم در مهندسی رودخانه تعیین مشخصات آبراهه پایدار شامل عرض، عمق و شیب است که بیش از یک قرن مورد توجه بوده است. طراحی پایدار یک آبراهه در کارهای مختلفی مانند مهندسی رودخانه، کنترل سیل و انتقال آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. آبراهه‌های پایدار معمولاً توسط روابط تجربی که گاهی دقت بسیار کمی دارند طراحی می‌شود. هدف اصلی این تحقیق ارزیابی دو روش ANFIS و SVM در تخمین مشخصات آبراهه پایدار است.<br /> مواد و روش‌ها: تعداد 325 داده اندازه‌گیری شده از مشخصات آبراهه‌های طبیعی و تحقیقات آزمایشگاهی برای آموزش، ارزیابی و آزمایش دو روش ANFIS و SVM مورد استفاده قرار گرفت. سیستم نوروفازی که ترکیب شبکه عصبی با منطق فازی می‌باشد اولین بار توسط ژانگ 1993 معرفی شد. ماشین بردار پشتیبان در الگوریتم‌های رگرسیون و طبقه‌بندی استفاده می‌گردد. 60% داده‌ها برای آموزش، 20% برای ارزیابی و 20% باقیمانده برای آزمایش استفاده شد. برای برآورد مشخصات آبراهه از دو ورودی شامل: 1- دبی و 2- دبی و قطر متوسط رسوب استفاده شد. از روابط تجربی افضلی مهر و همکاران، بری و سیمونز و آلبرتسون برای مقایسه با دو روش ANFIS و SVM استفاده گردید.<br /> یافته‌ها: روش‌های ANFIS و SVM با ورودی (2) نسبت به (1) عرض را به ترتیب حدود 50% و 80% و عمق را به ترتیب 61% و 40% با خطای کمتری تخمین زدند. دقت پیش‌بینی ANFIS و SVM در دامنه‌های مختلف عرض و عمق متفاوت است. هر دو روش نتوانستند شیب را پیش‌بینی کنند. رابطه تجربی بری که عمق و عرض را با دقت قابل قبولی پیش‌بینی می‌کند در تخمین شیب دارای دقت کمی است.<br /> نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد هر دو روش با ورودی (2) تغییرات هندسی آبراهه را با دقت قابل قبولی شبیه‌سازی می‌کنند و عرض و عمق را به خوبی تخمین می‌زنند. به طور کلی قابلیت تخمین عرض بیشتر از عمق است و هر دو روش با ورودی (1) و (2) قادر به تخمین شیب کانال پایدار نمی‌باشند. در اعماق کمتر از 2 متر تأثیر قطر متوسط رسوب نسبت به دبی بر پیش‌بینی عمق کم است. تغییرات شیب فقط به دبی و قطر متوسط رسوب بستگی ندارد و پارامترهای دیگری در تغییرات آن تأثیر دارند. تأثیر پارامترهای ناشناخته بر شیب-های بیشتر از 5/0% بیشتر است زیرا هر دو روش هیچ تخمین قابل قبولی ارائه نکرده‌اند. رابطه بری نسبت به دو رابطه سیمونز و آلبرتسون و افضلی دارای دقت بیشتری در پیش‌بینی مشخصات آبراهه است. مقایسه ANFIS با روابط تجربی نشان داد مشخصات آبراهه پایدار توسط ANFIS با دقت بیشتری نسبت به روابط تجربی پیش‌بینی می‌شود.