اربرد مدلهای ناپارامتریک CART و M5’ در محاسبه عمق آبشستگی اطراف پایههای پل

Abstract

آبشستگی اطراف پایههای پل یکی از مهمترین زمینههای مطالعاتی علم هیدرولیک و مهندسی رودخانه به حساب میآید که دلیل این امر خسارات جانی و مالی است که در اثر شکست پل ممکن است حاصل شود. تاکنون معادلات متعددی در زمینه برآورد آبشستگی در اطراف پایههای پل ارائه شده است ولی با توجه به پیچیدگی این پدیده، روابط موجود نتوانستهاند عمق آبشستگی را با دقت مناسب شبیهسازی کنند. بر همین اساس در این تحقیق از دو مدل ناپارامتریک CART و M5' استفاده گردید که دارای الگوریتم درختی بوده و فضای مساله را به شاخههای متعدد تقسیمبندی میکنند. نتیجه مدل درختی CART به ازای هر شاخه خاص یک کمیت عددی بوده، در حالی‌که مدل درختی M5' معادلاتی را جهت تخمین عمق آبشستگی در شاخههای مختلف ارائه میدهد. در این تحقیق از عدد فرود مختلط ذره، ضریب شکل پایه و نسبت عمق جریان به عرض پایه به عنوان ورودی استفاده گردید که در هر دو مدل ضریب شکل پایه به عنوان اولین معیار تصمیمگیری انتخاب گردید که نشاندهنده اهمیت این پارامتر بر روی عمق آبشستگی بوده و با معادلات ارائه شده در این زمینه مطابقت دارد. نتایج تحلیلهای آماری بر روی مدلهای پیشنهادی و معادلات موجود نشان داد که مدلهای ناپارامتریک ارائه شده با دقت بهتری میتوانند عمق آبشستگی را محاسبه نمایند. از جمله تحلیلهای آماری مورد استفاده نسبت مقدار محاسباتی به مقدار واقعی بوده که نشاندهنده دقت بیش از 65% برای مدلهای درختی در مقایسه با دقت کمتر از 50% جهت معادلات سایر محققین میباشد. همین نتیجه در مورد مقایسه مقادیر RMSE و R² نیز مشاهده گردید. در نهایت مدل M5' با توجه به ساختار سادهتر نسبت به مدل CART به عنوان مدل مناسب جهت برآورد عمق آبشستگی در اطراف پایههای پل معرفی گردید. همچنین آنالیز حساسیت صورت گرفته بر روی مدل M5' نشان داد که قطر پایه، عمق و سرعت جریان به ترتیب بیشترین تاثیر را بر روی عمق آبشستگی دارند.