بررسی تاثیر پارامترهای مختلف آبشکن محافظ بر کاهش عمق آبشستگی با استفاده از روش گروهی مدل‌سازی داده‌ها (gmdh) و برنامه‌ریزی بیان ژن (gep)

آبشکن ها یکی از روش های متداول حفاظت کناره رودخانه ها در برابر فرسایش می باشند. از مسائل مهمی که عملکرد آبشکن ها را مختل می کند آبشستگی اطراف آن هاست. یکی از روش های کاهش آبشستگی آبشکن ها، استفاده از آبشکن محافظ است. در این مطالعه جهت بررسی و تخمین اثر پارامترهای مختلف آبشکن محافظ بر آبشستگی آبشکن های اصلی و یافتن رواﺑﻂ ﺻﺮیﺢ ﺑﯿﻦ ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎ از روشﻫﺎی دادهﻣﺤﻮر نظیر روش گروهی مدل سازی داده ها (gmdh) و برنامه ریزی بیان ژن ((gep ﮐﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت را در ﺷﺮایﻂ ﻏﯿﺮدﻗﯿﻖ اﻧﺠﺎم ﻣﯽدﻫﻨﺪ استفاده شده است. با بهره گیری از نتایج مدل های آزمایشگاهی، پارامترهای موثر شامل زاویه آبشکن محافظ ( theta;)، طول آبشکن محافظ (lp)، طول آبشکن اصلی (lf)، فاصله از آبشکن اصلی (x)، شدت جریان (u/ucr) و عدد فرود ذره (fd) مورد بررسی قرار گرفتند و از این پارامترها به عنوان متغیرهای ورودی در مدل های موردنظر استفاده گردیده است. نتایج بخش های آموزش و صحت سنجی حاکی از برتری مدل gmdh نسبت به مدل gep می باشد. به طوری که مقادیرmae و rmse در قسمت صحت سنجی در مدل gmdh نسبت به مدل gep به ترتیب از مقادیر 0.063 و 0.086 به مقدار 0.045 و 0.061 کاهش و مقدار ns نیز از 0.51 در مدل gep به مقدار 0.75 در مدل gmdh افزایش یافته است. در ادامه با استفاده از مدل های gmdh و gep و با توجه به فیزیک حاکم بر مسئله روابطی به منظور تخمین میزان کاهش عمق آبشستگی آبشکن اول پیشنهاد گردیده است. همچنین آنالیز حساسیت نشان داد که تاثیرگذارترین پارامتر در کاهش عمق آبشستگی آبشکن اول توسط آبشکن محافظ، نسبت (lp/lf) می باشد.

Evaluating the Effect of Various Parameters of Protective Spur Dike on Scour Depth Reduction using Group Method of Data Handling (GMDH) and Gene Expression Programming (GEP)

Spur dikes are one of the common methods to protect rivers against erosion. Scouring around the spur dike is an important factor that can disorder the structural performance. Using protective spur dike is proper technique reduce the scour amount. In this research, the GMDH and GEP model used in order to evaluate and estimate the effect of various parameters of protective spur dike on scour depth around the main spur dike. Important parameters consist of protective spur dike angle (Ө), protective spur dike length ( ), main spur dike length ( ), distance from main spur dike (X), flow intensity ( ) and Froude number ( ) are considered as the model inputs. Results of training set and testing set indicate that GMDH model is better than GEP model as the MAE and RMSE error in the testing set data are reduced from 0.063 and 0.086 (in GEP model) to 0.045 and 0.061 (in GMDH model) respectively. Also, the NashSutcliffe criteria increased from 0.51 (in GEP model) to 0.75 (in GMDH model). In the following, using the GMDH and GEP models and according to the nature of the problems, the equations are suggested to predict the scour depth reduction in the first main spur dike. The results of sensitivity analysis indicate that the most effective parameter in decreasing the scour depth around the first main spur dike is ( ).