بررسی و پیش‌بینی آبشستگی محلی در پایه‌های پل با استفاده از روش gep

آبشستگی محلی اطراف پایه‌های پل، پدیده‌ای هیدرولیکی پیچیده ناشی از تشکیل گرداب‌های نعل‌اسبی و برخاستگی است که تحت تاثیر عواملی مانند سرعت جریان، عمق آب، هندسه پایه و ویژگی‌های رسوبی بستر (مانند اندازه ذرات و مقاومت برشی) قرار گرفته و عامل اصلی بیش از 60 درصد خرابی‌های پل‌ها در جهان، از جمله ایران، محسوب می‌شود؛ این فرآیند با تضعیف پایداری سازه‌ای، منجر به فرونشست فونداسیون و خسارات اقتصادی هنگفت (تا 2 درصد بودجه ملی در برخی کشورها) می‌گردد و نیازمند پیش‌بینی دقیق برای طراحی ایمن و اقتصادی است. در این پژوهش نوآورانه، از روش فرامدلی پیشرفته برنامه‌ریزی بیان ژن (gep) به عنوان ابزاری تکاملی مبتنی بر الگوریتم‌های ژنتیک برای مدل‌سازی غیرخطی روابط بین پارامترهای بدون بعد مانند عدد فرود پایه (fr)، محتوای رس (cp)، محتوای آب (wc) و مقاومت برشی نرمال‌شده (τs) استفاده شد؛ داده‌های آزمایشگاهی از 122 سری مشاهدات چوی و ووک چوی (2022) استخراج گردید، 15 ترکیب ورودی ارزیابی شد و عملکرد مدل با شاخص‌های آماری r²، rmse و dc در مراحل آموزش و آزمون اعتبارسنجی گردید، همراه با تحلیل حساسیت برای شناسایی تاثیر غالب fr. نتایج نشان داد که مدل gep در مرحله آموزش با r²=0.9091 (91 درصد)، تطابق rmse=0.1739 (کاهش 23 درصد) خطا نسبت به ترکیب‌های جایگزین و dc=0.9020عملکرد برتر داشت، در حالی که در مرحله آزمون r²= 0.6791 (68 درصد)، تطابق rmse=0.2498 (افزایش 47 درصد خطا) و dc=0.6030 را ثبت کرد؛ تحلیل حساسیت حاکی از تاثیر 83 درصدی fr بر دقت مدل بود و فرمول استخراج‌شده gep با دقت 9/97 درصدی و انطباق 4/96 درصدی با داده‌ها، روابط غیرخطی را مدل‌سازی کرد، که این نوآوری با کاهش 41 درصدی ریسک تخریب و بهبود 26 درصدی ایمنی طراحی، سطح پیش‌بینی را نسبت به روش‌های تجربی سنتی (با اختلاف تا 5 برابر) ارتقا بخشید و چارچوبی کارآمد برای کاربردهای مهندسی هیدرولیک ارائه داد.