تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

شناسایی عوامل مؤثر بر دوباره‌کاری سدهای بتنی: یک رویکرد ترکیبی مبتنی بر تصمیم‌گیری چندمعیاره و یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشکاه ارومیه
3 گروه مهندسی عمران، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
4 چهار راه دانشکده- دانشکدگان (پردیس) کشاورزی و منابع طبیعی- دبیرخانه- گروه ماشین های کشاورزی - برسد به دست شاهین رفیعی
چکیده
دوباره‌کاری در پروژه‌های بزرگ سدسازی، پدیده‌ای پرهزینه و تأخیرزا است که به دلیل خطاها، تغییرات طراحی یا نقص‌های اجرایی رخ می‌دهد و کیفیت، بهره‌وری و ایمنی سازه را به شدت تهدید می‌کند. این پژوهش با رویکرد نوین تلفیقی تصمیم‌گیری چندمعیاره-یادگیری ماشین، عوامل مؤثر بر دوباره‌کاری را شناسایی، وزن‌دهی و اولویت‌بندی نمود. داده‌ها از ۲۶ خبره متخصص با پرسش‌نامه‌ای دوسطحی (۱۰ معیار اصلی و ۱۰۰ زیرمعیار) بر اساس طیف لیکرت جمع‌آوری شد. وزن‌دهی تصمیم‌گیری چندمعیاره با چهار روش (تکنیک ساده ارزیابی چندویژگی، آنتروپی شانون، اهمیت معیارها از طریق همبستگی میان‌معیاری و مرکز‌ثقل رتبه‌ای) و میانگین هندسی انجام گرفت که سه معیار برتر طراحی و فناوری (وزن ≈31/0)، زمین‌شناسی و زیست‌محیطی (18/0) و قانونی و قراردادی (12/0) را نشان داد. ده زیرمعیار برتر شامل نفوذ آب زیرزمینی، هزینه بالای فناوری‌های دیجیتال، مشکلات امنیت سایبری، نقص در تراکم بتن و فشارهای سیاسی (فاصله وزنی کم ≈008/0) بودند. برای تقویت دقت، 10 مدل یادگیری ماشین آموزش داده شد. رگرسیون کمترین مربعات جزئی با خطای میانگین مربعات آزمون 0028/0 و ضریب تعیین آزمون 9984/0 بهترین عملکرد را داشت؛ مدل‌های رگرسیون ریج بیزی منظم شده و رگرسیون ریج نیز با ضریب تعیین 997/0 در رتبه‌های بعدی بودند. اهمیت پیش‌بینی‌شده مدل‌های برتر، عوامل ژئوتکنیکی (نفوذ آب زیرزمینی: 9/3)، کیفیت بتن (متراکم≈ 6/5) و فناوری‌های دیجیتال (هزینه بالا≈ ۳/۳) را در صدر تأیید کرد که با وزن‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره همخوانی کامل داشت. رویکرد تلفیقی، دقت پیش‌بینی را تا 99.8 درصد افزایش داد و ابزاری پویا برای مدیریت پیشگیرانه ارائه نمود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Identifying Factors Affecting Concrete Dams Rework: A Hybrid Approach Based on Multi-Criteria Decision-Making and Machine Learning

نویسندگان English

Hamid Radhi Mahi ALjailawi 1
Mirali Mohammadi 2
Mohammad Kheradranjbar 3
Shahin Rafiee 4
1 Department of Civil Eng., Faculty of Eng., Urmia, Iran
2 Department of Civil Eng., Faculty of Eng., Urmia University, Urmia, Iran
3 Department of Civil Engineering, Ka.C., Islamic Azad University, Karaj, Iran
4 Department of Biosystems Mechanical Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده English

Rework in large concrete dam projects (LCDP) is a costly and delay-inducing phenomenon, arising from errors, design changes, or execution defects, which severely threatens the quality, productivity, and safety of the structure. This research employs a novel hybrid multi-criteria decision-making (MCDM) and machine learning (ML) approach to identify, weight, and prioritize the factors influencing rework. Data were collected from 26 expert specialists using a two-level questionnaire (10 main criteria and 100 sub-criteria) based on a Likert scale. The MCDM weighting was performed using four methods (Simple Multi-Attribute Rating Technique - SMART, Shannon's Entropy, Criteria Importance Through Inter Criteria Correlation, and Rank Sum) and the geometric mean. This process identified the top three criteria as Design and Technology (weight ≈0.31), Geological and Environmental (0.18), and Legal and Contractual (0.12). The top ten sub-criteria included groundwater infiltration, high cost of digital technologies, cybersecurity issues, defects in concrete compaction, and political pressures (with a low weight gap of ≈0.0008). Among methods, Partial Least Squares Regression (PLSR) demonstrated the best performance with a test mean squared error of 0.0028 and a test R² of 0.9984. Regularized Bayesian regression and Ridge regression models, with R² > 0.997, ranked next. The predicted importance from the top ML models confirmed that geotechnical factors (e.g. groundwater infiltration: ≈3.9), concrete quality (compaction: ≈5.6), and digital technologies (high cost: ≈3.3) were the most critical, showing complete alignment with the MCDM weights. The integrated hybrid approach increased prediction accuracy to 99.8%, providing a dynamic tool for proactive project management.

کلیدواژه‌ها English

Rework
Concrete dam
Multi-criteria decision-making
Machine Learning
Likert scale