شبیه‌سازی عمق آبشستگی در اطراف پایه‌های پل جفت و سه‌تایی با استفاده از روش دست بندی گروه‌ی داده ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری منابع آب، گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

3 گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

چکیده

تخمین و محاسبه آبشستگی در اطراف سازه‌ها از قبیل پایه پل‌ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مطالعه، با استفاده از روش دسته‌بندی گروهی داده‌ها (GMDH) عمق آبشستگی در اطراف پایه پل‌های دوقلو و سه‌تایی شبیه‌سازی گردید. در ابتدا، موثرترین پارامترها بر روی عمق آبشستگی شناسایی شدند و سپس چهار مدل مختلف GMDH تعریف گردید. برای صحت‌سنجی نتایج مدل‌های GMDH از مقادیر آزمایشگاهی استفاده گردید که 70% مقادیر آزمایشگاهی برای آموزش مدل‌های GMDH و 30 درصد باقیمانده برای آزمون این مدل‌ها بکار گرفته شدند. در ادامه با انجام یک تحلیل حساسیت، مدل‌های برتر و موثرترین پارامترهای ورودی معرفی شدند. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که مدل‌های GMDH مقادیر آبشستگی‌ها را با دقت قابل قبولی پیش‌بینی کردند. به‌عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص پراکندگی (SI) و شاخص عملکرد (VAF) برای مدل برتر در شرایط آزمون به‌ترتیب برابر با 949/0، 212/0 و 129/90 محاسبه شدند. علاوه بر این، عدد فرود به‌عنوان مهمترین پارامتر ورودی برای تخمین عمق آبشستگی توسط مدل GMDH معرفی گردید. همچنین، مقدار ضریب اختلاف متوسط برای مدل برتر مساوی با 228/1 بود. برای مدل‌های GMDH مختلف چهار رابطه ارائه گردید و در انتها یک کد کامپیوتری برای شبیه‌سازی عمق آبشستگی توسط مدل GMDH ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of scour depth around twin and three piers by using Group Method of Data Handling

نویسندگان [English]

  • ehsan moradi 1
  • saeid shabanlou 2
  • behrouz yaghoubi 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Water Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
2 Department of Water Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
3 Department of Water Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Estimation and computation of scouring around structures such as piers has a significant importance. In this study, by using Group Method of Data Handling (GMDH), scour depth in the vicinity of twin and three piers was simulated. Firstly, effective parameters on scour depth were identified and then four different GMDH models were defined. To verify the simulation results, some experimental measurements were applied of which 70% of the experimental values were utilized to training the GMDH models, whereas 30% of the values were employed to testing the models. Subsequently, the best GMDH models and the most influencing input parameters were introduced by conducting a sensitivity analysis. The sensitivity analysis showed that the GMDH models estimated the scour depth with acceptable accuracy. For instance, the correlation coefficient (R), scatter index (SI), and variance accounted for (VAF) for the best GMDH model were respectively calculated to be 0.949, 0.212, and 90.129. In addition, the Froude number was detected as the most important input variable to estimate the scour depth through GMDH model. Moreover, the mean discrepancy ratio (DRave) for the superior GMDH model was computed to be 1.228. For different GMDH models, four equations were presented and lastly a computer code was provided to simulate scour depth by means of the GMDH model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Twin and three piers
  • Scouring
  • Group method of data handling
  • Sensitivity analysis
  • simulation