برآورد دبی جریان در فلومهای با تنگشدگی مثلثی شکل با استفاده از روشهای یادگیری ماشین
نویسندگان
1 استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
doi
10.22092/idser.2023.363054.1549چکیده
فلومهای گلو بریده که نوعی پارشال فلوم بدون بخش طولی گلوگاه می باشند، بهعنوان ابزارهایی ساده و کارامد نقش بسزایی حهت اندازهگیری دبی جریان در کانال های روباز محسوب میشوند. نصب ساده، هزینه راه اندازی پایین و دقت بسیار مناسب در اندازهگیری میزان دبی جریان از ویژگیهای مهم این نوع از سازههاست. در این پژوهش از نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از سازه فلوم گلو بریده که با قرار دادن دو صفحه مثلثی در دو طرف دیوارههای کناری یک کانال مستطیلی و تشکیل مقطع مستطیلی و ذوزنقه ای به کار گرفته شد، جهت توسعه مدل های یادگیری ماشین مورد بررسی قرار گرفت. به منظور برآورد دبی جریان در این نوع از کانال ها از مدلهای شامل دستهبندی گروهی دادهها (GMDH)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و جنگل تصادفی (RF) استفاده گردید. بدین منظور از پارامترهای هندسی و هیدرولیکی شامل عرض تنگشدگی در محل سازه، شیبهای افقی و عمودی دیوارههای مثلثی شکل، عمق نسبی جریان بهعنوان متغیر ورودی استفاده و دبی بهعنوان متغیر خروجی (پاسخ) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مقدار آماره ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برای مدلهای مبتنی بر GMDH، SVM و RF بهترتیب، 0/033، 0/016 و 0/020 و مقدار آماره ضریب تعیین (R2) بهترتیب، 0/805، 0/951 و 0/900 بهدست آمد. مقایسه بین تحقیقات گذشته و نتایج حاضر حاکی از برتری عملکرد مدل مبتنی بر SVM نسبت به سایر مدلهای توسعه یافته بود. عمق آب به عرض مقطع تنگ شده بهعنوان مهمترین داده ورودی مدلها توسعه یافته شناسایی شد. همچنین افزایش تعداد ساختار درخت تصمیم به بیش از 12 عدد در دقت عملکرد مدل مبتنی بر RF، تغییر محسوسی نداشت.