مطالعه آزمایشگاهی مقاومت جریان در حضور پوشش گیاهی صلب و پیش‌بینی آن با مدل‌های هوشمند

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران،

4 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

doi
10.22059/ijswr.2024.372519.669665
چکیده

تعیین ضرایب مقاومت و کاهش عدم قطعیت در انتخاب این پارامتر یکی از مهمترین عوامل دستیابی به مشخصات جریان در رودخانهها و مجاری روباز است. از این رو، انتخاب مطلوب ضریب زبری در شرایط مختلف مانند وجود پوشش گیاهی از جمله موضوعات موردتوجه پژوهشگران بوده است. در این پژوهش، ابتدا ضریب زبری مانینگ در یک فلوم آزمایشگاهی با حضور آرایشهای مختلف پوشش گیاهی تعیین شد. سپس توانایی پنج مدل هوشمند شامل GMDH، ANN-RBF،RT ، ANFIS و ANFIS-PSO در پیش‌بینی ضریب زبری مانینگ ارزیابی شد. مدل‌ها در محیط نرم‌افزار MATLAB  کدنویسی شد. با توجه به ایجاد جریان متغیر تدریجی در کانال آزمایشگاهی،  نیمرخ سطح آب به دست آمده از طریق حل به روش اویلر، با مقادیر اندازه‌گیری شده در آزمایشگاه مقایسه شد. نتایج نشان داد که تطابق قابل‌قبول بین پروفیل سطح آب آزمایشگاهی و برآوردهای انجام‌شده با روش اویلر وجود دارد. ارزیابی نتایج مدل‌ها بر اساس تحلیل آماری به‌کاررفته نشان‌ داد که مدل ANFIS - PSO عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل‌ها در پیش‌بینی ضریب مانینگ دارد، به‌طوری که نتایج این مدل RMSE=0.0096، R2=0.9984 و KGE=0.9922 در مرحله آموزش و RMSE=0.0099، R2=0.9982 و KGE=0.9873 در مرحله آزمون است. در مراتب بعد، از لحاظ دقت به‌ترتیب مدل‌های‌ ANN-RBF، GMDH، ANFIS و RT قرار می-گیرند. با ارزیابی نتایج ترکیب‌های مختلف در مدل‌سازی مشخص شد، سه پارامتر تراکم پوشش گیاهی (D)، آرایش پوشش گیاهی (N) و عدد رینولدز (Re) به ترتیب تاثیر بیشتری در ارائه نتایج درست داشتند.