فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

زمينه و هدف: سرريزهاي جانبي نقشي کليدي در اندازه‌گيري و کنترل جريان در سامانه‌هاي هيدروليکي ايفا مي‌کنند، به‌ويژه در پروژه‌هاي کاهش خسارات سيلاب و مديريت رواناب. برآورد دقيق ضريب دبي (C d ) اين سازه‌ها، به دليل تعامل پيچيده بين ديناميک جريان و هندسه کانال، به يک چالش فني مهم تبديل‌شده است. در اين پژوهش، براي نخستين بار، دو مدل ترکيبي نوين تحت عنوان SVM-HOA و SVM-RSA معرفي‌شده‌اند که در آن‌ها، ماشين بردار پشتيبان (SVM) به ترتيب با الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي اسب (HOA) و جست‌وجوي خزنده (RSA) تنظيم‌شده است. اين مدل‌ها به‌منظور پيش‌بيني ضريب دبي متناسب با هندسه براي سرريزهاي جانبي مستطيلي لبه‌تيز در دو نوع کانال مستطيلي و ذوزنقه‌اي به کار گرفته‌شده‌اند. روش پژوهش: اين مطالعه، دو سناريوي آزمايشگاهي بررسي‌شده است. سناريوي نخست شامل 407 داده آزمايشگاهي از سرريزهاي جانبي مستطيلي لبه‌تيز در کانال‌هاي مستطيلي و سناريوي دوم شامل 78 داده آزمايشگاهي در کانال‌هاي ذوزنقه‌اي است. در ابتدا، مهم‌ترين پارامترهاي بي‌بعد مؤثر ازجمله Fr 1 ، P/y 1 ، L/B، L/y 1 ، y 1 /B و m شناسايي شدند. اين پارامترها به‌عنوان ورودي مدل‌هاي SVM استفاده شدند. هر مدل ترکيبي با بهينه‌سازي ابر پارامتر‌هاي SVM به‌وسيله الگوريتم‌هاي HOA و RSA پياده‌سازي شد تا از افتادن در کمينه‌هاي موضعي جلوگيري شود و دقت پيش‌بيني افزايش يابد. داده‌ها به نسبت 80 به 20 براي آموزش و آزمون تقسيم شدند و براي جلوگيري از بيش برازش، از اعتبارسنجي متقابل 10 بخشي استفاده شد. عملکرد مدل‌ها با شاخص‌هاي آماري استاندارد ازجمله خطاي ريشه ميانگين مربعات (RMSE)، کارايي نش-ساتکليف (NSE) و ضريب همبستگي (R) ارزيابي گرديد. همچنين، تحليل حساسيت براي بررسي ميزان تأثير هر پارامتر ورودي بر خروجي انجام شد. نتايج و بحث: نتايج ارزيابي تطبيقي نشان داد که هر دو مدل SVM-HOA و SVM-RSA در پيش‌بيني دقيق ضريب دبي در هر دو نوع کانال عملکرد مناسبي داشتند. در سناريوي اول (کانال مستطيلي)، مدل SVM-HOA با ورودي‌هاي نظير نسبت ارتفاع سرريز به عمق جريان ابتدايي (P/y 1 )، نسبت طول تاج سرريز به عرض کف کانال (L/B)، نسبت طول تاج به عمق جريان (L/y 1 ) و عدد فرود بالادست (Fr 1 ) مقادير NSE، RMSE و R به ترتيب برابر با 0.904، 0.063 و 0.953 بهترين عملکرد را نشان داد. در سناريوي دوم (کانال ذوزنقه‌اي) نيز مدل SVM-HOA با ورودي‌هاي L/B، Fr 1 ، y 1 /B و شيب ديواره کانال (m) به مقادير NSE، RMSE و R به ترتيب برابر با 0.964، 0.020 و 0.986 دست‌يافت. نمودارهاي تيلور، برتري مدل SVM-HOA نسبت به SVM-RSA را در قدرت پيش‌بيني و پايداري نتايج تأييد کردند. تحليل حساسيت نشان داد که نسبت P/y 1 در کانال مستطيلي و عدد فرود بالادست (Fr 1 ) در کانال ذوزنقه‌اي بيشترين تأثير را بر مقدار C d دارند. اين يافته‌ها بر اهميت توجه به متغيرهاي هندسه محور و انتخاب الگوريتم بهينه‌سازي مناسب در کاربردهاي هيدروليکي تأکيد مي‌کنند. نتيجه‌گيري: اين پژوهش رويکردي نوآورانه و متکي بر هندسه را براي پيش‌بيني دقيق ضريب دبي در سرريزهاي جانبي مستطيلي لبه‌تيز ارائه مي‌دهد. دو مدل ترکيبي پيشنهادي، يعني SVM-HOA و SVM-RSA، دقت بالا، تطبيق‌پذيري مناسب با هندسه‌هاي مختلف کانال و مقاومت بالا در برابر بيش برازش و کمينه‌هاي محلي را از خود نشان دادند. نتايج بيانگر برتري قابل‌توجه مدل SVM-HOA در بيشتر موارد است، به‌ويژه زماني که با پارامترهاي بي‌بعد مناسب و نسبت بهينه‌ي داده‌هاي آموزش و تست همراه باشد. اين مدل‌ها مي‌توانند به‌عنوان ابزاري کارآمد براي مهندسان هيدروليک در طراحي، شبيه‌سازي و تحليل عملکرد سرريزهاي جانبي در شرايط مختلف جريان و انواع کانال‌ها مورداستفاده قرار گيرند.