«یادداشت تحقیقاتی» کاربرد روش‌های داده‌کاوی در تخمین عمق آبشستگی گروه پایه‌ها

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

هیات علمی دانشگاه اردکان

چکیده

گروه پایه‌ها به طور گسترده به عنوان پی به منظور حفاظت سازه‌های آبی در مهندسی سواحل و رودخانه‌ها استفاده می‌شوند. بدون شک آب‌شستگی در پایه‌ها از مهمترین دلایل ناپایداری سازه‌های آبی است که منجر به شکست و تخریب آن‌ها می‌شود. تخمین درست از عمق آبشستگی اطراف پایه‌ها به‌دلیل پیچیدگی رفتار جریان اطراف پایه در یک بستر فرسایش‌پذیر کار بسیار دشواری است. در تحقیق حاضر معادلات تجربی مختلف برای تعیین عمق آبشستگی گروه پایه‌ها تحت جریان امواج و ارزیابی دقت این روش‌ها در مقایسه با داده‌های اندازه‌گیری شده بررسی و روش‌هایی در این زمینه، با بهره جستن از روش‌های داده‌کاوی همچون رگرسیون چند متغیره، برنامه‌ریزی ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون درختی و شبکه عصبی-فازی ارائه گردیده است. نتایج نشان داد که روابط تجربی موجود کارایی لازم در این زمینه را نداشته و بهترین روش تجربی دارای ضریب تبیین 57/0 و جذر میانگین مربعات خطا 29/1 است. در حالی‌که از بین روش‌های هوش مصنوعی، روش شبکه عصبی-فازی با ضریب تبیین 94/0، جذر میانگین مربعات خطا 04/0 و راندمان مدل 97/0 بخوبی عمق آب‌شستگی را پیش‌بینی می‌کند. روش ارائه شده در این تحقیق رهیافت جدیدی در تخمین عمق آبشستگی گروه پایه‌ها در رودخانه محسوب شده و به خوبی قابلیت اتصال و ترکیب با مدل‌های ریاضی را دارد.

کلیدواژه‌ها


Alabi, P.D. (2006). "Time development of local scour at bridge pier fitted with a collar". Master of Science Thesis, University of Saskatchewan, Canada.

Azamathulla, H. M., Deo, M. C., and Deolalikar, P. B. (2005). "Neural networks for estimation of scour downstream of a ski-jump bucket". Journal of Hydraulic Engineering, 131(10), pp. 898-908

Azamathulla, H. M., Deo, M. C., and Deolalikar, P. B. (2008). "Alternative neural networks to estimate the scour below spillways". Advances in Engineering Software, 38(8), pp. 689-698.

Azamathulla, H. M. and Ghani, A. A. (2010). "Genetic programming to predict river pipeline scour", Journal of Pipeline System and Engineering Practice, 1(3), pp. 127-132.

Azamathulla, H. M., Guven, A., and Demir, Y. K. (2011). "Linear genetic programming to scour below submerged pipeline", Ocean Engineering, 38(8-9), pp. 995-1000.

Bateni, S.M. and Jeng, D-S. (2007). "Estimation of pile group scour using adaptive neuro-fuzzy approach". Ocean Engineering. 34, pp. 1344-1354.

Bayram, A. and Larson, M. (2000). "Analysis of scour around a group of vertical piles in the field". Journal of the Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering 126(4), pp. 215–220.

Chang, F.J., Chang, Y.T., (2005). "Adaptive neuro-fuzzy inference system for prediction of water level in reservoir". Advances in Water Resources 29(1), pp. 1–10.

Dey, S. and. R.V. Raikar. (2007). "Characteristics of horseshoe vortex in developing scour holes at piers". J. Hyd. Eng. 133(4), pp. 399-413.

Guven, A., Azamathulla, H. M., and Zakaria, N. A. (2009). "Linear genetic programming for prediction
of circular pile scour", Ocean Engineering, 36(12-13), pp. 985-991.

Kambekar, A.R. and Deo, M.C. (2003).' Estimation of pile group scour using neural networks". Applied Ocean Research 25, pp. 225–234.

Kim, I., Fard, M., and Chattopadhyay, A. (2014). "Investigation of a bridge pier scour prediction model for safe design and inspection'. J. Bridge Eng., 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000677, 04014088.

Muzzammil, M., Alama, J. and Danish, M. (2015). "Scour prediction at bridge piers in cohesive bed using gene expression programming". Aquatic Procedia, 4, pp. 789-796.

Myrhaug, D. and Rue, H. (2005). "Scour around group of slender vertical piles in random waves". Applied Ocean Research 27(1), pp. 56–63.

Najafzadeh, M. and Barani, G. A. (2011). "Comparison of group method of data handling based genetic programming and back propagation systems to predict scour depth around bridge piers". Scientia Iranica, Transaction A:Civil Engineering, 18(6), pp. 1207-1213.

Palmer, H.D. (1969). Wave-induced scour on the sea floor. Presented in Civil Engineering in the Oceans II, Florida, pp. 703-716.

Sumer, B.M., Fredsoe, J. and Christiansen, N. (1992). "Scour around vertical piles in waves". Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 118(1), pp. 15–31.

Sumer, B.M. and Fredsoe, J. (2001). "Wave scour around a large vertical circular cylinder". Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 127(3), 125–134.

Toprak, Z.F., and Cigizoglu, H.K. (2008). "Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams by artificial intelligence methods". Hydrology Process, 22, pp. 4106–4129.

Wang, C., Shih, H., Hong, J. and Raikar, R. (2013). "Predicttion of bridge pier scour using genetic programming", Journal of Marine Science and Technology, 21(4), pp. 483-492.