بررسي تأثير پارامترهاي مختلف آبشكن محافظ بر كاهش عمق آبشستگي با استفاده از روش گروهي مدل‌سازي داده‌ها (GMDH) و برنامه‌ريزي بيان ژن (GEP)

آبشكن‌ها يكي از روش‌هاي متداول حفاظت كناره رودخانه‌ها در برابر فرسايش مي‌باشند. از مسائل مهمي كه عملكرد آبشكن‌ها را مختل مي‌كند آبشستگي اطراف آن‌هاست. يكي از روش‌هاي كاهش آبشستگي آبشكن‌ها، استفاده از آبشكن محافظ است. در اين مطالعه جهت بررسي و تخمين اثر پارامترهاي مختلف آبشكن محافظ بر آبشستگي آبشكن‌هاي اصلي و يافتن رواﺑﻂ ﺻﺮيﺢ ﺑﯿﻦ ﻣﺘﻐﯿﺮﻫﺎ از روشﻫﺎي دادهﻣﺤﻮر نظير روش گروهي مدل‌سازي داده‌ها (GMDH) و برنامه‌ريزي بيان ژن ((GEP ﮐﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت را در ﺷﺮايﻂ ﻏﯿﺮدﻗﯿﻖ اﻧﺠﺎم ﻣﯽدﻫﻨﺪ استفاده‌شده است. با بهره­گيري از نتايج مدل­هاي آزمايشگاهي، پارامترهاي مؤثر شامل زاويه آبشكن محافظ (θ)، طول آبشكن محافظ (Lp)، طول آبشكن اصلي (Lf)، فاصله از آبشكن اصلي (X)، شدت‌جريان (U/Ucr) و عدد فرود ذره (Fd) مورد بررسي قرار گرفتند و از اين پارامترها به‌عنوان متغيرهاي ورودي در مدل‌هاي موردنظر استفاده گرديده است. نتايج بخش‌هاي آموزش و صحت‌سنجي حاكي از برتري مدل GMDH نسبت به مدل GEP مي‌باشد. به‌طوري‌كه مقاديرMAE و RMSE در قسمت صحت­ سنجي در مدل GMDH نسبت به مدل GEP به ترتيب از مقادير 063/0 و 086/0 به مقدار 045/0 و 061/0 كاهش و مقدار NS نيز از 51/0 در مدل GEP به مقدار 75/0 در مدل GMDH افزايش‌يافته است. در ادامه با استفاده از مدل‌هاي GMDH و GEP و با توجه به فيزيك حاكم بر مسئله روابطي به‌منظور تخمين ميزان كاهش عمق آبشستگي آبشكن اول پيشنهاد گرديده است. همچنين آناليز حساسيت نشان داد كه تأثيرگذارترين پارامتر در كاهش عمق آبشستگي آبشكن اول توسط آبشكن‌ محافظ، نسبت (Lp/Lf) مي‌باشد.

Spur dikes are one of the common methods to protect rivers against erosion. Scouring around the spur dike is an important factor that can disorder the structural performance. Using protective spur dike is proper technique reduce the scour amount. In this research, the GMDH and GEP model used in order to evaluate and estimate the effect of various parameters of protective spur dike on scour depth around the main spur dike. Important parameters consist of protective spur dike angle (Ө), protective spur dike length ( ), main spur dike length ( ), distance from main spur dike (X), flow intensity ( ) and Froude number ( ) are considered as the model inputs. Results of training set and testing set indicate that GMDH model is better than GEP model as the MAE and RMSE error in the testing set data are reduced from and (in GEP model) to and (in GMDH model) respectively. Also, the Nash- Sutcliffe criteria increased from (in GEP model) to (in GMDH model). In the following, using the GMDH and GEP models and according to the nature of the problems, the equations are suggested to predict the scour depth reduction in the first main spur dike.