شبيه سازي روند توسعه زماني ابعاد حفره آبشستگي اطراف آبشكن بالدار با استفاده ازبرنامه ريزي بيان ژني

Simulation of Temporal Development of Scour Hole Around an Wing-wall Abutment Using Gene Expression Programming

آبشكن ها سازه هايي هستند كه معمولاً در حفاظت ديواره خارجي قوس ها و طرح هاي اصلاح مسير رودخانه، بطور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرند. تغييرات زماني ابعاد حفره آبشستگي آبشكن و تعيين عمق تعادل آبشستگي در طراحي و كاربرد اين سازه اهميت زيادي دارد. جهت پيش بيني توسعه زماني عمق حفره آبشستگي روابط تجربي متعددي ارايه شده است. در دهه اخير روش هاي هوش مصنوعي به خاطر قابليت شبيه سازي فرايندهاي پيچيده، در زمينه هاي مختلف مهندسي آب كاربرد زيادي پيدا كرده اند. برنامه ريزي بيان ژني كه جز الگوريتم هاي تكاملي محسوب مي شود، قادر به بهينه سازي ساختار مدل و مولفه هاي آن مي باشد. در اين تحقيق توسعه زماني ابعاد حفره آبشستگي در آبشكن ها با استفاده از برنامه ريزي بيان ژني شبيه سازي شده و نتايج آن با داده هاي آزمايشگاهي مقايسه شده است. با در نظر گرفتن پارامترهاي موثر در توسعه زماني آبشستگي اطراف آبشكن با استفاده از تحليل ابعادي، پارامترهاي بي بعد به عنوان متغير مستقل و پارامترهاي به عنوان تابع در نظر گرفته شد. مقايسه نتايج ژني نشان داد كه برنامه ريزي بيان ژن، به خوبي روند توسعه زماني عمق و ابعاد حفره آبشستگي را مدل سازي نموده است.

Abutments are widely used structures for protecting outer banks of river bends and its stabilization projects. Temporal variation of scour hole around an abutment, and the determination of equilibrium scour depth in designing and applying abutments are very important. Nowadays, several empirical relationships for predicting temporal variation of scour hole depth at abutment are presented. In the recent decade, due to ability of complex phenomena modeling, the artificial intelligent methods have very wide applications in many fields of water engineering. Gene-expression programming, a branch of evolutionary algorithms, is able to optimize the model structure and its components. In this study, using gene-expression programming, temporal development of scour hole around a wing-wall abutment has been simulated and compared with experimental data. By considering effective parameters in temporal development of scour around the abutment using dimensional analysis, the dimensionless parameters of and have been selected as independent variables and parameters as dependent variables. Comparison of results of gene-expression programming with experimental data show that gene-expression programming is able to simulate the process of temporal development of scour hole and depth, very well.