ارزیابی عملکرد مدل برنامه‌ریزی بیان ژن و شبکه عصبی مصنوعی در برآورد پارامترهای هیدرولیکی سرریز پلان مثلثی

نویسندگان

1 علوم و مهندسی آب دانشگاه تبریز

2 Tabriz university

3 دانشگاه تبریز، گروه مهندسی آب

4 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

هدف از این تحقیق، ارائه یک رابطه برای تعیین ضریب دبی سرریزهای لبه تیز پلان مثلثی است که در نهایت یک رابطه رگرسیونی با استفاده از داده­های آزمایشگاهی بر اساس پارامترهای h/p و α با دقت زیاد ارائه شد. برای این منظور از دو مدل هوش مصنوعی ANN و GEP و نیز دو روش رگرسیونی MR-linear  و MR-nonlinear در تخمین پارامتر بی­بعد h/p و رابطه دبی – اشل این سرریزها استفاده شد. ارزیابی نتایج به دست آمده با استفاده از معیارهای آماری R2، RMSE، NSE و RE% انجام گردید. مقادیر معیارهای آماری R2، RMSE، NSE و RE% به ترتیب 998/0، 0076/0، 997/0 و %74/1 برای مدل ANN، 983/0، 0301/0، 998/0 و% 86/6 برای مدل GEP،986/0، 0196/0، 985/0 و% 09/4 برای مدل MR-linear  و 987/0، 0197/0، 984/0 و % 09/4 برای مدل MR-nonlinear به دست آمد. نتایج معیارهای آماری، برتری ANN نسبت به سایر روش­ها را نشان می­دهد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که در سرریزهای پلان مثلثی بسته به زاویه قرارگیری، مقدار ضریب دبی جریان 1 الی 8 درصد نسبت به سرریزهای هم عرض کانال افزایش می­یابد. ضمنا در شرایطی که بار آبی روی تاج  این سرریز­ها کم باشد، کارایی بهتری از خود نشان خواهند داد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation Performance of Gene Expression Programming and Artificial Neural Network Models in Estimation of Hydraulic Parameters in Triangular Plan Sharp-Crested Weirs

نویسندگان [English]

  • Bahram Nourani 1
  • Reza Norouzi 2
  • farzin salmasi 3
  • Hadi ARVANGHI 4
1 Department of water Engineering
2 Tabriz university
3 University of Tabriz,, Water engineering department, 29 Bahman boulevard,
4 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

The purpose of this study is to provide an equation for prediction of discharge coefficient (Cd) for triangular plan sharp-crested weirs. Using laboratory data, a regression equation was presented based on h/p and α parameters with a reasonable accuracy. In addition, the performance of artificial neural network (ANN), gene expression programming (GEP) models and regression models (MR-linear and MR-nonlinear) in the estimation of the h/p was investigated. The stage-discharge relationship for triangular sharp-crested weirs was investigated. The results were evaluated using statistical criteria R2, RMSE, NSE and RE%. The values of the R2, RMSE, NSE and RE% were respectively, 0.998, 0.0076, 0.997 and 1.74% for ANN, 0.983, 0.0301, 0.998 and 6.86% for GEP, 0.986, 0.0196, 0.985 and 4.09% for MR-linear and 0.987, 0.0197, 0.984 and 4.09% for MR-nonlinear. The results of statistical criteria indicated the superiority of ANN as compared to other methods. In addition, results showed that based on the angle of the triangular sharp-crested weirs, the Cd is increased from 1 to 8 % respect to the normal sharp-crested weirs with identical width (suppressed weirs). In a situation where the head on the crest of these weirs is low, they will show better performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Triangular in plan sharp-crested weirs
  • Discharge coefficient
  • Stage-discharge
  • ANN
  • GEP

مراجع

دهقانی، ر.، م.ع. قربانی، م. محمد تشنه لب، ا. ریخته گر غیاثی و ا. اسدی. 1394. مقایسه و ارزیابی مدل‌های شبکه عصبی بیزین، برنامه‌ریزی بیان ژن، ماشین بردار پشتیبان و رگرسیون خطی در تخمین بده جریان؛ مطالعه موردی حوضه صوفی چای. نشریه آبیاری و آب ایران، دوره 5، شماره 4، ص 85-65.
نیک پیک، پ. و م. کاشفی­پور. 1395. تأثیر شرایط هیدرولیکی و هندسه سرریز در مدل‌سازی ریاضی ضریب دبی سرریزهای نوک ‌اردکی و مایل. نشریه علوم و مهندسی آبیاری، دوره 39، شماره 1، ص 10-1.
نورانی، ب.، ر. نوروزی، ف. رضایی و ف. سلماسی. 1398. بررسی رابطه دبی- اشل و ضریب دبی در سرریزهای لبه تیز پلان مثلثی، نشریه مهندسی عمران امیرکبیر. جلد 53، شماره 5،   DOI:10.22060/CEEJ.2019.16931.6399
 
Carollo, F., V. Ferro and V. Pampalone. 2012. Experimental investigation of the outflow process over a triangular labyrinth weir. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 138(1): 73–90.
Crookston, B.M. and B.P. Tullis. 2012. Discharge efficiency of reservoir application specific labyrinth weirs. Irrig. Drain. Engr. ASCE. 138(6): 773-776.
Distefano, C and V. Ferro. 2013. A new approach for deducing the stage-discharge relationship of triangular in plan sharp-crested weirs. Flow Measurement and Instrumentation, 32: 71-75.
Emami, S., H. Arvanaghi and J. Parsa. 2018. Numerical Investigation of Geometric Parameters Effect of the Labyrinth Weir on the Discharge Coefficient. Rehabilitation in Civil Engineering, 6(1): 1-9.
Gupta, K.K., S. Kumar and Z. Ahmad. 2014. Flow characteristics of sharp-crested W-planform weirs. International Journal of Advanced Technology and Engineering Research. 176-180.
Hay, N. and G. Taylor. 1970. Performance and design of labyrinth weirs. Hydraulic. Eng., ASCE, 96(11): 2337-2357.
Henderson, F.M.1996. Open channel flow, in:  Channel controls, MacMillan, New York, pp. 174–176.
Kumar, S., Z. Ahmad, T. Mansoor and S.K. Himanshu. 2017. A New Approach to An

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار