محمود اکبری

یکی از موضوعات مهم در علم مهندسی رودخانه، طراحی هندسه آبراهه پایدار در حالت رژیم (تعادل) شامل عرض، عمق و شیب، کنترل سیلاب و انتقال آب است که بیش از یک قرن مورد توجه قرار دارد. یکی از مهم‌ترین مسائل ساخت کانال‌های آبیاری، تعیین ابعاد و شکل بهینه‌ی مقطع عرضی کانالی است که در آن فرسایش و رسوب‌گذاری به تعادل رسیده‌اند و ابعاد متوسط آن در طول زمان ثابت می‌ماند. در این پژوهش برای مدل‌سازی پارامترهای هندسه کانال‌های پایدار از دو مدل ANFIS و ANFIS-PSO استفاده شد. بدین منظور از داده‌های فرنسز استفاده گردید. این داده‌ها از 15 منبع مختلف جمع‌آوری شدند. داده‌ها شامل انواع مختلفی از آبراهه‌ها شامل: مستقیم و پیچانی، طبیعی و آزمایشگاهی بودند. در هر اندازه‌گیری اطلاعات دبی جریان (Q)، قطر متوسط ذرات (d)، تنش برشی (t)، عرض بالای کانال (W)، عمق متوسط جریان (h) و شیب طولی کانال (S) برداشت شد. به‌صورت تصادفی از 70% داده‌ها برای آموزش و 30% مابقی به‌منظور آزمایش و صحت‌سنجی مدل-های ANFIS و ANFIS-PSO استفاده شد. در این پژوهش در مجموع 42 مدل از حاصل‌ضرب 7 ترکیب داده‌های ورودی (دبی جریان، قطر متوسط ذرات و تنش برشی) و 2 مدل (ANFIS و ANFIS-PSO) برای برآورد عرض بالای کانال، عمق متوسط جریان و شیب طولی کانال به‌عنوان سه نوع خروجی استخراج شد. برای بررسی دقت نتایج مدل‌ها از سه معیار آماری شامل ضریب تبیین (R2)، ضریب جرم باقیمانده (CRM) و ریشه میانگین مربعات خطا نرمال (NRMSE) به‌ترتیب برای بررسی مقادیر همبستگی، کم یا بیش برآورد و خطای برآورد استفاده شد. در مدل‌سازی پارامترهای عرض بالای کانال و عمق متوسط جریان، بهترین ورودی‌ پارامتر دبی جریان (Q) بود که ضریب تبیین (R2)، ضریب جرم باقیمانده (CRM) و ریشه میانگین مربعات خطا نرمال (NRMSE) با مدل ANFIS و ANFIS-PSO برای کل داده‌ها به‌ترتیب برابر با 954/0، 029/0-، 567/0، 912/0، 042/0- و 487/0 بودند. در حالت سه‌ورودی نتایج از دقت مناسبی برخوردار نبود. همچنین برای تخمین پارامتر شیب طولی کانال، ورودی‌های مورد استفاده در این پژوهش مناسب نبودند و نتایج مدل‌سازی شیب طولی کانال با خطا مواجه بود. به‌طور کلی نتایج مدل‌سازی با مدل ANFIS-PSO از دقت بیشتری نسبت به نتایج مدل ANFIS برخوردار بود.