کاربرد سامانه‌های هوشمند و روش‌های آماری در تخمین توزیع غلظت رسوبات معلق

آگاهی از توزیع عمقی رسوبات معلق در کانال‌ها و آبراهه‌های طبیعی در تخمین بار رسوبی جریان اهمیت بسیار زیادی دارد. هزینه­های زیاد و زمان‌بر بودن عملیات نمونه‌برداری از رودخانه‌ها و همچنین خطای قابل توجه روش‌ها و تجهیزات مختلف نمونه‌برداری، مهندسان و محققان را به سوی مدل‌های شبیه‌سازی و استفاده از روش‌های نوین آماری سوق داده است. در این مطالعه، برای تخمین توزیع غلظت رسوبات معلق از سه روش شبکه­های عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی- عصبی (ANFIS) و رگرسیون خطی چندمتغیره استفاده شد. برای بررسی دقت و صحت هر روش، معتبرترین داده­های آزمایشگاهی موجود مورد استفاده قرار گرفت. پس از ارزیابی عملکرد سه روش یادشده، مشخص شد که روش شبکه عصبی مصنوعی با ضریب همبستگی 999/0 و RMSE برابر با 042/0، نسبت به روش­های دیگر برتری نسبی داشته و به خوبی قادر به برآورد توزیع غلظت رسوبات است. پس از این روش، دقت سیستم استنتاج فازی- عصبی با ضریب همبستگی 994/0 و RMSE برابر با 042/0 در مرتبه دوم قرار گرفت. با استفاده از رهیافت رگرسیون چند متغیره، دو رابطه برای جریان در بسترهای صاف و زبر ارائه شد. نتایج نشان داد که مدل رگرسیون چند متغیره کارایی کمتری نسبت به دو مدل دیگر دارد. با مقایسه این مدل‌ها با روابط تجربی ارائه شده، مانند معادله راوس و معادله اینشتین و شن، مشخص شد که روش‌های آماری توزیع غلظت رسوبات معلق را با دقت بیشتری نسبت به معادلات تجربی برآورد می‌کنند.