پیش‌بینی دبی جریان در کانال مرکب مستقیم با استفاده از روش دسته‌بندی گروهی داده‌ها

پیش‌بینی دبی جریان در کانال‌های مرکب یکی از مهمترین مسائل مهندسی هیدرولیک است. از مهمترین پارامترهای جریان در کانال‌های مرکب نیز می‌توان به تنش برشی ظاهری اشاره کرد که در اثر اختلاف سرعت جریان در کانال اصلی و سیلاب دشت‌ها در محل اتصال کانال اصلی به سیلاب دشت‌ها به وجود می‌آید. تنش برشی ظاهری باعث ایجاد آشفتگی و گردابه‌های سه بعدی در مرز کانال اصلی و سیلاب دشت‌ها و نیز کاهش دبی کل جریان می‌گردد. در این پژوهش، دبی جریان در کانال‌های مرکب مستقیم با استفاده از روش‌های تجربی، روش دسته‌بندی گروهی داده‌ها و شبکه عصبی چندلایه مد‌ل‌سازی و پیش‌بینی شد. پارامترهای بی‌بعد مورد استفاده بدین منظور عبارتند از عمق نسبی جریان، شعاع هیدرولیکی نسبی، مساحت نسبی و زبری نسبی. نتایج نشان داد که روش دسته‌بندی گروهی داده‌ها با ضریب تبیین 91/0 و ریشه میانگین مربعات خطای 057/0 دارای مناسب‌ترین عملکرد در تخمین دبی جریان در کانال‌های مرکب است. بررسی ساختار روش دسته‌بندی گروهی داده‌های توسعه داده شده نشان می‌دهد که عمق نسبی جریان و مساحت نسبی تأثیر بیشتری را در مدل‌سازی ظرفیت کانال‌های مرکب دارند. بررسی عملکرد مدل شبکه عصبی چند لایه توسعه داده شده نشان می‌دهد که این مدل با ضریب تبیین 82/0 و ریشه مربعات خطای 065/0 دارای دقت بیشتری نسبت به روش‌های تجربی است. تحلیل حساسیت شبکه عصبی چند لایه نشان داد که پارامترهای شیب طولی، عمق و مساحت نسبی تأثیر بیشتری در دقت پیش‌بینی جریان دارند که این نکته ساختار بدست آمده از روش دسته‌بندی گروهی داده‌ها را تأیید می‌نماید.