استفاده از ابزار هوش مصنوعی در بررسی پدیده hysteresis در فرآیندهای هیدرولوژیکی

بارش، رواناب و رسوب از مهمترین پارامترهای هیدرولوژیکی می باشند و از آنجایی که تخمین پارامترهایی مانند رواناب و رسوب در طراحی، ساخت و نگهداری سازه های هیدرولیکی بسیار حائز اهمیت می باشد، بررسی و شناخت صحیح مراحل ایجاد و انتقال آنها نیز لازم و ضروری به نظر میرسد. این تحقیق بر عدم توانایی روش های ساده ای مانند منحنی های سنجه متداول، برای تخمین صحیح و عدم کارایی آنها برای تفسیر دقیق تغییرات پارامترها در طول مدت زمان بارش و پس از آن، تاکید می کند. زیرا رابطه بارش-رواناب، رواناب-رسوب و دبی-اشل از جمله فرآیندهایی هستند که اثر پدیده hysteresis در آنها مشاهده شده است. به رابطه غیرهمگن موجود میان دو پارامتر، hysteresis گفته می شود. این ناهمگنی موجود در رابطه بین پارامترها، هنگام رسم منحنی سنجه مربوط به پارامترهای موردنظر، تولید حلقه هایی می کند که به این حلقه ها، حلقه های hysteretic گفته میشود. علی رغم اهمیت مسئله و تاثیر بسزای پدیده hysteresis در فرآیندهای مذکور، تحقیقات بسیار اندکی جهت مدلسازی آن صورت گرفته است. در این تحقیق کاربرد شبکه عصبی مصنوعی برای مدلسازی و بررسی اثر پدیده hysteresis در فرآیندهای هیدرولوژیکی برای حوضه رودخانه ایل واقع در ایالت کالیفرنیا در کشور آمریکا، مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق از شبکه عصبی مصنوعی پیش خور پس انتشار خطا (feed forward back propagation) با الگوریتم بهینه سازی لونبرگ- مارکوارت جهت ایجاد مدل های سه لایه ای استفاده شده است. بررسی پدیده hysteresis در فرآیندهای هیدرولوژیکی مذکور، در دو گام انجام گرفت.در گام اول مدل های شبکه عصبی مصنوعی مختلف برای تخمین رواناب و رسوب حوضه آبریز مذکور ایجاد شده و بهترین آنها بر اساس معیار کارایی مدل انتخاب گردید و در گام دوم منحنی های بارش-رواناب و دبی-رسوب برای داده های مشاهداتی و محاسباتی رسم گردید. این منحنی ها انواع اشکال مختلف حلقه های hysteretic را نشان می داد، لذا در این مرحله پس از رسم منحنی ها، به دسته بندی انواع مختلف حلقه ها و شناخت علل و عوامل دخیل در ایجاد هر یک از این حلقه ها پرداخته شد. نتایج حاصله توانایی مدل های شبکه عصبی مصنوعی را برای انعکاس اثر پدیده hysteresis در روابط بارش-رواناب و رواناب-رسوب بخوبی نشان می دهد. در آخر سعی بر این شده که نوع معادله حاکم بر هر یک از انواع حلقه های hysteretic را تعیین کرد.