بررسی قابلیت شبکه عصبی مصنوعی در تخمین خصوصیات پرش هیدرولیکی در یک کانال مستطیلی

یکی از متداول¬ترین سازه¬های مستهلک کننده انرژی در انتهای سازه¬هایی نظیر سرریزها، تندآب¬ها و دریچه¬ها، حوضچه¬های آرامش می¬باشند. در این حوضچه¬ها، با تشکیل پرش¬هیدرولیکی و عبور جریان فوق¬بحرانی به زیر¬بحرانی، انرژی مستهلک می¬شود. در طراحی حوضچه¬های آرامش، عمق ثانویه و طول پرش¬هیدرولیکی، پارامترهای مهمی می¬باشند که با استفاده از آنها می¬توان رقوم کف، عمق و طول حوضچه را طراحی کرد. در مورد پرش¬هیدرولیکی معمولی در مقاطع مستطیلی، مقدار عمق ثانویه با روابط تئوری حاصل از قوانین پیوستگی و مومنتوم قابل محاسبه بوده و طول پرش نیز با معادلات حاصل از نتایج تجربی برآورد می¬گردد. در شبکه¬های روباز انتقال آب، عواملی از قبیل هندسه مقطع کانال، توپوگرافی و وجود سازه¬های گوناگون باعث بروز پدیده¬های مختلف هیدرولیکی می¬شوند. برای تدوین الگوریتم¬های مناسب مدیریتی جهت بهره¬برداری یا ساماندهی شبکه¬های روباز مصنوعی یا مجاری طبیعی، وجود اطلاعات لازم کافی از این پدیده¬ها ضروری است. معمولا برای به¬دست آوردن چنین اطلاعاتی یا از معادلات ریاضی حاکم بر جریان استفاده می¬شود که از کارآمد-ترین شیوه¬ها برای حل آنها استفاده شود و یا از طریق اندازه¬گیری مستقیم و ساخت مدل فیزیکی، مطالعه مورد نظر انجام می-گیرد. در کنار این روش¬ها، بهره¬مندی از روش¬های حل هوشمند به عنوان ابزاری مجزا یا مکمل، در بسیاری از زمینه¬های هیدرولیک رایج شده است. با آگاهی از دو خصوصیت فوق می¬توان به طراحی سازه¬های انرژی¬گیر با ابعاد بهینه رسید و هزینه-های اجرایی را به حداقل رساند. در کل هدف از این تحقیق یافتن روشی سریع جهت دستیابی به خصوصیات پرش¬هیدرولیکی می¬باشد جهت انجام این تحقیق از یک فلوم آزمایشگاهی به طول 5 متر و عرض 7/4 سانتی¬متر استفاده شد که پس از اندازه-گیری دبی و کالیبره کردن شیب فلوم در دور¬های مختلف و نصب زبری¬های متفاوت اقدام به اندازه¬گیری طول و عمق ثانویه پرش¬هیدرولیکی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی قادر خواهد بود در حد قابل قبولی دو پارمتر فوق را پیش¬بینی کند. پس از اجرای شبکه عصبی در خصوص طول پرش به آرایش 1-8-5-2 با تعداد تکرار 1000 به¬دست آمد و همچنین عمق ثانویه پرش¬هیدرولیکی به آرایش 1-9-5-2 با تکرار 1200 به جواب بهینه با حداقل میزان خطا منجر گردید. نتایج نشان داد که مقدار 2r و rmse به ترتیب برای طول پرش و عمق ثانویه مقدار 9857/0 و 0044/0 و 9501/0 و 0009/0 خواهد بود که نشان از عملکرد خوب شبکه عصبی مصنوعی در پیش¬بینی دو پارامتر فوق می¬باشد. در نهایت با در نظر گرفتن محدوده خطای 5% نتایج به¬دست آمده از شبکه عصبی مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید بیش از 75 درصد مقادیر پیش¬بینی شده آزمون در بازه 05/1 و 95/0 قرار دارد. سپس به تاثیر نصب زبری در کف فلوم پرداخته شد و مشخص گردید نصب زبری کف به میزان زیادی در کاهش طول و عمق ثانویه موثر بود و نتایج آنالیز حساسیت نیز این امر را تائید می¬کند.