ارزیابی مدل SVM و رگرسیون غیرخطی در محاسبه ضریب بده سرریزهای جانبی کلیدپیانویی برای بهره‌گیری در شبکه‌های آبیاری و زهکشی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشگاه تهران-پردیس ابوریحان

2 استادیار گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

3 دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

4 استادیار،پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیرداری،تهران ایران

چکیده

سرریزهای کلیدپیانویی سرریزهایی هستند که جایگزین مناسبی برای سرریزهای متداول در شبکه‌های آبیاری و زهکشی‌اند. با توجه به مشکلات تخلیه دبی و همچنین کنترل ترازجریان در کانال‌های انتقال آب و سامانه‌های آبیاری و زهکشی استفاده از سرریزهایی که طول موثر بیشتری دارند، برای سرریزجانبی لازم و ضروری است. با بررسی آزمایشگاهی و انجام 289 آزمایش بر روی سرریز جانبی کلیدپیانویی تیپ B در قوس کانال، ضریب آبگذری سرریزها بدست آمد. سپس با بهره‌گیری از کدنویسی در محیط نرم‌افزار MATLAB، با روش هوشمند ماشین بردار پشتیبان و با استفاده از نرم افزار DATAFIT برای رگرسیون غیرخطی مقدار ضریب دبی سرریز کلیدپیانویی پیش-بینی و با مقدار آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت. از نتایج این تحقیق انعطاف مناسب روش بردار پشتیبان نسبت به رگرسیون غیرخطی است. همچنین با ارزیابی دو مدل مورد استفاده، نشان داده شد که دقت روش ماشین بردار پشتیبان با RMSE=0.044 و=0.95 R2 بیشتر از روش رگرسیون غیر خطی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of SVM and nonlinear regression models for predicting the discharge coefficient of side piano key weirs in irrigation and drainage networks

نویسندگان [English]

  • yaser mehri 1
  • solmaz esmaeili 1
  • jaber soltani 2
  • mojtaba saneie 3
  • mohammad rostami 4
1 Ms.c Student, Irrigation and Drainage Engineering Department, Abouraihan Campus, University of Tehran
2 Assistant Professor, Irrigation and Drainage Engineering Department, Abouraihan Campus, University of Tehran
3 - Assoc. Prof., Water Structures Engineering , Soil Conservation and Watershed Management Research Institute
4 Assistant. Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran,
چکیده [English]

Given the problems with incorporating common weirs into in irrigation and drainage, employing such weirs can be useful to overcome the difficulties resulting from linear weirs. A total of 289 data were carried out as control tests on piano key weirs type B. In this research, application and the performance of two models including SVM model and nonlinear regression models for estimation of the piano key weirs and discharge coefficient was studied. The SVM model was programmed using MATLAB and a nonlinear regression model was programmed using DATA FIT. Considering the results from the two studied models, it was found that SVM and nonlinear regression models are superior in estimating the discharge coefficient based on experimental data. The SVM model was the most accurate among the nonlinear regression models. Then analytical evaluation was made by using two models for determination of weir discharge coefficient. Statistical analysis of the results showed that SVM model with the least amount of RMSE and R^2 is the most reliable method in comparison to the other.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial intelligence model
  • experimental study
  • piano key weir
  • Coefficient of Discharge
  • Regression
مهری،ی.، سلطانی،ج.، صانعی،م.، رستمی،م و میکائیلی،ه. 1396. بررسی آزمایشگاهی ضریب تخلیه سرریز جانبی کلیدپیانویی در کانال قوسی شکل. شانزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه محقق اردبیلی.

مهری،ی.، سلطانی،ج.، صانعی،م و رستمی،م. 1397. بررسی عددی سرریز جانبی کلیدپیانویی تیپ C در زاویه 120 از کانال قوسی بااستفاده از FLUENT و مقایسه با مدل آزمایشگاهی. کنفرانس عمران,معماری و شهرسازی کشورهای جهان اسلام، دانشگاه تبریز.

Agaccioglu,H., Emiroglu M.E., Kaya,N. 2012. Discharge coefficient of side weirs in curved channels. Paper presented at the Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Water Management. 165.6: 339-352.

Azimi,H., Bonakdari,H., Ebtehaj,I. 2017. A highly efficient gene expression programming model for predicting the discharge coefficient in a side weir along a trapezoidal canal. Irrigation and drainage. 66.4: 655-666.

Emiroglu,M.E., Kaya,N., Agaccioglu,H. 2009. Discharge capacity of labyrinth side weir located on a straight channel. Journal of irrigation and drainage engineering. 136.1: 37-46.

Erpicum,S., Machiels,O., Archambeau,P., Dewals,B and Pirotton,M. 2010. 1D numerical approach to model the flow over a Piano Key Weir (PKW). Paper presented at the International Conference. SimHydro 2010: Hydraulic modeling and uncertainty.

Ghasemzadeh,F., Parsa,B and Noury,M. 2015. Numerical study of overflow capacity of spillways (with an emphasis on PK-weirs). Paper presented at the E-proceedings of the 36th IAHR World Congress, Hague, The Netherlands.

Kalanaki,M., Soltani,J.and Tavassoli,S. 2013. The use of hybrid SVR-PSO model to predict pipes failure rates. International journal of science and engineering research. 4. 11: 1022-1025.

Karami,H., Karimi,S., Rahmanimanesh,M., Farzin,S. 2017. Predicting discharge coefficient of triangular labyrinth weir using support vector regression, support vector regression-firefly, response surface methodology and principal component analysis. Flow measurement and instrumentation. 55: 75-81.

Khameneh,H.Z., Khodashenas,S.R and Esmaili,K. 2014. The effect of increasing the number of cycles on the performance of labyrinth side weir. Flow measurement and instrumentation. 39: 35-45.

Lempérière,F., Ouamane,A. 2003. The Piano Keys weir: a new cost-effective solution for spillways. International Journal on Hydropower and Dams. 10.5: 144-149.

Mehmandoust,M., Soltani,J., Mashal,M., Kalanaki,M., Sadeghifar,R and Asadollahzade,T. 2017. Comparison of accuracy of Epsilon and Quadratic loss function for predicting saturated hydraulic conductivity by SVR and SVR-GA models Bioscience Biotechnology Research Communications.1:94-101.

Mehri,Y., Soltani,J., Saneie,M and Rostami,M. 2018. Discharge Coefficient of a C-Type Piano Key Side Weir at 30° and 120° Sections of a Curved Channel. Civil Engineering Journal. 4.7:1702-1713.

Parvaneh,A and Borghei,S. 2009. Oblique side weir. Paper presented at the Proceedings of the 33th congress of the international association for hydraulic research.

Roushangar,K., Alami,M.T., Shiri,J., Asl,M.M. 2017. Determining discharge coefficient of labyrinth and arced labyrinth weirs using support vector machine. Hydrology research, nh2017214.

Saleh Issa Khassaf,D., Aziz,L.J., Elkatib,Z.A. Hydraulic Behavior Of Piano Key Weir Type B Under Free Flow Conditions.