طراحی بهینه آبشکن های رودخانه ای با استفاده از مدل های فراابتکاری

تاکنون پژوهشگران متعددی مطالعات زیادی در رابطه با پارامترهای موثر در طراحی آب شکن های رودخانه­ای انجام داده­اند که بیش­تر پایه آزمایشگاهی داشته و برای شرایط محدودی کاربرد دارند. ازاین رو در پژوهش حاضر با استفاده از دو الگوریتم فراابتکاری بهینه ساز شامل الگوریتم گرگ خاکستری (GWO) و الگوریتم انتخابات (EA) به طراحی بهینه سازه­ای و ارائه نتایج تحلیلی آب شکن های رودخانه زنجان­رود (ازنظر طول و فاصله بین دو آب شکن متوالی) پرداخته شد. نتایج با روش شبکه عصبی مصنوعی (ANN) مقایسه شدند. داده­های مورداستفاده به­صورت تصادفی به دو بخش ۷۵% برای واسنجی و ۲۵% برای آزمون تفکیک شدند. عملکرد روش­های پیشنهادی با استفاده از شاخص ­های آماری ضریب تبیین (R۲)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین قدر مطلق خطا (MAE) ارزیابی شد. طول بهینه آب شکن ها با توجه به نتایج حاصل از الگوریتم های GWO و EA، به­ترتیب برابر با ۲۶/۱۹ و m ۱۲/۱۸ به­ دست آمد. همچنین فاصله بهینه بین دو آب شکن متوالی در بهینه­ترین حالت برابر با m ۵۶/۵۲ محاسبه شد. به­ طور متوسط با توجه به نتایج حاصل از بهینه­سازی انجام شده، به­ ترتیب باید افزایش ۴/۲۸ و ۳۵% در طول و فاصله بین دو آب شکن متوالی در رودخانه زنجان­رود انجام شود تا در محدوده معیار طراحی توصیه شده قرار گیرد. هم چنین بر اساس شاخص ­های آماری، نتایج حاصل از الگوریتم GWO در مقایسه با دو روش الگوریتم EA و شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، با کسب مقادیر ۹۶/۰ R۲=، ۰۲۲/۰ RMSE= و ۰۱۶/۰ MAE= از کارایی بالاتری برخوردار است.

کلیدواژه ها:

آبشکن ، الگوریتم انتخابات ، الگوریتم گرگ خاکستری ، بهینه سازی ، شبکه عصبی مصنوعی