به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

حسین حکیمی خانسر

  • حسین حکیمی خانسر*، عباس حیدری، سعید راشدی، علی باقری
    برآورد دمای هوا اهمیت زیادی در علوم کشاورزی و محیط زیست دارد. در تحقیق حاضر برای پیش بینی مقادیر کمینه، بیشینه و متوسط دمای هوای ایستگاه شهر رشت ازچند مدل هوش مصنوعی استفاده شد. با وجود تفاوت اندک در دقت مدل های مذکور در پیش بینی عوامل دمایی، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی، شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن به ترتیب در اولویت های اول تا سوم رتبه بندی شدند. همچنین روابط ریاضی بین متغیرهای ورودی و خروجی توسط مدل برنامه ریزی بیان ژن ارائه شد که برتری این مدل بر دو مدل دیگر را نشان داد. بر اساس شاخص SI در دوره آموزش دمای کمینه و روزانه در محدوده 1/0 تا 2/0 قرار دارند که در رتبه بندی از نظر دقت پیش بینی، خوب و دمای بیشینه در محدوده 2/0 تا 3/0 قرار دارد که متوسط ارزیابی می شود. نتایج نشان داد که اجرای مدل ها با بکارگیری داده های ورودی از یک تا سه روز قبل دارای بهترین عملکرد در پیش بینی هستند.
    کلید واژگان: برنامه ریزی بیان ژن، دمای هوا، سیستم استنتاجی عصبی فازی، شبکه عصبی مصنوعی
    Hosein Hakimi Khansar *, Abbas Heydari, Saeed Rashedi, Ali Bagheri
    Estimation of air temperature is importan in environmental and agricultural sciences. The aim of this study is prediction of daily air temperature (mean, maximum and minimum) using several types of AI models, in Rasht station north of Iran. According to the results, the adaptive neural-fuzzy inference system, artificial neural network, and gene expression programming were ranked first, second and third, respectively, despite of a slight difference in prediction accuracy of the selected models. Besides, the developed mathematical equation between the input and output variables using the gene expression programming model showed the superiority of this approach to the other two models. Based on the SI index for the minimum and mean daily temperature in training period is varied in range of 0.1 to 0.2, i.e acceptable in terms of model accuracy. For the maximum temperature it ranged 0.2 to 0.3 which is considered as average accuracy. The findings revelead the best performance can be obtained using inputs in one to three days lead time.
    Keywords: Air Temperature, ANN, Fuzzy Neural Inference System, Gene Expression Programming
  • حسین حکیمی خانسر، جواد پارسا*، عمران مومنی کلشتری، نوربخش کرمی، معین خوشدل سنگده

    تخمین مقادیر دبی ورودی به سیستم منابع آبی یکی از اقدامات اساسی برای آگاهی از برنامه ریزی و تخصیص بهینه منابع آب به بخش های مختلف مصرف، در آینده است. در این مطالعه، از ترکیب الگوریتم های فرا ابتکاری شامل الگوریتم های فرا ابتکاری چرخه ی آب (WCA)، گرگ خاکستری (GOW)، وال (WOA)، الگوریتم شبکه عصبی (NNA) و ملخ (GOA) برای آموزش سیستم عصبی- فازی و به روزرسانی پارامترهای آن استفاده گردید و در نهایت بهترین مدل ها برای پیش بینی دبی ورودی روزانه سد مخزنی سفیدرود، توسعه داده شد که این روش مشکلات آموزش الگوریتم های بر پایه گرادیان را ندارد. چهار ویژگی شامل مساحت دریاچه سد، حجم مخزن و تراز مخزن سد در 7 روز قبل و دبی ورودی در یک روز قبل با توجه به توابع خود همبستگی و همبستگی متقابل برای ورودی مدل های هوشمند انتخاب گردید. برای ارزیابی عملکرد مدل های کاربردی از شاخص های آماری مختلفی استفاده شد. در مرحله آزمون، مدل ANFIS-WCA کمترین مقادیرSI ، MAE وNRMSE به ترتیب برابر 0736/0، 5048/0 و 0736/0 و بیش ترین مقدار R^2 برابر 9840/0را ارائه می کند، که نشان دهنده برتری آن نسب به سایر مدل ها است. بر اساس شاخص GPI، مدلANFIS-WCA به عنوان بهترین مدل و پس از آن مدل هایANFIS-NNA ، ANFIS-GOA و ANFIS-WOA رتبه بندی شدند، درحالی که بدترین دقت از طریق مدل ANFIS-GOA به دست آمد. دقت بالای مدل ANFIS-WCA در مقایسه با سایر مدل های هیبریدی نشان دهنده عملکرد الگوریتم چرخه آب برای فرار از بهینه محلی در ترکیب با مدل ANFIS است،که قادر کرده این الگوریتم به ابزاری قدرتمند برای تخمین دبی ورودی سد سفیدرود تبدیل شود.

    کلید واژگان: الگوریتم چرخه آب، سد سفیدرود، دبی ورودی سد، سیستم استنتاج فازی &ndash، عصبی- تطبیقی، هوش مصنوعی
    Hosein Hakimi Khansar, Javad Parsa *, Omran Momeni Keleshteri, Noorbakhsh Karami, Moein Khoshdel Sangdeh

    Estimating the water inflows to water resources systems is one of the essential measures for awareness of planning and allocating optimal water resources in different sectors of consumption. In this study, a combination of Meta Heuristic algorithms including the Water Cycle Algorithms (WCA), Grey Wolf Optimizer (GWO), Whale Optimization Algorithm (WOA), Neural Network Algorithm (NNA) and Grasshopper Optimization Algorithm (GOA) for Neural-Fuzzy System training and update parameters was used. Finally, the best models were developed to predict the daily inflow of Sefidrood reservoir dam. This method does not suffer from the problems of training gradient-based algorithms. Four features including dam lake area, reservoir volume and reservoir level of the dam in the 7 lags and inlet flow in the 1 lag were selected according to the AutocVarious statistical indicators were used to evaluate the performance of utilized models. In the test stage, ANFIS-WCA model presents the lowest values of SI, MAE and NRMSE equal to 0.0736, 0.05048 and 0.0736, respectively, and the maximum value of R^2equals to 0.9840, which indicates its superiority over other models. Based on GPI index, ANFIS-WCA model was selected as the best model and then ANFIS-NNA, ANFIS-GOA and ANFIS-WOA models were ranked, while the worst accuracy was obtained through the ANFIS-GOA model. The high accuracy of the ANFIS-WCA model compared to other hybrid models indicates the performance of the WCA for escaping local optimization in combination with the ANFIS model which has enabled this algorithm as a powerful tool for estimating the inflow of Sefidrood dam.

    Keywords: Water Cycle Algorithm (WCA), Sefidrood dam, Inflow, Fuzzy-neural-adaptive inference system, Artificial Intelligence
  • حسین حکیمی خانسر*، علی حسین زاده دلیر، جواد پارسا، جلال شیری

    برای اندازه گیری تغییر شکل های مقطع 19 سد کبودوال، انحراف سنج های قایم و صفحات مغناطیسی نشست سنجی به تعداد 17 عدد (M1 تا M17) در بدنه و پی آن، در دوران ساخت نصب گردیده است. در این مطالعه قابلیت الگوریتم هیبریدی DA-ANNدر زمینه مدل سازی نشست در زمان ساخت و تعیین ویژگی های موثر بر آن مورد مطالعه قرار گرفته است. برای ورودی مدل هیبریدی، پنج ویژگی شامل تراز خاک ریزی، زمان ساخت سد، تراز مخزن (آبگیری)، سرعت آبگیری و سرعت خاک ریزی انتخاب گردیده است. با اجرای الگوریتم هیبریدی، آنالیز حساسیت و روش انتخاب ویژگی ترکیب سه، سه و دو ویژگی در صفحات M1، M5 و M9 به ترتیب با مقادیر خطا (RMSE) برابر 0023/0، 0024/0، 0026/0و ترکیب چهار ویژگی در صفحه M13 با مقدار خطا (RMSE) برابر 0035/0 بهترین ترکیب ورودی بوده است. سه ویژگی زمان ساخت، تراز خاکریزی و تراز آبگیری به عنوان ویژگی های مشترک در همه صفحات، موثرترین ویژگی ها در مدل سازی نشست در صفحات منتخب بوده است. در صفحات نصب شده در ترازهای بالاتر، خطای مدل سازی افزایش یافته است زیرا در صفحه M1 (دارای پایین ترین تراز نصب)، مدل ANN با توجه به شاخص های آماری R^2،SI ، NSE و NRMSE به ترتیب برابر مقادیر 9997/0، 0079/0، 9997/0 و 0079/0 در دوره آزمون دارای بهترین عملکرد نسبت به سایر صفحات داشته است. تاثیر ویژگی های تراز آب مخزن بر صفحات نصب شده در ترازهای بالاتر با توجه به ضریب حساسیت بالا، بیشتر از سایر نقاط بوده است و تراز خاکریزی کمترین تاثیر را بر مدل سازی نشست داشته است.

    کلید واژگان: الگوریتم سنجاقک، انتخاب ویژگی، زمان ساخت سد، مقطع عرضی سد، نشست
    Hosein Hakimi Khansar *, Ali Hosseinzadeh Dalir, Javad Parsa, Jalal Shiri
    Background and Objectives

    Pore water pressure, stress and settlement are the most important geotechnical parameters that must be constantly monitored during the construction of earth dams. Since measuring dam settlement directly at the time of dam construction requires cost and time, the development of artificial intelligence methods can be very effective. Most studies have been done in the field of modeling earth dams during construction with a numerical model; therefore the need for artificial intelligence modeling in this field seems to be necessary. Artificial intelligence models, including neural networks, are used for study and modeling many engineering sciences. Also, with the development of meta-heuristic algorithms, their combination with neural networks has become very wide-spreading due to more accurate results. So, The purpose of this study is to determine the most effective features in modeling settlement in the body of earthen dams at the time of construction as a case study (Kaboud-val dam) using the hybrid algorithm Dragonfly - artificial neural network in different points of the body of earthen dam at the time of construction. Therefore, in this research, new inputs in artificial intelligence modeling have been proposed for this purpose and their importance in different levels of installation has been investigated.

    Methodology

    Kaboud-val Dam is located in Golestan province of Gorgan and around the city of Aliabad. This dam is homogeneous and has a filter and inclined drainage. In order to obtain the deformations of the body and the foundation of Kaboud-val dam, settlement plates have been installed in different sections of the body and its foundation during the construction. In this study, instrumental data related to the section of 19 Kaboud-val dam were used. Also, out of 17 pages, 4 pages named M1, M5, M9 and M13 (installed in the body and Kabudwal dam at levels 140, 152, 164 and 180 meter, respectively) have been used for modeling. By analyzing the data of section 19 pages, fill level (F), reservoir level (RL), dam construction time (T), fill rate (FR) and impounding rate (RV) for inlet and landing (P) on terms of (kp), was selected as the output of the hybrid model in the feature selection method. In this study, in order to select the best combination of input features in the artificial neural network, the dragonfly algorithm was used. Feature selection is a method of selecting a subset of related attributes (the best combination of them) that is relevant to a particular goal. The most important principle is to choose stable features and remove extra data. The combination of dragonfly algorithm with artificial neural network as DA-ANN is shown, Therefore, the dragonfly algorithm (DA) models a variety of different combinations of features with an artificial neural network and selects the best least error combination (RMSE) as the optimal artificial neural network model.

    Findings

    By performing a hybrid algorithm, sensitivity analysis and feature selection method, combining the four features on pages M1, M5,M9 and M13 with error values (RMSE) of 0.0023(kPa), 0.0024(kPa), 0.0026(kPa), respectively, and combining the three features on the M13 page with the value Error (RMSE) equal to 0.0035(kPa) was the best input combination. The three features of construction time, fill level and reservoir level as common features in all plates are the most effective features in modeling the settlement on selected plates. On plates mounted at higher levels, the modeling error increases, because during the test period and for plate M13 (with the highest mounting level), according to the statistical indices R^2, SI, NSE and NRMSE are equal to the values of 0.9998, 0.0062, 0.9998 and 0.0062 respectively, have poorer performance than other pages. The effect of reservoir level feature on the plates installed at higher levels due to the high sensitivity coefficient is more than other points and the fill level feature has the least effect on subsidence modeling.

    Conclusion

    The results are very important considering the cost of installing the measuring equipment and the significance of estimating the actual values in the future. The present study shows that the DA-ANN hybrid model is an important tool in predicting and selecting the best input combination for the intelligent model of the target variable of the settlement at the time of construction of earth dams. However, assessment of this model using the input data studied in different dams is necessary to ensure the application of these models in different conditions.

    Keywords: Construction time, Dam cross section, Dragonfly Algorithm, feature selection, Settlement
  • حسین حکیمی خانسر*، علی حسین زاده دلیر، جواد پارسا، جلال شیری
    پیش بینی دقیق فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی حین ساخت، یکی از مهم ترین عوامل در مدیریت پایداری سدهای خاکی است. در این تحقیق با استفاده از سه مدل متفاوت شبکه عصبی تکاملی شامل شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی ازدحام ذرات و الگوریتم رقابت استعماری برای تخمین فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی کبودوال استان گلستان در زمان ساخت مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. پنج ویژگی شامل تراز خاک ریزی، زمان ساخت سد، تراز مخزن (آبگیری)، سرعت آبگیری و سرعت خاک ریزی در طول دوره آماری 1388-1391 یا 4 ساله به عنوان ورودی مدل هیبریدی در پیزومتر EP19.7 انتخاب شدند. ترکیب ورودی ها با استفاده از روش انتخاب ویژگی و هیبرید الگوریتم چرخه آب-شبکه عصبی مصنوعی (WCA-ANN) به دست آمده است. با اجرای الگوریتم هیبریدی و آنالیز حساسیت و روش انتخاب ویژگی، تراز خاک ریزی، زمان ساخت سد، تراز آب گیری و سرعت آبگیری به عنوان چهار ورودی برتر انتخاب شدند زیرا ترکیب این 4 ویژگی با مقدارMSE  برابر1587/1 کمترین خطا را دار بوده است. در این مطالعه وزن های شبکه عصبی به کمک سه الگوریتم فرا ابتکاری مذکور به منظور افزایش کارایی بهینه شده است. در حالت کلی با توجه به شاخص های آماری، نتایج حاکی از دقت قابل قبول هر سه مدل هیبریدی است. از لحاظ اولویت نیز مدل هیبرید ANN-GA با بیش ترین دقت و کمترین خطا و مقادیر ، RMSE و MAE به ترتیب برابر با 9773/0، 0457/0 و 0399/0 در اولویت اول و مدل های هیبریدی ANN-PSO و ANN-ICA به ترتیب در اولویت های بعدی قرار گرفتند.
    کلید واژگان: الگوریتم چرخه آب، الگوریتم ژنتیک، سد خاکی، شبکه عصبی مصنوعی، فشار آب حفره ای
    Hosein Hakimi Khansar *, Ali Hosseinzadeh Dalir, Javad Parsa, Jalal Shiri
    Accurate prediction of pore water pressure in the body of earth dams during construction is one of the most important factors in managing the stability of earth dams. In this study, using three different evolutionary neural network models including multilayer perceptron neural network with genetic algorithm, particle swarm optimization and Imperialist Competitive algorithm for estimating the pore water pressure in the body of Kabudwal earth dam at the time of construction, has been studied. Five features including fill level, construction time, reservoir level, impounding rate and fill speed during the 4-year statistical period were selected as the input of the hybrid model in piezometer EP19.7. The composition of the inputs was obtained using the feature selection method and the hybrid water cycle algorithm -artificial neural network. By performing hybrid algorithm and sensitivity analysis and feature selection method, fill level, construction time, reservoir level and dewatering speed were selected as the top four inputs, because the combination of these four features with MSE value of 1.1587 had the least error. In this study, artificial neural network weights are optimized to increase efficiency using the above three meta-heuristic algorithms. In general, according to statistical indicators, the results indicate acceptable accuracy of all three hybrid models. In terms of priority, the ANN-GA hybrid model with the highest accuracy and minimum error and values of , RMSE and MAE are equal to 0.9773, 0.0457 and 0.0399, respectively, is first priority and ANN-PSO and ANN-ICA hybrid models were given the next priorities, respectively.
    Keywords: Artificial neural network, Earth dam, Pore water pressure, genetic algorithm, Water cycle algorithm
  • حسین حکیمی خانسر*، علی حسین زاده دلیر، جواد پارسا، جلال شیری

    پیش بینی دقیق فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت با روش های دقیق یکی از مهم ترین ارکان در مدیریت پایداری سدهای خاکی است. هدف کلی از این تحقیق توسعه مدل های ترکیبی، بر مبنای سیستم استنتاج عصبی فازی و الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری است. در این راستا الگوریتم های فرا ابتکاری بهینه ساز شامل الگوریتم ژنتیک (GA)، ازدحام ذرات (PSO)، تفاضل تکاملی (DE)، کلونی مورچگان برای فضای پیوسته (ACOR)، جستجوی هارمونی (HS)، رقابت استعماری (ICA)، کرم شب تاب (FA) و گرگ خاکستری (GWO) به منظور بهبود عملکرد آموزش سیستم استنتاج عصبی فازی، استفاده شد. سه ویژگی شامل تراز خاکریزی، زمان ساخت سد و تراز مخزن (آبگیری) حاصل از ابزار دقیق سد به عنوان ورودی مدل های ترکیبی انتخاب شدند. ارزیابی هایی انجام شده از مقایسه مدل های ترکیبی با شاخص های آماری، نشان دهنده دقت قابل قبول هر هشت مدل ترکیبی است. نتایج تحقیق نشان داد مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک در دوره آزمون با مقادیر ، RMSE، NRMSE وMAE  به ترتیب برابر با مقادیر0/9540، 0486/، 0/1232 و 0/0345، بهترین عملکرد را نسبت به سایر الگوریتم های بهینه ساز دارد. همچنین الگوریتم های ترکیبی ANFIS-GA، ANFIS-PSO، ANFIS-ICA،ANFIS-HS عملکرد بهتری را نسبت بهANFIS-GWO، ANFIS-FA، ANFIS-ACOR و ANFIS-DE در بهبود آموزش شبکه ANFIS و پیش بینی فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت، دارند.

    کلید واژگان: سد خاکی، ANFIS، الگوریتم های فرا ابتکاری، فشار آب حفره ای، ابزار دقیق سد
    H. Hakimi Khansar*, A. Hosseinzadeh Dalir, J. Parsa, J. Shiri

    Accurate prediction of pore water pressure in the body of earth dams during construction with accurate methods is one of the most important components in managing the stability of earth dams. The main objective of this research is to develop hybrid models based on fuzzy neural inference systems and meta-heuristic optimization algorithms. In this regard, the fuzzy neural inference system and optimizing meta-heuristic algorithms including genetic algorithms (GA), particle swarm optimization algorithm (PSO), differential evolution algorithm (DE), ant colony optimization algorithm (ACOR), harmony search algorithm (HS), imperialist competitive algorithm (ICA), firefly algorithm (FA), and grey wolf optimizer algorithm (GWO) were used to improve training system. Three features including fill level, dam construction time, and reservoir level (dewatering) obtained from the dam instrumentation were selected as the inputs of hybrid models. The results showed that the hybrid model of the genetic algorithm in the test period had the best performance compared to other optimization algorithms with values of R2, RMSE, NRMSE, and MAE equal to 0.9540, 0.0866, 0.1232, and 0.0345, respectively. Also, ANFIS-GA, ANFIS-PSO, ANFIS-ICA, and ANFIS-HS hybrid algorithms performed better than ANFIS-GWO, ANFIS-FA, ANFIS-ACORE, and ANFIS-DE in improving ANFIS network training and predicting pore water pressure in the body earthen dams at the time of construction.

    Keywords: Earth dam, ANFIS, Meta-heuristic algorithms, Pore water pressure, Dam instrumentation
  • حسین حکیمی خانسر *، جواد پارسا، علی حسین زاده دلیر، جلال شیری

    تخمین دقیق مقادیر تنش خاک در بدنه سد خاکی در زمان ساخت از اقدامات ضروری برای مدیریت پایداری آن است. در این پژوهش، تاثیرگذارترین ویژگی ها در مدل سازی تنش خاک به صورت مطالعه موردی (سدکبودوال) با استفاده از الگوریتم هیبرید شبکه عصبی- شبکه عصبی مصنوعی(NNA-ANN) تعیین شد و مقایسه ای بین نتایج مدل هیبریدی با مدل عددی صورت پذیرفت. پنج ویژگی شامل تراز مخزن، تراز خاکریزی، زمان ساخت، سرعت آبگیری و سرعت خاکریزی برای ورودی مدل هیبریدی هوشمند انتخاب گردید. با استفاده از الگوریتم هیبریدی و روش انتخاب ویژگی، ترکیب سه ویژگی، شامل تراز خاکریزی، زمان ساخت سد و تراز آب گیری (با RMSE برابر با 5024/0) موثرترین ویژگی ها در مدل سازی تنش کل در سلول منتخب بودند. نتایج نشان داد که مدل هیبریدی در سد کبودوال با مقادیرR^2، RMSE، MAE وNS به ترتیب برابر با 9943/0، 5653/2، 9973/1 و 9999/0 دارای عملکرد بهتری در مدل سازی تنش کل خاک نسبت به مدل عددی با مقادیرR^2، RMSE، MAE وNS به ترتیب برابر با 9625/0، 2567/26، 1667/25 و 9772/0 است. این پیش بینی برای سایر سلول ها در مقاطع مختلف سد مذکور، نیز قابل استناد است. نتایج حاصل از این تحقیق برای ساخت گاه جدید با مشخصات ژیوتکنیکی جدید یعنی سد مسجد سلیمان نیز معتبر بود ولی برای هر ساخت گاه از ترکیب مناسب به خود باید استفاده کرد.

    کلید واژگان: انتخاب ویژگی، سلول تنش سنجی خاک، المان محدود، هوش مصنوعی
    hosein hakimi khansar *, Javad Parsa, Ali Hosseinzadeh Dalir, Jalal Shiri

    The stress created in the soil significantly affects its engineering behavior. Changing its value during the construction of earthen dams causes volume change and shear strength, causing rupture, soil compaction and settlement in earthen dams. So measuring soil stresses of dams is essential that it is done by instrumentation installed. Artificial intelligence models such as artificial neural networks for modeling many engineering applications. Also by extending the meta-heuristic algorithms, combined with neural networks have become very popular due to more accurate results.

    Methodology

    In this study, the cross-section 19 (cross-section of the middle part of the body and dam foundation) for the modeling of soil stress were used during the construction of the dam Kaboud-val. Also Kaboud-val dam instrumentation data (derived from Golestan Regional Water Co.) was used at the time of construction during the period of 4 years. Type and number of input data is the most important thing in modeling artificial intelligence. By examining data TPC19.1 cells in section 19 in Kaboud-val dam, embankment alignment (F), the water level of the reservoir (R), the construction of the dam (T), speed filling and dewatering speed was selected for input. The soil stress (P) in the body of the dam during construction, intelligent model was selected for output. This process is most effective in a subset of features from the set of input features according to the least error, selected and additional features will be removed. In this research, a meta-algorithm (artificial neural network (NNA) algorithm) is combined with an artificial neural network (ANN) that has the ability to predict complex and nonlinear relationships and extracts effective features for modeling soil stress with appropriate accuracy. In this study, the most effective features in soil stress modeling were determined in a case study (Kaboud-val Dam) using the NNA-ANN hybrid algorithm and a comparison was made between the results of the hybrid model and the numerical model. Five features include reservoir level, fill level, dam construction time, impounding velocity and fill velocity was selected for the input.

    Results and Discussion

    Using hybrid algorithm and feature selection method, a combination of three features, including reservoir level, fill level, dam construction time (with RMSE equal to 0.5024) were the most effective features in modeling soil stress in the selected cell. The results showed that the hybrid model in Kaboud-val Dam (with values of R^2, RMSE, MAE and NS equal to 0.9943, 2.5653, 1.9973 and 0.9999, respectively) has better performance in modeling soil stress than the numerical model. (With values of R^2, RMSE, MAE and NS are equal to 0.9625, 26.2567, 16.6725 and 0.9772, respectively). The results showed that the reduction in the input features to reduce the time and cost reduction is more economical and more effective. Because with the increase in the number of features in the hybrid model, the increase in modeling accuracy did not occur. Sensitivity analysis showed that the dam construction time and fill level, of the highest sensitivity factor, the most important feature of the model is the total stress in cells. Modeling with the mentioned features, in another dam with a new construction site and new geotechnical specifications (Masjed Soleiman Dam) showed that the use of artificial intelligence model according to statistical indicators has more accurate answers than the numerical model.

    Conclusion

    The results showed that the use of artificial intelligence methods in the design and initial estimates of soil stress parameters in earthen dams instead of using numerical methods has high reliability and accuracy. The combination of input data in the hybrid model under study is suitable for Kaboud-val dam and Masjed Soleiman dam and the appropriate combination should be used for each construction site. By completing the number of data in different sections of the dam and the number of construction sites in areas with similar climate and geotechnical conditions, a design software can be obtained to predict the amount of soil stress during construction in the body and foundations of earth dams.

    Keywords: Feature selection, Soil stress cell, Finite element, Neural network algorithm
  • چواد پارسا*، حسین حکیمی خانسر، علی دلیر حسین زاده، جلال شیری

    هدف کلی این مقاله انتخاب ویژگی های موثر و مدل سازی تنش خاک در سدهای خاکی در زمان ساخت با شبکه عصبی به کمک یک الگوریتم بهینه ساز و در ادامه نتایج مدل هیبریدی با روش های مرسومANFIS وGEP مقایسه شده است. پنج ویژگی شامل تراز خاکریزی، زمان ساخت سد، تراز مخزن (آبگیری)، سرعت آبگیری و سرعت خاکریزی به عنوان ورودی های مدل هیبریدی انتخاب شده است. با اجرای الگوریتم هیبریدی و تحلیل حساسیت و روش انتخاب ویژگی، تراز خاکریزی و زمان ساخت سد، موثرترین ویژگیها در مدلسازی تنش کل در سلول های منتخب بودند؛ زیرا ترکیب دوتایی شامل تراز خاکریزی و زمان ساخت در سلولهای TPC25.1 و TPC25.3 و TPC25.4 به ترتیب با مقادیر خطا (MSE) برابر 523/1، 747/2 و 750/0 موثرترین ویژگی ها در این سلول ها بودند. در سلول TPC25.2 انتخاب سه ویژگی تراز خاکریزی، زمان ساخت با توجه به مقدار خطای 245/5 بیش ترین تاثیر را در مدل سازی تنش کل خاک در این سلول داراست. مقایسه بین مدل ANN با ANFIS و GEP نشان داد، هرچند که اختلاف در دقت مدلها بسیار ناچیز است، می توان گفت هر سه مدل جواب قابل قبول و نزدیک به هم داشته اند. هم چنین نتایج نشان می دهد که هرچه پراکندگی داده های ورودی مدل بیشتر باشد، مدل استنتاج عصبی- فازی تطبیقی دارای توانایی بیشتری در شبیه سازی نسبت به دو مدل ANN و GEP است، زیرا در سلول TPC25.4 مدل ANFIS در دوره آزمون با شاخص های آماری R^2، RMSE ، MAEو NS به ترتیب برابر مقادیر 9955/0، 0227/0، 0185/0 و 9666/0 دارای عملکرد بهتری نسبت به دو مدل دیگر است.

    کلید واژگان: سد خاکی، الگوریتم هیبریدی PSO-ANN، انتخاب ویژگی، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی، تنش قائم خاک
    Javad Parsa *, Arvand Hakimi Khansar, Ali Hoseinzadeh Dalir, Jalal Shiri

    The general purpose of this paper is to select effective features and model soil stress in earth dams at the time of construction with the neural network using an optimization algorithm and then compare the results of the artificial neural network model with usual ANFIS and GEP methods. Five features including fill level, dam construction time, reservoir level (dewatering), dewatering speed and embankment speed were selected as hybrid model inputs. By performing hybrid algorithm and sensitivity analysis and feature selection method, fill level and dam construction time, the most effective features were in modeling the total stress in selected cells, because the dual composition including fill level and construction time in TPC25.1, TPC25.3 and TPC25.4 cells, The error values (MSE) of 1.523, 2.747 and 0.750 were the most effective features in these cells, respectively. In TPC25.2 cell, the selection of three features including fill level, construction time and dewatering level according to the error (MSE) value of 5.245, has the greatest effect in modeling the total soil stress in this cell. Comparison between ANN model with ANFIS and GEP showed that although the difference in the accuracy of the models is very small, it can be said that all three models had acceptable answers. The results also show that the higher the dispersion of the model input data, the more the ANFIS model has the ability to simulate than the two models ANN and GEP,

    Keywords: Earth Dam, PSO-ANN hybrid algorithm, feature selection, ANFIS, Soil vertical stress
  • حسین حکیمی خانسر*، جواد پارسا، علی حسین زاده دلیر، جلال شیری

    یکی از  موارد مهم در مدیریت پایداری سدهای خاکی، تخمین دقیق مقدار فشار آب حفره ای در بدنه سد در حین ساخت آن است. در این تحقیق از سه مدل متفاوت شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (ANFIS) و برنامه نویسی بیان ژن (GEP) برای تخمین فشار آب حفره ای در بدنه سدهای خاکی کبودوال استان گلستان در زمان ساخت مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت. پنج ویژگی شامل تراز خاک ریزی، زمان ساخت سد، تراز مخزن (آبگیری)، سرعت آبگیری و سرعت خاک ریزی در طول دوره آماری 1388-1391 یا 4 ساله به عنوان ورودی مدل ها در 4 پیزومتر نصب شده در بدنه سد استفاده شده است. سه ویژگی نخست با توجه به تابع همبستگی متقابل موثرترین ورودی ها بودند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی در دو پیزومتر با توجه به شاخص های آماری، جواب های دقیق تری نسبت به برنامه ریزی بیان ژن ارایه کرده است ولی در دو پیزومتر دیگر این امر برعکس بود. همچنین مدل های ANFIS و GEP در پیزومترهایی که دارای پراکندگی بیشتری بودند جواب های دقیق تری نسبت به مدل ANN ارایه کردند. در نهایت بر اساس مدل GEP روابط ریاضی بین متغیرهای ورودی و متغیر خروجی استخراج شد که برتری این مدل را نسبت به دیگر مدل ها نشان می دهد.

    کلید واژگان: سد خاکی، شبکه ی عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (ANFIS) و برنامه نویسی بیان ژن (GEP)، فشار آب حفره ای
    Hossein Hakimi Khansar*, Javad Parsa, Ali Hosseinzadeh Dalir, Jalal Shiri

    One of the basic measures in managing the stability of earth dams is to accurately estimate the amount of pore water pressure in the body of the dam during and after its construction. In this study, three different models of artificial neural network (ANN), adaptive neural-fuzzy inference system (ANFIS) and gene expression programming (GEP) to estimate the pore water pressure in the body of Kabudwal earthen dams at the time of construction have been studied and compared. Five features including fill level, construction time, reservoir level, impounding rate and fill speed have been used during the 4-year statistical period as input of models in 4 piezometers installed in the dam body. The first three features were the most effective inputs according to the cross-correlation function. In this study, the results obtained from artificial neural network (ANN) in two piezometers according to statistical indicators, provided more accurate answers than gene expression programming (GEP) and ANFIS, but in the other two piezometers it was the opposite. Also, ANFIS and GEP models provided more accurate answers in piezometers that had higher data scatter than ANN model. Finally, based on the GEP model, mathematical relationships between input features and output variables were extracted.

    Keywords: Earth dam, artificial neural network (ANN), adaptive neural-fuzzy inference system (ANFIS), gene expression programming (GEP), pore water pressure
  • حسین حکیمی خانسر*، علی شعبانی چافجیری
    در این مطالعه قابلیت الگوریتم فرا ابتکاری چرخه آب در زمینه مدلسازی حجم آب تحویلی به شبکه آبیاری و تعیین ویژگی های موثر بر آن با ترکیب با شبکه عصبی بررسی شد. پنج ویژگی شامل حجم آب تحویلی به شبکه های آبیاری سد سفیدرود در یک روز قبل، دبی و حجم ورودی در هفت روز قبل، تراز و حجم مخزن در ده روز قبل برای ورودی مدل های هوشمند انتخاب شد. با اجرای الگوریتم هیبریدی WCA-ANN، روش انتخاب ویژگی و تحلیل حساسیت ترکیب سه تایی از ویژگی ها با مقدار خطا (MSE) برابر 00045/0 بهترین ترکیب ورودی محسوب می شوند. حجم آب تحویلی به شبکه های آبیاری سد سفیدرود در یک روز قبل با توجه به تحلیل حساسیت موثرترین ویژگی در مدلسازی آن است. در ادامه در این مطالعه وزن های شبکه عصبی مصنوعی به کمک دو الگوریتم فرا ابتکاری چرخه آب بدون عمل تبخیر (WCA) و چرخه آب با عمل تبخیر (ER.WCA) به منظور افزایش کارایی بهینه گردید. از لحاظ اولویت مدل هیبرید ANN-ER.WCA با بیش ترین دقت و کمترین خطا و با مقادیرR،NRMSE ، MAE وNS به ترتیب برابر با 9915/0، 0975/0، 0090/0 و 9829/0 در دوره آزمون، در اولویت اول و مدل های ANN-WCA و ANN به ترتیب در اولویت های بعدی قرار گرفتند.
    کلید واژگان: الگوریتم چرخه آب، انتخاب ویژگی، شبکه ی آبیاری و زهکشی سد سفیدرود، شبکه عصبی مصنوعی، هیدرواینفورماتیک
    Hossein Hakimi Khansar *, Ali Shabani Chafjiri
    In this study, the ability of water cycle algorithm in combination with ANN to model the volume of water delivered to the Irrigation and drainage network and determine the effective characteristics, was investigated. For the input of artificial intelligence models, five Features include the volume of water delivered to Sefidrood Irrigation and drainage network for one lags, flow and inlet volume for seven lags, level and reservoir volume for ten lags, were chosen. Using a hybrid algorithm, feature selection method and sensitivity analysis, a triple combination of features (with MSE of 0.00045) is the best input combination. The volume of water delivered to Sefidrood Irrigation and drainage network for one lags according to sensitivity analysis has been the most effective feature in its modeling. Then the artificial neural network weights were optimized to increase efficiency and with the help of two meta-innovative algorithms: water cycle without evaporation (WCA) and water cycle with evaporation (ER.WCA). The ANN-ER.WCA hybrid model with the highest accuracy (with values of R, NRMSE, MAE and NS equal to 0.9915, 0.0975, 0.0090 and 0.9829 in the test period, respectively) is in the first priority and the ANN-WCA and ANN models are next in line, respectively.
    Keywords: Water Cycle Algorithm, Feature selection, irrigation, drainage network of Sefidrood dam, Artificial Neural Network, hydroinformatics
  • فرزین سلماسی*، حسین حکیمی خانسر

    پیش بینی فشار آب حفره ای، نشست، تنش خاک و ضریب فشار آب حفره ای (R_u) در بدنه سدهای خاکی در زمان ساخت یکی از اقدامات ضروری در مدیریت پایداری سدهای خاکی است. بنابراین تخمین آن ها با روش های دقیق بسیار مهم است. چون رفتار سد خاکی غیرخطی است، بنابراین باید از روش المان محدود و مدل های رفتاری مناسب استفاده نمود. در تحقیق حاضر که به صورت مطالعه موردی است، شبیه سازی عددی به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار پلاکسیس در سد کبودوال استان گلستان انجام گرفت و مقادیر حاصل از شبیه سازی عددی با تحلیل برگشتی با مقادیر نظیر داده های ابزار دقیق سد مقایسه شد و پارامترهای واقعی مصالح به کار گرفته شده در بدنه سد، با آنالیز برگشتی به دست آمد. نتایج نشان داد که مدل HS با شاخص های آماری ضریب تبیین (R^2)، میانگین مربع خطاها (RMSE) و نیز میانگین هندسی نسبت خطا (GMER) در مقایسه با مدل رفتاری MC در بدنه سد دقت بیشتری دارد. نتایج مدل عددی واسنجی شده در پایان ساخت سد کبودوال، نشان داد که بیشینه افزایش فشار آب حفره ای، تنش، نشست و جابجایی افقی در بخش مرکزی اتفاق افتاده و مقدار آن در محور و بخش میانی سد بیشتر از طرفین آن است. قسمت میانی و نزدیک به محور سد تغییرات مشابهی با روند بارگذاری بدنه سد دارد؛ درحالی که با دور شدن از محور سد به دلیل انتقال تنش ها به صورت مایل (چرخش المان تنش) تاثیرپذیری کمتری از روند خاکریزی دارند، همچنین در بخش مرکزی تاثیرات ناشی از زهکشی مصالح فیلتر و زهکش حداقل است.

    کلید واژگان: سد خاکی کبودوال، پلاکسیس، المان محدود، تحلیل برگشتی، مدل رفتاری خاک سخت شونده
    Hosein Hakimi Khansar

    Accurate prediction of pore water pressure, settlement, soil stress and pore water pressure coefficient (Ru) in the body of earth dams during construction is one of the necessary measures in the management of earth dam stability. In the present study, which is a case study, a three-dimensional numerical simulation was performed using the Plaxis software for the Kabudval Dam located in Golestan province, Iran. The values obtained from the numerical simulation were compared with the corresponding measured values using the dam instruments. Calibration was carried out using back analysis method (BAM) and some dam geotechnical parameters were corrected based on BAM. The results showed that the hardening soil (HS) model with the statistical indicators of R2, RMSE and GMER is more accurate compared with the Mohr- Coulomb (MC) model. The results of the numerical model were calibrated at the end of construction for Kabudval Dam and showed that the maximum increase in pore water pressure, stress, settlement and horizontal displacement occurs in the central part and its value in the axis and middle part of the dam is more than its sides. The middle part and close to the dam axis have similar changes with the fill process of the dam body; while with moving away from the dam axis due to the transfer of stresses to the sides, they have less impact from the dam filling process. In addition, in the central part, the effects of filter and drainage is low.

    Keywords: Kabodval dam, Plaxis, finite element method, back analysis, Hardening soil behavior
  • حسین حکیمی خانسر*، جواد پارسا، علی حسین زاده دلیر، جلال شیری

    در این مطالعه قابلیت الگوریتم هیبریدی WCA-ANN در زمینه مدل سازی ضریب فشار آب حفره ای در بدنه سد کبودوال (مطالعه موردی) در زمان ساخت و تعیین ویژگی های موثر بر آن ارزیابی شده است. در این راستا از پنج ویژگی شامل تراز خاک ریزی، زمان ساخت سد، تراز مخزن (آبگیری)، سرعت آبگیری و سرعت خاک ریزی در طول دوره آماری 4ساله به عنوان ورودی مدل هیبریدی انتخاب شدند. با اجرای الگوریتم هیبریدی و روش انتخاب ویژگی، دو ویژگی تراز خاک ریزی و زمان ساخت در نقاط RU19.1  و RU19.2  بیش ترین تاثیر را بر مدل سازی ضریب فشار آب حفره ای خاک دارند. علاوه بر دو ویژگی فوق، در نقاط محور میانی و مرکز مقطع عرضی، ویژگی های سرعت خاک ریزی و تراز آبگیری با مقدار خطا (MSE) برابر 00006/0 و در نقاط نزدیک مخزن ویژگی های تراز آبگیری و سرعت آبگیری با مقدار خطا برابر 00004/0، بر مدل سازی ضریب فشار آب حفره ای موثر هستند. در نهایت می توان گفت که در نقاط نزدیک به محور سد، تراز خاک ریزی و در نقاط واقع در قسمت های دورتر از محور میانی و نزدیک مخزن زمان ساخت، با ضریب حساسیت بالا به عنوان مهمترین ویژگی ها در مدلسازی ضریب فشار آب حفره ای با مدل های هوش مصنوعی شناخته می شوند.

    کلید واژگان: سد خاکی، الگوریتم چرخه آب، شبکه عصبی مصنوعی، انتخاب ویژگی، ضریب فشار آب حفره ای
    Hossein Hakimi Khansar*, Javad Parsa, Ali Hosseinzadeh Dalir, Jalal Shiri

    In this study, the ability of WCA-ANN hybrid algorithm to model the pore water pressure coefficient in the body of Kabudwal dam at the time of construction was investigated and the effective features were identified. Therefore, five features including fill level, time, reservoir level, dewatering rate and fill speed during the 4-year statistical period were selected as the input of the model. By running the hybrid algorithm and feature selection method, the two features of fill level and time at points RU19.1  and   RU19.2 have the greatest impact on modeling the pore water pressure coefficient. In addition to the above two features, in the points of the middle axis , the features of fill speed and reservoir level with error value (MSE) equal to 0.00006 and in points close to the dam reservoir, dewatering level and dewatering rate with error value equal to 0.00004 are effective in modeling the pore water pressure coefficient. The results showed that at points close to the dam axis, the fill level and at points farther from the middle axis construction time (with high sensitivity coefficient) was recognized as the most important features in modeling the pore water pressure coefficient with artificial intelligence models.

    Keywords: Earthen dam, water cycle algorithm, artificial neural network, feature selection, pore water pressure coefficient
  • فرزین سلماسی*، بهرام نورانی، حسین حکیمی خانسر

    در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامترهای مصالح خاکی شامل وزن مخصوص (γ) چسبندگی (C)، زاویه اصطکاک داخلی (∅) و پارامتر های هندسی شیب شامل زاویه نسبت به افق (β) و ارتفاع شیب (H) بر ضریب اطمینان پایداری شیب خاکریز در حالت خاک خشک و اشباع با افت سطح آب پرداخته می شود. به علاوه نوع دایره لغزش نیز بررسی می گردد. برای این منظور از روش تعادل حدی (LEM) استفاده شد. نتایج نشان داد که ضریب اطمینان با کاهش تراز سطح آب، به دلیل حذف فشار هیدرواستاتیک روی شیب کاهش پیدا می کند. بدین ترتیب که با پایین آمدن 5/5 متری سطح آب، میزان ضریب اطمینان به اندازه %42/41 کاهش را نشان داد و نوع دایره لغزش نیز تغییر نمود. همچنین روش لغزش صفحه ای با روش لغزش دایروی نیز مقایسه گردید و مشاهده شد روش لغزش صفحه ای نتایج قابل قبولی برای شیب های ملایم ارایه نمی کند. در صورتی که (β60°) باشد، دایره لغزش از نوع دایره عبوری از پنجه می باشد. در روش تعادل حدی بیشاب ضریب تبیین (R^2) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب 93/0 و 121/0 به دست آمد که خطای این روش نسبت به روش های دیگر 3/1 درصد می باشد که این در مقایسه با کاربرد روش های دقیق تر و پیچیده قابل چشم پوشی است.

    کلید واژگان: تراز سطح آب، شکست شیب، شیب خاکی، ضریب اطمینان لغزش، فشار هیدرو استاتیک
    Farzin Salmasi *, Bahram Nourani, Hosein Hakimi Khansar

    In this study, the effect of soil material parameters including soil specific weight (γ), cohesion (C) and angle of internal friction (∅) and geometric parameters of slope including angle with the horizontal (β) and slope height (H) on factor of safety (Fs) are investigated. Slope factor of safety is considered in two scenarios: (i) slope with dry condition and (ii) slope with steady-state saturated condition that comprises water level drawdown circumstances. In addition, the type of slip circle investigated. For this purpose, the limit of equilibrium method (LEM) is implemented. Results indicated that, decreasing of water level and omitting the hydrostatic pressure on the slope, would result in safety factor decrement such a way that with drawdown of 5.5 m water level, the factor of safety decreases about 41.42 % and also the type of slip circle is changed. Comparison of the plane and circular failure surfaces showed that plane failure method has good results for near-vertical slopes only. Determination of clip type showed that for β〖60〗^o only toe circle can happen. Application of the LEM in Bishop’s method resulted the values of R2 and RMSE equal to 0.93 and 0.121, respectively that the error of this method is 1.3% respect to other methods, which can be neglected in comparison with the complex and accurate methods.

    Keywords: Earthen slope, hydrostatic pressure, safety factor against sliding, slope failure, water surface draw down
  • فرزین سلماسی، حسین حکیمی خانسر*، بهرام نورانی
    در مدل سازی سد کبودوال با استفاده از نرم افزار پلاکسیس، از مدل رفتاری موهر- کلمب استفاده شده است و تاثیر دو عامل استمرار عملیات خاکریزی و آبگیری هم زمان روی نشست، مورد بررسی شده است. نشست بدنه سد از سمت جناحین به سمت مقاطع میانی افزایش یافته و بیشترین نشست در مقطع 25-25 و حدود 2200 میلی متر ثبت شده است. با بررسی در مقاطع مختلف، بیشترین نشست در حد فاصل تراز 180 تا 185 روی داده است، یعنی تراز خاکریزی در این اعداد بحرانی بوده است. بیشتر نگرانی ها در بخش میانی سد است که وضعیت ضعیف تری نیز دارد. باتوجه به آنالیز نشست در بخش های مختلف سد کبودوال، مصالح تشکیل دهنده پی در جناح راست سد از جناح میانی و چپ سد وضعیت بهتری دارد. در مورد مقطع 19 علاوه بر مدل موهر کلمب، سد با مدل های نرم شونده و سخت شونده مدل شده است. در اینجا مدل سخت شونده برازش بهتری را ایجاد می کند. مدل سخت شونده چون داده های بیشتری از خاک را دارا است، رفتار سدهای خاکی را بهتر می تواند مدل سازی کند. با توجه به اینکه در طول ساخت معمولا نشست های اولیه اتفاق می افتد، مدل سخت شونده کارایی بهتری می تواند داشته باشد.
    کلید واژگان: سد خاکی، سد کبودوال، پلاکسیس، نشست
    F. Salmasi, H. Hakimi Khansar *, B. Norani
    Modeling of Kaboodval Dam using Plaxis software has been used for the Mouher-Columb behavior model. The effect of two continuities of embankment and watering operations on the meeting was considered. The body structure of the dam was increased from the side of the faces to the middle sections, and the maximum seating was recorded at 25-25 and at about 2200 mm. By examining at different intervals, the largest meeting was in the range of 180 to 185. That is, the level of the embankment was found to be critical in these numbers. Most concerns were regarding the middle of the dam, which had a weaker position. According to the analysis of different parts of Kaboudvall Dam, the materials forming the right wing of the dam in the middle and left wings of the dam were better. In the case of the 19th Module, besides the Mouher-Columb model, the dam could be modeled with hardening and hardening models. Here, the hardening model created a better fit. The hardening model, as it could get more data from the soil, is likely to better model the behavior of the soil dams. Due to the fact that, during the construction, the first sessions usually occur, the hardening model can have a better performance.
    Keywords: Dam, Dam Kaboodval, Plaxis, Soil subsidence
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال