بررسی روند تاثیرات پارامترهای هیدرولیکی و رسوبی بر میزان انتقال بار بستر با استفاده از همبستگی های آماری و روش های یادگیری ماشین

در مهندسی هیدرولیک و رودخانه، بارهای جامد رسوبی نقش اساسی را در تعیین رفتار رودخانه و کنترل مورفولوژی دارند؛ به همین دلیل ارزیابی و برآورد صحیح انتقال بار جامد رسوبی از دیرباز یکی از مسایل عمده و اصلی در علوم مرتبط با مهندسی رودخانه و محیط زیست می باشد. هدف از این تحقیق برآورد میزان انتقال بار بستر در 19 رودخانه با بستر شنی می باشد. بدین منظور، ابتدا روند همبستگی آماری بین پارامتر انتقال رسوب (دبی بار بستر) و پارامترهای هیدرولیکی و رسوبی (دبی جریان، عمق جریان، سرعت متوسط جریان، قطر متوسط ذرات رسوب، عدد فرود و...) بررسی شده و دبی بار بستر به صورت تابع رگرسیونی تک متغیره برآورد می شود. مطابق نتایج ارایه شده به یک همبستگی مطلوبی بین پارامتر انتقال رسوب و پارامترهای هیدرولیکی و رسوبی رسیده شد و نتایج نشان داد این روابط رگرسیون ساده در اکثر رودخانه ها از دقت قابل قبولی برخوردار بوده است. ثانیا، عملکرد 10 رابطه تجربی در پیش بینی بار بستر مورد بررسی قرار گرفت. همه فرمول ها از نتایج خیلی ضعیفی برخوردار بوده اند؛ به همین دلیل پارامترهای مربوط به فرمول هایی که نتایج نسبتا بهتری نسبت به فرمول های دیگر داشته اند، انتخاب شده و به منظور افزایش دقت برآورد، بار دیگر با استفاده از دو روش یادگیری ماشین مبتنی بر کرنل: ماشین بردار پشتیبان (SVM)، رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) مدل سازی انجام شد. نتایج حاصله نشان داد روش های ماشینی از دقت قابل قبولی در پیش بینی بار بستر برخوردار بوده اند و مدل مربوط به پارامترهای فرمول بگنولد که شامل پارامترهای قدرت جریان، عمق جریان و قطر متوسط ذرات رسوب می باشد، با دارا بودن ضریب همبستگی و شاخص نش - ساتکلیف به ترتیب برابر 923/0R= و 851/0 NSE=برترین مدل حاصل از روش های ماشینی می باشد.