جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "انفیس" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «انفیس» در نشریات گروه «کشاورزی»-
تخمین و پیش بینی آبشستگی در اطراف پایه پل ها نقش بسزایی در طراحی این نوع از سازه ها ایفا می کند زیرا با افزایش ابعاد حفره آبشستگی پایداری پایه پل به خطر افتاده و در نتیجه این سازه ممکن است تخریب شود. در این مطالعه، عمق آبشستگی در مجاورت پایه پل های جفت و سه تایی با استفاده از تکنیک دسته بندی c- میانیگن فازی شبکه انفیس (ANFIS-FCM) تخمین زده شد. برای انجام این کار، ابتدا پارامترهای تاثیرگذار بر روی عمق آبشستگی در اطراف پایه های پل جفت و سه تایی از قبیل عدد فرود (Fr)، نسبت نسبت قطر پایه پل به عمق جریان (D/h) و نسبت فاصله بین پایه ها به عمق جریان (d/h) شناسایی شدند. سپس با استفاده از این پارامترهای بدون بعد، هفت مدل ANFIS-FCM مختلف تعریف گردید. لازم به ذکر است که برای آموزش این مدل ها از 70 درصد داده های آزمایشگاهی و برای آزمون آنها از 30 درصد باقیمانده استفاده شد. در ادامه، با انجام یک تحلیل حساسیت، مدل برتر و موثرترین پارامتر ورودی معرفی شدند. مدل برتر مقادیر آبشستگی ها را بر حسب کلیه پارامترهای ورودی با دقت مناسبی پیش بینی نمود. به عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی، شاخص پراکندگی و ضریب نش برای شرایط آزمون مدل برتر به ترتیب مساوی با 988/0، 106/0 و 976/0 بدست آمدند. علاوه بر این، عدد فرود نیز مهمترین پارامتر ورودی در نظر گرفته شد. در انتها، یک کد کامپیوتری برای شبیه سازی عمق حفره آبشستگی در مجاورت پایه های پل جفت و سه تایی ارایه گردید.
کلید واژگان: دسته بندی c-میانیگن فازی, انفیس, آبشستگی, پایه پل, تحلیل حساسیتEstimation and prediction of scouring around the piers play a significant role to design these structures since with increasing dimensions of scour hole, stability of the pier is threatened; as a result, the structure may be destructed. In this study, scour hole in the vicinity of twin and three piers is estimated by using fuzzy c-means clustering of ANFIS (ANFIS-FCM) network technique. To do this, firstly, the parameters affecting scour hole around twin and three piers including Froude number (Fr), the ratio of the pier diameter to the flow depth (D/h), and the ratio of the distance between the piers to the flow depth (d/h) were detected. Subsequently, seven ANFIS-FCM models were defined by means of these dimensional input parameters. It should be stated that 70% of the experimental data were utilized to training the models and 30% of the rest were applied to testing. Next, the superior ANFIS-FCM model and the most important input parameter were introduced by implementing a sensitivity analysis. The premium model as a function of all input parameters simulated the scour values with a reasonable accuracy. For instance, the correlation coefficient (R), the scatter index (SI), and the Nash-Sutcliff efficiency coefficient (NSC) are respectively computed to be 0.988, 0.106, and 0.976. Furthermore, the Froude number was considered as the most important input parameter. Lastly, a computer code was introduced so as to simulate the scour hole around the twin and three piers.
Keywords: Fuzzy c-means clustering, ANFIS, Scouring, Piers, Sensitivity analysis -
در این مطالعه یک مدل هیبریدی برای تخمین ضریب دبی سرریزهای جانبی واقع بر کانال های همگرا توسعه داده شد. به عبارت دیگر با استفاده از الگوریتم کرم شبتاب (FA) شبکه انفیس (ANFIS) بهینه سازی شد. سپس با استفاده از پارامترهای ورودی، شش مدل ANFIS و ANFIS-FA تعریف شد. در ابتدا بهینه ترین تعداد خوشه ها برای شبکه ANFIS محاسبه شد. همچنین در این مطالعه برای بررسی دقت مدل سازی ها از شبیه سازی مونت کارلو استفاده گردید. علاوه بر این برای صحت سنجی نتایج مدل سازی ها از روش اعتبار سنجی ضربدری بهره گرفته شد. با تجزیه و تحلیل مدل سازی های مشاهده شد که مدل های هیبریدی در مقایسه با مدل ANFIS دارای دقت بیشتری هستند. سپس مدل برتر معرفی شد که این مدل مقادیر ضریب دبی را بر حسب کلیه پارامترهای ورودی تخمین می زند. مدل برتر مقادیر ضریب دبی را با دقت مناسبی شبیه سازی کرد. به عنوان مثال مقادیر R2، MAE و RMSE برای مدل برتر به ترتیب برابر 933/، 011/0 و 015/0 محاسبه شد. همچنین حدودا 98 درصد نتایج مدل برتر دارای خطایی کمتر از 12 درصد بود. بر اساس نتایج عدم قطعیت، مدل برتر دارای عملکردی بیشتر از مقدار واقعی بود. تحلیل حساسیت نشان داد که عدد فرود جریان در پایین دست سرریز جانبی موثرترین پارامتر ورودی بود.کلید واژگان: انفیس, کانال همگرا, الگوریتم کرم شبتاب, ضریب دبی سرریز جانبی, آنالیز حساسیتIn this study, a hybrid model was developed in order to approximate the discharge coefficient of side weirs located on converging channels for first time. In other words, the ANFIS network was optimized by means of the Firefly Algorithm (FA). After that, six ANFIS and ANFIS-FA models were defined by input parameters. In addition, in this study, the Monte Carlo simulation was employed to study the modeling accuracy. Furthermore, the k-fold cross validation approach was implemented for validating the modeling results. By analyzing the modeling results, it was concluded that hybrid models are more accurate than ANFIS models. The superior model simulated the discharge coefficient values with reasonable accuracy. For example, the values of R2, MAE and RMSE for the superior model were calculated 0.003, 0.011 and 0.015, respectively. Also, about 98% of the superior model results have an error less than 12%. According to the uncertainty analysis results, the superior model had an overestimated performance. A sensitivity analysis indicated that the flow Froude number at the side weir downstream is the most effective input parameter.Keywords: ANFIS, Converging channel, Firefly Algorithm, Side weir discharge coefficient, Sensitivity analysis
-
در این مطالعه، مقادیر بارندگی دراز مدت شهر بابلسر در یک بازه زمانی 68 ساله از سال 1951 تا 2019 با استفاده از یک مدل هوش مصنوعی ترکیبی بهینه یافته شبیه سازی شد. برای توسعه مدل ترکیبی، شبکه انفیس با تبدیل موجک ترکیب شدند. در ابتدا، با استفاده از تابع خودهمبستگی، تاخیرهای موثر داده های سری زمانی شناسایی شدند. سپس با استفاده از این تاخیرها، شش مدل انفیس تعریف گردید. با اجرای یک تحلیل حساسیت، بهترین مدل انفیس معرفی شد. مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص عملکرد (VAF) و شاخص پراکندگی (SI) برای وضعیت آزمون مدل برتر انفیس به ترتیب برابر با 612/0، 029/37 و 761/0 محاسبه شدند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی ها نشان داد که تاخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-12) و (t-36) تاثیرگذارترین تاخیرهای داده های سری زمانی بودند. در انتها، مدل ترکیبی برتر برای سه سطح تجزیه مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت که بهترین نتایج برای سطح تجزیه دوم بدست آمد. در حالت آزمون مقادیر R و VAF و SI برای مدل برتر ترکیبی به ترتیب مساوی با 972/، 455/94 و 226/0 بودند. بنابراین، نتایج شبیه سازی ها نشان داد که تبدیل موجک دقت مدل سازی را به شکل قابل توجهی افزایش داد.
کلید واژگان: بارش دراز مدت, بابلسر, انفیس, تبدیل موجک, بهینه سازیIn this study, the long-term rainfall in Babolsar city was simulated using an optimized hybrid artificial intelligence (AI) model over a 68 years period during 1951 to 2019. The ANFIS network and the wavelet transform combined to develop the hybrid model. Firstly, the effective lags of time series data were identified by using the autocorrelation function (ACF). Six ANFIS models were defined through these lags, Subsequently. The best ANFIS model was detected by conducting a sensitivity analysis. For testing the best ANFIS model, the value of correlation coefficient (R), variance accounted for (VAF), and scatter index (SI) were respectively computed to be 0.612, 37.029, and 0.761. In Addition, results of the models analysis showed that the (t-1), (t-2), (t-12), and (t-36) were identified as the most significant lags. Finally, the superior hybrid model was examined in three decomposition level (DL), revealing that the best results were obtained from the second decomposition level (DL2). In testing mode of the model, the R, VAF, and SI were calculated to be 0.972, 94.455, and 0.266, respectively. Therefore, the simulation results showed that the wavelet transform enhanced the performance of the ANFIS network significantly.
Keywords: Long-term rainfall, Babolsar, ANFIS, Wavelet transform, Optimization -
بهینه سازی مدل های هوش مصنوعی از اهمیت بسزایی برخوردار است زیرا باعث بهبود عملکرد این مدل ها و افزایش انعطاف آنها می شود. در این مطالعه، عمق آبشستگی در مجاورت تکیه پل ها به شکل های مختلف توسط مدل ANFIS و ANFIS-Genetic Algorithm (GA) تخمین زده شد. به عبارت دیگر، برای بهینه سازی توابع عضویت مدل ANFIS از GA استفاده شد که عملکرد مدل ANFIS به شکل قابل توجهی بهبود یافت. در ابتدا، پارامترهای تاثیرگذار بر روی عمق آبشستگی در اطراف تکیه گاه پل ها تعریف شدند. سپس با استفاده از این پارامترهای ورودی، یازده مدل مختلف برای هر یک از مدل های ANFIS و ANFIS-GA تولید شدند. سپس با تجزیه و تحلیل نتایج این مدل ها، مدل برتر برای هر یک از روش های ANFIS و ANFIS-GA زنتیک معرفی شدند. به عنوان مثال، مقدار ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی برای مدل ANFIS به ترتیب برابر با 0/979 و 0/070 و برای مدل ANFIS-GA نیز به ترتیب مساوی با 0/986 و 0/056 محاسبه شدند. علاوه بر این، نسبت اختلاف متوسط برای مدل های برتر ANFIS و ANFIS-GA به ترتیب مساوی با 0/984 و 0/988 بودند. بنابراین نشان داده شد که مدل های ترکیبی ANFIS-GA دقت بیشتری در مقایسه با مدل های ANFIS داشتند. همچنین، تحلیل حساسیت نشان داد که عدد فرود (Fr) و نسبت عمق جریان به شعاع حفره آبشستگی (h/L) به عنوان موثرترین پارامترهای ورودی برای تخمین عمق آبشستگی در مجاورت تکیه گاه پل ها شناسایی شدند.
کلید واژگان: انفیس, الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی, آبشستگی, تکیه گاه پل, تحلیل حساسیتOptimization of artificial intelligence (AI) models is a significant issue because it enhances the performance and flexibility of the numerical models. In this study, scour depth around bridge abutments with different shapes was estimated by means of ANFIS and ANFIS-Genetic Algorithm. In other words, the membership functions of the ANFIS model were optimized using the genetic algorithm, finding that the performance of ANFIS model was increased. Firstly, effective input parameters on the scour depth around bridge abutments were defined. Then, by using the input parameters, eleven ANFIS and ANFIS-GA models were produced. Next, the superior ANFIS and ANFIS-GA models were introduced by analyzing the numerical results. For example, the correlation coefficient and scatter index for ANFIS model were calculated to be 0.979 and 0.070; for ANFIS-GA, these were 0.986 and 0.056, respectively. In addition, the average discrepancy ratio (DRave) for ANFIS and ANFIS-GA models was 0.984 and 0.988, respectively. Also, it was shown that the ANFIS-GA models had more accuracy, as compared to the ANFIS models. Moreover, a sensitivity analysis showed that Froude number (Fr) and ratio of flow depth to radius of scour hole (h/L) were the most influential input parameters for simulating the scour depth around bridge abutments.
Keywords: ANFIS, Algorithm genetic, Optimization, Scour, Bridge abutment, Sensitivity analysis -
در این مطالعه، جهت تخمین ضربی دبی سرریزهای کنگرهای، از یک روش تکاملی بر مبنای نرو- فازی استفاده شد. به منظور بهینه سازی پارامترهای سیستم استنتاج عصبی- فازی سازگار (ANFIS) از الگوریتم کرم شبتاب (FFA) استفاده گردید. در مدلسازی روشهای ANFIS و ANFIS-FFA، جهت بررسی عدم قطعیت مدل، از شبیه سازی مونت کارلو استفاده شد. علاوه بر این، با استفاده از روش اعتبارسنجی چند لایه اقدام به ارایه مدلهایی شد که از انعطاف پذیری و تعمیم پذیری قابل توجهی برخوردار بود. در ابتدا، پارامترهای بی بعد ورودی شامل عدد فرود (Fr)، نسبت هد روی سرریز به ارتفاع سرریز (HT/p)، زاویه راس (α)، نسبت طول تاج سرریز به عرض کانال (Lc/W)، نسبت طول راس سرریز به عرض زاویه راس (A/w) و نسبت عرض زاویه راس به ارتفاع سرریز (w/p) تعریف و برای ANFIS و ANFIS-FFA هفت مدل مختلف توسعه داده شدند. سپس با استفاده از تحلیل حساسیت، مدل های برتر (ANFIS 5 و ANFIS-FFA 5) و موثرترین پارامتر ورودی (عدد فرود) شناسایی گردیدند. همچنین، نتایج توزیع خطا نشان داد که تقریبا 70 درصد نتایج مدل برتر (ANFIS-FFA 5) خطایی کمتر از 5 درصد داشتند. به عبارت دیگر، دقت خوب مدل برتر به لحاظ آماری تایید گردید. در انتها تحلیل عدم قطعیت برای مدل های برتر اجرا گردید.
کلید واژگان: الگوریتم کرم شب تاب, انفیس, بهینه سازی, سرریز کنگره ای, ضریب دبیIn this research, an evolutionary based Neuro-fuzzy technique was utilized to estimate the discharge coefficient of labyrinth weirs. In order to optimize the parameters of the adaptive Neuro-fuzzy inference system (ANFIS), the Firefly Algorithm (FFA) was implemented. In modeling the ANFIS-FFA and ANFIS methods, the Monte Carlo simulation was used to evaluate uncertainty of the model. Furthermore, several models with significant flexibility and generalizability were provided using the k-fold cross validation method. First, the input dimensionless parameters including the Froude number (Fr), ratio of the head above the weir to the weir height (HT/p < /em>), cycle sidewall angle (α), ratio of length of the weir crest to the channel width (Lc/W), ratio of length of the apex geometry to the width of a single cycle (A/w) and the ratio of width of a single cycle to weir height (w/p < /em>) were defined. After that, seven different models were introduced for ANFIS and ANFIS-FFA. Then, using a sensitivity analysis, the superior models (ANFIS-FFA 5 and ANFIS 5) and the most effective input parameter (Froude number) were identified. In addition, the error distribution results showed that about 70% of the superior model (ANFIS-FFA 5) results had an error less than 5%. In other words, the superior model had a high statistical significance. Ultimately, the uncertainty analysis for the superior models was carried out.
Keywords: ANFIS, Discharge coefficient, Firefly Algorithm, Labyrinth weir, optimization -
در این مطالعه، ضریب دبی سرریزهای لبه تیز واقع بر کانال های دایره ای با استفاده از مدل های انفیس و انفیس-کرم شب تاب شبیه سازی شد. همچنین برای بررسی افزایش قابلیت مدل های عددی از شبیه سازی های مونت کارلو استفاده شد. این درحالی است که روش اعتبارسنجی ضربدری برای صحت سنجی مدل های عددی به کار گرفته شد. با توجه به پارامترهای ورودی، چهار مدل انفیس و انفیس-کرم شب تاب معرفی شد. تجزیه و تحلیل نتایج عددی نشان می دهد که مدل برتر ضریب دبی را به عنوان تابعی از عدد فرود (Fr) و نسبت عمق جریان روی تاج سرریز به ارتفاع تاج سرریز (h/P) شبیه سازی کرد. مقادیر MARE، RMSE و R برای مدل برتر به ترتیب برابر 0/001، 0/002 و 0/999 محاسبه شد. این درحالی است که حداکثر مقدار MARE برای این مطالعه کمتر از 2 درصد بود.
کلید واژگان: سرریز دایره ای, ضریب دبی, شبیه سازی, انفیس, الگوریتم کرم شب تابSimulation of Discharge Coefficient of Sharp-Crested Circular Weirs Using Hybrid ANFIS-Firefly ModelIn this study, the discharge coefficient of sharp-crested weirs located on circular channels was modeled using the ANFIS and ANFIS-Firefly (ANFIS-FA) algorithm. Also, the Monte Carlo simulations (MCs) were used to enhance the compatibilities of the soft computing models. However, the k-fold cross validation method (k=5) was used to validate the numerical models. According to the input parameters, four models of ANFIS and ANFIS-FA were introduced. Analyzing the numerical results showed that the superior model simulated the discharge coefficient as a function of the Froude number (Fr) and the ratio of flow depth over weir crest to the weir crest height) h/P(. The values of the mean absolute relative error (MARE), root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (R) for the superior model were calculated 0.001, 0.002 and 0.999, respectively. However, the maximum error value for this study was less than 2%.
Keywords: Circular weir, Discharge coefficient, Modeling, ANFIS, ANFIS-FA -
هدف از مطالعه حاضر برآورد مقدار (ET0) در اقلیم نیمه مرطوب معتدل سرد و در یک دوره آماری 22 ساله با بکارگیری مدل موجک-عصبی-فازی با حداقل تعداد پارامترهای ورودی موثر بود. به منظور بررسی کارایی این مدل نتایج با مدل شبکه عصبی و انفیس مقایسه شد. آنالیز حساسیت داده های ورودی به سه روش هیل، ضریب تبیین و استات سافت انجام شد. آنالیز تحلیل حساسیت نشان داد که دما (T) (دمای مینیمم، ماکزیمم و میانگین)، (Rs)، (Ra)، سرعت باد در ارتفاع دو متری (U2) و (Rn) به عنوان پارامترهای اثرگذار بوده اند و ترکیب های مختلف این پارامترهای ورودی می تواند منجر به برآورد دقیق تر ET0 شود. بر اساس نتایج آنالیز حساسیت، شش ترکیب با پارامترهای مذکور انتخاب شد و دما در تمامی این ترکیب ها به عنوان متغیر ورودی به کار برده شد. با کاربرد سه پارامتر ورودی Tmin، Tmax و Rs و موجک sym8 مدل موجک-عصبی-فازی عملکرد بهتری نسبت به مدل شبکه عصبی دارد. براساس ضریب تبیین و مقدار خطای محاسبه شده برای شبکه عصبی و انفیس، ترکیب 7 پارامتر ورودی (Ra، Rn، Rs، U2 ،Tmean، Tmin و Tmax) و چهار پارامتر ورودی هواشناسی (Ra، U2، Tmean و Tmax) بیشترین دقت را در تخمین میزان ET0 در مقایسه با روش فایو پنمن مانتیث داشتند. نتایج همچنین نشان داد که بیشترین مقدار ضریب تبیین و کمترین مقدار خطا در بین موجک های مختلف مورد استفاده در مدل موجک-عصبی-فازی به ترتیب برای ترکیب های 7 و 3 پارامتر ورودی ((Tmax, Tmin, Rs بدست آمده است.
کلید واژگان: انفیس, تحلیل حساسیت, فائو پنمن مانتیث, موجک- عصبی- فازیThe aim of this study was to estimate the ET0 in a moderately cold semi-humid climate in a 22-year statistical period by applying a wavelet-neuro-fuzzy model with a minimum number of input parameters.The results were compared with the ANN and ANFIS models to evaluate the performance of the wavelet-neuro-fuzzy model, The sensitivity analysis of the input parameters was done in three ways: Hill method, coefficient of determination, and StatSoft. Sensitivity analysis showed that temperature (T), Rs, Ra, mean daily wind speed at 2 meters (U2) and Rn were an effective parameter. Based on the results of the sensitivity analysis, six combinations with these parameters were selected.The results indicate that the wavelet-neural-fuzzy model has a better performance than the artificial neural network model. The results also showed that the estimated ET0 value with three inputs parameters of maximum and minimum temperature and solar radiation using fuzzy-neural-wavelet model was more accurate than the neural network. Based on the coefficient of determination and the amount of calculated error for the artificial neural network and the Anfis, use of the combination of 7 input parameters (Ra, Rn, Rs, U2, Tmean, Tmin and Tmax) and four meteorological input parameters (Ra, U2, Tmean and Tmax) lead to more accurate estimates of ET0 in comparison to the FAO Penman-Monteith method. The results also showed that the highest amount of explanatory factor and the lowest error value among the different wavelets used in the fuzzy-neuro-wavelet model were for the 7 and three input parameters (Tmax, Tmin, Rs), respectively.
Keywords: ANFIS, Sensitivity analysis, FAO-Penman-Monteith, Fuzzy-neuro-wavelet model -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و سوم شماره 3 (پیاپی 89، پاییز 1398)، صص 183 -196
در این مطالعه، ضریب دبی روزنه های جانبی دایرهای با استفاده از یک روش ترکیبی جدید، مدل سازی شد. ترکیبات انجام شده در این مطالعه، به دو قسمت تقسیم شد: 1) ترکیب دو الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات (PSO) و الگوریتم ژنتیک (GA) و ارائه الگوریتم PSOGA ، 2) استفاده از الگوریتم ترکیبی PSOGA جهت بهینه سازی شبکه انفیس (ANFIS) و ارائه روش ANFIS-PSOGA. با شناخت پارامترهای موثر بر ضریب دبی روزنه های جانبی دایروی، 11 ترکیب مختلف ارائه شد. تحلیل حساسیت انجام شده با استفاده از ANFIS، نشان داد که عدد فرود و نسبت عمق جریان به قطر روزنه (Ym/D) موثرترین پارامترها در مدلسازی ضریب دبی شناسایی شدند. همچنین، بهترین ترکیب در براورد ضریب دبی استفاده از متغیرهای فرود جریان (Fr)، نسبت عرض کانال اصلی به قطر روزنه جانبی (B/D)، نسبت ارتفاع تاج روزنه به قطر روزنه (W/D) و نسبت عمق جریان به قطر روزنه (Ym/D) بود. مقادیر MAPE، RMSE و R برای این مدل، به ترتیب برابر 0/021، 0/20 و 0/871 به دست آمد. پس از انتخاب بهترین ترکیب، عملکرد روش ANFIS-PSOGA با دو روش ANFIS and ANFIS-PSO، مقایسه شد. نتایج نشان داد که روش ANFIS-PSOGA برای مدل سازی ضریب دبی، دارای خطای کمتری بود.
کلید واژگان: انفیس, مدل ترکیبی, بهینه سازی, روزنه جانبی دایروی, ضریب دبیIn this study, the discharge coefficient of the circular side orifices was predicted using a new hybrid method. Combinations made in this study were divided into two sections: 1) the combination of two algorithms including Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic Algorithm (GA) and providing the PSOGA algorithm 2) using the PSOGA algorithm in order to optimize the Adaptive Neuro Fuzzy Inference Systems (ANFIS) network and providing the ANFIS-PSOGA method. Next, by identifying the parameters affecting on the discharge coefficient of the circular side orifices, 11 different combinations were provided. Then, the sensitivity analysis conducted by ANFIS showed that the Froude number and the ratio of the flow depth to the orifice diameter (Ym/D) were identified as the most effective parameters in modeling the discharge coefficient. Also, the best combination including the Froude number (Fr), the ratio of the main channel width to the side orifice diameter (B/D), the ratio of the orifice crest height to its diameter (W/D) and the ratio of the flow depth to the orifice diameter (Ym/D) for estimating the discharge coefficient was introduced. For this model, the values of Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Root Mean Square Error (RMSE) and correlation coefficient (R) were obtained 0.021, 0.020 and 0.871, respectively. Additionally, the performance of the ANFIS-PSOGA method was compared with the ANFIS-PSO and ANFIS methods. The results showed that the ANFIS-PSOGA method for predicting the discharge coefficient was the superior model
Keywords: ANFIS, Hybrid model, Optimization, Circular Side Orifices, discharge coefficient -
در سال های اخیر، میزان بارش در نواحی مختلف به خصوص در نواحی خشک و نیمه خشک، دچار تغییرات چشم گیری شده است. بنابراین، تخمین و الگوشناسی بارش در یک بازه دراز مدت می تواند به هیدرولوژیست ها و مهندسین آب اطلاعات کافی ارائه کند. در این مطالعه برای اولین بار، بارندگی دراز مدت شهر انزلی در یک بازه زمانی 67 ساله توسط مدل عددی موجک- سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی (WANFIS) شبیه سازی شد. برای آموزش، آزمون و صحت سنجی مدل های هوش مصنوعی به ترتیب از بارش های 37، 20 و 10 ساله استفاده شد. در ابتدا، بهینه ترین تابع عضویت شبکه انفیس با استفاده از تجزیه و تحلیل نتایج مدل های مختلف به دست آمد. به عبارت دیگر، تعداد توابع عضویت بهینه برابر با هشت در نظر گرفته شد. سپس اعضای مختلف خانواده موجک مورد ارزیابی قرار گرفتند که dmey به عنوان بهینه ترین عضو این خانواده ها معرفی شد. در ادامه، با استفاده از تابع خودهمبستگی، خودهمبستگی نسبی و تاخیرهای مختلف، 15 مدل WANFIS توسعه داده شدند. علاوه بر این، با استفاده از تحلیل حساسیت، مدل برتر و تاخیرهای موثر معرفی شدند. مدل برتر، مقادیر بارش را با دقت بالایی تخمین زد. به عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی، شاخص پراکندگی و نش ساتکلیف برای مدل برتر در حالت صحت سنجی به ترتیب مساوی با 962/0، 258/0 و 899/0 محاسبه شدند.کلید واژگان: بارش, انفیس, موجک, تحلیل حساسیت, شبیه سازیRecently, the amount of rainfall underwent serious changes in different areas, particularly in arid and semi-arid regions. Therefore, estimation and pattern recognition of rainfall in a long term period can give sufficient information to hydrologists and water engineers. In this study, for the first time, long-term rainfall pattern in Anzali city for a 67 years period was simulated using a hybrid model so-called “Wavelet-Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System” (WANFIS). Rainfalls of 37-, 20- and 10-years period were applied for training, testing and validation of the numerical model, respectively. Firstly, the optimized membership function of the ANFIS network was obtained using the analysis of the numerical results. In other words, the number of optimized membership function was computed to be equal to 8. Then, the various wavelet families were evaluated which the dmey mother wavelet was introduced as the most optimized wavelet family. Next, using the autocorrelation function (ACF), the partial autocorrelation function (PACF) and different lags, 15 WANFIS models were developed. According to the sensitivity analysis, the superior model and effective lags were identified. The superior model estimated the rainfall with high accuracy. For instance, for validation mode of the superior model, the correlation coefficient, scatter index and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient were computed to be 0.962, 0.258 and 0.899, respectively.Keywords: Rainfall, ANFIS, Wavelet, Sensitivity analysis, simulation
-
در این تحقیق، مقادیر ضریب دبی روزنه های جانبی با استفاده از روش های ANFIS و ANFIS-GA تخمین زده شد. برای مدل سازی ضریب دبی، تاثیرات نسبت عرض کانال اصلی به طول روزنه جانبی (B/L)، نسبت ارتفاع روزنه جانبی به طول روزنه جانبی (W/L)، نسبت عمق جریان در کانال اصلی به طول روزنه جانبی (Ym/L) و عدد فرود (Fr) در نظر گرفته شد. برای محاسبه ضریب دبی یازده مدل مختلف برای هر یک از مدل های ANFIS و ANFIS-GA معرفی گردید. سپس به منظور مقایسه نتایج مدل های محاسبات نرم با مدل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، ضریب دبی روزنه جانبی با استفاده از مدل FLOW-3D شبیه سازی شد. برای آشفتگی میدان جریان از مدل های آشفتگی k-ε استاندارد و RNG k-ε استفاده گردید. بر اساس نتایج مدل عددی، مدل آشفتگی RNG k-ε آشفتگی میدان جریان را با دقت بیشتری نسبت به مدل k-ε شبیه سازی نمود. همچنین مقادیر MAPEوRMSE برای دبی های مدل سازی شده توسط حل عددی به ترتیب برابر 204/12 و 001/0 است. با تحلیل نتایج مدل های ANFIS، ANFIS-GA و CFD، مدل ANFIS-GA مدل برتر معرفی شد.کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, انفیس, روزنه های جانبی, شبیه سازی CFD, ضریب دبیIn this research, the discharge coefficient values of side orifices are modeled using ANFIS and the ANFIS-GA methods. To simulate the discharge coefficient, the effects of the ratio of the main channel width to the side orifice length (B/L), the ratio of the side orifice height to its length (W/L), the ratio of the flow depth in the main channel to the side orifice length (Ym/L) and the Froude number (Fr) were considered. Eleven different models were introduced for each of the ANFIS and ANFIS-GA models to estimate the discharge coefficient. Next, in order to compare the soft computing models’ results with the results of the computational fluid dynamics (CFD), the side orifice discharge coefficient was simulated using FLOW-3D model. To model the flow field turbulence, the standard k-ε and RNG k-ε turbulence models were used. According to the CFD model results, the RNG k-ε turbulence model simulated the flow field turbulence with higher accuracy as compared to k-ε model. Also, the MAPE and RMSE values for the estimated discharges by the CFD model were equal to 12.204 and 0.001, respectively. By analyzing the results of the ANFIS, ANFIS-GA and CFD models, the ANFIS-GA model was introduced as the premier model.Keywords: ANFIS, CFD simulation, Discharge coefficient, genetic algorithm, Side orifices
-
به علت بروز خشکسالی های متمادی و کاهش شدید بارندگی در چند دهه ی اخیر، پیش بینی وضعیت اندازه ی جریان منابع آبهای سطحی در رودها جهت مدیریت منابع آبی اهمیت ویژه ای یافته است. از این نظر، اندازه ی بده ی عبوری از رودخانه ها که مهمترین منبع تغذیه ی آب پشت سدها می باشند، جزء مهمترین عوامل در زمینه ی پیش بینی آبهای سطحی به شمار می رود. در این مطالعه از ترکیب دو ابزار شبکه های عصبی مصنوعی و نظریه موجک شبیه ی قدرتمند ایجاد شد که از آن برای پیش بینی بده ی ایستگاه دشتبال بر رود کر استفاده گردید. مقایسه ی نتایج این شبیه ترکیبی با شبیه آنفیس نشان داد که شبیه عصبی- موجکی، به شرط تنظیم فراسنجهای ساختار آن بهتر از آنفیس عمل کرده، و می تواند جایگزین مناسبی برای شبیه های پیش بینی قبلی باشد. بهترین شبیه با موجک گوسی در سطح سوم تجزیه به دست آمد. پس از آن، شبیه آنفیس با استفاده از 4 تابع عضویت گوسی، و همچنین موجک دابشیز4 در سطح سوم تجزیه بهترین شبیه ها به دست آمدند.کلید واژگان: شبکه های عصبی پرسپترون, نظریه ی موجک, آنفیس, پیش بینی بده, ایستگاه دشتبالDue to the prolonged droughts in the recent decades, the importance of predicting the flow rate of surface water in rivers for water resources management increases. In this regard, the flow rates in the natural water ways, which is the most important supplement source for water in dam storages, are considered as the most vital factors in predicting surface water. In this study, a combined powerful model, using the artificial neural networks and wavelet theory, was developed to predict the flow rate of the Kor River at the Dashtbal hydrometric station located at the upstream of the Doroudzan Dam. The comparison of the results obtained from this model with those predicted by ANFIS inculcate the superiority of the former providing that the employed parameters are adequately selected. The ANFIS model with 4 Gaussian functions, and the Daubechies 4 wavelet within the third decomposition level occupied the 2nd and 3rd positions in accurate prediction after the combined model developed in this study.Keywords: Artificial neural networks, Wavelet theory, ANFIS, the Kor River, the Doroudzan Dam
-
یکی از روش های کاهش خسارت ناشی از کاویتاسیون در سرریز سدها، هوادهی به جریان با استفاده هواده ها است. جریان هوای مورد نیاز هواده ها یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار در طراحی آن ها است. در این پژوهش برای برآورد جریان هوای مورد نیاز هواده سرریز از چهار روش رگرسیون گام به گام، روش تجربی فیشر، شبکه عصبی (مبتنی بر آموزش لونبرگ- مارکواد) و روش ترکیبی فازی- عصبی (انفیس) استفاده شد. به منظور انجام مدل سازی از 914 داده مربوط به آزمایش های انجام شده روی مدل هیدرولیکی سرریز سد کلاید دم و 12 داده مربوط به آزمایش های صورت گرفته توسط مرکز تحقیقات آب تهران روی مدل هیدرولیکی سد مخزنی آزاد، استفاده شد. پس از برآورد دبی هوای مورد نیاز هواده سرریز با استفاده از روش های ذکرشده، خطای روش های مختلف محاسبه گردید و عملکرد آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش ترکیبی عصبی- فازی با داشتن ریشه میانگین مربعات خطا در حدود 0194/0 و ضریب همبستگی 968/0، بهترین عملکرد را دارا می باشد. این در حالی است که برای روش های شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون گام به گام و تجربی فیشر، ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب حدود 0538/0 ، 0596/0 و 98/1 است.کلید واژگان: کاویتاسیون, هواده, رگرسیون گام به گام, شبکه عصبی, منطق فازی, انفیسOne way to decreases the damage caused by cavitation in spillways is aeration flow using aerators. The required air flow of aerator is one of the most important factors in their design. In this study, to estimate the required air flow of spillway aerators four methods were applied including of stepwise regression, Pfister empirical method, neural network (based on Levenberg- Marquardt algorithm) and the combination of fuzzy-neural (ANFIS). In order to perform of modeling, 914 experimental data on physical model of Clyde Dam spillway and 12 data of Azad Dam related to conducted tests by Water Research Center on Azad dam hydraulic model were gathered. However, the performance and error of these methods were investigated after calculating the required air flow of aerators. The results showed that the combination of fuzzy-neural has the best performance with a root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (R) about 0.0194 and 0.968, respectively. In addition, artificial neural network, stepwise regression and Pfister empirical methods had a root mean square error equal to 0.0538, 0.0596 and 1.98, respectively.Keywords: Cavitation, Aerator, Stepwise regression, Neural network, Fuzzy Logic
-
مدل سازی در مناطق خشک برای مدیریت بهینه منابع آب اهمیت ویژه ای دارد. آب زیرزمینی از مهم ترین منابع آبی در مناطق خشک محسوب می شود. هدف این پژوهش ارزیابی عملکرد سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی (انفیس) و مدل های سری زمانی در پیش بینی سطح ایستابی است. در این پژوهش، با استفاده از مدل های سری زمانی و مدل انفیس با توابع عضویت مختلف اقدام به پیش بینی یک ماه بعد سطح آب های زیرزمینی دشت شیراز شد. بهترین ترکیب ورودی و طول داده های آموزشی و صحت سنجی در مدل انفیس با استفاده از آزمون گاما و M برآورد شد. عملکرد مدل های مختلف با پارامترهای خطا و دیاگرام تیلر مقایسه شد. نتایج مدل انفیس نشان داد که این مدل با تابع عضویت Π شکل عملکرد بهتری نسبت به بقیه توابع عضویت دارد (241/1 RMSE= و 953/0 MAE=). مقایسه عملکرد مدل ها، حاکی از کارایی بسیار مناسب مدل خطی ARIMA (2،1، 2) نسبت به مدل انفیس با توابع عضویت مختلف است (325/0 RMSE= و 241/0 MAE=).
کلید واژگان: آزمون گاما, انفیس, دیاگرام تیلر, ARIMAModeling in arid regions to better manage water resources is very important. Groundwater is an important water resource in arid regions. The purpose of this study was to assess the performance of adaptive neuro fuzzy inference (ANFIS) and time series models to predict the water table. In this study, groundwater levels of Shiraz plain for one month ahead were forecasted by using time series models and ANFIS model. In the ANFIS model has been used Gamma and M-test for determine of the optimal input combination and training and testing data length. Performance of different models was compared with the parameters of the error and Taylor diagrams. ANFIS model results showed that this model with membership function of Π-shaped has better performance than the rest of membership functions. Performance comparison of the models indicated very suitable performance of the ARIMA (2, 1, 2) model than ANFIS models with different membership functions.Keywords: ANFIS, ARIMA, Gamma test, Taylor diagrams
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.