جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "regression models" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «regression models» در نشریات گروه «کشاورزی»-
پیش بینی جریان رودخانه یکی از مهم ترین مسائل هیدرولوژیکی است که برای مدیریت سیلاب بسیار مهم است. مقادیر دبی عبوری رودخانه را می توان از روش های متعددی برآورد نمود که هر یک از روش ها دارای نقاط ضعف و قوتی هستند. در خصوص مدل های بارش-رواناب به دلیل عکس العمل غیر خطی یک حوزه آبخیز به رویداد باران مساله بسیار پیچیده می شود. علاوه بر این به دلیل تغییرات مکانی بارش در یک حوزه آبخیز این پیچیدگی بیش تر نیز می شود. در این پژوهش به بررسی مدل بارش-رواناب به کمک روش های آماری و رگرسیون چندمتغیره پرداخته شد. هدف پژوهش حاضر، پیش بینی جریان ورودی به سد امیرکبیر با استفاده از روش های رگرسیون چندمتغیره و روش های هوش مصنوعی (AI) شامل مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) است. بدین منظور از آمار هفت ساله جریان رودخانه کرج (1395-1401) به صورت روزانه استفاده شد. در همین راستا، تقسیم بندی داده های بارش در فصول مختلف سال صورت گرفت و به منظور بررسی ایستگاه های باران سنج مناسب از روش تحلیل خوشه ای استفاده شد تا ایستگاه های مناسب به منظور ورود به مدل انتخاب شود. لازم به ذکر است تلفیق روش های آماری و مدل شبکه عصبی با مدل های پیش بینی هواشناسی از نوآوری های پژوهش حاضر است. نتایج ارزیابی عملکرد مدل ها با شاخص هایی هم چون ضریب تبیین (R2)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، نشان داد که مدل ANN در هر دو مرحله واسنجی (آموزش) و صحت سنجی (آزمایش) عملکرد بهتری نسبت به مدل رگرسیون چندمتغیره داشته است. شاخص های دقت مدل برای مرحله آموزش مدل ANN برابر 77/0=R2 و 27/0=RMSE مترمکعب بر ثانیه بوده است. در حالی که این شاخص ها برای مرحله آزمایش برابر با 87/0=R2 و 46/0=RMSE مترمکعب بر ثانیه است که حاکی از عملکرد بهتر مدل ANN بوده است. نتایج نشان داد که مدل واسنجی شده به منظور پیش بینی رواناب با استفاده از مدل های هواشناسی کاربردی بوده و دقت قابل قبولی دارد.
کلید واژگان: پیش بینی جریان, شبکه عصبی مصنوعی, مدل های رگرسیون, سد امیرکبیرIntroductionThe runoff generation in a watershed is mainly influenced by the hydrological, geomorphological, and climatic conditions of the region. Regarding rainfall-runoff models, the problem becomes very complicated due to the non-linear response of the watershed to the rain event. Prediction of daily river flow is one of the most important hydrological issues, which is very important for flood management. River flow rates can be estimated by several methods, each of which has strengths and weaknesses. Regarding rainfall-runoff models, the problem becomes very complicated due to the non-linear reaction of a watershed to the rain event. In addition, due to the spatial changes of precipitation in an area, this complexity increases. In this research, the rainfall and runoff model is analyzed with the help of statistical methods and multivariate regression. The purpose of this study predict the inflow to Amirkabir Dam using multivariate regression methods and artificial intelligence (AI) methods, including the network model. It is an artificial neural network (ANN).
Materials and MethodsTo investigate the relationship between rainfall and runoff and to estimate the water entering the dam due to the rainfall upstream of the watershed, the rainfall of all the stations of the watershed upstream was received. The 7-year statistics of Karaj river flow (2016-2022) were used. After checking the rainfall data of the upstream stations, the homogeneity of the data was checked and the stations that had a suitable correlation in terms of climate were selected. At this stage, stations with appropriate conditions were selected by using factor analysis between upstream precipitation and runoff and water entering the dam downstream of the watershed. Then, to more properly analyze the relationship between rainfall and runoff, two-day and three-day cumulative rainfall at the selected stations was calculated. Then, the relationship between rainfall and runoff to the dam was investigated using statistical methods of multivariable regression and artificial intelligence. To get more accurate results, different seasons of the year were divided and the relationship between rainfall and runoff entering the dam in different seasons was investigated. Error statistics were calculated for calibration and verification during the test and training period. Finally, the final analysis of the data and the prediction of the runoff entering the dam was estimated using the upstream rainfall.
Results and DiscussionDetermining the effective stations in the runoff generation entering the dam as well as the delay time of their precipitation was achieved using multivariable regression and four stations of Nesa, Sira, Shahristanak, and Amirkabir Dam., the model of the volume of inflow to the dam, and precipitation in the catchment area of Amirkabir Dam. The coefficient of determination (R2) of the calibrated model was calculated as 76%, which is an acceptable coefficient in the relationship between precipitation and runoff. Based on the calibration and validation models of rainfall-runoff evaluation of rainfall forecasting models in July 2022, good rains are predicted for the watershed of Amir Kabir Dam. The rain system entered the country on July 28th and 29th and until July 31th it had relatively good coverage in the whole country, and on August 1st and 2nd this system weakened and only operates in limited parts of the country such as the Amir Kabir watershed. The results of evaluating the performance of the models with indicators such as coefficient of explanation (R2), mean absolute value of error (MAE), and root mean square error (RMSE) showed that the ANN model in both calibration (training) and validation (testing) stages ) has performed better than the multivariate regression model. The accuracy indices of the model for the ANN model training stage were equal to R2=0.77 and RMSE=0.27 m3 s-1, while these indices for the testing stage were equal to R2=0.87 and RMSE=0.46 m3 s-1. It indicates the better performance of the ANN model.
ConclusionThe research results of this article showed that due to the presence of 5 rain gauge stations in the catchment area of Amir Kabir Dam, all the stations can not have the same effect on the water entering the dam. Using the cluster cluster method, the effect of all the stations on the inflow to Amirkabir Dam was investigated and suitable rain gauge stations were selected. Also, the results showed that the relationship between the rainfall of the watershed and the runoff entering the Amirkabir dam is different in different seasons and it has the highest correlation in the winter season because it is less affected by other factors affecting the runoff of the basin, including water from melting snow or thunderstorms. One of the other results of this study was that the calibrated and validated model had a slightly higher yield in the three seasons of winter, spring, and autumn, and a slightly lower yield in the autumn season.
Keywords: Flow Forecasting, Neural Network, Regression Models, Amirkabir Dam -
زمان پیشهشدار و دقت پیش بینی های بارندگی اثر قابل ملاحظه ای بر سیستم های پیش بینی و هشدار سیلاب دارند. کاربرد پیش بینی های همادی بارندگی مستخرج از مدل های عددی بارش به دلیل تاثیری که بر افزایش زمان پیش هشدار سیلاب دارند، توسعه یافته است. هدف این تحقیق، بهبود مهارت پیش بینی مدل های عددی بارش توسط تکنیک های پس پردازش است. بدین ترتیب پیش بینی همادی بارندگی سه مدل هواشناسی NCEP، UKMO و KMA برای شش رویداد بارش مولد سیلاب در حوضه دز استخراج گردید. جهت پس پردازش پیش بینی های همادی بارش از رویکردهای آماری و مدل داده محور استفاده شد. بدین منظور، پیش بینی خام هر مدل منفرد با استفاده از مدل های رگرسیونی خطی و توانی تصحیح گردید. سپس خروجی تصحیح شده مدل های منفرد توسط مدل پیشنهادی کنترل گروهی داده ها (GMDH) ترکیب شدند. نتایج نشان داد برای اصلاح پیش بینی های خام، عملکرد مدل های توانی بهتر از خطی است. پس از تصحیح برونداد مدل ها، نتایج دقیق تری با استفاده از مدل های NCEP و UKMO به دست آمد. همچنین، سامانه همادی چندگانه ساخته شده توسط مدل GMDH اثر قابل ملاحظه ای بر مهارت پیش بینی مدل های عددی بارش داشت، به گونه ای که معیارهای ارزیابی نش-ساتکلیف و خطای نرمال شده به طور متوسط 23% و 11% نسبت به مدل های توانی بهبود یافتند. ارزیابی مقایسه ای قابلیت تفکیک پذیری مدل های همادی چندگانه با مدل های منفرد توسط منحنی ROC در دو سطح آستانه 5/2 و 10 میلی متر بیانگر توانایی تفکیک پذیری بالاتر مدل های همادی چندگانه در هر دو سطح آستانه بارش بود. پیش بینی-های پس پردازش شده بارندگی همادی به عنوان یک ورودی قابل اعتماد برای مدل های هیدرولوژیکی جهت پیش بینی وقایع حدی به کار می آید.
کلید واژگان: پیش بینی های همادی بارش, تکنیک های پس پردازش, مدل های رگرسیونی, مدل همادی چندگانه, مدل GMDHThe lead-time and accuracy of the precipitation forecasts have a substantial influence on the flood forecast and warning systems. The application of Ensemble Precipitation Forecasts (EPFs) derived from numerical precipitation models has been developed due to their impact on increasing flood lead-time. This research aims to improve the skill of numerical precipitation models using post-processing techniques. In this regard, EPFs of three meteorological models, e.g., NCEP, UKMO, and KMA, were extracted for sex precipitation events leading to flood in the Dez river basin during 2013-2019. The statistical approaches and data-driven model were applied to post-process the EPFs. For this purpose, the raw forecast of every single model was corrected using linear and power regression models. Then, the corrected output of single models was combined using the proposed model of Group Method of Data Handling (GMDH). The results indicated that Power Regression Model (PRM) outperformed the linear models to correct raw forecasts. After correction of models' output, more accurate results were obtained by NCEP and UKMO models. Moreover, the Multi-Model Ensemble (MME) system constructed by the GMDH model (MME_GMDH) had a great effect on the skill of numerical precipitation models, so that the Nash–Sutcliffe and normalized error (NRMSE) efficiency criteria for MME_GMDH respectively were improved on average 23% and 11% in comparison with the PRM. A comparative assessment of the discrimination capability of MME with single ensemble models using ROC curve at the thresholds of 2.5 and 10 mm represented a higher discrimination ability by MME_GMDH for both thresholds. Post-processed EPFs exert as a reliable input to the hydrological models for extreme events forecast.
Keywords: Ensemble precipitation forecasts, GMDH model, Multi-Model Ensemble, Post-processing techniques, Regression models -
مجله پژوهش آب ایران، پیاپی 40 (بهار 1400)، صص 149 -162
در پدیده شکست سد خاکی، تعیین دقیق ویژگیهای جریان، زمان و شکافت همراه با تحلیل اجزای هیدروگراف در کاهش آسیبپذیری دشتهای سیلابی پاییندست و خسارتهای مالی و جانی آن، نقش بسزایی دارد. در این پژوهش از مدلهای فیزیکی با خصوصیتهای مختلف هندسی و مکانیکی برای بررسی سازوکار فرسایش و تکامل شکافت استفاده شد. در تحلیل اجزای هیدروگراف حاصل از شکافت نیز نتایج آزمایشگاهی با دادههای تاریخی حاصل از مدل ریاضی BREACH مقایسه شد. برای توسعه روابط جدید در تعیین دبی اوج (Qp)، پارامترهایی معرفی شده است که تاکنون در تعیین آن به کار نرفته است. در این زمینه، از دادههای تاریخی، آزمایشگاهی و شکست فرضی سدهای واقعی، بهعنوان مطالعه موردی استفاده شد. پژوهشها نشان میدهد زمان توسعه شکافت (tf)، وابستگی زیادی به ویژگیهای هیدرولیکی و شکافت داشته و بر این اساس، روابط جدید بر مبنای آن پیشنهاد شده است. همچنین، روابط جدید معرفیشده مربوط به ارتفاع شکافت (Hb) به ارزیابی دقیقتر فرایند شکافت در حالتهای روگذری جریان و رگاب منتهی میشود. محدوده تغییرات عرض متوسط شکافت (Bave) برحسب ارتفاع جریان گذرنده از روی شکافت، که در این مطالعه تعریف شده است، دامنه وسیعی از سدهای خاکریزهای را فرامیگیرد. نتایج تحلیلهای آماری نشان داد که ضریب تبیین (R2) برای رابطههای پیشنهادی برای تعیین Qp برحسب پارامترهای شکافت و با استفاده از برنامهریزی بیان ژن (GEP) و رگرسیون غیرخطی بهترتیب، برابر 0/84 و 0/84 است. این ضریب برای تعیین روابط tf با رگرسیون و برحسب پارامترهای هیدرولیکی و شکافت بهترتیب، معادل 0/87 و 0/88 محاسبه شد. مقدار R2 در تعیین رابطههای جدید Hb با GEP و برحسب پارامترهای بدنه و مخزن در حالتهای روگذری جریان و رگاب نیز بهترتیب، برابر 0/99 و 0/99 بود.
کلید واژگان: اجزای هیدروگراف, مکانیزم فرسایش, روابط تجربی, هوش مصنوعی, مدل های رگرسیونی, منابع آبClimate variations are one of the most important factors affecting water resources. Severe floods and runoff increase the risk of the vulnerability of hydraulic structures. The failure of an embankment dam causes extensive financial, human, and environmental damages. Overtopping and internal erosion are the main causes of the embankment failure. More than 46% of the embankment failures around the world are attributed to overtopping. The breach process during this event is generally divided into two parts: the breach initiation stage; and the breach development stage. In the initial stage, the outflow discharge from the dam is not considerable and includes a small stream along the channel, while in the breach development stage, the outflow and erosion processes are significant. On the other hand, about 48% of failures and accidents affecting embankment dams are related to piping. In an embankment dam failure, accurate determination of flow, time, and breach characteristics along with the analysis of hydrograph components can play an important role in reducing the financial losses and fatality. Several equations have been established using literature data and field observations to calculate the peak outflow discharge (Qp) as a function of the height of water above the breach (Hw) and stored volume above the breach (Vw) (Costa 1985; Gupta and Singh 2012; Hooshyaripor et al. 2014; MacDonald and Langridge‐Monopolis 1984; Pierce et al. 2010). The failure time (tf) has been investigated by various researchers. The tf equations were obtained as a function of the average breach width (Bave) (USBR, 1988), Hw, or their combination (Von Thun & Gillette, 1990). Therefore, the height of breach (Hb) and Vw are also considered as important parameters (Froehlich, 2008). On the other hand, Hb is found to be an important factor affecting the hydraulic and breach characteristics (Dhiman & Patra, 2019; Wang et al., 2020). In this research, physical models with different geometrical and mechanical properties have been used to investigate the mechanisms of erosion and breach evolution. Therefore, several experimental models were constructed and tested in the laboratory flume at three heights of 0.3, 0.4, and 0.5 m. Therefore, five different soil combinations were used and studied. The breach hydrograph components were analyzed, and the breach characteristics were examined as well as the hydraulic characteristics. The BREACH mathematical model is one of the most common models used to evaluate the breach parameters and output hydrographs in embankment dam failures. This model is developed by the National Weather Service (NWS) and is based on the principles of hydraulics, hydrology, and geotechnics. In overtopping failures, the flow over the crest is calculated by the broad-crest weir formula. While the flow into the pipe is simulated by the orifice equation. The results of the model are compared with the observations of some historical failures, which indicates the higher accuracy among the existing mathematical models. In the present study, the output hydrograph components of the experimental models were also compared with the historical data obtained from the BREACH mathematical model. Gene Expression Programming (GEP) was employed as one of the artificial intelligence methods along with the nonlinear regression to obtain a suitable relationship between the input parameters of the models. In order to evaluate the efficiency of the models, three statistical indices, including the root mean square error (RMSE), Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), and coefficient of determination (R2) are used for performance assessment of the proposed equations in the present study. To develop new equations for the determination of Qp, there are several input variables, that were not introduced before. Therefore, multiple combinations of datasets including historical, experimental, and the hypothetical failure of real dams have been used in this study. Based on observations, the values of tf are highly correlated with hydraulic and breach characteristics. Therefore, new relations have been proposed based on those parameters. On the other hand, the newly introduced equations related to the Hb can lead to more accurate assessment of the breach process in the overtopping and piping failures. According to statistical analyses, the values of R2 for the proposed equations of Qp, obtained from GEP, as well as nonlinear regression, were 0.84 and 0.84, respectively, based on the breach parameters. The values of the recent coefficient for the development of tf relations obtained from the regressions were 0.87 and 0.88, respectively, according to the hydraulic and breach characteristics. By application of GEP for the determination of Hb in both overtopping and piping failure cases, the values of R2 were 0.99 and 0.99, respectively, as a function of the embankment and hydraulic characteristics. Soil gradations play an important role in increasing the erosion rate and reducing the tf. Therefore, breach formation in coarse-grained particles will take less time to evolve due to its lower shear stresses compared to fine-grained soils. Similarly, the Bave has a significant effect on the breach output hydrograph and its components. The Bave variations based on Hw defined in this study, could cover a wide range of embankment dam failures.
Keywords: Hydrograph components, Erosion mechanism, Empirical relationships, Artificial intelligence, Regression models, Water resources -
در استان مازندران بررسی کارایی سیستم های مختلف زهکشی برای توسعه کشت دوم کلزا در اراضی شالیزاری بسیار ضروری می باشد. برای این منظور آزمایشی در پایلوت زهکشی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال زراعی 97-96 انجام شد. در 8 زمان مختلف دوره رشد کلزا، سطح برگ (LA)، شاخص سطح برگ (LAI)، تعداد برگ در ساقه (SLN) و وزن خشک برگ (LDW) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در کرت های دارای زهکش زیرزمینی و زهکش سطحی (شاهد) تعیین شد. سپس آنالیز آماری برای بررسی تاثیر عمق و فاصله زهکشی بر شاخص های رشد یاد شده انجام گرفت و رابطه ریاضی سطح برگ و وزن خشک آن با ارزیابی مدل های رگرسیون خطی و غیر خطی در سیستم های متفاوت زهکشی تعیین شد. تحت شرایط مختلف زهکشی، حداکثر LA در حدود 90 روز پس از کاشت رخ داد. همچنین روابط ریاضی بین LA و LDW که توسط مدل خطی و توانی برازش شد، بسیار مناسب بود، بطوریکه مقدار ضریب تبیین 98/0 بدست آمد. در بین توابع ریاضی نیز، توابع چندجمله ای معکوس با درجات 4 و 5، معادلات لگاریتمی و معادلات معکوس لگاریتمی با درجات 3، 4 و 5، نتایج بهتری نسبت سایر توابع ریاضی نشان دادند. از روابط به دست آمده در این آزمایش می توان در مدل های شبیه سازی رشد و نمو کلزای زمستانه در شرایط کنترل سطح ایستابی استفاده نمود.
کلید واژگان: عمق و فاصله زهکشی, شاخص های رشد, مدل های رگرسیونی, سطح ایستابیIn Mazandaran Province the performance of different drainage systems is essential for Canola cultivation as a second crop in paddies. For this purpose an experiment was conducted in Sari agricultural Sciences and Natural Resources University as base, in 2017-2018 cropping season. In different canola growth stage intervals, eight sampling were established under randomized complete block design with three replications in subsurface drainage systems and surface (Control) in order to determinate leaf area (LA), leaf area index (LAI), numbers of leaves (SLN) and leaf dry weight (LDW). Then Statistical analysis was carried for study of drainage depth and space on the mentioned growth index and mathematical relationship between leaf area and its dry weight with the evaluation of linear and nonlinear regression models was determined in different drainage systems. Maximum of LA in all treatments occurred about 90 day after planting. Mathematical relations between LA and LDW were described by linear and power model is suitable as a correlation coefficient was 0.98. Among the mathematical functions, reverse polynomial functions with degrees 4 and 5, logarithmic equations and inverse logarithmic equations with degrees 3, 4, and 5 showed better results than other mathematical functions The relations obtained in this experiment can be used in simulation models of winter canola growth under water table control conditions.
Keywords: drainage depth, space, Growth indices, regression models, Water Table -
یکی از پارامترهای مهم در برنامه ریزی و بهره برداری از مخازن و طراحی سامانه های آبیاری، تبخیر و تعرق می باشد. اهمیت کاربردی تخمین هرچه دقیق تبخیر از یک سو و پیچیدگی رابطه علت و معلولی پدیده از سوی دیگر، ضرورت استفاده از روش های جدید داده کاوی را نشان می دهد. در این مطالعه امکان شبیه سازی تبخیر از تشت در ایستگاه تبریز با استفاده از مدل های رگرسیون چندمتغیره بررسی شد. داده های هواشناسی شامل حداکثر و حداقل دمای هوا، نقطه شبنم، حداکثر و حداقل رطوبت نسبی، تعداد ساعات آفتابی و سرعت روزانه باد سال های 91-1371 ایستگاه سینوپتیک تبریز استفاده شدند. مدل های مختلف رگرسیونی چندگانه خطی و غیر خطی برای ایستگاه تبریز بسط داده شدند. مدل منتخب رگرسیون چندگانه خطی توسط روش رگرسیون تیغه ای مورد آزمون قرار گرفت تا چند هم خطی بین ورودی ها در مدل لحاظ شود. مقادیر ضریب تورم واریانس برای یکایک متغیرها محاسبه شد. نتایج نشان داد که همه ضریب تورم واریانس ها دارای مقدار کمتر از 10 بودند. افزون بر این، نسبت برای مدل منتخب با دو متغیر حداقل دمای هوا و تعداد ساعات آفتابی، برابر با 34/3 به دست آمد. بنابراین چند هم خطی در مدل رگرسیون چندگانه خطی، منتخب مشاهده نشد. آماره دوربین واتسون نیز برای مدل منتخب برابر 45/1 به دست آمد که نشانگر قابل اعتماد بودن مدل رگرسیونی چندگانه خطی منتخب می باشد. مقادیر RMSE و R2 برای مدل های منتخب به ترتیب برابر 45/2 میلی متر بر روز و 67/0 برای رگرسیون چندگانه خطی و 58/2 میلی متر بر روز و 65/0 برای رگرسیون چندگانه غیرخطی به دست آمد که این نتیجه نشانگر توانایی روش های رگرسیونی در تخمین تبخیر از تشت در ایستگاه تبریز می باشند.کلید واژگان: تبریز, تبخیر, چند هم خطی, رگرسیون تیغه ای, مدل های رگرسیونیEvapotranspiration is one of the most important parameters in the Planning and operation of reservoirs, designing of irrigation systems. The practical importance of accurate estimates of evaporation and the complexity of effect phenomenon, shows the use of new methods of data mining. In this study, the simulation of pan evaporation in Tabriz station using multiple regression models were investigated. Meteorological data, including maximum and minimum air temperature, dew point, maximum and minimum air relative humidity, number of sunshine hours and Daily wind speed during (1992-2012) were used in synoptic Tabriz stations. Various models of multiple linear regression and nonlinear one were derived for Tabriz station. The selected multiple linear regression model were tested by Ridge Regression method to be considered multi-collinearity among inputs in the model.Variance inflation factor, values for each variable were calculated. The results showed that all Variance inflation factor ,s had the value less than 10. In addition, the ratio for two- variable selected model was 3.34. Therefore, there was no multi-collinearity in the selected multiple linear regression model f (Tmin, n). Durbin-Watson statistic for the selected model was 1.45 that shows the reliability of the selected multiple linear regression model. RMSE and R2 values of the selected models (multiple linear regression and Non- Linear Regression) was calculated as 2.45 and 0.67 and 2.58 and 0.65, respectively. This results demonstrate the ability of regression techniques to estimate Pan evaporation in Tabriz station.Keywords: Tabriz, Evaporation, Multi, collinearity, Ridge regression, Regression models
-
مجله تحقیقات آب و خاک ایران، سال چهل و هفتم شماره 1 (پیاپی 24، فروردین و اردیبهشت 1395)، صص 119 -128در این تحقیق اثر یک ماده شیمیایی افزودنی با نام تجاری CBRPLUS در بهسازی یک خاک رسی جنگلی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های آزمایشگاهی شامل حدود آتربرگ، تراکم استاندارد، CBR (نسبت باربری کالیفرنیا)، تورم آزاد و فشار تورمی روی نمونه خاک طبیعی و خاک حاوی درصدهای وزنی مختلف از ماده افزودنی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که افزودن ماده مذکور بیش از %05/0 به خاک موجب تغییرات قابل ملاحظه ای در خواص فیزیکی و مکانیکی خاک بهسازی شده شامل کاهش حداقل 6% در حد روانی، 9% در اندکس خمیری، 27% در تورم و 45% در فشار تورمی می شود و نیز موجب افزایش حداقل 53% در ظرفیت باربری خاک می گردد، بطوریکه این بهبود خواص تابعی از درصد وزنی ماده CBRPLUS می باشد. علاوه بر آن نتایج آزمایشگاهی مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و معادلات رگرسیونی چندگانه مناسب جهت مدلسازی و پیش بینی منحنی های CBR، تورم آزاد و فشار تورمی با دقت مناسب و به صورت تابعی از درصد وزنی ماده CBRPLUS، نشانه خمیری و وزن واحد حجم خشک ماکزیمم خاک بهسازی شده ارائه و به تحلیل حساسیت متغیر های موثر در مقدار CBR، تورم آزاد نهایی و فشار تورمی پرداخته شد.کلید واژگان: بهسازی خاک, ظرفیت باربری, تورم آزاد, فشار تورمی, مدل های رگرسیونیThis paper presents the results of an experimental program developed to investigate the effect of an additive agent branded CBRPLUS on the mechanical behavior of a forest soil with high plasticity. Various experiments consisting of Atterberg limits, standard compaction, California bearing ratio (CBR), swelling potential and swelling pressure were conducted on natural soil and soil stabilized with various percentages of CBRPLUS. The results indicated that the addition of this material (at the rate of 0.05%), significantly changes the physical and mechanical properties of rehabilitated soil, including, reduction of the liquid limit (at least 6%), plasticity index (at least 9%), swelling potential (at least 27%), and swelling pressure (at least 45%), and also increasing the bearing capacity of soil (at least 53%); hence, the improvement of soil properties is a function of mass percentage of CBRPLUS. Furthermore multiple regression models were developed for CBR, swelling potential and swelling pressure as a function of additive agent percentage, plasticity index and maximum dry unit weight with accuracy and a high degree of agreement between experimental and predicted values. In addition a sensitivity analysis was also performed to investigate the effect of various parameters on CBR, swelling potential and swelling pressure values.Keywords: Soil stabilization, Bearing capacity, Swelling potential, Swelling pressure, Regression models
-
تبخیر یکی از پارامترهای اصلی در برنامه ریزی و بهره برداری بهینه از مخازن، طراحی سیستم های آبیاری و مدیریت علمی منابع آب می باشد. تخمین دقیق تبخیر، در هر منطقه به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک از اهمیت بالایی دارد. در این مطالعه، امکان شبیه سازی مقدار تبخیر از تشت با استفاده از مدل های رگرسیون چندگانه بررسی شد. داده های هواشناسی شامل حداکثر دمای هوا، حداقل دمای هوا، دمای نقطه شبنم، حداکثر رطوبت نسبی هوا، حداقل رطوبت نسبی هوا، تعداد ساعات آفتابی و سرعت باد در مقیاس روزانه در دوره آماری 1391-1371 در ایستگاه سینوپتیک مراغه استفاده شد. مدل رگرسیونی چندگانه خطی (MLR) برای ایستگاه مذکور بسط داده شد. مدل منتخب MLR توسط روش رگرسیون ریچ به منظور لحاظ کردن اثر همخطی توام بین ورودی های مدل مورد آزمون واقع شد. مقادیر ضریب تورم واریانس ( VIF) که شاخصی برای بررسی همخطی توام در تحلیل رگرسیون است، برای یکایک متغیرها محاسبه شد. نتایج نشان داد که مقدار عددی همه ضرایب مذکور کمتر از 10 بوده و هیچ متغیری ایجاد همخطی نکرد. افزون بر این، مقدار نسبت مقادیر ویژه ماتریس همبستگی (λmax\λmin)، برای مدل منتخب سه متغیره (f(RHmax، Tmin، n، تابعی است سه متغیره که متغیرهای مستقل آن حداکثر رطوبت نسبی (RHmax)، تعداد ساعات آفتابی (n) و حداقل دمای هوا (Tmin) میباشد برابر با 2/6 بدست آمد. بنابراین، همخطی توام در مدل MLR منتخب مشاهده نشد. مقادیر RMSE و R2 برای مدل منتخب MLR به ترتیب برابر 37/2 میلیمتر بر روز و 676/0 بدست آمد.کلید واژگان: ایستگاه سینوپتیک مراغه, تبخیر, هم خطی توام, رگرسیون ریچ, مدل های رگرسیونیEvaporation is one of the main parameters for the optimum operation of reservoirs, design of irrigation systems and scientific management of water resources. Accurate estimation of the water evaporation level is crucial in any region especially in arid and semiarid regions. In this study, the feasibility of simulation of pan evaporation in Maraghe station using the multiple regression models were investigated. Meteorological data, including the maximum and minimum air temperatures, dew point temperature, the maximum and minimum relative humidities, the number of sunshine hours, the wind speed records during the 1992 to 2012 (using the daily time scale) of Maraghe synoptic station were used. Various models of multiple linear regression (MLR) were derived for simulating the evaporation in the mentioned station. The selected MLR model was tested for multi-collinearity of input repressors using the Ridge Regression. For this purpose, the Variance Inflation Factor (VIF), responsible for the multi-collinearity in regression analysis, was calculated for each of the input variables. The results showed that all of the obtained VIFs values were less than 10 and the multi-collinearity is not created. Furthermore, the ratio of eigenvalues of the correlation matrix, λmax\λmin, for the selected model was calculated as 6.2. The selected model consisted of the maximum relative humidity (RHmax), number of sunshine hours (n), and minimum air temperature (Tmin) as independent inputs, and the Pan evaporation as the dependent variable, f (RHmax, Tmin, n). Therefore, it can be concluded that there was no multi-collinearity in the selected MLR model. The RMSE and R2 values of the selected model (MLR) was calculated as 2.37 and 0.676 mm/day, respectively.Keywords: Evaporation, Multi, collinearity, Regression Models, Ridge Regression, Synoptic station of Maraghe
-
مقایسه روش های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیونی برای پیش بینی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک های استان خوزستاننشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال شانزدهم شماره 2 (پیاپی 60، تابستان 1391)، صص 107 -118
اندازه گیری مستقیم ویژگی های هیدرولیکی خاک وقت گیر و پر هزینه بوده و تا حدی به علت غیرهمگن بودن خاک و خطاهای آزمایشگاهی غیرقابل اعتماد است. در عوض ویژگی های هیدرولیکی خاک می تواند از جایگزینی داده های زودیافتی مانند بافت خاک و چگالی ظاهری با استفاده از توابع انتقالی به دست آید. شبکه های عصبی و رگرسیون آماری از جمله روش هایی هستند که برای تخمین توابع انتقالی خاک (PTFs) استفاده می شوند. در این پژوهش از شبکه عصبی نوع پرسپترون چند لایه (MLP) و مدل-های رگرسیونی حذف تدریجی متغیرها و گام به گام ورود متغیرها برای بسط این توابع برای تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از چگالی ظاهری، تخلخل کل و درصد توزیع اندازه ذرات خاک استفاده شد. داده ها از 125پروفیل خاک مربوط به مطالعات خاک شناسی و اصلاح اراضی موجود در سازمان آب و برق خوزستان تهیه شد. نتایج نشان داد که شبکه MLP با الگوریتم آموزشی بیزین با ضریب تعیین (65/0=2R) و خطای (04/0RMSE=) نسبت به مدل های رگرسیونی کارایی بهتری در تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک داشت.
کلید واژگان: ویژگی های هیدرولیکی خاک, توابع انتقالی خاک, شبکه عصبی, مدل های رگرسیونیDirect measurement of soil hydraulic characteristics is costly and time-consuming. Also، the method is partly unreliable due to soil heterogeneity and laboratory errors. Instead، soil hydraulic characteristics can be predicted using readily available data such as soil texture and bulk density using pedotransfer functions (PTFs). Artificial neural networks (ANNs) and statistical regression are two methods which are used to develop PTFs. In this study، the multi-layer perceptron (MLP) neural network and backward and stepwise regression models were used to estimate saturated hydraulic conductivity using some soil characteristics including the percentage of particle size distribution، porosity، and bulk density. Data of 125 soil profiles were collected from the reports of basic soil science and land reclamation studies conducted by Khuzestan Water and Power Organization. The results showed that MLP neural network having Bayesian training algorithm with the greater coefficient of determination (R2=0. 65) and the lower error (RMSE =0. 04) had better performance than multiple linear regression model in predicting saturated hydraulic conductivity.
Keywords: Soil hydraulic characteristics, Pedotransfer functions, Neural network, Regression models -
پیچیدگی فرآیند و اشکال مختلف فرسایش، پراکنش مکانی و زمانی آن و همچنین نبود و یا کمبود آمار و اطلاعات در اغلب حوزه های آبخیز، استفاده از مدل های تجربی مبتنی بر متغیرهای در دسترس را ضروری می نماید. در این تحقیق کارایی متغیرهای باران و روانآب در برآورد تولید رسوب رگبارها در حوزه آبخیز چهل گزی استان کردستان با استفاده از انواع رگرسیون دو و چند متغیره و با تغییر شکل مختلف داده های باران، روانآب و رسوب متعلق به یازده رگبار در طی دوره مطالعاتی آبان 1385 تا اردیبهشت 1386 ارزیابی و مدل های بهینه با استفاده از معیارهای ضریب تبیین و خطای نسبی تخمین و تایید تفکیک و ارائه گردید. نتایج حاصل از این تحقیق در مجموع نشان داد که مدل های رگرسیونی دومتغیره در اشکال مختلف تغییر شکل یافته با ضریب تبیین بیش از 66درصد و خطای تخمین و تایید به ترتیب کم تر از 40 و 30درصد در مقایسه با چند متغیره از کارایی بالاتری برخوردار هستند. همچنین نتایج بر عملکرد بیش تر متغیرهای باران با سهم مشارکت مجموع حدود 80درصد نسبت به متغیرهای رواناب در تبیین رسوب ناشی از رگبارها در منطقه مورد بررسی دلالت دارد.
کلید واژگان: تولید رسوب, مدل های رگرسیونی, سد قشلاق, حوزه آبخیز چهل گزی, استان کردستانApplication of empirical models is a must owing to complexity of process, different features, spatial and temporal variation of soil erosion and non-existence or lack of pertaining data. In this study, the efficiency of rainfall and runoff variables of 11 storms during winter 2006 and spring 2007 in explanation of storm-wise sediment yield in Chehelgazi watershed of Gheshlagh Dam basin in Kurdistan province was evaluated with the help of bivariate and multivariate regression models by using different transformed data. The models’ efficacy was then assessed by using coefficient of determination, error of estimation and verification. The results showed that bivariate regression models, using different transformed data with determination coefficient of beyond 66%, and respective error of estimation and verification of below 40 and 30%, had a better efficiency in estimation of storm-wise sediment yield than multivariate regression models. The results also verified that the rainfall variables could explain storm-wise sediment yield variations better than runoff relating factors with overall contribution of some 80%.
Keywords: Sediment yield, regression models, Gheshlagh dam, Chehelgazi watershed, Kurdistanprovince, Iran -
امروزه استفاده از داده های رسوب ایستگاه های هیدرومتری نقش اساسی در پروژه های آبی دارد. در این مطالعه داده های هم زمان بار رسوبی معلق- دبی جریان در ایستگاه های هیدرومتری در شمال استان خراسان بزرگ مورد بررسی قرار گرفته اند. 29 ایستگاه رسوب سنجی انتخاب و سپس بار رسوب متوسط سالیانه با استفاده از منحنی سنجه دبی- رسوب برای ایستگاه های منتخب محاسبه شد. مقدار بار رسوبی کل برای این حوزه های با مساحت بین 5/61 تا 16800 کیلومتر مربع از8/4 هزارتن تا 5/19 میلیون تن در سال و مقدار بار رسوبی ویژه از62 تن تا 3956 تن در سال در کیلومتر مربع متغیر بود. به علت تغییرات زیاد بار رسوبی ویژه و کل، 29 حوزه مورد بررسی به دو گروه 17 حوزه بزرگ (بیش از 500 کیلومتر مربع) و12 حوزه کوچک (کوچکتر از 300 کیلومترمربع) تقسیم شدند. سپس خصوصیات مختلف حوزه ها (خصوصیات ژئومورفولوژیکی، اقلیمی، هیدرولوژیکی، پوشش اراضی و زمین شناسی) برای بررسی تغییرات زیاد بار رسوبی ویژه وکل در این حوزه ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. از آن جا که هیچکدام از پارامترهای مستقل فوق نتوانستند به تنهایی تمام تغییرها بار رسوبی کل و ویژه را در حوزه های مورد بررسی بیان کنند، مدل های رگرسیونی چند متغیره بین پارامترهای مستقل و حالت های مختلف بار رسوبی ایجاد شد. نتایج نشان داد با تقسیم 29 حوزه به دو دسته حوزه های کوچک وبزرگ افزایش قابل توجهی در ضریب تبیین و کفایت مدل برای مدل های به دست آمده برای برآورد بار رسوبی ویژه ایجاد می شود و همچنین ضریب تبیین برای مدل های برآورد بار رسوبی کل نسبت به بار رسوبی ویژه در تمام حالات بالاتر می باشد. بهترین مدل ایجاد شده متشکل از 5 پارامتر ارتفاع متوسط حوزه، شیب متوسط حوزه، دبی متوسط جریان در کل سال، بارندگی متوسط و دبی حداکثر روزانه با دوره بازگشت 2 سال برای برآورد بار رسوبی کل در 12 حوزه کوچک در حالتی بود که داده های بار رسوبی در کل سال در نظر گرفته شد (79/0ME= و85/0 =R2).
کلید واژگان: بار رسوبی, معادلات رگرسیونی, منحنی سنجه, استان خراسانSediment load-discharge data of hydrometric stations in the north of Great Khorasan province were studied. Twenty nine stations were selected and the mean annual sediment yield was computed using sediment rating curves. The total annual sediment yield for these catchments (61.5 to 16800 km2) varied between 4.8 to 19500 M ton/year and the specific sediment yield varied between 62 to about 4000 ton/year/km2. Due to large variations in the total and specific sediment yield, 29 selected catchments were divided in two groups: 17 large catchments (area>500 km2) and 12 smaller ones (area)
Keywords: Regression models, sediment yield prediction, watershed, Great Khorasan province
- 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.