تحلیل عدم قطعیت در شبیه سازی دبی موثر نشت از سدهای خاکی با الگوریتم مونت کارلو و یادگیری ماشین

عدم قطعیت های ناشی از ماهیت پیچیده خاک موجب گسترش استفاده از تحلیل های احتمالاتی در طراحی سازه های خاکی شده است و در برخی از کشورها آیین نامه های طراحی چنین سازه هایی را تغییر داده است. هدف پژوهش حاضر تحلیل تراوش با فرض عدم قطعیت در هدایت هیدرولیکی خاک است که در شرایط مختلف هندسی سد مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش ترکیب روش اجزای محدود به عنوان روش عددی محاسباتی در کنار یادگیری ماشینی (ML) برای بررسی مساله تراوش از سد خاکی استفاده شده است که تحلیل عدم قطعیت در زبان برنامه نویسی فرترن با الگوریتم شبیه سازی مونت کارلو (MCS) پیاده سازی شده و با تعداد نمونه ۲۰۰۰ برای هر زیرمدل اجرا شده و تابع توزیع فراوانی برای هر مدل استخراج شد. سپس، نتایج احتمالاتی با رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و برنامه نویسی بیان ژن (GEP) تحلیل شدند که مدل درختی برای تراوش نیز ارائه شد. برای بررسی جریان نشت به صورت بی بعد از مولفه دبی موثر نشت (ESD) استفاده شد که بیان گر جریان دبی خروجی با در نظر گرفتن هندسه سد و ضریب هدایت هیدرولیکی آن است. مدل سازی داده های حاصل از کد فرترن به دو روش برنامه نویسی بیان ژن و رگرسیون بردار پشتیبان انجام شد. ضریب همبستگی مدل SVR و GEP به ترتیب ۹۶/۰ (در سه حالت داده های آزمون، آموزش و کل) و ۹۱/۰ و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در هر دو مدل نزدیک ۰۱/۰ به دست آمد که بیان گر این است که دو مدل مذکور با دقت مناسبی قادر به پیش بینی دبی موثر هستند و نتایج مدل SVR نسبت به مدل GEP به نتایج تحلیل ناشی از اجزای محدود، تطابق بیش تری دارد.

کلیدواژه ها:

تابع چگالی احتمال ، تحلیل احتمالاتی ، زبان برنامه نویسی فرترن ، ماشین بردار پشتیبان ، محیط متخلخل ، هدایت هیدرولیکی خاک