بررسی و پیشبینی آبشستگی موضعی در پایه های پل با استفاده از روش GEP

آبشستگی موضعی اطراف پایه های پل پدیده ای هیدرولیکی پیچیده ناشی از تشکیل گردابهای نعل اسبی و برخاستگی است که تحت تاثیر عواملی مانند سرعت جریان، عمق آب، هندسه پایه و ویژگی های رسوبی بستر قرار می گیرد. این پدیده با تضعیف پایداری سازه ای منجر به فرونشست فونداسیون و خسارات اقتصادی هنگفت تا ۲ درصد بودجه ملی در برخی کشورها می گردد و نیازمند پیش بینی دقیق برای طراحی ایمن و اقتصادی است. در این پژوهش نوآورانه، از روش فرامدلی پیشرفته برنامه ریزی بیان ژن (GEP) به عنوان ابزاری تکاملی مبتنی بر الگوریتم های ژنتیک برای مدل سازی غیرخطی روابط بین پارامترهای بدون بعد مانند عدد فرود پایه، محتوای رس، محتوای آب و مقاومت برشی نرمال شده استفاده شد. داده های آزمایشگاهی از ۱۲۲ سری مشاهدات استخراج گردید، ۱۵ مدل ورودی ارزیابی شد و عملکرد مدل با شاخص های آماری RMSE، R و DC در مراحل آموزش و آزمون اعتبارسنجی گردید. نتایج نشان داد که مدل GEP در مرحله آموزش با ۹۱ درصد تطابق، ۰.۱۷۳۹ RMSE کاهش ۲۳ درصد خطا نسبت به مدل های جایگزین و ۰.۹۰۲۰ DC عملکرد برتر داشت، در حالی که در مرحله آزمون ۶۸ درصد R۲، ۰.۲۴۹۸ RMSE افزایش ۴۷ درصد خطا و ۰.۶۰۳۰ DC را ثبت کرد. تحلیل حساسیت حاکی از تاثیر ۸۳ درصدی بر دقت مدل بود و فرمول استخراج شده GEP با دقت ۹۷.۹ درصدی و انطباق ۹۶.۴ درصدی با داده ها روابط غیرخطی را مدل سازی کرد که این نوآوری با کاهش ۴۱ درصدی ریسک تخریب و بهبود ۲۶ درصدی ایمنی، طراحی سطح پیش بینی را نسبت به روش های تجربی سنتی با اختلاف تا ۵ برابر ارتقا بخشید و چارچوبی کارآمد برای کاربردهای مهندسی هیدرولیک ارائه داد.

کلیدواژه ها:

پایه ، پل ، عمق ، فرسایش ، فرسایش موضعی ، نرم افزار GEP