تحقیق با موضوع ضریب همبستگی، رسوب معلق، منحنی سنجه رسوب

دانلود پایان نامه ارشد

ر واحد عرضqt، قطر متوسط ذره d50، چگالی جريان رسوبیρ,ρs، ویسکوزیته سینماتیکیƳ، عرض رودخانهB ، شتاب ثقلg، سرعت سقوط ذره، w0 میباشد.

در این مطالعه، مدل GEP4.3 برای اجرای دادههای رسوب انتقالی بهکار برده شد. پارامترهایی که برای انتقال رسوب معلق میتواند به مدل برای اجرا داده شود از این جملهاند: TJ=f (Q, t0,T ,B, d50, n) . که در آن رسوب سیلابها تابعی از n ضریب زبری مانینگ، d50 قطر 50 درصد ذرات، B عرض رودخانه، T دمای روزانه، t0 دمای آب و Q دبی جریان میباشد.
برای اجرای این مدل دادهها در دو مرحلهtraining set و testing set وارد مدل میشوند. پس از اجرای آن رسوب خروجی در هر سیلاب در sheet خروجی، Scoring قرار گرفتند. هر مرحله دارای 5 گام بزرگ برای اجرای نرمافزار توسعه برنامهریزی ژن میباشد. اولین گام در این راستا انتخاب معادلات مناسب میباشد. برای این مسئله fi یک برنامه اختصاصی است که i اینگونه اندازهگیری شده است:
f_i=∑_(j=1)^(c_i)▒(M-|C_((i,j))-T_j |) (35)
که M دامنه انتخاب بوده، C_((i,j)) میزان عملکرد توسط کروموزوم اختصاصی i ( انتقال رسوب) برای مورد j (رسوب) و T_j میزان هدف برای تطابق بیشتر مدل با واقعیتJ (میزان رسوب) است. اگر |C_((i,j))-T_j | (صحت) کمتري مساوی 01/0 باشد، سپس صحت آن برابر با صفر باشد، و fi= fmax= CiM که در این مطالعه100 =M بنابراین 1000 fmax= میباشد. مزیت این نوع از معادلات این است که سیستم میتواند راه حل بهینه را پیدا کند.
دوم اینکه در نهایت (جواب آخري هدف ) T و معادلاتF باعث بوجود آمدن یک کروموزوم میشوند. به هر حال یک تخمین خوب نيازمند معادلات لازم و کافی میباشد. در این مطالعه 4 اپراتور (√,+,-,*,/) و بعضی توابع پایه رياضی ((X2, Power, X3, X4, ln استفاده شده است.
سومین گام مهم انتخاب ساختار کروموزوم، طول کروموزوم و تعداد ژنها میباشد. در اینجا ما ابتدا از یک ژن با دو سر انتخاب استفاده و سپس تعداد سرهای ژن را افزایش دادیم. با هر بار اجرای مدل در قسمت training و testing اگر تعداد سرهای ژن بیشتر از 7 و تعداد ژن بیشتر از 3 میشد این رابطه معنیدار نخواهد بود.
چهارمین گام بزرگ تلفیق اپراتورها میباشد. در این جا دو رابطه ریاضی (( tan, sin نیز به معادلات قبلی اضافه شد که نتایج انطباق بهتری حاصل شد.
گام آخري پنجمین مرحله ترکیب اپراتورهای مختلف میباشد (جهش، جابهجایی و جهش متقاطع).
برای مدل GEP 76 داده ورودی استفاده شد. از این 76 داده 70% برای آموزش و 30% دیگر برای یادگیری يا مرحله testing استفاده شد. حداکثر اندازه برنامه نیز 37 میباشد. در نرمافزار GEP 4.3 نیز مراحل ارزیابی رسوب سیلابها همچون نرمافزار HEC RAS 4.1 در سیلابهای دوره آماری و تغییرات زمانی آن بررسی شد.
3 -13 تعيين نسبت بار بستر به بار معلق از روش هاي تجربي
با مشخص شدن شيب طولي رودخانه(SR)، نسبت بار بستر به بار معلق (K) را مي توان با استفاده ازنمودار تجربي كه در شكل (3-5) نشان داده شده است تعيين نمود(1986، Petersen).

شکل(3-5)-نمودار تجربي نسبت باربستر به بار معلق در رودخانه ها (1386، Petersen)

پس از تعیین بار معلق از بار کل به منظور ارزیابی آنها با رسوب اندازهگیری شده در ایستگاه هیدرومتری کشکان پلدختر مراحل زیر به منظور تحلیل و بررسی نحوه انتقال رسوب آن در این ایستگاه انجام شد:

3-14 آنالیز رسوب در نرمافزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3
به منظور آنالیز رسوب معلق در دوره مشاهداتی و اندازهگیری شده طی مراحل واسنجی و اعتبارسنجی در هرسیلاب در نمافزار های HEC RAS 4.1 و GEP 4.3 مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. همچنین رسوب تجمعی سیلابها در هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی تجزیه و تحلیل خواهد شد.
3-15 تغییرات انتقال رسوب سیلابها، در ماههای سیلابی در نرمافزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3
جهت ارزیابی نحوه شبیهسازی رسوب در سیلابهای هر ماه سیلابی، رسوبات به صورت تجمعی در هرماه مورد ارزیابی قرار میگیرند.
3-16 متوسط انتقال رسوب در نرمافزارهای HEC RAS 4.1 و GEP 4.3
بررسی مربوط به متوسط انتقال رسوب جهت مقایسه با متوسط انتقال رسوب در ایستگاه کشکان پلدختر در هریک از نرمافزارها میباشد و در نهایت نتیجه هر دو نرمافزار با هم مقایسه خواهند شد.
3-17 درصد انتقال رسوب سیلابها در نرمافزار HEC RAS 4.1 و GEP 4.3
درصد انتقال رسوب در هریک از ماههای سیلابی، و مقایسه آن در هر دو نرمافزار با دادههای اندازهگیری شده در ایستگاه به منظور مقایسه درصدی و اطلاع از افزایش یا کاهش آن در ماههای با وقوع سیل با دبی سیل بالا یا کم میباشد.
3-18 واسنجی و صحت سنجی مدلها
در این قسمت برای ارزیابی شبیهسازی رسوب سیلابها نرمافزارهای بهکاربرده شده و دقت شبیهسازی رسوب در آنها، در این تحقیق از معیارهای ناش- ساتکليف31و ضریب همبستگی استفاده شد که روش ان به تفصیل در زیر آمده است.
3-19-1 معيار ناش- ساتکليف (C1)
ناش و ساتکليف (1970) يک ضريب بيبعد به نام کارايي مدل NS ارائه دادند. اين معيار تحت عنوان ناش و ساتکليف معروف است. اين معيار نشان دهنده دقت شبيهسازي مدل بوده و شامل استاندارد واريانس باقي ماندهها ميشود. اين معيار از مقادير منفي تا 1 تغيير ميکند و هرچه به 1 نزديکتر شود نشان دهنده تناسب بين مقادير مشاهداتي و مقادير شبيهسازي شده ميباشد.
C3=1-(∑_(i=1)^N▒(Qs_i-Qo_i )^2 )/(∑_(i=1)^N▒(Qo_i-(Qo) ̅ )^2 ) (36)
که در آن Qs_i داده شبیهسازی شده و Qo_i داده اندازهگیری شده، i شماره داده، N تعدادکل دادههاست.
3-19-2 معیار ضریب همبستگی:
این ضریب به منظور تعیین میزان رابطه، نوع و جهت رابطهی بین دو متغیر فاصلهای یا نسبی و یا یک متغیر فاصلهای و یک متغیر نسبی به کار برده میشود. چندین روش محاسباتی معادل میتوان برای محاسبهی این ضریب تعریف نمود.
– روش محاسبه با استفاده از اعداد خام :
(37)
که در آن x دادههای اندازهگیری شده و y دادههای شبیه سازی شده است.

4- نتایج
در این فصل نتایج هر یک از مراحل تحقیق و اجرای نرمافزارها به صورت جدول، شکل و نمودار آورده شده است.
4-1-نتایج آزمون دادهها
با انجام آزمون کفایت و همگنی نتایج نشان داد که دادههای مورد استفاده همگن بوده و طول دوره آماری برای بررسی انتقال رسوب سیلابها کافی میباشند.
4-2- منحنی سنجه رسوب و معادله توانی آن در ایستگاه کشکان پلدختر
با توجه به جدول(4-1)، منحنی سنجه مدل حد وسط دستهها دارای کمترین میانگین مربعات خطا و بهترین قابلیت پیشبینی است در نتیجه این مدل به عنوان مناسبترین مدل برآورد رسوب معلق از میان مدلهای مورد بررسی تعیین میگردد. منحنی سنجه حاصل از روش حد وسط دستهها برای بارمعلق در ایستگاه کشکان پلدختر در شکل (4-1) آمده است.
جدول(4-1) مقادیر میانگین مربعات خطا در مدلهای مورد بررسی
MSE
MSIE
ضریب همبستگی
وضعیت تفکیک دادها
نام مدل
ردیف
23/0
23/0
824/0
همه دادهها
خطی
1
2/0
21/0
798/0
بهار
فصلی
2

135/0
403/0
تابستان

322/0
756/0
پاییز

177/0
818/0
زمستان

145/0
254/0
9/0
همه داده ها
حد وسط
3
192/0
183/0
658/0
فروردین
ماهانه
4

233/0
704/0
اردیبهشت

129/0
651/0
خرداد

118/0
483/0
تیر

174/0
394/0
مرداد

125/0
268/0
شهریور

334/0
329/0
مهر

31/0
79/0
آبان

248/0
812/0
آذر

157/0
758/0
دی

14/0
861/0
بهمن

211/0
753/0
اسفند

رابطهی (1) نیز معادله توانی مربوط به بازسازی دادههای رسوبی با استفاده از حد وسط دستهها میباشد.
Q_s=0.306Q^2.382 (1)
که در آن دبی جریان به صورتQ (m3/s) و رسوب به صورت Qs (ton/day) میباشد.

شکل (4-1)- منحنی سنجه رسوب و معادله توانی آن براي تعیین بار معلق در ایستگاه پلدختر کشکان

4-3- تعیین سیلابها
در ایستگاه کشکان پلدختر از سال 1359 تا 1389 تعداد زیادی سیل در روزهای مختلف ثبت شده است اما در همه این سیلابها رسوب اندازهگیری نشده بود، که در این مطالعه سیلابهایی که دارای رسوب اندازهگیری شده بودند مورد استفاده قرار گرفتند. تعداد سیلابهای مورد بررسی 76 مورد بود. که در اواخر فصل زمستان و اوایل بهار رخ داده است. توزیع وقوع سیلابهای دوره آماری در ماههای دی، بهمن، اسفند و فروردین میباشد شکل(4-2). همچنین با اجرای نرمافزار HYFA برای تعیین مناسبترین توزیع فراوانی سیلاب، نتایج نشان داد که توزیع سیلابها در دوره آماری از لوگ پیرسون نوعIII پیروی میکند شکل(4-3).

شکل(4-2) توزیع وقوع سیلابها در دوره آماری

شکل(4-3) نمودار تحليل فراواني حداكثر لحظه اي سيلاب ايستگاه پلدختر بر اساس توزيع پيرسون تيپ III
4-4-دانهبندی مواد بستری
برای اجرای نرمافزار HEC RAS 4.1 وجود دانهبندی ذرات کف بستر الزامی میباشد. پس از ورود دانهبندی مواد بستر در پنجره مربوط به رسوب، شکل (4-4) که نرمافزار برای اجرا نیاز به آن دارد حاصل شد.

شکل(4-4)-منحنی دانهبندی بازه مطالعاتی در رودخانه کشکان
4-5- نتایج شبیهسازی رسوب سیلابها در نرمافزار HEC RAS 4.1
در قسمت خروجی مربوط به نرمافزار HEC RAS 4.1 نتایج شبیهسازی بار کل رسوب در مواقع سیلابی با استفاده از روابط موجود در نرمافزا

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد درباره  ،   ، تو، Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درمورد خانه‌ی تقدیری، وضعیت اقتصادی، وضعیت اجتماعی