نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2....

10
ﻧﺸﺮﻳﻪ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ درﻳ ــ ﺳﺎل ﻧﻬﻢ/ ﺷﻤﺎره17 / ﭘﺎ ﻳﻴ و زﻣﺴﺘﺎن1392 ) 77 - 86 ( 77 ﺗﺨﻤﻴﻦ ﻣﻘﺪار اﻧﺘﻘﺎل رﺳﻮب در اﻣﺘﺪاد ﺳﺎﺣﻞ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮﻣﻮل ﻫﺎي ﻧﻴﻤﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ و ﺷﺒﻜﻪ ﻋﺼﺒﻲ ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ در ﺳﻮاﺣﻞ ﻧﻮر ﻃﻴﺐ ﺻﺎدﻗﻲ ﻓﺮ1 ، ﺳﻴﺪ ﻋﻠﻲ آزرم ﺳﺎ2 * ، ﻣﻬﺪي وﻓﺎﺧﻮاه3 1 ﻛﺎرﺷﻨﺎس ارﺷﺪ، ﮔﺮوه ﻓﻴﺰﻳﻚ درﻳﺎ، داﻧﺸﻜﺪه ﻋﻠﻮم درﻳﺎﻳﻲ، داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس ؛[email protected] ٢ داﻧﺸﻴﺎر، ﮔﺮوه ﻓﻴﺰﻳﻚ درﻳﺎ، داﻧﺸﻜﺪه ﻋﻠﻮم درﻳﺎﻳﻲ، داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس ؛[email protected] 3 اﺳﺘﺎدﻳﺎر، ﮔﺮوه آﺑﺨﻴﺰداري، داﻧﺸﻜﺪه ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﻴﻌﻲ، داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس ؛[email protected] اﻃﻼﻋﺎت ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺗﺎرﻳﺨﭽﻪ ﻣﻘﺎﻟﻪ: ﺗﺎرﻳﺦ درﻳﺎﻓﺖ ﻣﻘﺎﻟﻪ:30 / 08 / 1391 ﺗﺎرﻳﺦ ﭘﺬﻳﺮش ﻣﻘﺎﻟﻪ:29 / 05 / 1392 ﺗﺎرﻳﺦ اﻧﺘﺸﺎر ﻣﻘﺎﻟﻪ:31 / 06 / 1392 ﻛﻠﻤﺎت ﻛﻠﻴﺪي: اﻧﺘﻘﺎل رﺳﻮب ﺷﺒﻜﻪ ﻋﺼﺒﻲ ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ ﻓﺮﻣﻮل ﻫﺎي ﻤﻪ ﺗﺠﺮﺑ درﻳﺎي ﺧﺰر ﭼﻜﻴﺪه ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ اي ﺑﻴﻦ ﻓﺮﻣﻮل ﻫﺎي ﻧﻴﻤﻪ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺳﺮك) C.E.R.C ) ، واﻟﺘﻮن و ﺑﺮﻧﻮ( W.B ) ، ﻓﻦ در ﻣﻴﺮ( V ،( ) ﻛﺎﻣﻔﻮسKamphuis و روش( ) ﺷﺒﻜﻪ ﻋﺼﺒﻲ ﻣﺼﻨﻮﻋﻲANN ﺑﺎ ﻣﻘﺎدﻳﺮ اﻧﺪازه( ﮔﻴﺮي ﺷﺪه در ﺑﺎزه زﻣﺎﻧﻲ ﻣﻬﺮ ﺗﺎ آﺧﺮ آذرﻣﺎه ﺳﺎل1390 ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻠﻪ ﮔﻴﺮ ﻋﻤﻮدي رﺳﻮب اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ. در ﻣﺪل ﻣﺒﺘﻨﻲ ﺑﺮ روش ﺷﺒﻜﻪ ﻋﺼﺒﻲ، ﺷﺶ ﻣﺘﻐﻴﺮ اﺻﻠﻲ ﻣﻮﺛﺮ در ﻧﺮخ اﻧﺘﻘﺎل رﺳﻮب در اﻣﺘﺪاد ﺳﺎﺣﻞ در ﻧﻈﺮﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎن داد ﻛﻪ در ﻣ ﺎن ﻓﺮﻣﻮل ﻫﺎي ﻤﻪ ﺗﺠﺮﺑ ﺑﺮرﺳ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺰدﻳﻚً ﺷﺪه، ﻓﺮﻣﻮل ﻛﺎﻣﻔﻮس ﺗﻘﺮﻳﺒﺎ ﺗﺮي ﺑﻪ واﻗﻌﻴﺖ را اراﺋﻪ ﻧﻤﻮده اﺳﺖ و ﻣﻘﺪار7 % اﺧﺘﻼف ﻧﺘﺎﻳ ﺣﺎﺻﻞ از آن ﺑﺎ ﻣﻘﺎد ﻣﺸﺎﻫﺪاﺗ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺧﻄﺎ در اﻧﺪازه ﮔﻴ ي ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ ي ﻣﺪل ﺑﺎﺷﺪ. در ﻣﻘﺎ ﺴﻪ، ﻧﺘﺎ ﺣﺎﺻﻞ از ﻣﺪل ﻣﺒﺘﻨ ﺑﺮ روش ﺷﺒﻜﻪ ﻋﺼﺒﻲ ﻣﺼﻨﻮﻋ ﺑﺎ داده ﻫﺎ ي ﺪاﻧ ﺑﻪ ﻣ ﺰان ﺣﺪود6 ﺧﻄﺎ اﺧﺘﻼف داﺷﺘﻪ و ﻟﺬا% ، ﺑﻪ دﻟﻴﻞ دﻗﺖ ﺑﺎﻻﺗﺮ در ﺑﺮآورد ﻧﺮخ اﻧﺘﻘﺎل رﺳﻮب ﺟﻬﺖ اﺳﺘﻔﺎده در ﺗﺤﻘ ﻘﺎت ﻣﺸﺎﺑﻪ ﺗﻮﺻ ﮔﺮدد.Prediction of Alongshore Sediment Transport Rate Using Semi-Empirical Formulas and an Artificial Neural Networks (ANNs) model in Noor Coastal zone Tayeb Sadeghifar 1 , Seyed Ali Azarmsa 2 *, Mehdi Vafakhah 3 1 MSc., Faculty of Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor; [email protected] 2 Associate Professor, Faculty of Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor; [email protected] 3 Assistant Professor, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor; [email protected] ARTICLE INFO Article History: Received: 20 Nov. 2012 Accepted: 20 Aug. 2013 Available online: 22 Sep. 2013 Keywords: Sediment Transport Artificial Neural Network Semi-Empirical Formulas Caspian Sea ABSTRACT Comparisons made between the measured data carried out from September to December 2012 using a streamer trap and the results of some semi-empirical formulas including C.E.R.C, Walton and Bruno (W.B), van der Meer (V), Kamphuis (K), and an Artificial Neural Network (ANN) model. Six dominant variables are considered in the ANN model to estimate long-shore sediment transport rate. Results reveal that among the semi-empirical formulas, Kamphuis formula has provided more reliable results than others and its %7 errors related to the observed data is partially resulted from the errors in input parameters. In contrast, the ANN model provides more accurate results with %6 error related to measured data and thus it is recommended to be applied in long-shore sediment transport rate estimation in similar research contexts. Downloaded from marine-eng.ir at 17:48 +0430 on Wednesday September 16th 2020

Transcript of نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2....

Page 1: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

)86-77(1392و زمستان زيي/ پا17سال نهم/ شماره اــنشريه مهندسي دري

77

و تجربي نيمه هايتخمين مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل با استفاده از فرمول

نور سواحل در مصنوعي عصبي شبكه

3، مهدي وفاخواه*2، سيد علي آزرم سا1طيب صادقي فر

[email protected] ؛دريا، دانشكده علوم دريايي، دانشگاه تربيت مدرسگروه فيزيك كارشناس ارشد، 1 [email protected] ؛گروه فيزيك دريا، دانشكده علوم دريايي، دانشگاه تربيت مدرس دانشيار، ٢ [email protected]؛ گروه آبخيزداري، دانشكده منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرساستاديار، 3

اطالعات مقاله

تاريخچه مقاله:

30/08/1391تاريخ دريافت مقاله:

29/05/1392پذيرش مقاله: تاريخ

31/06/1392تاريخ انتشار مقاله:

كلمات كليدي: انتقال رسوب

شبكه عصبي مصنوعي

يتجرب مهين هايفرمول

درياي خزر

چكيده

)، V)، فن در مير (W.B)، والتون و برنو (C.E.R.C( سرك تجربينيمه هايفرمول بين ايمقايسه

زماني بازه در شده گيري) با مقادير اندازهANNشبكه عصبي مصنوعي () و روش Kamphuisكامفوس (

بر مبتني مدل در. است شده انجام رسوب عمودي گيرتله از استفاده با 1390 سال آذرماه آخر تا مهر

در نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل در نظرگرفته شد. نتايج اصلي موثرروش شبكه عصبي، شش متغير

به تريشده، فرمول كامفوس تقريباً نتايج نزديك يبررس يتجرب مهين هايفرمول انينشان داد كه در م

ممكن است مربوط يمشاهدات ريحاصل از آن با مقاد جنتاي اختالف% 7 مقدار و است نموده ارائه راواقعيت

بر روش شبكه يحاصل از مدل مبتن جينتا ،سهيمدل باشد. در مقا يپارامترها يرگيبه خطا در اندازه

به دليل دقت باالتر در ،% خطا اختالف داشته و لذا6حدود زانيبه م يدانيم يبا داده ها يعصبي مصنوع

گردد. يم هيمشابه توص قاتيبرآورد نرخ انتقال رسوب جهت استفاده در تحق

Prediction of Alongshore Sediment Transport Rate Using Semi-Empirical

Formulas and an Artificial Neural Networks (ANNs) model in Noor Coastal zone

Tayeb Sadeghifar1, Seyed Ali Azarmsa

2*, Mehdi Vafakhah

3

1 MSc., Faculty of Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor; [email protected]

2 Associate Professor, Faculty of Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor; [email protected]

3 Assistant Professor, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor; [email protected]

ARTICLE INFO Article History:

Received: 20 Nov. 2012

Accepted: 20 Aug. 2013

Available online: 22 Sep. 2013

Keywords:

Sediment Transport

Artificial Neural Network

Semi-Empirical Formulas

Caspian Sea

ABSTRACT

Comparisons made between the measured data carried out from September to

December 2012 using a streamer trap and the results of some semi-empirical formulas

including C.E.R.C, Walton and Bruno (W.B), van der Meer (V), Kamphuis (K), and

an Artificial Neural Network (ANN) model. Six dominant variables are considered in

the ANN model to estimate long-shore sediment transport rate. Results reveal that

among the semi-empirical formulas, Kamphuis formula has provided more reliable

results than others and its %7 errors related to the observed data is partially resulted

from the errors in input parameters. In contrast, the ANN model provides more

accurate results with %6 error related to measured data and thus it is recommended to

be applied in long-shore sediment transport rate estimation in similar research

contexts.

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 2: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

نور سواحل در مصنوعي عصبي شبكه و تجربي نيمه هايتخمين مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل با استفاده از فرمول/ فر و همكارانصادقي

78

مقدمه -1

بيني نرخ انتقال رسوب سواحل پيش يكي از وظايف مهم مهندسين

با برآورد صحيح از نرخ انتقال رسوب، .باشددر نواحي ساحلي مي

از تغييرات مورفولوژي سواحل و تاثير مناسبيبيني توان پيشمي

.]1[ آن بر ساختار خطوط ساحلي انجام داد

امواج از طريق وزش باد بر روي سطح آب انرژي گرفته و تشكيل

نگام رسيدن به منطقه شكست مقدار زيادي از انرژي شوند و ه مي

شكست امواج باعث آشفتگي در ستون .دهند خود را از دست مي

طور كلي انتقال رسوب در نواحي به. گردد آب و حركت رسوبات مي

ساحلي به دو دسته انتقال رسوب موازي ساحل و انتقال رسوب

سرعت جريان مورد اول به خاطر .شود عمود بر ساحل تقسيم مي

ناشي از امواج اتفاق افتاده، در حالي كه انتقال رسوب عمود بر

-هاي مداري مربوطه و جرياندليل نيروي امواج، سرعت ساحل به

هاي انتقال هر كدام از اين شيوه .آيد وجود مي هاي زيركش به

رسوب به نوبه خود توسط دو مكانيزم انتقال بار بستر و بار معلق

].2،3گيرند [ يرسوب صورت م

به ساحلي شكست امواج در نزديكي منطقه ساحلي و جريانات

عنوان دو عامل اصلي شناخته شده در انتقال رسوب در سواحل

]. 4[ باشندمي

يساحل، در ط در امتدادنرخ انتقال رسوب هاي محاسبه فرمول

كه در ) (C.E.R.C. فرمول سرك اند يافتهمختلف تحول يانسال

يشنهاد شد، توانايي برآورد نرخ انتقال رسوب ناشي از پ 1984سال

- كه فرمولدرحالي. امواج را فقط با توجه به مشخصات موج داشت

نظر در يزبستر را ن يبش يرتاث هاي پيشنهادي توسط كامفوس

.]5دهد [ ميارائه تري را ير واقعيگرفته و مقاد

رسوب در انتقال نرخ ترين فرمول براي تخمينمشهورترين و ساده

اين فرمول ].6باشد [مي) C.E.R.Cامتداد ساحل فرمول سرك (

مقدار انتقال رسوب آن،شده است كه در س ارائهتوسط باج و كراو

ينآيد. بيشترصورت حجمي به دست مي در امتداد ساحل به

كه متاثر- مطالعه انتقال رسوب در امتداد ساحل زمينه در هاتالش

]. 8، 7است، گسترش يافته است [ساحل موازيهاي از مولفه

هاي سه بعدي براي كامفوس در ادامه مطالعات خود بر روي مدل

تناوب موج يمحاسبه نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل، اثر دوره

را نيز وارد مطالعات نمود و با استفاده از خاصيت پارامترهاي بدون

معادله جديدي بعد و حذف بعضي از پارامترهاي غير ضروري به

]. 9دست يافت [

براي هاي پارامتريك و مدلهاي تجربي فرمولتعداد زيادي از

تابعي به صورت ساحل رسوب در امتداد بيني نرخ انتقالپيش

- مدل]. 4اند[پيشنهاد شده حلاوشيب سامواج شكنا هاي ازمشخصه

،جامواشرايط تابعي از محاسبه انتقال رسوب تر پيچيده هاي

، به منظور تعيين انتقال حين مكاني در تغييراتو ارزيابي تاجريان

ي فرمول انتقال رسوب بايكريك]. 10باشند[ميمورفولوژيكي عوارض

تركيبي است اتهاي توسعه يافته براي امواج و جريانازفرمولديگر

هاي انتقال رسوب براي رودخانه پيشنهادشده به كه بر اساس فرمول

بايالرد و ]. 12، 11طراحي شد [ كفريجلين- وسيله كالينسكه

هاي مشتق شده براي ميزان انتقال رسوب در امتداد فرمول اينمان

نرخ ]. 14، 13[ محاسبه كردند ساحل را بر اساس رابطه بگنولد

انتقال رسوب در امتداد ساحل نيز با استفاده از ارتفاع شكست،

ر امتداد و ميانگين سرعت جريان د 1عرض منطقه خيزآب ساحلي

ن ف]. 15شود [ساحل در منطقه خيزآب ساحلي محاسبه مي

ينيك فرمول مشتق شده براي محاسبه ميزان انتقال رسوب در ار

ها امتداد ساحل را بر اساس تئوري ميزان انتقال رسوب در رودخانه

به دست آورد و واتانابه فرمولي براي بار كل بر اساس ايده مدل

-دادهتوسط فرمول واتانابه و ضرايب آن ].17، 16[مطرح كرد2تواني

. با اين وجود، است هاي آزمايشگاهي و ميداني كاليبره و تائيد شده

هنوز مقادير ضرايب ثابت در فرمول شناخته نشده و وابسته به

ر فرمولي نيمه تجربي فن در مي .باشدميج و رسوب امواشرايط

حل سنگي، شني بر روي سوا گيري انتقال رسوب ساحليبراي اندازه

بايرام و همكارانميزان انتقال رسوب در ]. 18اي ارائه كرد[يا ماسه

امتداد ساحل را در منطقه خيزآب ساحلي و منطقه يورش موج

بيني فرمول مشهور سرك و ارزيابي مناسبي از قابليت پيشمطالعه

]. كبيري ساماني و 19دست آوردند [ها ميداني بهرا براساس داده

با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي و منطق فازي نرخ همكاران

مورد انتقال رسوب در امتداد ساحل درسواحل جنوبي ايران را

گيري كردند كه شبكه عصبي با ارزيابي قرار داده و نتيجه

نمايد بهترين جواب را ارائه مي �Rو بيشترين RMSEكمترين

هاي ده از تله]. كومار و همكاران با مقايسه مقادير به دست آم4[

گير مستقر بر روي يك خط پوشا در منطقه خيزآب و رسوب

تخمين نرخ انتقال رسوب در امتداد سواحل هندوستان با استفاده از

اين تجربي سرك، والتون و برنو و فن راين، به هاي نيمهفرمول

فرمول سرك تجربي، هاي نيمهنتيجه رسيد كه از ميان فرمول

]. بختيار و همكاران تخمين 20نمايد [ئه ميبهترين تخمين را ارا

نرخ انتقال رسوب در امتداد سواحل ارگي در كشور هندوستان را با

استفاده از سيستم استنتاج فازي عصبي به دست آوردند و نشان

-دادند كه سيستم استنتاج فازي عصبي قابليت بهتري را دارا مي

ها اين روشك از هيچ يدهد كه نشان مي منابعمرور ]. 21باشد [

ميزان انتقال رسوب در امتداد ساحل را به صورت دقيق تعيين

كنند.نمي

بيني معرفي شده هائي كه در زمينه پيشيكي از جديدترين روش

براي كاربردهاي باشد كهمي شبكه عصبي مصنوعياست روش

هاي مطالعه شده مربوط به استوبر نمونه .مختلف استفاده شده است

براي برآورد بيني سيل، ازمسيلله و همكارانبراي پيش انو همكار

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 3: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

)86-77( ،92)، بهار و تابستان 17سال نهم ( ا،يدر يمهندس هينشر /صادقي فر و همكاران

79

دبي روزانه سرريز، سينگ و همكاران و روچي كالرا و همكارانبراي

]. همچنين كبيري 25، 24، 23، 22[باشندتخمين ارتفاع موج مي

ساماني و همكاران شبكه عصبي مصنوعي و منطق فازي را در

]. 4[ بيني انتقال رسوب استفاده نمودندپيش

نرخ زمينه تخمين در اي ، مطالعهساحلي نور منطقهدر ، تاكنون

مهندسي و ياتانجام عمل يبرا است.انتقال رسوب انجام نگرفته

و يشيمناطق فرساحفاظت از سواحل برآورد اين نرخ و بررسي

بنابراين هدف از تحقيق حاضر برآورد .گذاري ضروري استرسوب

مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل شهرستان نور در درياي خزر با

تجربي و يك مدل شبكه عصبي هاي نيمهاستفاده از فرمول

ترين فرمول ها و تعيين مناسبمصنوعي، مقايسه نتايج و دقت آن

باشد.يا مدل مي

است كه: اين تحقيق بر اين اساس سازماندهي شده

ها شامل خصوصيات منطقه مورد مطالعه و مواد و روش 2در بخش

گيري پارامترهاي مورد نياز به صورت مشاهداتي و چگونگي اندازه

تجربي مورد هاي نيمهگيري شده و توضيحي در مورد فرمولاندازه

نتايج 3گردد. در بخش استفاده و شبكه عصبي مصنوعي ارائه مي

هاي نيمه تجربي و شبكه عصبي مصنوعي و رمولحاصل از كاربرد ف

-انجام مي گيرگيري شده توسط تلهها با مقادير اندازهمقايسه آن

گيري و پيشنهادهاي تحقياتي براي كارهاي گيرد. در پايان نتيجه

آتي ارائه مي شود.

ها مواد و روش -2

خصوصيات منطقه مورد مطالعه - 2-1

شهرستان نور در جنوب درياي خزر اين تحقيق در منطقه ساحلي

20/5˝هاي جغرافيايي متر واقع در حد فاصل عرض 2400به طول

هاي جغرافيايي شمالي و طول 37˚17΄ 93/40˝تا36˚52΄

ايستگاه در طي 4در شرقي 50˚ 32΄16/17˝تا53˚27΄18/37˝

-انجام شد. خصوصيات ايستگاه 1390تا آخر آذرماه سال ماهمهر

ها واقع در خط ساحلي با فواصل مناسب در ههاي برداشت داد

متر در نظر گرفته شد و نمونه برداري به صورت روزانه 600حدود

).1(شكل در زمان مشخص براي هر ايستگاه انجام گرفت

روش تحقيق -2-2

)،���(ارتفاع موج شكنا به منظور انجام تحقيق، پارامترهائي مانند

عرض منطقه و )�( شكنا جاموا، زاويه )(تناوب موج يدوره

با استفاده از مشاهدات ميداني رصد و ثبت )�(خيزآب ساحلي

با استفاده از )�(گيري سرعت جريان در امتداد ساحلاندازه گرديد.

در هر ايستگاه با استفاده از )� (شيب ساحل ، و1سرعت سنج

1205مدل ) Current meter(سرعت سنج آلماني-1

5/2عمق گيري عمق آب و فاصله افقي بين خط ساحل واندازه

براي تعيين از رسوبات منطقه بردارينمونه متري به دست آمد.

متري و 5متري، 5/2در خط ساحلي و در اعماق بندي رسوبدانه

انتقال آزمايشگاهمتري با استفاده از گراپ برداشت شد و به 10

رسوب مراحل ي هاهاي نمونهبراي تعيين محدوده اندازهيافت.

هاي رسوب براساس دستور الك كردن نمونهشستن، خشك كردن و

) انجام شد. متوسط BSI;1967,1986العمل استاندارد انگليس (

) به طور مستقيم از منحني���يا ( ���رسوب ي اندازه نمونه

). 1رسوب به دست آمد ( جدول توزيع

5/2عمق •منطقه مورد مطالعه ساحل خزر، شهرستان نور ( -1شكل

متري) 10عمق *،متري 5عمق �،متري

لذا، اين .ب ساحلي يكنواخت نيستآمنطقه خيز در سرعت جريان

تزريق رنگ و بر حسب مسافت و زمان روشسرعت با استفاده از

. شدمحاسبه نيز طي شده از نقطه تزريق رنگ تا خط ساحلي

بر اساس با استفاده از مشاهدات ميداني و جامواارتفاع گيري اندازه

صورت گرفت دستور العمل بخش مهندسي سواحل ارتش آمريكا

تناوب امواج، فاصله زماني بين ي]. براي به دست آوردن دوره26[

3گيري نموده و متوسط حداقل دو موج متوالي را با كرونومتر اندازه

امواج در ي تناوبدورهمقدار به دست آمده از اين روش به عنوان

نظر گرفته شد. زاويه امواج شكنا با خط ساحل نيز با مشاهده و

]. 26استفاده از يك نقاله تعيين شد [

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 4: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

نور سواحل در مصنوعي عصبي شبكه و تجربي نيمه هايتخمين مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل با استفاده از فرمول/ فر و همكارانصادقي

80

متر) در ساحل خزر ، شهرستان نورگيري بين هر دو ايستگاه (بر حسب ميليا با ميانگينهها در ايستگاهمشخصات آماري قطر دانه -1جدول

متري 10عمق متري 5عمق متري 5/2عمق مكان

D16 D50 D84 D16 D50 D84 D16 D50 D84 قطر دانه

S1 25/0 18/0 12/0 14/0 11/0 07/0 13/0 09/0 07/0

S2 22/0 16/0 12/0 14/0 125/0 09/0 13/0 09/0 06/0

S3 24/0 19/0 12/0 14/0 125/0 08/0 13/0 09/0 08/0

S4 23/0 17/0 12/0 14/0 12/0 085/0 13/0 09/0 06/0

)C.E.R.Cفرمول سرك ( - 2-3

طور گسترده بههائي است كه از جمله فرمولفرمول سرك

.گيردقرار مي مورد استفاده���برايمحاسبه انتقال رسوب كل

گيري در سرتاسرعرض منطقه شكست انتگرال���شايان ذكر است

توان به شكلي سازگار از نظر ابعادي شده است. فرمول سرك را مي

هاي متفاوتي از اين فرمول به وسيله كاربران نسخه]. 2[ تبديل كرد

ها در نحوه مورد استفاده قرار گرفته است؛ تفاوت عمده اين نسخه

باشد. و معيار شكست مي) ��( ظر گرفتن سرعت گروهي موجدر ن

���.�.�(�ℎ)=��با درنظر گرفتن = 0.8ℎ در منطقه

�Hشكست، و = شود. مي حاصل) 1( ، فرمول ساده�#"�2

���= �.��$�%.&'()*.&+,-(�/))

�01 )1 (

(= نرخ انتقال رسوب���كه در آن؛ #2گيري شده در انتگرال)�

سرتاسر عرض منطقه شكست، بر حسب حجم رسوبات (بدون در

شتاب ثقل؛ = �نظر گرفتن فضاي منفذي) عبوري در واحد زمان،

= زاويه موج و خط �ر نقطه شكست، = ارتفاع موج موثر د ���

- = جرم مخصوص نسبي رسوبات مي sساحلي در نقطه شكست، و

ترين شكل معادله سرك است كه با به كار ساده 1معادله باشد.

].27[ دست آمده استه بردن تئوري خطي امواج آب كم عمق ب

)1989(( فرمول والتونو برنو - 2-4

باشد.مي 2 معادلهبه صورت ) 1989فرمول والتون و برنو(

)2 ( � = KAg�67(WV�:)�.;<(&=* )( >>%)?@

كه در آن:

CB ، 005/0= ضريب اصطكاك برابر�عرض منطقه خيزآب =

= ميانگين سرعت جريان در امتداد ساحل V،ساحلي بر حسب متر

)بر حسب متر بر ثانيه، CC%)DE = سرعت جريان در امتداد ساحل

= نرخ انتقال رسوب �]، 9با پارامترهاي مختلط است [ 4/0برابر با

= ثابت بدون بعد Kدر امتداد ساحل بر حسب متر مكعب بر سال،

، 39/0با مقدار متناسب با شار انرژي انتقال رسوب در امتداد ساحل

F = ( 1(GH0G)�(10I)) ،JK جرم مخصوص رسوب برابر با =

= جرم مخصوص آب دريا برابر با ρكيلوگرم بر متر مكعب، 2650

شتاب ناشي از گرانش برابر با = �كيلوگرم بر متر مكعب، 1025

= ���، 4/0= تخلخل رسوب برابر با Lمتر بر مجذور ثانيه، 81/9

].23ارتفاع موج شكنا بر حسب متر [

فرمول كامفوس -2-5

موج، شيب ساحل و تناوب يهورفرمول كامفوس شامل تاثيرات د

باشد. ) مي3و به صورت معادله ( اندازه دانه است � = 2.27���� 1.� ��.;��0�.��6NO�.P(2�) )3 (

= معادل نرخ انتقال رسوب بر حسب كيلوگرم بر ثانيه �كه در آن

) بازنويسي كرد:4توان آن را به صورت معادله (است و مي

� = 6.4 � 10T���� 1.� ��.;��0�.��6NO�.P(2�) )4(

= نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل (�كه در آن؛ #2UVW" ؛(��� =

= زاويه موج شكنا، �تناوب موج، ي= دوره ارتفاع موج شكنا،

X 13باشد [بندي مي= اندازه دانه�= شيب ساحل و.[

)1990فرمول فن در مير ( - 2-6

فن در مير فرمولي براي محاسبه نرخ انتقال رسوب در طول سواحل

].18شود [شني ارائه نمود كه در آن اثر انكسار امواج نيز وارد مي

(Y(

�Z[&%* ) = 0.0012('() \]�^_[&% ) `'() \]�^_[&% − 11b sinf )5(

> 5010>حدود كاربرد فوق براي '()به دست آمده ��باشد. مي %&]_∆

داراي واحد (#2وابسته به قطر ذرات �� 5باشد. در معادله ) مي�

معادله به صورت 11براي قطر ذارت كوچكتر با حذف فاكتور است.

شود:تبديل مي 6ساده معادله

�� = 0.0038���� i�j�kl sin(2f) )6 (

50 <اين فرمول براي دامنه '()]. كه در 18صادق است [ %&]_∆

= قطر ��Dnموج مشخصه،ارتفاع = ��زاويه شكست موج، = fآن؛

نرخ =��تناوب موج غالب، يدوره= اسمي (ميانه) اندازه ذرات،

اشباع شده چگالي نسبي رسوب =∆انتقال رسوب در امتداد ساحل و

باشد. مي

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 5: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

)86-77( ،92)، بهار و تابستان 17سال نهم ( ا،يدر يمهندس هينشر /صادقي فر و همكاران

81

توزيع اندازه دانه رسوب - 2-7

-اي معموالً بعد از نمونهبندي رسوبات سواحل ماسهخصوصيات دانه

شود. معموالً جرم حجمي رسوبات و مي گيري و آزمايش مشخص

باشند كه از طريق آزمايشات اندازه ذرات رسوب، دو پارامتر مهم مي

شود به هاي خاك انجام ميول و مشابه آنچه كه بر روي نمونهمعم

ايستگاه 4برداري از رسوبات در آيد. در اين تحقيق نمونهدست مي

5متري، 5/2عماق ) و در ا1و در امتداد عمود بر ساحل (شكل

(گراپ ) انجام متري با استفاده از نمونه بردار رسوب10متري، و

ها به آزمايشگاه انتقال يافته و بعد از شستن و گرفت. سپس، نمونه

، مطابق هاي مختلفخشك كردن با استفاده از دستگاه شيكر و الك

بندي ) دانهBSI; 1967, 1986دستور العمل استانداراد انگليس (

ها انجام شد.نمونه

گيرينرخ انتقال رسوب در امتداد ساحلاندازه -2-8

هاي منظور محاسبه نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل روشبه

متعددي وجود دارد كه نتايج حاصل از روابط ارائه شده براي

هاي عمده با يكديگر دارند. اين محاسبه نرخ انتقال رسوب، تفاوت

ناشي از روشي است كه معادله براساس آن به ها عمدتاً اختالف

جايي كه اين روابط براي سواحل خاصي به دست آمده است. از آن

هاي حاصل از آن در سواحل اند، احتمال دارد كه جوابدست آمده

هاي مناسبي نباشند. بنابراين قبل از استفاده از اين ديگر، جواب

از آنها را مورد معادالت در هر منطقه بايد محدوديت استفاده

- بررسي قرار داد. براي محاسبه نرخ انتقال رسوب مشاهداتي از تله

برداري مقدار رسوب گرفته گير رسوب استفاده شد و بعد از نمونه

شار شده تخليه و به آزمايشگاه انتقال يافت و در آون خشك شد.

به دست آمد. 7با استفاده از معادله pدر ستون oرسوب

o(p) = K(q)∆r∆s∆t )7 (

= شار رسوب (oكه در آن؛ q�#*.� ،(pگير، افزايش در = تعداد تله

Kتعداد در بستر ( = pها () و با كاهش ستون1 = u (v وزن =

متر براي اين 15/0= ارتفاع ستون نازل Kg ،(wℎ )خشكرسوب (

متر براي اين تحقيق) 25/0گير (= عرض نازل تله Δw،تحقيق)

برداري (بر حسب ثانيه). =فاصله زماني نمونه Δtو

3عصبي مصنوعي شبكه -2-9

-فرمول و شبكه عصبي مصنوعياي بين مقايسه ،نتايجبا استفاده از

، فن در مير و التون و برنو، و)C.E.R.Cسرك( تجربينيمه هاي

از طريقشبكهگيرهاي ميداني انجام شد.آموزش كامفوس با اندازه

. ساختار شبكه عصبي در اين بوده است4الگوريتم انتشار به عقب

سه اليه شامل يك اليه ورودي، يك اليه مخفي و يتحقيق، شبكه

باشد. براي جلوگيري از كوچك شدن بيش از يك اليه خروجي مي

استاندارد هاي شبكهعصبي مصنوعي، ورودي هاي شبكهوزن حد

5ها با استفاده از آزمونپس از استاندارد كردن داده]. 28[ نددشM و

در ].29[ شبكه تعيين شد موزشهاي آميزان ارزش گاما تعداد داده

هاي اليه هاي اليه ورودي و تعداد نرونمرحله بعد تعداد نرون

].30شد [ مخفي تعيين

مدل شبكه عصبي مصنوعي با استفاده از مجموعه آموزشي تحت

شوند. ها ساخته ميگيرد و تركيبات مختلفي از وروديآموزش قرار مي

ها، از به منظور ارزيابي نتايج شبكه عصبي مصنوعي و مقايسه آن

معيارهاي ريشه ميانگين مربعات خطا و ضريب كارآيي و نمودار

معيارهاي آماري .شدو برآوردي استفاده ايهاي مشاهدهپراكنش داده

ن يگ)، مجذور ميانN|6}مورد استفاده دراين مطالعه عبارتند از اريبي (

)، ضريب {v)، شاخص پراكندگي (RMSEمربعات خطا (

) و ضريب همبستگي MSE)، ميانيگن مربعات خطا (~�كارآيي(

)Rقرار دارد و ). مقدار مجذور ميانگين مربعات خطا بين صفر و يك�

- تر باشد نشانگر باال بودن دقت پيشآن هرچه به صفر نزديك مقدار

باشد و بيانگر درصد بيني است. شاخص پراكندگي بر حسب درصد مي

باشد كه شده نسبت به مقادير واقعي مي بينيهاي پيشپراكندگي داده

بيني است. همچنين كننده عدم پراكندگي در پيشمقدار صفر بيان

- 1و 1باشد و مقدار مي 1تا - 1) بينRمقدار ضريب همبستگي (

روابط 13الي 8باشد. روابط بيني بدون خطا ميكننده پيشبيان

باشند. محاسبه معيارهاي آماري مي

{N|6 = 1� (∑ (L� − ��)���1 )8(

��v~ = �1�∑ (L� − ��)����1 )9(

�v~ = 1�∑ (L� − ��)����1 )10(

CE=1-(∑ (I�0��)*����∑ (I�0���)*����

)11(

SI= (����

�C������X+��C��C����)�100 )12(

�� = ∑ ���0���(I�0I�)����(∑ (��0��)*)����

%.&(∑ (I�0I�)*)����%.& )13(

تعداد N=بيني شده، مقدار پيش�L=مقدار مشاهده شده، =��كه

مقدار =�Pمقدار ميانگين مشاهدات و =#��، هاي مشاهداتيداده

يي بين منفي آمقدار عددي ضريب كاربيني شده است. ميانگين پيش

- دهنده تطابق كامل مي نهايت تا يك متغير است و مقدار يك نشان بي

تر باشد، تناسببين هر چه مقادير ساير ضرايب به عدد يك نزديك باشد.

هاي مشاهداتي بيشتر خواهد بود سازي شده و داده هاي شبيه داده

]31 .[

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 6: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

نور سواحل در مصنوعي عصبي شبكه و تجربي نيمه هايتخمين مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل با استفاده از فرمول/ فر و همكارانصادقي

82

و بحثنتايج - 3

هاي شكست مشخصه - 1- 3

نا و شكموج و زاويه ي تناوبدورهروزانه ارتفاع،نحوه تغييرات

نشان داده شده 5 - 2اشكالدر سرعت جريان در امتداد ساحل

متر با 93/0متر تا 03/0 و بين مقاديرمتغير ناارتفاع موج شك. است

يآذرماه است.دورهخر آمهر تا اول متر از 48/0دارمتوسط مق

7/4متوسط ر داثانيه با مق 4/7ثانيه تا 9/1تناوب موج متغير از

باشد.درجه مي 5/23 موج شكناي غالبزاويه .باشدثانيه مي

225در حدود در فصل پاييز منطقه خيرآب ساحليعرض ميانگين

متر بر 6/0متر بر ثانيه تا 1/0باشد.مقادير مختلف سرعت متر مي

.متر بر ثانيه است 35/0دارمتوسط با مقثانيه

در ادامه ذكر اين نكته ضروي است كه انحراف معيار به عنوان يك

جائي كه رود ولي از آنشاخص پراكندگي مناسب در آمار به كار مي

ها و به ويژه واحدهاي اين شاخص مركزي نيز، متاثر از طبعيت داده

طا، شاخص پراكندگي گيري است لذا براي دوري از اين خاندازه

.�نسبي يا ضريب تغييرات ( گيرند. اين ) مورد استفاده قرار مي�

شاخص نشان دهنده اين است كه ميزان پراكندگي، چند درصد

نشان 2آمده را در جدول دستميانگين است كه پارامترهاي به

داده شد

شكناموج تناوب يدوره -2شكل

شكناموج ارتفاع - 3شكل

ساحل امتداد در جريان سرعت -4شكل

شكناموج زاويه - 5شكل

هاي مورد نظردر ساحل خزر شهرستان نورگيري شده از ايستگاهها اندازهخصوصيات آمارتوصيفي به دست آمده از داده -2جدول

واريانس كمينه بيشينه ميانگين متغييرانحراف

معيار چولگي

ضريب

تغييرات

)Tدوره تناوب موج (ثانيه) ( 29/0 11/1 1/1 2/1 91/1 7 8/3 آموزش

29/0 6/3 2/1 5/1 7/2 4/7 17/4 صحت سنجي

29/0 8/1 22/1 5/1 7/2 4/7 2/4 آزمون

)Hارتفاع موج شكنا (متر) ( 63/0 5/0 22/0 05/0 03/0 86/0 35/0 آموزش

66/0 - 93/0 27/0 07/0 07/0 93/0 41/0 صحت سنجي

66/0 61/0 27/0 07/0 07/0 93/0 41/0 آزمون

αزاويه موج شكنا (درجه) (�

(

51/0 03/0 3/11 3/126 2 45 2/22 آموزش

44/0 - 6/0 9/10 2/119 5 40 25 صحت سنجي

44/0 - 15/0 9/10 2/119 5 40 25 آزمون

سرعت جريان در امتداد ساحل (متر

48/0 48/1 12/0 02/0 1/0 6/0 25/0 آموزش

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 7: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

)86-77( ،92)، بهار و تابستان 17سال نهم ( ا،يدر يمهندس هينشر /صادقي فر و همكاران

83

(ادامه) هاي مورد نظردر ساحل خزر شهرستان نورگيري شده از ايستگاهها اندازهخصوصيات آمارتوصيفي به دست آمده از داده -2جدول

55/0 - 63/0 11/0 012/0 1/0 5/0 2/0 صحت سنجي

55/0 7/1 11/0 012/0 1/0 5/0 2/0 آزمون

)�( عرض خيزآب ساحلي (متر)

06/0 - 45/0 2/13 9/173 200 250 228 آموزش

02/0 9/3 4/226 4/226 200 250 224 صحت سنجي 07/0 - 24/0 04/15 4/226 200 250 224 آزمون

گيري شده با استفاده مقادير رسوب مشاهداتي اندازه - 2- 3

گير رسوب از تله

گير گيري شده با استفاده از تلهاندازهمقادير رسوب مشاهداتي

برداري و خشك كردن رسوب در سواحل شهرستان نور بعد از نمونه

ساعت و وزن كردن 24درجه به مدت 105در آون در دماي

رسوب خشك شده و جاگذاري مقادير در فرمول مربوطه، محاسبه و

ترسيم شد. 6نتايج آن به صورت شكل

مصنوعي نتايج شبكه عصبي -3- 3

انجام گرديد. 14ها با استفاده از فرمول سازي دادهنرمال

u� � ��¡�0¡��[

¡�¢£0¡��[� � 0.8� ¤ 0.1 )14 (

داده اوليه، �¥=سازي شده، = مقدار داده نرمال �uكه در آن

¥#W¦=بزرگترين داده و¥#�n= زمونĤكوچكترين داده است. در اين

و 7سنجيدرصد براي صحت 15، 6ها براي آموزشدرصد داده 70

ها مخفي در نظر استفاده شد و تعداداليه 8درصد براي آزمون 15

اليه بود. تعداد نورون در 7گرفته شده براي شبكه عصبي مصنوعي

يج نتا 3عدد تغيير داده شد كه در جدول 15تا 2اليه مخفي از

شد. حاصل از شبكه عصبي نشان داده

و خطاي ميانگين مربعات ��با استفاده از مقدار ضريب تبيين

�v~)بيشتر و ��توان تعيين كرد. مدلي كه داراي ضريب) مي

�خطاي ام اس اي (v~ كمتري در قسمت آزمون است جواب (

متغير باشد. در اين تحقيق براي اين كار از شش تري ميمناسب

تناوب ي)، دورهH+Xاستفاده شد. كه عبارتند از: ارتفاع موج شكنا (

)، اندازه دانه )، شيب ساحل (�)، زاويه موج شكنا (موج (

]. مقايسه 4) [��()، نرخ انتقال رسوب در امتدادساحل�رسوب (

ها نتايج داده نتايج به دست آمده از شبكه عصبي مصنوعي با

ارائه شده است. 7ميداني در شكل

گير رسوبمقادير رسوب مشاهداتي از تله - 6شكل

نتايج حاصل از شبكه عصبي مصنوعي در ساحل خزر، -3جدول

شهرستان نور

Bias RMSE R2 SI CE تعداد نمونه مرحله

ANN

4/8×10- 5 65 آموزش 4 -10×8/4 99/0 19/0 99/0

8/9×10- 5 14 صحت سنجي 4 -10×5 99/0 2/0 99/0

7/4×10- 5 14 آزمون 4 -10×3/6 98/0 25/0 99/0

اي و برآوردي با تابع تانژانت هيپر بوليك در مرحله آموزش ، صحت سنجي و آزمونهاي مشاهدهبرازش داده - 7شكل

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 8: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

نور سواحل در مصنوعي عصبي شبكه و تجربي نيمه هايتخمين مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل با استفاده از فرمول/ فر و همكارانصادقي

84

گيري شده رسوب و مقادير مقادير اندازهمقايسه بين - 4- 3

ها حاصل از فرمول

گيري شده و مقادير به در اين قسمت با مقايسه بين مقادير اندازه

تجربي و مقاديرحاصل از شبكه هاي نيمهدست آمده از فرمول

) و محاسبه نسبت بين اين دو مقدار و 4عصبي مصنوعي (جدول

سعي شده است تا 8ل نمايش نتايج به صورت نموداري در شك

ترين روش براي شرايط ترين فرمول به واقعيت و يا نزديكنزديك

منطقه انتخاب گردد.

فرمول كامفوس به طور تقريب نشان دهنده اين است كه 8شكل

% كمتر از مقدار واقعي رسوب منطقه را برآورد نموده است به 7

كه: طوري

)15 ( �q§¨I'©ªK � 0.93����V"¬Wt�]n

هاي نيمه تجربي، فرمول توان نتيجه گرفت كه از بين فرموللذا، مي

تري به واقعيت را ارائه نموده است. بخشي از كامفوس نتايج نزديك

گيري پارامترهاي ورودي % اختالف مربوط به خطاهاي اندازه7مقدار

ي اين فرمول در تخمين مقدار انتقال و بخش ديگر به دقت و توانائ

رسوب در امتداد ساحل مرتبط است.

هاي مختلف از اول مهرماه تا آخر مقادير به دست آمده از روش -4جدول

در ساحل خزر، شهرستان نور 1390آذرماه

نرخ انتقال ( متر فرمول نيمه تجربي

مكعب بر روز )

نرخ انتقال ( متر

مكعب بر ساعت )

C.E.R.C( 49/233 73/9سرك (

W.B( 6/126 27/5والتون و برنو (

كامفوس

)KAMPHUIS(

7/175 32/7

Van derفن در مير (

Meer(

26/112 67/4

مشاهداتي

)Observation(

6/189 9/7

شبكه عصبي مصنوعي

)ANN(

6/201 4/8

توان دست آمده از شبكه عصبي ميهمچنين با توجه به مقدار به

تري را نسبت به نتايج گرفت كه اين مدل نتايج واقعينتيجه

% درصد خطاي اين 6دهد. مقدار هاي نيمه تجربي ارائه ميفرمول

توان ناشي از خطاي شبكه دانست. با توجه بيني را ميروش پيش

هاي نيمه تجربي، پيشنهاد به برآورد همراه با خطاي بيشتر فرمول

منطقه مطالعاتي استفاده نگردد و يا ها در گردد كه از اين فرمولمي

قبل از استفاده نسبت به انجام آناليز حساسيت و كاليبره نمودن

ضرائب معادله اقدام گردد.

هاي مختلف.گيري شده براي روشنسبت مقادير محاسبه شده نرخ انتقال رسوب به مقادير اندازه -8شكل

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 9: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

)86-77( ،92)، بهار و تابستان 17سال نهم ( ا،يدر يمهندس هينشر /صادقي فر و همكاران

85

مقايسه خطاهاي اين تحقيق با ميزان خطا در نتايج چند تحقيق

بين المللي در زمينه مشابه، نشان از دقت باالي نتايج اين تحقيق

دارد. نتايج برخي از اين تحقيقات به شرح ذيل مي باشد. مطالعات

و يك معادله تركيبي از شبكه ) كه از 2008ساي و همكاران (

نرخ انتقال رسوب در امتداد محاسبهرگرسيون غير خطي براي

��و ��كردند، و مقداراستفاده ساحل v~ ها به هاي آنبراي داده

].23كيلوگرم بر ثانيه بدست آمد [ 35/4و 83/0ترتيب برابر با

) در سواحل ترمادوك ايرلند براي دوره 2010هاشمي و همكاران (

نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل را مورد ايستگاه 19ساله در 7

هاي ميداني مقايسه نمودند. بررسي قرار دادند و نتايج خود را با داده

ها باد، اقليم موج و تغييرات مربوط به خواص هندسي ساحل، داده

به 0007/0ساحل در نظر گرفته شد. ميانگين مربعات خطا برابر با

) با در نظر 2010مكاران (]. كبيري ساماني و ه29دست آمد [

تناوب موج، زاويه موج شكنا، شيب يگرفتن ارتفاع موج شكنا، دوره

بندي به عنوان ورودي و نرخ انتقال رسوب به ساحل و اندازه دانه

را به RMSEو ��عنوان خروجي در يك شبكه عصبي مقادير

ه از ]. نتايج به دست آمد4بدست آوردند [ 0/ 6و 6/0ترتيب برابر با

به ترتيب RMSEو ��تحقيق حاضر نشان داده است كه مقادير

بود كه مبتني بر كارآيي اين مدل شبكه 3/6×10-4و 98/0برابر با

بيني نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل عصبي مصنوعي براي پيش

مي باشد.

گيرينتيجه -5

امور ترين برآورد نرخ انتقال رسوب در امتداد ساحل يكي از پيچيده

است كه تحت تاثير بسياري از متغيرهاي تصادفي است. با توجه به

هاي مرسوم براي برآورد نرخ انتقال ها، روشماهيت اين نوع پديده

باشند. نتايج حاصل از مدل شبكه عصبي رسوب داراي خطا مي

مصنوعي مورد استفاده در اين تحقيق، نشان داد كه نرخ انتقال

توان با استفاده از شبكه عصبي ميرسوب در سواحل نور را

و ��بيني قرارداد. ضمناً با توجه به مقادير مصنوعي مورد پيش

��~v به دست آمده براي شبكه عصبي مصنوعي كه به ترتيب

دست آوردن نسبت توان با بهاست، مي 3/6×10-4و 98/0برابر با

، شبكه هاي نيمه تجربينرخ انتقال رسوب به دست آمده از فرمول

گير گيري شده با استفاده از تلهعصبي مصنوعي و مقدار اندازه

رسوب مقادير ضرائب ثابت در هر فرمول و ضرائب پيشنهادي جديد

گردد كه در را براي شرايط سواحل نور ارائه نمود. توصيه مي

برداري مشاهداتي براي نرخ انتقال مطالعات بعدي زمان نمونه

هاي هاي ديگر نظير؛ رگرسيون، سريرسوب افزايش يابد. مدل

9زماني، موجك، منطق فازي و ANFIS استفاده گردد و نتايج آن

با شبكه عصبي مصنوعي مقايسه گردد.

كليد واژگان

1- Surf zone 2-Power Model Concept

3- Artificial Neural Network

4-Back Propagation

5-M-test

6- Training

7- Validation 8- Testing

9-Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System

مراجع -5

1- Talebbeydokhti, N., Nikmanesh, M., (2002),

Development of a Computer Model for the Prediction

of Littoral Sediment Transport Rate, Journal

Esteghlal, Isfahan University, 3(20), 77-91. (In

Persian)

2- Fredsoe G., Deigaard R., (1992), Mechanics

of Coastal Sediment Transport, Worlds Scientific

Publication, Advanced series on Ocean Engineering –

volume 3, 393p.

3- Fredsoe, G., (1993), Modeling of Non-

Cohesive Sediment Transport Processes in the Marine

Environment, Coastal Engineering 21, 71-103.

4- Kabiri_Samani,A.K.,Aghaee_Tarazjani, J.,

Boraghei, S.M., Jing, D.S., (2011), Application of

neural networks and fuzzy logic models to long shore

sediment transport, Applied Soft Computing,11,2880-

2887, dio:10.1016/j.asoc.2010.11.021.

5- Kamphuis, J.W, (2000), introduction to

coastal engineering and management, World

Scientific Publishing. 16, 105-108.

6- Shore Protection Manual ., (1984), U.S. Army

Coastal Engineering Research Center, Department of

the Army, Corps of Engineers, U.S. Govt. Printing

Office, Washington, DC, USA, Vols. 1 and 2.

7- Bagnold, R.A., (1963), Mechanism of marine

sedimentation, The Sea, Institution of Civil Engineers.

3, 507-528.

8- Bailard, J. A., Inman, D. L., (1981), An

energetic bed load model for a plane sloping beach -

local transport, Journal of Geophysical Research-

Oceans and Atmospheres, 86(NC3), 2035–2043.

9- Kamphuis, J.W., Davies, M.H., Nairn, R.B.,

Sayao, O.J., (1985), Calculation of littoral sand

transport rate, Coastal Engineering. 10. pp.1-21.

10- Wang, P., Ebersole, BA, Smith, ER, Johnson,

BD., (2002), Temporal and spatial variations of surf-

zone currents and suspended sediment concentration,

Coastal Engineering; 46, 175–211.

11- Bijker, EW, (1971), Longshore transport

computations, Journal of the waterway, harbors and

coastal engineering division 97(4), 687-703.

12- Kamphuis, J.W., Davies, M.H., Nairn, R.B.,

Sayao, O.J., (1985), Calculation of littoral sand

transport rate, Coastal Engineering. 10. pp.1-21.

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020

Page 10: نشریه علمی-پژوهشی مهندسی دریاmarine-eng.ir/article-1-219-fa.pdf · T U2. 89 3 @" 9 3@ 24 2 * 4b D Y' 32.A M() 9 *G 2.A8 9 3 @ "9 *.6W #2 *.6W 1CF D p 9 M4LB

نور سواحل در مصنوعي عصبي شبكه و تجربي نيمه هايتخمين مقدار انتقال رسوب در امتداد ساحل با استفاده از فرمول/ فر و همكارانصادقي

86

13- Kamphuis,J.W,(1991), Alongshore sediment

transport rate, Journal of Waterway , Port, Coastal

and Ocean Engineering 117(6), 624-640.

14- Bodge, K. R., Kraus, N. C., (1991), Critical

examination of long-shore transport rate magnitude,

Proceedings Coastal Sediments, ASCE Press, New

York, pp. 139-155,

doi:10.1016/j.advengsoft.2007.07.004.

15- Longuet-Higgins, M, S., (1970), Long-shore

currents generated by obliquely incident waves, 1 and

2. Journal of Coastal Research 1970; 75(33), 6778–

801.

16- Van Rijn, L. C., (1993), Principles of

Sediment Transport in Rivers, Estuaries and Coastal

Sea, The Netherlands (Amsterdam), Delft Hydraulics:

AQUA Publication.

17- Watanabe, A., (1999), Total rate and

distribution of long shore sand transport, In:

Proceedings of the 23rd

Coastal Engineering

Conference; pp. 2528–2541.

18- Pilarczyk.K.W. (1990), Coastal Protection.

A.A.Balkman/Rotterdam Brookfield.

19- Bayram, A., Larson, M., Miller, HC, Kraus,

NC, (2001), Cross-shore distribution of long shore

sediment transport: Comparison between predictive

formulas and field measurements, Coastal

Engineering 44, 79–99.

20- Kumar, VS., Anand, NM, Chandramohan, P.,

Naik, GN., (2003), Long shore sediment transport

rate – Measurement and estimation, central west coast

of India. Coastal Engineering; 48, 95–109.

21- Bakhtyar, A., Ghaheri, A., Yeganeh-

Bakhtiary, A., Baldock, T.E., (2008), Long shore

sediment transport estimation using a fuzzy inference

system, Applied Ocean Research 30, 273-286,

dio : 10.1016/j.apor .2008012.001.

22- Azmathullah, H.M., Deo. MC, Deolalikar,

PB., (2008), Alternative neural networks to estimate

scour below spillways, Advance in Engineering

Software, 39(8), 689-698.

23- Ruchi Kalra, Deo. MC., Kumar.R.,

Agarwal.VK., (2006), RBF neural network for spatial

mapping of wave heights, Marine Structures 2006; 18, 289–300.

24- Singh, AK., Deo, MC., Kumar,VS., (2008),

Prediction of littoral drift with artificial neural

networks, hydrology and earth systems sciences

discussions. European Geophysical Union; 12, 267–

75.

25- Stuber, M., Gemmar, P., Greving, M., (2000),

Machine supported development of fuzzy–flood

forecast systems, In: European conference on

advanced in flood research 2, 504–515.

26- Thomas, L. J and Seabergh, W. C, (1997),

Littoral Environment Observations, U.S. Army

Engineering Waterways Experiment Station. Coastal

Engineering Research Center 3909 Halls Feny Road,

Viiurg. Missiiippi 39180-6lS9.

27- Azramsa, S. A. (2002), Dynamics of marine

sands, Tarbiat Modares University Press, 226 p. (In

Persian)

28- Vafakhah, M., (2008), Simulation of snowmelt

runoff using artificial neural networks, fuzzy logic,

and data measuring snow Taleghan basin, Ph.D.

Thesis, Tehran University, 116 p. ( In Persian)

29- Kisi, O., (2008), River flow forecasting and

estimation is using different artificial neural network

techniques, Hydrology Research, 39(1), 27-40.

30- Hashemi .M.R., Ghadampour.Z, Neill. S.P.,

(2010), uses an Artificial Neural Network to Model

seasonal changes in beach profiles, Ocean

Engineering 37, 1345-1356.

31- Blaker, R.S., Norton, J.P., (2007), Efficient

Investigation of the Feasible Parameter Set for Large

Models, Proceedings of the International Congress on

Modeling and Simulation, MODSIM: Modeling and

Simulation Society of Australia and New Zealand Inc.

(MSSANZ), Oxley, L., Kulasiri, D. (Eds),

Christchurch, N.Z., 1526-1532.

Dow

nloa

ded

from

mar

ine-

eng.

ir at

17:

48 +

0430

on

Wed

nesd

ay S

epte

mbe

r 16

th 2

020