مدل‌سازی و تخمین نیروی بالابرنده وارد بر سدهای وزنی با استفاده از روش‌های المان محدود و شبکه عصبی برمبنای الگوریتم بهینه‌سازی وال

شناخت صحیح نیروی بالابرنده نقش مهمی در تحلیل پایداری سدهای وزنی دارد. لذا تخمین آن با روش‌های دقیق بسیار حائز اهمیت می‌باشد. بدین منظور یک مدل عددی از پی سد وزنی در گاوانگژو چین، به روش المان محدود انجام گرفت و بعد از شبیه‌سازی، مقادیر نیروی بالابرنده در موقعیت‌های مختلف قرارگیری زهکش حاصل گردید. نیاز به تخصص، زمان‌بر بودن محاسبات و تعیین دقیق شرایط اولیه مسئله در مدل‌های عددی سبب گردیده است که گرایش به استفاده از مدل‌های هوشمند گسترش پیدا کند. بدین منظور علاوه بر مدل شبکه عصبی مصنوعی مرسوم ANNبا 4 نرون ورودی، یک لایه پنهان (دارای 8 نرون) یک نرون خروجی، یک مدل‌ جدید هیبریدی عصبی مصنوعی و الگوریتم بهینه‌سازی وال،ANN-WOA، توسعه داده شد. نسبت پارامترهای فاصله ردیف زهکش از بالادست، فاصله مرکز به مرکز زهکش‌ها از هم، قطر زهکش‌ها و سطح آب بالادست مخزن سد به عرض کف سد به‌ عنوان ورودی و نیروی بالابرنده نسبی به‌عنوان خروجی مد نظر قرار گرفتند. نتایج تحقیق نشان داد مدل هیبریدی با مقادیر R2، RMSE و RE% به ترتیب برابر با 998/0، 021/0 و 50/3 % نسبت به مقادیر مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب برابر 995/0 ، 0261/0 و 67/4 % از قابلیت بالائی در تخمین نیروی بالابرنده برخوردار می‌باشد. همچنین نمودارهای چگالی داده‌ها و دیاگرام ویلن نشان داد که پراکندگی و توزیع احتمال داده‌های تخمینی با مدل هیبریدی با داده‌های حاصل از شبیه‌سازی عددی تطابق بسیار نزدیک و مشابهی دارد.