توسعۀ مدل فرا ابتکاری انفیس- الگوریتم ژنتیک برای پیش‌بینی عمق آبشستگی در مجاورت لوله‌های مستغرق

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 2، دوره 33، شماره 1 - شماره پیاپی 29، خرداد 1399، صفحه 17-30   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v1i33.71942

نویسندگان

احسان یارمحمدی¹؛ احمد رجبی^{* 2}؛ محمد ایزدبخش¹

¹گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه.

²گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه

چکیده

در نواحی ساحلی، عبور خطوط لوله مستغرق نفت و گاز بسیار رایج است و وقوع آبشستگی در اطراف لوله پایداری آنها را تهدید می­کند. در این مطالعۀ یک مدل فرا ابتکاری برای پیش‌بینی عمق آبشستگی در اطراف لوله‌های افقی مستغرق توسعه داده می‌شود. مدل عددی با ترکیب مدل سیستم استنباط فازی عصبی تطبیقی (انفیس) و الگوریتم ژنتیک تولید می‌شود. علاوه بر این در مطالعۀ حاضر برای ارزیابی دقّت مدل‌های عددی از شبیه‌سازی‌های مونت کارلو استفاده شد. در مقابل برای اعتبار سنجی نتایج مدل‌های مذکور از روش اعتبار سنجی متقابل با 6=k بهره گرفته شد. سپس 6 مدل عددی مختلف توسعه داده می‌شود. سرانجام با تجزیه‌وتحلیل نتایج مدل‌های عددی، مدل برتر معرفی شد. مدل برتر عمق آبشستگی را با دقّت قابل قبولی شبیه­سازی کرد. این مدل مقادیر آبشستگی را با استفاده از کلیه پارامترهای ورودی شبیه­سازی کرد. به‌عنوان‌مثال برای مدل برتر مقادیر ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی به ترتیب مساوی با 974/0 و 090/0 محاسبه شد. علاوه بر این، فاصله بین لوله و بستر رسوبی قبل از آبشستگی به قطر لوله (e/D) به­عنوان مؤثرترین پارامتر ورودی شناسایی شد

کلیدواژه‌ها

شبیه‌سازی؛ مدل فرا ابتکاری؛ شبیه‌سازی مونت کارلو؛ روش اعتبار سنجی متقابل

سایر فایل های مرتبط با مقاله

2-Rajabi - Revised.pdf

مراجع

1. Bijker E. W., Leeuwestein W., "Interaction between pipelines and the seabed under the influence of waves and currents", In Seabed mechanics, pp. 235-242. Springer Netherlands, (1984).

2. Fredsoe J., Hansen E. A., Mao Y. Sumer B.M., "Three-dimensional scour below pipelines", Journal of offshore mechanics and arctic engineering, Vol. 110, No. 4, pp.373-379, (1988).

3. Chiew Y. M., "Mechanics of local scour around submarine pipelines", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 116, No. 4, pp.515-529, (1990).

4. Olsen N. R., Melaaen M.C., "Three-dimensional calculation of scour around cylinders", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 119, No. 9, pp.1048-1054, (1993).

5. Li F., Cheng L., "Numerical model for local scour under offshore pipelines", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 125, No. 4, pp. 400-406, (1999).

6. Myrhaug D., Rue H., "Scour below pipelines and around vertical piles in random waves", Coastal Engineering, Vol. 48, pp. 227-242, (2003).

7. Teh T. C., Palmer A. C., Bolton M. D., Damgaard J. S., "Stability of submarine pipelines on liquefied seabeds", Journal of waterway, port, coastal, and ocean engineering, Vol. 132, No. 4, pp.244-251, (2006).

8. Dey S., Singh N. P., "Clear-water scour depth below underwater pipelines", Journal of Hydro-Environment Research, Vol. 1, No. 2, pp.157-162, (2007).

9. Zhang Q., Draper S., Cheng L., An H., "Time Scale of Local Scour around Pipelines in Current, Waves, and Combined Waves and Current", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 143, No. 4, pp.04016093, (2016).

10. Lee J. Y., Hardjanto F. A., Cossu R., Chai S., Leong Z. Q., Forrest A. L., "Current-induced scour beneath initially elevated subsea pipelines", Applied Ocean Research, Vol. 82, pp.309-324, (2019).

11. Mir Alizadeh Ovrang S. M. R., Lotfollahi Yaghin M. E., Hosseinzadeh Dalir, E., Hakimzadeh H., "Investigation of scour process problem around sea pipes by considering impermeable plate under the pipe", Journal of Civil Engineering-Modarres. Vol. 13, No. 4, pages 125-136, (2013)

12. Hedayat Bahrami P., Katourani S., Hosseinzadeh Dalir E., Farsadi Zadeh D., "Experimental study on the effects of collision angle of flow in scouring of submerged pipes", Soil and water sciences. Vol. 26, No. 2.4, pp. 123-133, (2016).

13. Najafzadeh M., Barani G. A., Azamathulla H. M., "Prediction of pipeline scour depth in clear-water and live-bed conditions using group method of data handling", Neural Computing and Applications, Vol. 24, No. 3-4, pp.629-635, (2014).

14. Haghiabi A. H., "Prediction of river pipeline scour depth using multivariate adaptive regression splines", Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, Vol. 8, No. 1, pp. 04016015, (2016).

15. Najafzadeh M., Sarkamaryan S., "Extraction of optimal equations for evaluation of pipeline scour depth due to currents", In Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Maritime Engineering, Vol. 171, No. 1, pp. 1-10, (2018).

16. Jang J. S., "ANFIS: adaptive-network-based fuzzy inference system", IEEE transactions on systems, man, and cybernetics, Vol. 23, No. 3, pp. 665-685, (1993).

17. Dunn J. C. U., "A fuzzy relative of the ISODATA process and its use in detecting compact well-separated clusters", J. Cybern., Vol. 3, pp. 32-57, (1973).

18. Bezek J. C., "Pattern Recognition with Fuzzy Object Function Algorithms", New York: Plenum, (1981).

19. Holland J., "Adaptation in natural and artificial systems", University of Michigan Press, Ann Arbor, USA, (1975).

20. Moncada-M A. T., Aguirre-Pe J., "Scour below pipeline in river crossings", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 125, No. 9, pp. 953-958, (1999).