سال سیزدهم/ شماره52/ بهار و تابستان 6931 )602-665( نشریه مهندسی دریــا
یادداشت فنی
مقايسه روشهاي مونتکارلو و روش ترکيبي منطق فازي-PSO در مدلسازي ارتفاع موج دريا
مريم علياننژاد1، بهرام بختياري*2، کورش قادري3

1دانشجو کارشناسي ارشد بخش مهندسي آب، دانشگاه شهيد باهنر کرمان؛ maryam.aliannejad@gmail.com
2 استاديار بخش مهندسي آب، دانشكده کشاورزي، دانشگاه شهيد باهنر کرمان؛ drbakhtiari@uk.ac.ir
3دانشيار بخش مهندسي آب، دانشكده کشاورزي، دانشگاه شهيد باهنر کرمان؛ kouroshqaderi@uk.ac.ir
54102010000488

261124710000488

1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

اطلاعات مقاله

چكيده

چكيده

با توجه به اثرگذاري امواج دريا بر فعاليتهاي دريايي، به بررسي ارتفاع موج و تاثير عوامل مختلف بر اين متغير در منطقه چابهار پرداخته شد. به اين منظور از اطلاعات امواج طي سالهاي آماري 1331 تا 1331، براي مدلسازي روزانه و آمار ماههاي بهمن و اسفند سال 1331 براي مدلسازي ساعتي استفاده شد. نتايج روش مونتکارلو با نتايج حاصل از روش استنتاج فازي مبتني بر الگوريتم ازدحام ذرات مقايسه گرديد .نتايج نشان داد روش مونتکارلو در هر تاریخچه مقاله:
تاریخ دریافت مقاله: 52/66/6931 تاریخ پذیرش مقاله: 59/65/6932

دو بازه ساعتي و روزانه عملكرد بهتري داشته، بهطوريکه ضريب تبيين، جذر ميانگين مربعات خطا، شاخص توافق ويلموت و ميانگين قدر مطلق خطا به ترتيب برابر 341/1، 13/1، 3322/1 و 1141/1 براي مدلسازي ساعتي و 3433/1، 1383/1، 3433/1 و 1133/1 براي بازه روزانه حاصل شد. در مدل ترکيبي، معيارهاي آماري فوق به ترتيب برابر با 311/1، 1111/1، 3148/1 و 1133/1 براي مدلسازي ساعتي و 3311/1، 2221/1، 3113/1 و 1111/1 براي مدلسازي روزانه بدست آمد .مقايسه نتايج، حاکي از عملكرد مناسب مدل مونتکارلو در مدلسازي ارتفاع موج براي اين منطقه بوده است.

كلمات كلیدي:
ارتفاع موج دريا پيشبيني چابهار
منطق فازي-PSO مونتکارلو

Comparative Study of Sea Wave Height Modeling Using Monte Carlo Methods and Fuzzy Logic

Maryam Aliannejad1, Bahram Bakhtiari2, Kourosh Qaderi3

1M.Sc. Student of Water Resource Engineering, Water Engineering Department, College of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran;
2Assistant Professor, Water Engineering Department, College of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman,
Iran;
3Associate Professor, Water Engineering Department, College of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman,
Iran

ARTICLE INFO

ABSTRACT

ABSTRACT

Article History:
Received: 14 Feb. 2016
Accepted: 13 Mar. 2017
Considering the effect of wave on marine activities in Chabahar, different factors influencing the wave height were considered in the present study. For this purpose, the daily data of the year 2007-2011 and hourly data consisting of two month data of the year 2006 were employed. The results of the proposed method were

Keywords:
Sea Wave height, prediction, Monte carlo,
PSO-Fuzzy logic,
Chabahar

compared with the results of the fuzzy logic based on PSO algorithm. The Monte Carlo method had a better performance for both hourly and daily data.So that R2, RMSE, d And MAE predict 0.941, 0.08, 0.9822 and 0.0545 for hourly prediction and 0.8499, 0.1878, 0.9499 and 0.1199 for daily forecasting respectively. also in prediction by Fuzzy logic based on PSO algorithm, this parameters is 0.911, 0.1065, 0.9647, 0.0698 for hourly prediction and 0.8316, 0.2225, 0.9109 and 0.1665 for daily prediction that show the high ability of Monte Carlo in wave height prediction in this Region.

602
مقدمه
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:04 +0330 on Monday October 30th 2017

مطالعه خصوصیات امواج از نظر اثرات آن در مهندسي سواحل داراي اهمیت ميباشد. همچنین به علت اثرگذاري عوامل مختلف بر ارتفاع و پریود امواج رسیده به سازههاي دریایي، مدلسازي دقیق این پارامترها امري ضروري است، لذا پژوهشگران تلاش نمودهاند كه بر اساس اطلاعات هواشناسي و سایر پارامترهاي مؤثر در تشکیل امواج، آنها را در محل مورد نظر مدلسازي نمایند] 6[. امروزه پژوهشگران با ابداع و پیشرفت علومي چون روشهاي هوشمند كه ابزاري توانمند، انعطافپذیر و مستقل از مدلهاي دینامیکي سیستم هستند، در جستجوي راههایي براي پیشرفت و مدلسازي پارامترهاي مهم هواشناسي نظیر باد و اثر آن بر ارتفاع امواج و بارش ميباشند ]5[. مطالعه بر روي امواج ناشي از باد سابقه طولاني دارد، ولي ميتوان گفت كه جامعترین و كاملترین توصیف و تشریحي كه بر روي امواج ناشي از باد انجام شده است به سال 6321 برميگردد، كه فیلیپس و مایلز با ارائه دو مکانیزم تشدید و بازخورد فرآیند شکلگیري امواج ناشي از باد را تشریح كردند .
601
بعدها بیشتر توجه دانشمندان به سوي تشریح طیف انرژي و ارائه مدل امواج معطوف گشت و دهها طیف انرژي و مدل براي امواج مطرح شد ]9، 1، 2[. ژنگ و همکارانش) 5061( از مدل تجربي چرخش متعامد براي برآورد ارتفاع موج شاخص با استفاده از داده-هاي گرفته شده از رادار دریایي استفاده كردند .نتایج نشان دهنده همبستگي خوبي بود كه بیان كننده نتیجه بخش بودن برآورد ارتفاع موج شاخص بود [1]. ناییني و كرباسي) 6931( در تحقیق خود با استفاده از مدلسازي عددي، الگوي امواج و جریانات دریایي در منطقه بندر شهید رجایي را مورد بررسي قرار دادند .مدلسازي با استفاده از مدل نسل سوم Mike 21 انجام پذیرفته است .مدل-سازي امواج تحت تاثیر باد و با اعمال دادههاي موج واقعي برداشت شده در مرزهاي غربي، جنوبي و شرقي، انجام شد. نتایج نشان دهنده این است كه احداث سازه دایک حفاظتي در مجاورت موج-شکن غربي به طور میانگین 65% بر ارتفاع مشخصه امواج در این نقطه و 1% بر تراز سطح آب ميافزاید [1]. عابد علمدوست و كراچیان) 5065( به مدلسازي ارتفاع موج با استفاده از نظریه مجموعههاي ناهموار) RST( در دریاچه سوپریور در شمال آمریکا پرداختند. نتایج مقایسه با دیگر تکنیکهاي محاسبات نرم مانند ماشین بردار پشتیبان) SVM(، شبکههاي بیزین )BNS(، شبکه عصبي مصنوعي) ANN( و سیستم استنتاج عصبي- فازي تطبیقي )ANFIS( نشان داد كه روش RST در پیشبیني ارتفاع موج نسبت به دیگر روشها برتري داشته است ]8[. اماني داشلجه و بنکدار) 6981( براي پیشبیني ارتفاع موج ساحل جنوبي شهر بندرعباس به وسیله شبکه عصبي، طول موجگاه، سرعت باد و دوره بازگشت را به عنوان پارامترهاي ورودي موثر انتخاب كردند. مقایسه نتایج حاصل از شبکه ساخته شده با مقادیر اندازهگیري شده واقعي نشان دهنده دقت مناسب و قابلیت بالاي شبکه در پیشبیني ارتفاع و پریود امواج بوده است ]3[. كریشنا كومار و همکارانش) 5061( با استفاده از شبکه عصبي یادگیرنده پي در پي به مدلسازي ارتفاع موج اقیانوس پرداختند .مقایسه عملکرد بین MRAN و -GAPRBF نشان ميدهد كه MRN با حداقل ساختار عملکرد بهتري نسبت به GAP_RBF دارد [60]. پورنعمت رودسري و همکاران )6930( به پیشبیني ارتفاع موج دریاي مازندران با رویکرد استقرایي GMDH پرداختند. نتایج حاصل از توسعه مدل، حاكي از عملکرد بالاي این روش در پیشبیني و شناسایي روابط پیچیده بین متغیرها در مسائل مختلفي نظیر پیشبیني ارتفاع امواج دریا ميباشد ]66[. محمدرضاپور طبري و سلطاني )6935( به بررسي مدل پیشبیني جریان رودخانه منطقه طالقان با استفاده از سیستم فازي و الگوریتم PSO پرداختند. نتایج نشان دهنده دقت بالاي استفاده از روش تركیبي پیشنهادي در مقایسه با روشهاي كاربرد منفرد استنباط فازي است] 65[.
در این مطالعه با توجه به توانایي روش مونتكارلو و منطق فازي در مدلسازي سامانههاي پیچیده غیرخطي با درجه عدم قطعیت بالا به مدلسازي ارتفاع موج با توجه به دادههاي اندازهگیري شده توسط بویه در منطقه چابهار پرداختهشده است. از نوآوري این تحقیق ميتوان به آزمون و كاربرد روش مونتكارلو و تلفیق روش-هاي منطق فازي-PSO در مدلسازي امواج دریا كه داراي عدم قطعیت ميباشد، نام برد.

مواد و روشها
2-1- منطقه مطالعاتی
منطقه آزاد چابهار در منتهيالیه جنوب شرقي ایران در 52 درجه و 50 دقیقه عرض شمالي و 10 درجه و 51 دقیقه طول شرقي قرار دارد. این خلیج به خاطر شکل حلقهاي )Ω) خود در زمینشناسي از نوع خلیج امگایي یا نعلي شکل ميباشد .چابهار داراي 66 كیلومتر مربع مساحت و 2350 كیلومتر سطح آبهاي ساحلي ميباشد] 69[.
در این مطالعه از دادههاي ساعتي و روزانه منطقه استفاده شده است. متغیرهاي مورد استفاده در این مطالعه در جدول 6 نشان داده شده است.
جدول1- مشخصات ارتفاع موج، دمای آب و متغيرهای هواشناسی موثر
بر ارتفاع موج طی دوره مطالعات در منطقه چابهار

292400-81403

بیشترین

62
/
9

8
/
66

99

98

6059

61

33

میانگین

16
/
0

3
/
5

51

52

6002

1

11

كم
ترین

.

6
/
0

62

3

380

8
/
0

0

بیشترین



قیمت: تومان

دسته بندی : مهندسی دریا و بندر

دیدگاهتان را بنویسید