نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

با توجه به اثرگذاری امواج دریا بر فعالیت­ های دریایی، به بررسی ارتفاع موج و تاثیر عوامل مختلف بر این متغیر در منطقه­ چابهار پرداخته شد. در این پژوهش از روش الگوریتم چرخه آب (WCA) برای پیش‌بینی ارتفاع موج در دو بازه زمانی ساعتی و روزانه، استفاده‌ شده است. به این منظور از اطلاعات ارتفاع امواج طی سال­های آماری 1386 تا 1390، برای شبیه­ سازی روزانه و آمار ماه­ های بهمن و اسفند سال 1385 برای شبیه­سازی ساعتی استفاده شد. نتایج حاصل از الگوریتم WCA با نتایج الگوریتم‌های گروه ذرات (PSO)، رقابت استعماری (ICA)، جستجوی هارمونی (HS) و ژنتیک (GA) مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داد الگوریتم چرخه آب در هر دو بازه ساعتی و روزانه عملکرد بهتری داشته، به‌طوری‌که، ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، شاخص توافق ویلموت (d) و میانگین قدر مطلق خطا (MAE) به ترتیب برابر 9506/0، 0697/0، 9871/0 و 0473/0 برای شبیه­سازی ساعتی و 8593/0، 1715/0، 9611/0 و 1088/0 برای بازه روزانه حاصل شد. مقایسه نتایج بدست آمده، حاکی از عملکرد مناسب الگوریتم چرخه آب در شبیه­ سازی ارتفاع موج برای این منطقه بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of sea wave height using metaheuristic algorithms in Chabahar

نویسندگان [English]

  • S Akbarifard 1
  • A Akhoondali 2

چکیده [English]

Considering the effect of wave on marine activities in Chabahar, different factors influencing the wave height were considered in the present study. In this paper, the Water Cycle Algorithm (WCA) was used to predicting wave height in two categories, daily and hourly. 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 WCA were compared with PSO, ICA, HS and GA. The WCA had a better performance for both hourly and daily data. So that R2, RMSE, d And MAE predict 0.9506, 0.0697, 0.9871 and 0.0473 for hourly prediction and 0.8593, 0.1715, 0.9611 and 0.1088 for daily prediction respectively. The results show the high ability of metaheuristic algorithms in wave height prediction in this Region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sea Wave height
  • prediction
  • Water Cycle Algorithm
  • Chabahar

[1] درخشان،ش.، مصطفی قره­باغی،ا. و چناقلو،م، "پیش­بینی مشخصات امواج دریا با روش­های تجربی در منطقه بوشهر"، اولین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه شریف، تهران، 1383.

[2] خلیلی،ن، "پیش­بینی بارش با استفاده از شبکه­های عصبی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد، 1385.

[3] لاری،ک.، پورمندی­یکتا،ا. و مهدی­پور،ف، "پیش­بینی امواج ناشی از باد بر اساس مدل آماری و شبکه­های عصبی در منطقه بوشهر"، چهارمین کنفرانس بین­المللی سواحل، بنادر و سازه­های دریایی، بندر عباس، 1379.

[4] Pierson, W.J. and Moskowitz, L. "A Proposed Spectral Form for Developed Wind Sea Based on the Similarity Theory of S.A", Kitaigorodskii, Journal of Geophisical Research,  Vol. 69, pp. 5181-5190, 1964.

[5] Hasselmann, K., Barnet, T.P., Bouws, E., Carlson, H., Cartwright, D.E., Enke, K., Ewing. J.A., Gienapp, H., Hasselman, D.E., Kruseman, P., Meerburg, A., Muller, P., Olbers, D.J., Richter, K., Sell, W. and Walden, H. "Measurement of Wind–Wave Growth and Swell Decay During the Joint North SeaWaveProject (JONSWAP)", Report, German Hydrographic Institute, Hamburg, 1973.

[6] Abed-elmdoust, A. and Kerachian, R. "Wave height prediction using the rough set theory", Journal of Ocean Engineering, Vol. 54, pp. 144-250, 2012.

[7] Krishna Kumar, N. Savitha, R. and Al mamun, A. "Regional ocean wave height prediction using sequential learning neural networks", Ocean Engineering, In Press, 2016.

[8] Zhang, S., Zhanjie, S. and Ying, L. "An advanced inversion algorithm for significant wave height estimation based on random field", Ocean Engineering, Vol. 127,  pp. 298-304, 2016.

[9] زمانی،ا. و عظیمیان،ا، "پیش­بینی ارتفاع امواج دریای خزر با استفاده از شبکه مصنوعی عصبی"، نهمین کنفرانس دینامیک شاره­ها، دانشگاه شیراز، 1383.

[10] طالقانی،م. و امیرتیموری،ع، "پیش‌بینی ارتفاع امواج دریای خزر با استفاده از شبکه مصنوعی عصبی"، مجله ریاضیات کاربردی واحد لاهیجان، سال پنجم، شماره 18، صفحه 39 الی 47، 1387.

[11] امانی داشلجه،ج. و بنکدار،ل، "استفاده از شبکه عصبی مصنوعی در پیش­بینی ارتفاع و پریود امواج با دوره بازگشت­های مختلف رسیده به ساحل جنوبی شهر بندعباس"، دهمین همایش صنابع دریایی، خرمشهر، 1387.

[12] عدالت­پناه،ف. و رضازاده،پ، "پیش­بینی پارامترهای موج با استفاده از مدل SWAN"، دوازدهمین کنفرانس دینامیک شاره‌ها، دانشگاه نوشیروانی بابل، 1388.

[13] پورنعمت رودسری،ع.، قادری،ک.، بختیاری،ب. و احمدی،م.م، "پیش­بینی ارتفاع امواج دریای خزر با استفاده از رویکرد استقرایی (GMDH)"، کنفرانس ملی بهره­برداری از آب دریا، کرمان، 1390.

[14] لطف‌اللهی یقین،م.ع.، لشته‌نشانی،م.ا.، قربانی،م.ع. و بیک‌لریان،م، "مدل‌سازی و پیش‌بینی ارتفاع موج شاخص دریای خزر با نظریه آشوب"، نشریه علمی-پژوهشی امیرکبیر (مهندسی عمران و محیط زیست)، سال چهل و پنجم، شماره 1، صفحه 97 الی 105، 1392.

[15] رجایی،ط. و شهابی،ا، "کاربرد مدل ترکیبی موجک-شبکه عصبی در پیش‌بینی تغییرات کوتاه مدت تراز سطح دریا (مطالعه موردی: بندر چابهار)"، نشریه دریافنون، دوره 1، شماره 2، صفحه 53 الی 42، 1393.

[16] ایمانی،ح. و کامران زاده،ب، "تدقیق نتایج شبیه‌سازی عددی ارتفاع موج شاخص در چابهار"، ششمین همایش بین المللی صنایع فراساحل، تهران، 1394.

[17] Roy, C., Motamedi, S., Hashim, R., Shamshirband, S. and Petković, D. "A comparative study for estimation of wave height using traditional and hybrid soft-computing methods", Environmental Earth Sciences, Vol. 75, Issue. 7, pp. 1-12, 2016.

[18] حقیقی،ح، "پروژه هیدرولوژی و هیدروبیولوژی خلیج چابهار"، مجله علمی شیلات، صفحه 10، 1374.

[19] شیرین­منش،س. و چگینی،و، "مطالعه و بررسی برآورد انرژی قابل اتسحصال از موج و جریان جزر و مدی در خلیج چابهار"، مجله علوم و فنون دریایی، دوره 10، شماره 2، صفحه 91 الی 107، 1390.

[20] کتابداری،م. و شهربیجاری،ع، "مدل کامپیوتری جامع جهت آنالیز دیتاهای خام ناشی از بویه­های موج­نگار"، هشتمین همایش صنایع دریایی، بوشهر، 1385.

[21] Eskandar, H., Sadollah, A., Bahreininejad, A. and Hamdi, M. "Water cycle algorithm -A novel metaheuristic optimization method for solving constrained engineering optimization problems", Computers and Structures, Vol, 110–111, pp. 151–166, 2012.

[22] Willmott, J. "On the validation of models", Physical Geography, Vol. 2, Issue. 2, pp. 184-194, 1981.