Xây dựng công thức hồi quy phi tuyến đa biến tính toán độ sâu phân giới trong kênh mặt cắt hình thang cân
lượt xem 3
download
Bài viết Xây dựng công thức hồi quy phi tuyến đa biến tính toán độ sâu phân giới trong kênh mặt cắt hình thang cân trình bày phương pháp xây dựng các công thức hồi quy phi tuyến đa biến trên cơ sở Định lý Pi, Buckingham. Các công thức tính được kiểm định để lựa chọn một công thức tối ưu.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Xây dựng công thức hồi quy phi tuyến đa biến tính toán độ sâu phân giới trong kênh mặt cắt hình thang cân
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 XÂY DỰNG CÔNG THỨC HỒI QUY PHI TUYẾN ĐA BIẾN TÍNH TOÁN ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI TRONG KÊNH MẶT CẮT HÌNH THANG CÂN Hồ Việt Hùng Trường Đại học Thủy lợi, email: hohung.thuyluc@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Độ sâu phân giới là độ sâu làm cho năng 2.1. Áp dụng Định lý Pi, Buckingham lượng đơn vị mặt cắt nhỏ nhất. Đây là một đặc trưng quan trọng khi tính toán và vẽ Độ sâu phân giới xuất hiện khi số Froude đường mặt nước trong kênh, hay tính toán của dòng chảy bằng 1, Fr = 1, nghĩa là các độ sâu của nước nhảy [1]. Với kênh có Q2 Q 2 Ak3 Bk 1 hay (1) mặt cắt ngang hình thang cân, độ sâu phân gAk3 g Bk giới được xác định bằng cách giải thử dần, Ak (b mhk )hk (2) hoặc tính gần đúng thông qua độ sâu phân giới của kênh chữ nhật, theo công thức Bk = b 2mhk (3) Agroskin [1], [2]. Tuy nhiên, trong một số trong đó: Q - lưu lượng dòng chảy; g - gia tốc trường hợp, công thức này cho sai số khá lớn trọng trường; Ak - diện tích mặt cắt ướt; Bk - [2]. Hoàng Nam Bình (2018) đã mở rộng độ rộng mặt nước; hk - độ sâu phân giới; b - phạm vi ứng dụng của công thức Agroskin để chiều rộng đáy kênh; m - hệ số mái kênh. khắc phục nhược điểm trên, nhưng phương Để tìm độ sâu phân giới cần giải thử dần pháp tính thì tương tự [2]. Gần đây, Farzin hệ phương trình trên đây. Thay (2) và (3) vào Salmasi (2020) đã ứng dụng mô hình Mạng (1) sẽ thu được công thức tính lưu lượng Q. nơ-ron nhân tạo (ANN) và các công thức hồi (b mhk )3 hk3 quy để xác định độ sâu phân giới trong kênh Q g (4) hình thang cân. Mô hình ANN của tác giả b 2mhk này có hệ số xác định R2 là 0.987. Công thức Như vậy, theo (4): hk = f (Q, b, m, g). Có 5 hồi quy chính xác nhất có sai số tương đối đại lượng liên quan với nhau trong phương trung bình là 2.51%, nhưng sai số lớn nhất trình này với 2 thứ nguyên cơ bản là L và T. lên đến 69.3% [3]. Như vậy, trong một số Theo Định lý Pi, sẽ tìm được 3 hàm П, có trường hợp, sai số rất lớn. Các công thức của liên hệ với nhau: П1 = Ф(П2, П3). Từ đó, 3 Farzin Salmasi cũng tính độ sâu phân giới hàm П đã được xác định gồm có: П1 = hk/b; trong kênh hình thang cân thông qua kênh П2 = gb5/Q2; П3 = m. Kết quả là: phương chữ nhật, do đó phải thực hiện vài bước tính trình liên hệ của 3 hàm П có dạng (5). toán. Với những lý do trên, một công thức hk gb5 tính nhanh và chính xác độ sâu phân giới 2 ,m (5) b Q trong kênh hình thang cân là rất cần thiết. Bài viết này trình bày phương pháp xây 2.2. Các dữ liệu để xây dựng công thức dựng các công thức hồi quy phi tuyến đa biến trên cơ sở Định lý Pi, Buckingham. Các công Để tìm phương trình (5) dưới dạng hồi quy thức tính được kiểm định để lựa chọn một phi tuyến đa biến, tác giả bài báo này đã cho công thức tối ưu. trước 4613 bộ số liệu là các giá trị của hk, b, 525
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 m và tính Q theo (4), lập bảng tính các giá trị Error), sai số căn quân phương RMSE (Root của hàm П1, П2, sau đó vẽ đồ thị biểu diễn Mean Squared Error) và sai số tương đối RE mối liên hệ của 3 hàm П (Hình 1). Bảng 1 (Relative Error) đã được sử dụng để đánh giá thống kê giá trị lớn nhất (Max), nhỏ nhất độ chính xác của kết quả tính toán. (Min) và khoảng thay đổi (Δ) của các biến số. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Bảng 1. Giá trị của các biến số 3.1. Các công thức tính độ sâu phân giới hk b m Q hk TT Giá trị Phần mềm SPSS 20 và 4613 bộ số liệu đã (m) (m) (-) (m3/s) b có được sử dụng để thiết lập 2 công thức hồi 1 Min 0.5 1.6 0.5 2.818 0.18 quy đa biến, số (6) và (8) tính hk/b theo 2 Max 20.6 13 3 11161.03 2.10 gb5/Q2 và m, như sau. 3 Δ 0.05 0.5 0.5 KQ tính 0.05 0.243 hk mgb5 0.76 2 (6) b Q Q 0.486 hk 0.76 (7) (mg )0.243 b1.215 0.156 hk Q2 1.161 5 0.365m0.435 (8) b gb Theo SPSS, khi hiệu chỉnh công thức (6) hệ số R2 bằng 0.992; công thức (8) có R2 là 0.98. Như vậy công thức (6) có thể sẽ cho kết quả tính toán chính xác hơn (8). 3.2. Kiểm định các công thức đề xuất Hình 1. Quan hệ của 3 hàm П Các công thức đề xuất được kiểm định độc lập bằng 15 bộ số liệu ngẫu nhiên, chưa được Hình 1 cho thấy, tỷ số hk/b tỷ lệ nghịch với sử dụng để xây dựng công thức. Kết quả m và gb5/Q2, nghĩa là khi hệ số mái kênh tăng kiểm định trong Bảng 2 và 3 cho thấy, sai số lên thì độ sâu phân giới giảm xuống. Tuy tương đối của công thức (7) nhỏ hơn 3%; các nhiên ảnh hưởng của m đến hk ít hơn so với sai số của (7) đều nhỏ hơn của (8). Ngược lại, các yếu tố khác. Độ sâu phân giới hk chịu ảnh hệ số R2 của (7) lớn hơn và xấp xỉ bằng 1 hưởng của lưu lượng Q và chiều rộng đáy (Hình 2), chứng tỏ (7) có độ chính xác cao kênh nhiều hơn so với hệ số mái kênh. Đây là hơn (8). Hơn nữa, (7) lại đơn giản hơn (8). cơ sở để đề xuất công thức. 2.3. Phần mềm IBM SPSS 20 4. KẾT LUẬN SPSS (Statistical Package for the Social Bài viết này đã trình bày phương pháp Sciences) là phần mềm của IBM để phân tích thiết lập 2 công thức hồi quy, so sánh kết quả thống kê, xử lý dữ liệu, xác định các hệ số kiểm định 2 công thức, đề xuất công thức (7) trong phương trình hồi quy phi tuyến. SPSS để tính độ sâu phân giới cho kênh hình thang có thể mở các file MS Excel, OpenOffice. cân. Công thức này đơn giản, ngắn gọn, dễ ứng dụng trong thực tế, có phạm vi sử dụng 2.4. Phương pháp đánh giá kết quả rất rộng (Bảng 1), kết quả tính toán có độ Trong bài báo này, các giá trị của hệ số chính xác trên 99%. Công thức (7) cũng xác định R2 (Determination Coefficient), sai khẳng định rằng, độ sâu phân giới phụ thuộc số tuyệt đối trung bình MAE (Mean Absolute nhiều vào lưu lượng và chiều rộng đáy kênh. 526
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 Bảng 2. Kết quả tính toán hk theo các công thức hồi quy Giá trị đúng cho trước Tính theo công thức (7) Tính theo công thức (8) hk B m Q hk hk hk hk hk TT Sai số Sai số (m) (m) (-) (m3/s) b b (m) b (m) 1 1.9 2 0.5 21.046 0.95 0.978 1.96 2.94% 0.955 1.91 -0.53% 2 4.0 4 0.5 130.199 1 1.021 4.09 2.14% 0.990 3.96 1.02% 3 2.6 4 1 73.403 0.65 0.653 2.61 0.50% 0.688 2.75 -5.92% 4 4.1 5 1 196.465 0.82 0.804 4.02 -1.98% 0.838 4.19 -2.25% 5 4.2 6 1 231.434 0.7 0.697 4.18 -0.37% 0.734 4.40 -4.81% 6 2.2 5 1.5 71.756 0.44 0.446 2.23 1.46% 0.444 2.22 -0.81% 7 3.3 6 1.5 170.619 0.55 0.545 3.27 -0.92% 0.564 3.38 -2.47% 8 3.5 7 1.5 210.195 0.5 0.500 3.50 0.02% 0.510 3.57 -2.00% 9 6.9 6 2 862.852 1.15 1.117 6.70 -2.86% 1.163 6.98 -1.13% 10 10.5 7 2 2255.576 1.5 1.478 10.34 -1.49% 1.489 10.42 0.74% 11 9.6 8 2 1940.152 1.2 1.168 9.34 -2.69% 1.211 9.69 -0.90% 12 3.6 9 2.5 314.424 0.4 0.396 3.56 -1.04% 0.337 3.04 15.65% 13 4.5 10 2.5 513.748 0.45 0.442 4.42 -1.75% 0.402 4.02 10.61% 14 7.7 7 3 1515.181 1.1 1.104 7.73 0.33% 1.162 8.14 -5.66% 15 7.2 8 3 1361.871 0.9 0.891 7.13 -1.01% 0.937 7.50 -4.16% Bảng 3. Kết quả kiểm định các công thức (7) và (8) Công thức Sai số TB Sai số Max Sai số Min RMSE (m) MAE (m) R2 Số (7) 1.43% 2.94% 0.02% 0.104 0.076 0.9994 Số (8) 3.91% 15.65% 0.74% 0.249 0.179 0.9916 Hình 2. Kiểm định các công thức đề xuất 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO giới trong kênh có mặt cắt hình thang, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, số 67, tr. 17 - 23. [1] Vũ Văn Tảo, Nguyễn Cảnh Cầm (2006), [3] Farzin Salmasi (2020), Critical Depth of Thuỷ lực, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội. Trapezoidal Open Channel Using Explicit [2] Hoàng Nam Bình (2018), Mở rộng phạm vi Formula and ANN Approach, Iranian ứng dụng công thức gần đúng của tác giả Journal of Science and Technology, Agroskin I. I. tính chiều sâu dòng chảy phân Transactions of Civil Engineering. 527
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
Thực hành 5: Ngoại suy thống kê (Statistical Inferences)
22 p | 144 | 68
-
Xây dựng hệ hỗ trợ đưa ra quyết định trong quy hoạch sử dụng đất dựa trên dữ liệu GIS
8 p | 121 | 15
-
Phương pháp số trong công nghệ hóa học - Chương 1 - Tuần 4
54 p | 138 | 13
-
Xây dựng cơ sở dữ liệu địa chính phục vụ công tác quản lý và quy hoạch đất đai - thực nghiệm tại khu vực thành phố Phủ Lý, tỉnh Hà Nam
7 p | 12 | 7
-
Xây dựng phương pháp xác định Melamin trong sữa bằng hệ LC-MSD Ion trap
5 p | 95 | 6
-
Xác định mối quan hệ giữa chi phí xây dựng kênh tưới với lưu lượng thiết kế trạm bơm vùng Đồng bằng sông Cửu long
6 p | 84 | 5
-
Ứng dụng phương pháp hồi quy logistic xác định tổ hợp tối ưu các yếu tố ảnh hưởng và xây dựng bản đồ tai biến trượt lở đất huyện Khánh Vĩnh, tỉnh Khánh Hòa
8 p | 90 | 4
-
Sổ tay Hướng dẫn vận động công chúng tham gia xây dựng các quy định quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường
80 p | 52 | 4
-
Mô phỏng ảnh hưởng của hỗn hợp phụ gia khoáng biến tính đến độ nở sun phát của bê tông dùng trong các công trình thủy
10 p | 45 | 3
-
Khảo sát hoạt độ phóng xạ trong vật liệu xây dựng có nguồn gốc Granite
12 p | 78 | 3
-
Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động diện tích cây xanh khu vực nội thành Hà Nội giai đoạn 2013-2016
8 p | 68 | 3
-
Xây dựng và thực hiện hương ước, quy ước của cộng đồng dân cư dưới góc nhìn bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, môi trường
3 p | 12 | 3
-
Nghiên cứu độ giảm khối lượng và cấu trúc xơ polyeste sau khi xử lý kiềm
6 p | 77 | 3
-
Nâng cao chất lượng kiểm kê đất đai góp phần thực hiện tốt công tác quản lý Nhà nước về đất đai và đáp ứng nhu cầu kinh tế - xã hội
8 p | 34 | 3
-
Đánh giá chuỗi biến đổi khí hậu - nước - năng lượng - lương thực - công bằng xã hội ở đồng bằng sông Cửu Long
11 p | 44 | 1
-
Nghiên cứu ứng dụng bộ mô hình fews xây dựng công cụ dự báo lũ các trạm hạ lưu sông Mê Kông
12 p | 60 | 1
-
Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm xây dựng cơ chế ký quỹ môi trường đối với các dự án khai thác, chế biến khoáng sản vùng Đông Nam bộ
9 p | 6 | 1
Chịu trách nhiệm nội dung:
Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA
LIÊN HỆ
Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM
Hotline: 093 303 0098
Email: support@tailieu.vn