Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo dự tính xói cục bộ ở hạ lưu cống thoát nước ngang đường giao thông

Tác giả: ThS. PHẠM MINH TRANG; TS. TỐNG ANH TUẤN - Trường Đại học Giao thông vận tải

Sơ đồ dự báo xói sau cống trong trường hợp cống tròn dòng chảy chảy đầy cống [14]

Thoát nước ngang đường là một trong những vấn đề được quan tâm trong thiết kế và xây dựng đường ô tô. Trong quá trình khai thác, tác dụng của dòng chảy lũ vào địa chất đáy sau cống là một trong số các nguyên nhân gây ra xói lở cục bộ ở hạ lưu cống dẫn đến mất ổn định của lòng dẫn phía hạ lưu cống. Do đó, việc dự báo chính xác chiều sâu xói cục bộ lớn nhất sau cống có ý nghĩa quan trọng cho việc thiết kế cống và gia cố sau cống đảm bảo sự ổn định và an toàn đối với công trình.

Các nghiên cứu về xói lở cục bộ ở hạ lưu cống đã được thực hiện từ những năm 1970 [1] với nhiều phương pháp khác nhau từ phân tích thứ nguyên [2,3], mô hình vật lý [3-6] và ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo [7-10]. Nhiều công thức dự báo xói khác nhau đã được thực hiện [11-15], tuy nhiên xói lở tại cửa ra của cống là một quá trình phức tạp có quan hệ với lưu lượng thiết kế, khẩu độ cống, số Froude, địa chất đáy ở hạ lưu cống... Các mô hình thực nghiệm chưa phản ánh được đầy đủ bản chất vật lý, cơ học của quá trình xói cũng như ảnh hưởng kết hợp của các yếu tố đến xói trong thực tế. Do đó, kết quả dự báo giữa các công thức còn nhiều khác biệt và hạn chế trong kết quả dự báo xói. Bài báo phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cơ bản đến chiều sâu xói lớn nhất và tổ hợp các yếu tố ảnh hưởng này để đề xuất biểu thức dự tính xói. Cấu trúc mô hình mạng nơ-ron nhân tạo được khai báo và phát triển bằng việc sử dụng công cụ NNTOOL được tích hợp trong Matlab R2019a. Dự báo xói cục bộ nhận được từ huấn luyện mạng nơ-ron nhân tạo được đánh giá và so sánh với kết quả đo đạc xói trong mô hình vật lý của phòng thí nghiệm của FHWA và với kết quả tính theo biểu thức đề xuất.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây