بهینه‌سازی مطالعه آزمایشگاهی هیدرولیک جریان درونگذری در سدهای پاره سنگی و روش‌سنجی آن با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران/ واحد ارس،دانشگاه آزاد اسلامی /جلفا/ایران

2 دکترای مهندسی عمران، آب ( سازه‌های هیدرولیکی)، عضو پیوسته کمیته ملی سدهای بزرگ ایران

3 گروه مهندسی رودخانه و سواحل پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران، ایران

چکیده

یکی از راه‌های کنترل سیلاب در مسیل‌ها، ساخت سدهای پاره سنگی بدون هسته رسی در مسیر جریان می‌باشد. این سدها، دبی اوج سیلاب عبوری را کاهش داده و زمان تخلیه سیلاب را افزایش می‌دهند. در تحقیق حاضر در فلوم آزمایشگاهی، مدل‌هایی از سد پاره سنگی با سنگدانه به قطر متوسط 2 سانتی‌متر با طول‌های 155، 165 و 175 سانتی متر در جهت جریان، با شیب‌های مختلف ساخته شد و برای هر مدل، 3 دبی مختلف جریان در نظر گرفته شد که در هر دبی، عمق پایاب با استفاده از دریچه کنترل، برای 5 حالت متفاوت، تغییر داده شد و در مجموع 405 آزمایش انجام شده است. پس از انجام آنالیز ابعادی، کمیت‌های بی‌بعد استخراج گردیده و سپس با اعمال رگرسون غیرخطی چند متغیره، که تابع هدف مرتبط با ضریب دبی و کمیت‌های بی‌بعد را نشان می‌دهد استخراج شده است. با انجام آنالیز حساسیت نسبت به حذف کمیت‌های بی‌بعد، مشخص شد با حذف کمیت (ارتفاع سد به عمق آب در بالادست) میانگین مطلق خطای نسبی، 2/5 درصد افزایش یافت در حالی که با حذف کمیت (شیب وجه پایاب سد) میانگین مطلق خطای نسبی، 8/6 درصد افزایش یافت و به منظور تعیین مشخصات بهینه سد تاخیری پاره سنگی با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی، برای حداکثر ضریب دبی در نظر گرفته شده، مقادیر بهینه استخراج گردید و پارامتر HMCR در همگرایی پاسخ، بسیار تاثیرگذاربوده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimizing the experimental study of the hydraulic of the internal flow the rock-fill dams and its methodology using the harmony search algorithm

نویسندگان [English]

  • Bahador Fatehi-Nobarian 1
  • Sadegh Farshidnia 2
  • Mojtaba Saneie 3
1 Department of Civil Engineering of Hydraulic Structures, Aras Branch, Islamic Azad University, Jolfa Iran
2 Associate Member of IRCOLD
3 ُSCWMRI,, Tehran , Iran
چکیده [English]

One of the ways to control floods in the rivers is to build rock-fill dams without clay core in the flow path. These dams reduce the peak flow of the passing flood and increase the flood evacuation time. In the current research in the laboratory flume, models of rock-fill dam with aggregates with an average diameter of 2 cm with lengths of 155, 165 and 175 cm in the flow direction were built with different slopes and 3 different flow rates were considered for each model. In each discharge, the depth of the footing of wall was changed using the control valve, for 5 different modes, and a total of 405 tests were performed. After performing the dimensional analysis, dimensionless quantities were extracted and then by applying multivariable nonlinear regression, which shows the objective function related to the discharge coefficient and dimensionless quantities. By performing a sensitivity analysis on the removal of dimensionless quantities, it was found that by removing the quantity the height of the dam to the depth of the water upstream, the absolute average of the relative error increased by 2.5%. While by removing the quantity (slope of the abutment of the dam), the absolute average of the relative error increased by 8.6%.the quantity the height of the dam to the depth of the water upstream, the absolute average of the relative error increased by 2.5%. While by removing the quantity (slope of the abutment of the dam), the absolute average of the relative error increased by 8.6%

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rock-fill dam
  • Internal flow
  • Optimizing
  • Harmony Search Algorithm

مراجع

حسنوند، ک. و سامانی، ج.م.و. 1400. بررسی عددی جریان از درون سد پاره‌سنگی دولایه. تحقیقات آب و خاک ایران. 52(6): 1684 – 1673.
حیدری، م.، رسولی، ز. و حسینی مبرا، س.ع. 1399. بررسی آزمایشگاهی عملکرد هیدرولیکی سدهای پاره‌سنگی. نوزدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه فردوسی مشهد.
خرم شکوه، ن.، نیکو، م.ر. و زمردیان، س.م.ع. 1398. رویکرد شبیه‌سازی–بهینه‌سازی جهت تعیین مشخصات بهینه سدهای تأخیری پاره‌سنگی در شرایط سیلابی. مجله مهندسی منابع آب. 12 (42): 140-132.
رحیمی نژاد، ز.، موسوی جهرمی، س.ح.، خسروجردی، ا.، حسین پور درویشی، ح. و سامانی، ج.م.و. 1400. مطالعه تجربی ضریب دبی شیار بالادست سد سنگریزه‌ای با رویه بتنی (با استفاده از مدل‌های هیدرولیکی). نشریه حفاظت منابع آب و خاک. سال دهم. 4: 80-63.
رستمی، ج.س.، خلقی، م. و بزرگ حداد، ا. 1389. مدیریت بهره‌برداری از سدهای مخزنی با استفاده از الگوریتم اصلاح‌شده جستجوی هارمونی. مجله دانش آب و خاک. 20(3): 71 – 61.
روشنفکر، ع.، ظهیری، ج. و کاشفی پور، س.م. 1389. ارائه روابطی جهت محاسبه ضرایب جریان غیردارسی در محیط‌های سنگریزه‌ای. نشریه آب و خاک. 24(5): 855 - 863.
ریاحی مدوار، ح. 1385. تعیین دبی جریان هم‌زمان درون گذر و روگذر در سدهای پاره‌سنگی با استفاده از آنالیز ابعادی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده کشاورزی.
شایان نژاد، م. و اشجار زاده، س. 1393. بررسی هیدرولیکی جریان از سد سنگی دولایه با استفاده از یک مدل تجربی. بولتن بین‌المللی منابع آب و توسعه.
شکوهی مهر، ا.، یزدی، ج. و صالحی نیشابوری، س.ع.ا. 1400. بهره‌برداری هماهنگ از حوضچه‌های تعدیل سیلاب شهری با کنترل بهینه دریچه‌ها با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی (مطالعه موردی شبکه زهکشی حوضه آبریز شرق تهران). تحقیقات منابع آب ایران. 16(1): 194-181.
 قاضی مرادی، ا. 1385. گزارش تحقیقاتی بررسی اثرات جریان‌های روگذر روی خصوصیات جریان در سدهای تأخیری و پاره‌سنگی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور.
میربیک سبزواری، م.، ترابی پوده، ح. و یونسی، ح. 1398. کاربرد الگوریتم جستجوی هارمونی در بهینه‌سازی بهره‌برداری مخزن سد دز برای دوره بلندمدت. نشریه دانش آب و خاک. 29(4): 109 - 120.
یاوری، ح.ر.، رباطی، ا. و جلال کمالی، ن. 1401. بهینه‌سازی بهره‌برداری انرژی برق‌آبی از مخازن با استفاده از الگوریتم فرا کاوشی WCA (مطالعه موردی سد جیرفت). مجله پژوهش آب ایران. 16(3): 61 – 72.
 
Ayvaz, M.T. 2010. Solution of groundwater management problems using harmony search algorithm. In Recent Advances in Harmony Search Algorithm (pp. 111-122). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.
Fatehi-Nobarian, B., Hajikandi, H., Hassanzadeh, Y. and Jamali, S. 2019. Experimental and analytical investigation of secondary current cells effects on hydraulic jump characteristics in trapezoidal channels. Tecnología y ciencias del agua. 10(3): 190-218.
Geem, Z.W., Kim, J.H. and Loganathan, G.V., 2001. A new heuristic optimization algorithm: harmony search. Simulation. 76(2): 60-68.
Gillilan, S.E., Hansen, D. and Laursen, E.M., 1998. Environmental Hydraulics: New Research Directions for the 21st Century. Journal of Hydraulic Engineering, 124(3).
Hassanvand, K. and Samani, H.MV. 2019. Assessing the equivalent hydraulic conductivity of rockfill dam in vertical and horizontal arangements. Irrigation sciences and engineering (jise). 42(3): 75-88.
Herrera, N.M. and Felton, G.K.1998. Hydraulic of flow through a rockfill dam using sediment – free water. Trans of ASCE. 34(3): 871-875.
Heydari, M. and Khodakaramian, Z. 2022. One-dimensional discharge – stage theory relationship modifying in non- core rockfill dams using laboratory model advanced technologies in water efficiency. 1: 108-120.
Kells, J.A. 1995. Spatially varied flow over rockfill embankment. Canadian. Civil engineering journal. Vol. 120:820-827.
Mahdavi, M., Fesanghary. M. and Damangir, E. 2007. An improved harmony search algorithm for solving optimization problems. Applied mathematics and computation. 188: 1567-1579.
Nikoo, M.R., Khorramshokouh, N. and Monghasemi, S. 2015. Optimal design of detention rockfill dams using a simulation–based optimization approach with mixed sediment in the flow, Water resources management. 29(15): 5469-5488.
Ostad-Ali-Askari, K. and Shayannejad, M. 2015. Usage of rockfill dams in the HEC-RAS software for the purpose of controlling floods. American journal of fluid dynamics. 5(1): 23-29.
Samani, J.M.V., Samani, H.M.V. and Shaiannejad, M. 2004. Reservoir routing with outflow through rockfill dams, IAHR Journal of hydraulic research. 42:435-439.
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 17، شماره 6 - شماره پیاپی 102
بهمن و اسفند 1402
صفحه 1063-1074

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار