رویکرد شبیه سازی-بهینه‌سازی جهت تعیین مشخصات بهینه ی سدهای تأخیری پاره سنگی در شرایط سیلابی

Abstract

سدهای تأخیری پاره­سنگی از جمله روش­های سازه­ای مهار کردن سیلاب هستند که هیچ هسته یا غشاء نفوذ­ناپذیری نداشته و به طور عمده جهت مهار سیلاب به کار می­روند. این سدها بده­ی اوج سیلاب عبوری را کاهش­ داده و در زمان وقوع آن تأخیر ایجاد می­نمایند؛ بدین­ترتیب خسارات جانی و مالی سیل را در پایین­دست، کمتر می­کنند. شاید بتوان گفت برای اولین­بار، روش­شناسی جدیدی برای تدوین یک نمونه­ی شبیه‌سازی-­بهینه‌سازی جهت تعیین مشخصات بهینه­ی سدهای تأخیری پاره‌سنگی در این پژوهش ارائه گردیده است. نمونه­ی مذکور، برمبنای فرانمونه­ی شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه، و نمونه­ی بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک استوار است. بدین‌منظور، در ابتدا، از داده­های منتج از آزمایش­های مربوط به نمونه­ی آزمایشگاهی محیط متخلخل پاره­سنگی، مربوط­ به خرم­شکوه (1391) جهت آموزش و اعتبارسنجی نمونه­ی شبکه­ی عصبی پرسپترون چند­لایه استفاده شده است. در ادامه، با اتصال نمونه­ی شبکه­ی عصبی مصنوعی صحت‌سنجی شده به عنوان یک فرانمونه­ی شبیه­ساز رفتار هیدرولیکی سد پاره­سنگی، به نمونه­ی بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک، نمونه­ی شبیه‌سازی- بهینه‌سازی، به­منظور تعیین مشخصات بهینه­ی سد تأخیری پاره­سنگی با لحاظ تعامل بین متغیرهای طراحی و آب­­نگار سیل عبوری از سد تأخیری پاره­سنگی، تدوین گردید. نتایج حاصل از روش­شناسی پیشنهاد­شده، نشان می­دهند که ضخامت بهینه­ی محاسبه­شده مربوط به محیط متخلخل پاره­سنگی، بازاء جمیع بده­ی سیلاب‌های محتمل، 6/17 سانتیمتر بوده و همچنین قطر متوسط بهینه­ی سنگدانه­های تعبیه شده در بدنه، 2 سانتیمتر حاصل گردیده است. همچنین، بازاء مقادیر بهینه­ی طراحی، بده­ی اوج آب­نگار سیل عبوری از محیط متخلخل پاره­سنگی %18/47 کاهش یافته است و طول مدت سیلاب نیز در شرایط بهینه، %94/39 افزایش داشته است.