بررسی آزمایشگاهی اثر شیب مثبت دیواره در نیم‌رخ طولی بر ضریب آبگذری سرریز مثلثی

Abstract

سابقه و هدف: سرریز‌ها همواره یکی از اجزای مهم شبکه‌های انتقال و توزیع آب محسوب می‌شوند که با وجود ساده بودن ساختار و عملکرد آن، نقش مهمی در این شبکه‌ها ایفا می‌کنند. سرریز‌ها از جمله سازه‌های هیدرولیکی مهم جهت کنترل جریان و تنظیم سطح آب می‌باشند که باعث افزایش ارتفاع سطح آب و در نتیجه تامین ارتفاع آب مورد نیاز برای منحرف کردن دبی مورد نظر به کانال‌های جانبی می‌شوند. همچنین از این سازهها به‌عنوان وسایل اندازه‌گیری دبی عبوری نیز استفاده می‌شود از کاربردهای مهم سرریز‌ها، عبور مطمئن سیلاب پشت سدها است. هدف از این پژوهش بررسی اثر تغییر شیب جداره بر ضریب آبگذری جریان سرریز مثلثی و ارائه رابطه‌ای برای برآورد ضریب دبی بر اساس پارامتر‌های هیدرولیکی هندسی می‌باشد.<br /> مواد و روش‌ها: ضریب دبی تابع از پارامترهایی از قبیل عدد فرود جریان (Fr)، زاویه راس (𝜭)، نسبت هد آب روی سرریز به ارتفاع سرریز (H/P) و نسبت هد آب روی سرریز به طول موثر (H/L_e ) در نظر گرفته شد. برای این منظور از داده‌هایی که از آزمایش‌های انجام شده روی مدل فیزیکی سرریز مثلثی با 4 زاویه راس متفاوت و در سه شیب مختلف، که در آزمایشگاه تحقیقات آب و رسوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان برداشت شد، استفاده گردید و سپس به کمک روش برنامه‌ریزی بیان ژن رابطه‌ای با دقت بالاتر برای ضریب آبگذری سرریز مثلثی بدست آمد .جهت اجرای مدل برنامه ریزی بیان ژن، 30 کروموزوم و 3 ژن انتخاب شد و توانایی این روش به‌کمک دو پارامتر‌ آماری مانند ضریب هم‌بستگی (R2) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) مورد ارزیابی قرار گرفت.<br /> یافته‌ها: نتایج نشان داد که در تمامی زوایای راس، با افزایش شیب جداره در یک عدد فرود ثابت، ضریب آبگذری کاهش می‌یاید هم‌چنین با افزایش نسبت H/P در ابتدا یک روند کاهشی و سپس روند افزایشی در مقدار ضریب Cd مشاهده می‌شود. روش برنامه‌ریزی بیان ژن ضرایب همبستگی 9676/0 و 8591/0 و جذر میانگین مربعات خطا برابر با 0247/0 و 0706/0 به‌-ترتیب در دو بخش آموزش و آزمون، ضریب آبگذری سرریز مثلثی را برآورد نمود. مدل مذکور در مقایسه با نتایج رگرسیونی با ضرایب همبستگی 9253/0 و 8029/0 و جذر میانگین مربعات خطا برابر با 0467/0 و 084/0 به‌ترتیب در دو بخش آموزش و آزمون، نتایج دقیق‌تری را در مقایسه با مدل رگرسیونی ارائه می‌نماید. به‌عبارتی استفاده از روش برنامه‌ریزی بیان ژن موجب کاهش 10/47 درصدی خطای پیش‌بینی ضریب آبگذری سرریز مثلثی شده‌است.<br /> نتیجه‌گیری: نتایج به‌دست آمده از این پژوهش نشان داد مدل هوشمند برنامه‌ریزی بیان ژن، به‌خوبی توانسته‌است ضریب آبگذری سرریز مثلثی در پلان را پیش‌بینی کند و استفاده از آن موجب بهبود نتایج پیش‌بینی در مقایسه با روش‌های مرسوم حاصل از مدل رگرسیونی شود. به‌عبارتی، نتایج به‌دست‌آمده، بیان‌گر توانایی روش برنامه‌ریزی ژن در تعیین ضریب آبگذری سرریز مثلثی و در نتیجه برآورد صحیح‌تر آن می‌باشد. بنابراین، استفاده از این روش در مسائلی مشابه با موضوع این پژوهش پیشنهاد می‌شود