توسعه مدل شبیه‌ساز-بهینه‌ساز دو هدفه برای طراحی بهینه ابعاد هندسی و شیب سرریز پلکانی سد سیاه‌بیشه بالا با استفاده از الگوریتم NSGA-II

Abstract

به منظور عبور ایمن جریان‌ سیلاب از بالادست به پایین‌دست سدها از سازه سرریز استفاده می‌شود. در بین انواع سرریز، در سرریزهای پلکانی جریان حین عبور از روی سازه نیز مستهلک می‌گردد. این امر موجب کاهش هزینه تاسیسات مستهلک کننده انرژی در پایین‌دست آن مانند حوضچه آرامش خواهد شد. علاوه بر استهلاک انرژی، عامل تاثیرگذار دیگر در طراحی سرریز پلکانی که در تحقیقات انجام شده کمتر بدان پرداخته شده است، حجم و هزینه سرریز پلکانی می‌باشد. بهترین حالت طراحی سرریز پلکانی آنست که انرژی باقیمانده حداقل و حجم و هزینه اجرای سرریز نیز حداقل گردد. بنابراین طراحی سرریزهای پلکانی یک مساله بهینه‌سازی چندهدفه است. در تحقیق حاضر از یک مدل شبیه‌ساز-بهینه‌ساز دوهدفه مبتنی بر الگوریتم NSGA-II به منظور رسیدن به کمترین انرژی باقی ‌مانده در پنجه سرریز و حصول کمترین حجم سرریز استفاده شد. نتایج حاصله بیانگر آن بود که با افزایش ارتفاع نسبی پله‌های سرریز، مقدار انرژی باقیمانده در پنجه سرریز ابتدا افزایش و بعد از رسیدن به یک نقطه اوج، کاهش می‌یابد تا به یک مقدار ثابت برسد. از منظر حجم و هزینه سرریز نیز، با افزایش ارتفاع نسبی پله‌های سرریز، حجم آن بصورت تابع خطی افزایش و با افزایش زاویه سرریز حجم آن کاهش می‌یابد. نتایج بهینه‌سازی چند هدفه نشان داد که در طرحی فعلی سرریز سد سیاه‌بیشه بالا، هم معیار انرژی باقیمانده و هم معیار هزینه و حجم سرریز به­خوبی لحاظ گردیده‌اند. بطوری‌که 7/83 درصد انرژی جریان عبوری از روی سرریز مستهلک می‌شود.