طراحی بهینه‌ ابعاد آبشکن با استفاده از الگوریتم چند هدفه جستجوی هارمونی، مطالعه موردی: رودخانه زنجان‌رود

Abstract

یکی از روش‌های معمول کنترل فرسایش کناری و ساماندهی رودخانه‌ها استفاده از آبشکن است. در این خصوص در نظر گرفتن همزمان چندین هدف مختلف و گاها متضاد در کنار یکدیگر در مطالعات مهندسی رودخانه می‌تواند از اهمیت زیادی برخوردار باشد. به ‌همین منظور در این پژوهش طراحی بهینه‌ی ابعاد با اهداف کمینه کردن هزینه و بیشینه کردن دبی بار بستر مدنظر قرار گرفت. در مدل مورد مطالعه از تلفیق مدل مورفولوژیکی، طراحی و الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه جستجوی هارمونی استفاده گردید. همچنین برای بررسی پایداری مقطع از روش تئوری‌های حدی استفاده شد. پس از آنالیز حساسیت پارامترهای دبی، شیب و عرض اولیه رودخانه، صحت‌سنجی مدل با استفاده از داده‌های زنجان‌رود و با درنظر گرفتن معادله بار بستر فان-راین و معادله آبشستگی گیل انجام گرفت. سپس براساس جبهه پارتو سناریوهای مختلف استخراج گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که مدل ارائه شده در مقایسه با طراحی انجام شده توسط سایر محققین، جواب‌های بهینه‌تری را ارائه داده است. براساس کمترین فاصله اقلیدسی نسبت به نقطه ایده‌آل، به‌ترتیب 90/63 درصد هزینه کمتر و 48/25 درصد دبی انتقال بار بستر بیشتری را نسبت به طراحی انجام شده توسط حسینی و همکاران (1382) و به‌ترتیب 3/3 درصد هزینه کمتر و 62/16 درصد دبی انتقال بار بستر بیشتری را نسبت به مدل استادی و همکاران (1393) ارائه می‌دهد که نشان‌دهنده کارایی مطلوب و دقت بهتر مدل پیشنهادی است.

Keywords

• ساماندهی رودخانه
• بهینه‌سازی چندهدفه
• جبهه پارتو
• فاصله اقلیدسی
• حوضه آبریز زنجان‌رود