پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (Dec 2014)
بهینه‌سازی اقتصادی حوضچه‌های آرامش واگرا با مقاطع ذوزنقه‌ای و مستطیلی
Abstract
یکی از سازه‌های متداول جهت استهلاک انرژی جریان‌های با سرعت زیاد در پایاب سازه‌های هیدرولیکی، حوضچه‌های آرامش می‌باشند. از میان این حوضچه‌ها، حوضچه‌های آرامش واگرا با مقاطع مستطیلی و ذوزنقه‌ای به دلیل عدم نیاز به سازه تبدیل در ابتدا و انتها و نیز عملکرد هیدرولیکی مناسب‌تر از نظر نسبت اعماق ثانویه و افت نسبی انرژی در مقایسه با حوضچه‌های کلاسیک، می‌توانند جایگزین‌های مناسبی باشند. هدف از مطالعه حاضر بررسی تاثیر واگرایی دیواره‌های حوضچه آرامش بر مقدار هزینه‌های ساخت آن نسبت به حوضچه کلاسیک می باشد. برای این منظور نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده برای مقاطع مستطیلی و ذوزنقه‌ای با شیب‌های جانبی 5/1:0، 1:1 و 5/1:1، زاویه‌های واگرایی 3 تا 9 درجه در دامنه اعداد فرود 65/2 تا 9 مورد استفاده قرار گرفت. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد که در حوضچه‌های واگرا با مقاطع مستطیلی، افزایش واگرایی دیواره‌ها از 4 تا 9 درجه در محدوده اعداد فرود مذکور، باعث افزایش راندمان پرش به میزان 10 تا 29 درصد و کاهش هزینه‌های ساخت به میزان 4 تا20 درصد نسبت به حوضچه کلاسیک می‌شود. همچنین نتایج خروجی مدل بهینه‌سازی که تابع هدف را با الگوریتم ژنتیک حل می‌نمود، نشان داد که مقاطع ذوزنقه‌ای در اعداد فرود کمتر از 4، زاویه واگرایی 3 درجه و شیب‌جانبی 5/1:0 دارای عملکرد بهینه از نظر ساخت می‌باشد. مقایسه نتایج حاکی از آن است که بتدریج با افزایش عدد فرود، در کلیه مقاطع ذوزنقه‌ای و زوایای واگرایی، هزینه‌های ساخت حوضچه به دلیل افزایش طول پرش در اثر افزایش زاویه واگرایی دیواره‌های حوضچه، افزایش می‌یابد.
