تخمین ابعاد چاله آبشستگی پایین‌دست جام پرتابی سدها با استفاده از مدل محاسبات دانه‌ای

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست منابع آب، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

2 استادیار مهندسی محیط زیست، دانشکده تحصیلات تکمیلی محیط زیست، دانشگاه تهران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران- نقشه برداری، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست منابع آب، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

چکیده

تخمین دقیق پارامترهای آبشستگی مانند طول- عرض- پهنا، سهم عمده‌ای در مدیریت این پدیده کاملاً غیر‌خطی دارد. هدف اصلی این تحقیق ارائه روشی بر مبنای مدل محاسبات دانه‌ای (GRC) برای تخمین پارامترهای آبشستگی است. برای این منظور پارامترهای آبشستگی پایین‌دست جام‌پرتابی سدها (توابع هدف) به عنوان تابعی از متغیرهای هیدرولیکی، مورفولوژیکی و ژئوتکنیکی قرار داده شد و مراحل واسنجی و صحت‌سنجی مدل GRC انجام گرفت. تحلیل خطی انجام شده در این تحقیق مشخص کرد که توابع هدف مورد بررسی بیشتر تحت تأثیر تغییرات دبی، ارتفاع آبشار و متوسط اندازه ذرات رسوبات می‌باشند و تأثیرپذیری ناچیزی از زاویه لبه قوس جام دارند. همچنین یافته‌های این تحقیق حاکی از دقت بالا و بسیار مطلوب مدل GRC در تخمین توابع هدف بود، به گونه‌ای که پیش‌بینی انجام شده توسط مدل برای پارامترهای آبشستگی در تمام موارد منطبق بر نتایج اندازه‌گیری شده بود یا تفاوت بسیار ناچیزی با یکدیگر داشتند. بررسی‌های بیشتربه کمک ‌معیارهای ضریب تبیین، میانگین خطای نسبی، مجذور میانگین مربعات خطا و همچنین آماره نسبت تفاوت توسعه داده شده نشان داد که مدل GRC ارائه شده در این تحقیق برای تخمین عمق آبشستگی برتری مطلق و محسوسی بر روابط شناخته‌ شده پیشنهادی توسط دیگر محققان دارد.

کلیدواژه‌ها


سیفی. ا، حسین زاده دلیر. ع، فرسادی زاده. د، (1392)، "آبشستگی در پایین‌دست سرریز لبه پهن دو طرف شیب‌دار"، نشریه دانش آب و خاک، جلد 23، شماره 4، ص.ص. 177-188.

قدسیان. م، اسدی سریزدی. م.ح، (1381)، "ابعاد حفره آبشستگی پایین دست جام‌های پرتابی"، فصلنامه فنی ‌و ‎‌مهندسی مدرس، شماره 8، ص.ص. 107-114.

مومنی وصالیان. ر، موسوی جهرمی. ح، شفاعی بجستان. م، (1387)، "آبشستگی ناشی از جت‌های مستطیلی در پایین دست پرتابه های جامی شکل با مصالح غیریکنواخت"، شماره 2، ص.ص. 203-216.

نوری. ر، کراچیان. ر، خدادادی دربان. ا، شکیبایی نیا. ا، (1386)، "ارزیابی اهمیت ایستگاه‌های پایش کیفی رودخانه‌ها با استفاده از آنالیز مؤلفه‌های اصلی و آنالیز فاکتور، مطالعه موردی رودخانه کارون"، مجله‌ آب و فاضلاب، شماره 63، ص.ص. 60-69.

هوشیاری‌پور. ف، نوری. ر، (1392)، "استفاده از تکنیک ماشین بردار پشتیبان در پیش‌بینی ابعاد چاله‌ آبشستگی پایین‌دست یک پرتابه‌ جامی شکل"، مهندسی آب و محیط زیست ایران، دوره 1، شماره 1، ص.ص. 35-45.

نوری. ر، خاکپور. ا، دهقانی. م، فرخ‌نیا. ا، (1390)، "پیش‌بینی ماهانه جریان با استفاده از ماشین بردار پشتیبان بر مبنای آنالیز مؤلفه‌های اصلی"، یادداشت فنی، مجله آب و فاضلاب، شماره 1، ص.ص. 118-129.

Azmathullah, H.Md, Deo, M.C, and Deolalikar, P.B., )2005(, “Neural networks for estimation of scour downstream of ski-jump bucket”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 131(10), pp. 898-908.

Azmathullah, H.Md, Ghani A.A.B, Zakaria, N, Hin, L.S, Kiat, C.C, Siang, L.C. and Hasan, Z.A. (2008), “Genetic programming to predict ski-jump bucket spillway scour”, Journal of Hydrodynamic, 20(4), pp. 477-484.

Bollaert, E.F.R. and Schleiss, A.J. (2003), “Scour of rock due to the impact of plunging high-velocity jets”, PartII: experimental results of dynamic pressures at pool bottoms and in one and two-dimensional closed end rock joints”, Journal of Hydraulic Research, 40(5), pp. 15-30.

Chanson, H. (2004), “The hydraulic of open channel flow”, Elsevior.

Goyal, M. K. (2011), “Estimation of scour downstream of a ski jump bucket using support vector and M5 model tree”, Journal of Water Resour. Manage., 25, pp. 2177-2195.

Hager, W.H. and Minor, H.E. (2004), “Plunge pool scour in prototype and laboratory”, Proceeding of 2004 International Conf. on hydraulics of dam and river structures, April 29-28, Tehran, Iran.

Mason, P.J. and Arumugan, K. (1985), “Free jet scour below dams and flip bucket”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 111(2), pp. 220-235.

Martins, RBF. (1975). “Scouring of rocky river beds by free jet spillways.” Journal of Water Power and Dam Construction, 27(4), pp. 152–153.

Momeni Vesalian, R. (2006), “Investigation of scour downstream of dam by physical modle”, Ph.D. thesis, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran, pp. 170.

Rajaratnam, N. and Mazurek, K. (2003), “Erosion of sand by circular impinging water jets with small tailwater”, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 129(3), pp. 225-229.

Veronese, A. (1937), “Erosion of a bed downstream from an outlet”, Colorado A & M College, Fort Collins, United States.

Wittler, R.J., Annandale, G.W. Abt, S.R. and Ruff, J.F. (1998), “New technology for estimating plunge pool spillway scour”, Proceeding of 1998 Annual Conference of The Association of State Safety Officials, October 11-14, Las Vegas.

Yao, Y.Y. (2004). “A partition model of granular computing, transactions on rough set”, Journal of Subline, 3100, pp. 232-253.

Yao, Y.Y. and Yan, M. (2007), “ICS: An interactive classification system”, Proceedings of the 20th Canadian Conference on Artificial Intelligence (CAI’07), pp. 134-145.

Noori, R, Karbassi, A. R, Moghaddamnia, A, Han, D, Zokaei-Ashtiani, M. H., Forokhnial, A. and Ghafari-Goushesh, M. (2011), “Assessment of input variables determination on the SVM model performance using PCA, Gamma test, and forward selection techniques for monthly stream flow prediction”, Journal of Hydrology, 401, pp. 177-189.

Chandan K. P. S. (2012), “Evaluation of selected equations for predicting scour downstream of ski-jump spillway using laboratory and field data”, Technical Note, Indian Institute of Technology Guwahati, Journal of Engineering Geology, 129, pp. 98-103.