نشریه علمی هیدرولیک

نشریه علمی هیدرولیک

بهینه‌سازی چندهدفه سرریزهای پلکانی در جهت کاهش هزینه‌های طراحی و بیشینه کردن استهلاک انرژی (مطالعه موردی: سرریز سد مخزنی ساروق)

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
2 دانشگاه سیستان و بلوچستان
3 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران.
چکیده
در دهه‌های اخیر، با پیشرفت علوم کامپیوتری و تکنولوژی‌های نوین، طراحی و بهره‌برداری بهینه سرریزهای پلکانی مورد توجه فراوان مهندسین و طراحان هیدرولیک قرار گرفته است. بسیاری از مطالعات با هدف افزایش میزان استهلاک انرژی بر روی این سرریزها صورت گرفته است. در این سرریزها، پله‌ها نقش مؤثری در کاهش انرژی جریان دارند. در مقاله حاضر، به منظور دستیابی به یک مدل استوار در طراحی چند منظوره سرریزهای پلکانی با در نظر گرفتن هزینه‌های ساخت و ساز و استهلاک انرژی، یکی از الگوریتم‌های بهینه‌سازی فراکاوشی تحت عنوان، الگوریتم سنجاقک بهبود داده شده است. سپس از مدل توسعه داده شده برای طراحی سرریز سد ساروق استفاده شد. بررسی نتایج به‌دست آمده از طرح بهینه سرریز در فاز اول تحقیق، حاکی از افزایش میزان استهلاک انرژی به ازای دبی‌های 422، 560.2 و 776.9 مترمکعب بر ثانیه، به‌ترتیب برابر 81، 59 و 73 درصد در مقایسه با طرح موجود بود. همچنین میزان افزایش حجم طرح سرریز نیز به ازای افزایش استهلاک انرژی برای دبی‌های مذکور به‌ترتیب در حدود 24، 35 و 38 درصد بوده است. در فاز دوم مطالعه نیز استفاده از رویکرد بهینه‌سازی چند‌هدفه، منجر به ارائه مجموعه‌ای از طرح‌های بهینه سرریز به‌صورت نمودار پارتو نمودار پارتو گردید. مقایسه عملکرد الگوریتم سنجاقک بهبود داده شده با نسخه اصلی آن و الگوریتم‌های ژنتیک چندهدفه و اجتماع ذرات چند هدفه، حاکی از دقت و سرعت بالای الگوریتم پیشنهادی در طراحی سریزهای پلکانی بود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bagheri, H. (2009). Modeling and optimization of stepped spillway, Master thesis, Department of Civil Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran. (In Persian)
BozorgHaddad, O., Mirmomeni, M. & Miguel A.M. (2010). Optimal Design of Stepped Spillways using the HBMO Algorithm, Civil Engineering and Environmental Systems, 27(1), 81-94. (In Persian)
Dong, H., Sun, J., Li, T., Ding, R. & Sun, X. (2020). A multi objective algorithm for multi-label filter feature selection problem. Applied Intelligence, 50, 3748-3774.
Ghahramani, B. & Bayat, B. (2017). Shape optimization of Siahbishe Dam's stepped spillway using particle swarm optimization, 16th Iranian Hydraulic Conference, Shahrekord University, Shahrekord, Iran. (In Persian)
Hosseini, A. (2019). Multi-objective optimization of labyrinths spillway with energy dissipation structure, Master thesis, Department of Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran. (In Persian)
Jafari-Asl, J., Azizyan, G., Monfared, S.A.H., Rashki, M. & Andrade-Campos, A.G. (2021a). An enhanced binary dragonfly algorithm based on a V-shaped transfer function for optimization of pump scheduling program in water supply systems (case study of Iran). Engineering Failure Analysis, 123, 105323, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021. 105323.
Jafari-Asl, J., Seghier, M.E.A.B., Ohadi, S. & van Gelder, P. (2021b). Efficient method using Whale Optimization Algorithm for reliability-based design optimization of labyrinth spillway. Applied Soft Computing, 101, 107036, https://doi.org/10.1016/ j.asoc.2020.107036.
Jazaeri, P. & Moeini, R. (2016). Using the artificial bee colony in designing of stepped spillway, 15th Iranian Hydraulic Conference, Imam Khomeini International University, Ghazvin, Iran. (In Persian)
Khalifeh, S., Khodashenas, S. & Esmaili, K. (2021). Parameter Estimation of the Nonlinear Muskingum Flood-Routing Model Using The new dragonfly algorithm. Sharif Journal of Civil Engineering, 37.2(2.1), 3-10. (In Persian)
Mirjalili, S. (2016). Dragonfly algorithm: a new meta-heuristic optimization technique for solving single-objective, discrete, and multi-objective problems. Neural computing and applications, 27(4), 1053-1073.
Nikpour, M., Shoja, B. & Vejand., P. (2018). Shape optimization of stepped spillways using particle swarm optimization, 11th International Conference of River Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran. (In Persian)
Ohadi, S., & Jafari-Asl, J. (2021). Multi-objective reliability-based optimization for design of trapezoidal labyrinth weirs. Flow Measurement and Instrumentation, 77, 101787.
Pan, L., Xu, W., Li, L., He, C., & Cheng, R. (2021). Adaptive simulated binary crossover for rotated multi-objective optimization. Swarm and Evolutionary Computation, 60, 100759.
Parsaie, A., Haghiabi, A.H. (2019). Evaluation of Energy Dissipation on Stepped Spillway using Evolutionary Computing, Applied Water Science, Vol.144, No.9.
Saghi, H., and Rajaei, N. (2014). Principles of hydraulic design and implementation of dams, Publisher of Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran. (In Persian)
Salmasi, F., and Abraham, J. (2022). Genetic algorithms for optimizing stepped spillways to maximize energy dissipation. Water Supply, 22(2), 1255-1274.
Shoja, F. (2009). Shape optimization of stepped spillway using genetic algorithm, Master thesis, Department of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran. (In Persian)

  • تاریخ دریافت 28 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 06 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش 07 مهر 1402