تاثیر محدودیت‌های اعمال شده بر پارامترهای هیدرولیکی در طراحی بهینه مقاطع کانال‌های روباز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

ساختمان کانال­های روباز مصنوعی، زیرساخت­های پرهزینه­ای از نظر هزینه­های مصالح، ساخت و نگهداری را در بردارند طراحی مقطع کانال با کمترین هزینه، با کم کردن مجموع هزینه­های ساخت در واحد طول کانال با شرایط جریان یکنواخت امکان پذیر است. در این تحقیق تابع هدف بر اساس هزینه­ پوشش واحد طول کانال، هزینه خاکریزی و خاکبرداری واحد حجم، همچنین بر اساس هزینه­ هدر رفت آب از طریق تراوش و تبخیر نیزدر نظر گرفته شده و معادله­ عمومی مقاومت به عنوان تابع قید تساوی استفاده گردیده است. بدین منظور طراحی بهینه­ مقطع کانال ذوزنقه­­ای با استفاده ازالگوریتم ژنتیک با متغیرهای عمق، عرض کف و شیب­های کناری انجام گرفت. دو روش و چندین مدل بی­محدودیت و با محدودیت عمق نرمال، سرعت جریان، شیب کانال و عرض سطح آزاد کانال مورد بررسی قرار گرفت که اعمال محدودیت­های عمق، سرعت و شیب ثابت سبب افزایش هزینه ولی محدودیت عرض سطح آزاد در مقایسه با مدل­های دیگر سبب کاهش هزینه گردید بعلاوه مدل دیگری با کاربرد معادله مانینگ به عنوان قید تساوی به کار برده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Influence of Restricted Hydraulic Parameters on Optimal Design of open Channels Sections

نویسندگان [English]

  • Kumars Roshanghar
  • Siamak Talat-Ahari
  • Ayda Noori
چکیده [English]

Artificial open channel structures are expensive infrastructures in terms of their materials, construction and maintenance. Design of a minimum cost channel section involves minimization of the sum of costs per unit length of the channel, subject to uniform flow condition in the channel. In this research, the objective function was expressed using the cost per unit length of the channel for lining, the depth-dependent unit volume earthwork cost, and the cost of water lost due to seepage and evaporation. A general resistance equation was used as an equality constraint. Optimal design of trapezoidal channel sections using genetic algorithm with depth, bottom width and side slope variables was accomplished. Two methods and several Models were evaluated including no restriction and restriction on normal depth, velocity of flow, side slope and top width. Restricted depth, velocity and side slope resulted in higher costs. However restricted top width resulted in lower costs comparing with other models. Also, another model  was employeed which used the Manning equation as an equality constraint.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Design
  • Open channels
  • optimization
  • Restricted