ارائه یک روش جدید در بهینه‌سازی اقتصادی سیستم انحراف سد با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی منابع آب- دانشگاه تبریز

2 عمران-سازه هیدرولیکی- دانشگاه تهران جنوب

3 مهندسی منابع آب- سازمان آب منطقه ای آذربایجان غربی

چکیده

طراحی و انتخاب نوع سیستم انحراف یک سد بستگی به شرایط توپوگرافی، نوع محل ساختگاه (به لحاظ زمین‌شناسی و ژئوتکنیکی)‌، شرایط هیدرولیکی رودخانه‌، هزینه‌های پیش‌بینی شده و ... دارد. یکی از انواع متداول این سیستم‌ها استفاده از یک فرازبند به همراه یک یا چند تونل است. براساس دستورالعمل‌های طراحی و نظر محققین این امر‌، ابعاد سیستم انحراف باید به گونه‌ای باشد که بتواند سیل (دبی حداکثر لحظه‌ای) با دوره بازگشت معین را با ایمنی کامل از خود عبور دهد. انتخاب بهترین ابعاد یک سیستم انحراف موقت از لحاظ اقتصادی و فنی نیاز به استفاده از روشهای بهینه‌سازی دارد. طرح انحراف مسیر خوب طرحی است که با کمترین هزینه ، خسارتهای جدی و بالقوه سیل را در کارگاه در حال ساخت به حداقل برساند. در این مقاله با توضیح روش محاسبه هزینه‌های احداث سیستم انحراف که شامل هزینه‌های مربوط به حفاری‌، خاکریزی و احداث فرازبند و نشیب‌بند‌، سیستم نگهداری و ترمیم می‌باشند‌، از الگوریتم ژنتیک جهت محاسبه کمترین هزینه احداث سیستم انحراف با ارضاء کلیه ملاحظات طراحی  معرفی می‌شود. جهت انجام بهینه‌سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است و نتایج آن با نتایج مربوط به روش ضرایب لاگرانژ و سد واقعی مورد مطالعه مقایسه خواهد شد‌. جهت انجام شبیه­سازی از نرم افزار MATLAB استفاده شده است. نتایج حاصله نشان داد  روش های ضرایب لاگرانژ و الگوریتم ژنتیک جهت بهینه­سازی  هزینه ساخت سیستم انجراف، و همچنین برای بهینه­سازی استخراج کمترین قطر تونل و کاهش زمان احداث تونل انحراف روش شبکه عصبی عملکرد بهتری خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A New Method for Economic Optimization of Diversion System Construction

نویسندگان [English]

  • Reza Dehghani 1
  • Nooshin Dehghani 2
  • Dariush Abbaspour 3
چکیده [English]

The design and the choice of the diversion system of a dam depends on topographic conditions, the kind of constructing area (from the point of geology and geotechnical), the river hydraulic situation, forecasted expenses and etc.  One of the fashionable kinds of these systems is use of a cofferdam with one or few tunnels. According to the designing instructions and the researchers’ viewpoint, the selection of the diversion system dimensions must be done exactly select that it can pass flood (with maximum discharge) with a fixed return cycle and safely from itself. Choosing the best dimensions of a temporary diversion system from the economical and technical viewpoints, need to make use of optimization methods. The plan of good diverting system is plan that with the least cost, minimize the serious danger and the probable flood in the working lot, while being built. In this paper, by describing the method of calculating the costs of constructing the diversion system which includes the cost of diversion tunnel excavation, embankment and erection upstream and downstream cofferdam, maintaining and lining of diversion tunnel a new method for calculating the minimum cost of constructing the diversion system, by satisfying all designing concerns is presented. For performing the optimization, the Lagrange multiplier optimization method has been used. Its results will become compared with the real dam. The results showed that the Lagrange multiplier method and genetic algorithm to optimize the cost of construction Anjraf as well as to optimize the extraction of minimal diameter diversion tunnel construction tunnel and reduce the time of neural network will be better...        

کلیدواژه‌ها [English]

  • diameter of divertion tunnel
  • upstream and downstream cofferdam
  • maintaining and linning
  • Lagrange multiplier optimization method
 دهقانی ن.، "طراحی تونل انحراف آب با استفاده از شبکه عصبی جهت بهینه­سازی اقتصادی سیستم انحراف"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب.

2-United States Department of Interior, Bureau of Reclamation, USBR.1987. Design of Small Dams, 3rd Edition, US Government Printing Office, Washington DC, USA.

3-Iranian Committee on Large Dams, IRCOLD 2005, < http://www.wrm.or.ir/ircold>

4-U.S. Army Corps of Engineers (HQUSACE) elements. 1997. ; “Engineering and Design Tunnels and Shafts in Rock” Department of the Army U.S. Army Corps of Engineers Washington DC20314-1000.

5-Franklin, J.A. .1989. “Rock Engineering” Mc Graw – Hill Publishing. Dusseault, Maurice. B.

6-King, H.W. (1939),”Handbook of Hydraulics”, 3ed, Mc Graw – Hill Company, New York

7-Barton, N , B. Buen and s. Roald. 2001. Strengthening  The Case for Grouting. Tunnels and Tunnelig International.

8-Fulvio Tonon, et al. 2002.  “Multiobjective Optimization under Uncertainty in Tunneling: Application to the Design of Tunnel Support/ Reinforcement with case Histories”, Tunneling and Underground Space Technology.

9-Cooke, J.B. 1984; “Progress in Rock fill Dams”, Journal of Geotechnical Division, ASCE, Vol. 110, No.10, Paper 19206, pp. 1383-1414

10-R. Ravindran , K.M. Ragsdell , G.V. Reklaitis . 2006. “ Engineering Optimization Methods and Application “ , John Wiley & Sons.

11-J.Perez-Romero, C.S.Oteo. 2007. ;“Design and Optimization of the Lining of a Tunnel in the Presence of Expansive Clay Levels,” Tunneling and Underground Space Technology22.

12-MATLAB software, user guide. 2009. math work Inc.

13-Yang, K., C. Shuyouand L. Xingnian. 2005. "Study on resistance coefficient incompound channels.", Acta. Mech. Sinica, 21, 353-361.

14-Cengel, Y.A. and J.M. Cimbala . 2006. "Fluid mechanics, fundamentals andapplications". Mc.Graw Hill. USA.