واسنجی خودکار دریچه‌های آبگیر قطاعی مستغرق با استفاده از روش تکامل تصادفی جوامع(SCE)؛ مطالعه موردی سد تنظیمی گتوند

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازه‌های آبی دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.- کرمان

2 استادیار بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، r

چکیده

دریچه­های قطاعی از متداول­ترین سازه­های هیدرولیکی متحرک هستند که برای کنترل و تنظیم دبی یا سطح آب در سرریز سدها و کانال­های انحرافی استفاده می­شوند. با توجه به کاربرد زیاد این دریچه­ها تاکنون روابط و نمودارهای تجربی زیادی برای تخمین دبی عبوری از این دریچه­ها درشرایط جریان مستغرق و به ویژه در شرایط جریان آزاد ارائه شده است. با این وجود تاکنون روش مناسبی برای تخمین دبی در این سازه­ها ارائه نشده است. در این تحقیق مدلی بر اساس رویکرد بهینه­سازی سراسری تکامل تصادفی جوامع (SCE)، برای کالیبراسیون ضریب فشردگی Toch در دریچه­های آبگیر قطاعی مستغرق توسعه داده شده است. در مدل توسعه داده شده دبی عبوری از دریچه­های قطاعی با حل تلفیقی معادلات انرژی و مومنتم بدست آمده است. برای کالیبره نمودن مدل پیشنهادی از 12 مورد اندازه­گیری دبی در سد انحرافی گتوند و برای اعتبارسنجی آن از چهار مورد اندازه­گیری دبی در سد شهدای استان خوزستان استفاده شده است. نتایج بدست آمده با نتایج کالیبراسیون حاصل از بهینه­سازی غیرخطی مقایسه شده است. مقایسه مقادیر آماری R2 و MRE، حاکی از عملکرد بالای مدل توسعه داده شده در کالیبراسیون ضریب فشردگی دریچه­های آبگیر قطاعی می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Calibration of submerged radial gates using Shuffled Complex Evolution (SCE) method (Case Study: Gotvand Regulation Dam)

نویسندگان [English]

  • sara haghighatandish 1
  • kourosh qaderi 2
  • Marzieh Mohamadi
1 -Ms.C. Water structure, Shahid Bahonar Univercity of Kerman, Kerman, Iran.
2 Assistant Prof. Department of Water Engineering , Shahid Bahonar Univercity of Kerman, Kerman, Iran. (Corresponding Autho
چکیده [English]

Radial gates are a common hydraulic structure that is used for control and regulating the discharge or water level in weirs, spillways and diversion channels. A lot of relations have been developed for accurate determining of discharge in free-flowing and submergedflow radial gates by different researchers. In this paper, a model based on Shuffled Complex Evolution (SCE) method has been developed for accurate calibration of Toch contraction coefficient in submerged flow radial gates condition. The model uses the energy equation on the upstream side of structure and the momentum equation on the downstream side of radial gate to calculate the radial gates discharge. A set of 12 field data on Gotvand diversion dam and set of 4 observation data of Shohada Dam in Khouzestan province has been used for calibration andvalidation of developed model. The results of developed model were compared to nonlinear optimization model. The value of statistical criteria R2 and MRE indicate the high performance of developed model in Toch contraction coefficient in submergedradialgates condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Calibration
  • Discharge Regulating
  • optimization
  • Radial gates
  • SCE
  • Submerged flow

 

بیرامی، م.ک.، و م. یوسفیان. 1388. تخمین دبی در دریچه­های قطاعی با استفاده از تلفیق روابط انرژی و مومنتم. سومین کنفرانس مهندسی عمران، تبریز، ص144-137.

تقیان، م.، ح.م. سامانی و م. پوررضا. 1390. کالیبراسیون دریچه­های قطاعی مستغرق با استفاده از بهینه­سازی غیرخطی. مجله علمی پژوهشی مهندسی و علوم آبیاری، دوره 34، شماره 2، ص10-1.

زلقی، آ.، ک. قادری و ب. بختیاری. 1393. بهینه­سازی بهره­برداری از سیستم­های چندمخزنی با استفاده الگوریتم تکامل رقابتی جوامع(SCE)( مطالعه موردی :حوضه کرخه). مجله علمی پژوهشی مدیریت آب و آبیاری، دوره 4، شماره 2، ص 228-215.

شاهرخ­نیا، ع.م. و م. جوان. 1384. برآورد ضریب دبی جریان در دریچه­های قوسی. مجله هیدرولیک، جلد اول، شماره اول، ص.11-1.

قادری،ک.، ج.م. سامانی، و.، ح.ر. اسلامی و ب. ثقفیان. 1385. واسنجی اتوماتیک مدل بارش-رواناب با استفاده از روش بهینه‌سازی.SCE تحقیقات منابع آب ایران، سال دوم، شماره2، ص52-39.

قبادیان، ر. و م. یعقوبی. 1387. مقایسه دو روش تئوری تلفیق معادلات انرژی و اندازه حرکت در تخمین دبی عبوری از دریچه­های قطاعی در شرایط استغراق. دومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز.

قبادیان، ر. ، س. ناصری و ا. ذلقی. 1387. تخمین دبی عبوری از دریچه­های کشویی و قطاعی با استفاده تلفیق معادلات انرژی و اندازه حرکت. هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران. دانشگاه صنعت آب و برق.

Clemmens, A. J., T. S.  Strelkoff  and J. A. Replogle.  2003. Calibration of submerged radial gates. Journal of Hydraulic Engineering, 129(9): 680-687.

Duan, Q., S. Sorooshian; and V. Gupta. 1992. Effective and efficient global optimization for conceptual rainfall-runoff models. Water Resources Research, 28(4): 1015-1031.

Duan, Q., S. Sorooshian; and V. Gupta. 1993. SCE approach for effective and efficient global minimization. Plenum Publishing Corporation, 76(3): 501-521.

Duan, Q., S. Sorooshian  and  V. Gupta. 1994. Optimal use of the SCE-UA global optimization method for calibrating watershed models. Hydrology 158: 265-284.

Eslami, H. R. and K. Qaderi. 2005. Combine Catchments Flood Forecasting Using Shuffled Complex Evolution (SCE) Method. Innovation advances and implementation of flood forecasting technology conference, Norway.

Liong, S. Y. and N. Muttil. 2004. Shuffled complex evolution coupled with experimental design technique, National University of Singapore, Singapore 119260.

Madsen, H. 2000. Automatic calibration of a conceptual rainfall–runoff model using multiple objectives. Hydrology, 235: 276–288.

Song, x., L. Tang,  X.  Lv, H. Fang and H. Gu. 2012. Shuffled complex evolution approach for effective and efficient surface wave analysis. Computers & Geosciences, 42: 7–17

Toch, A. 1955. Discharge characteristics of Tainted gates. ASCE Trans. American Society Civil Engineering, 120, 290–300.

Vrugt, A., O. Nuallain; A. Robinson; W. Bouten, C. Dekker, and M.A. Sloot. 2006. Application of parallel computing to stochastic parameter estimation in environmental models. Computers and Geosciences, 32: 1139–1155.

Xie, Z. H. And  X. Yuan. 2010. Prediction of water table under stream–aquifer interactions over an arid region. Journal of Hydrological Processes, 24: 160–169.