تعيين هندسه بهينه و فاصله بهينه نصب صفحات مستغرق با استفاده از الگوريتم PSO جهت كاهش ورود رسوبات به آبگيرها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و مهندسي آب

كارشناسي ارشد

آبگيرها با هدف بيشترين انحراف جريان از رودخانه و كمترين ميزان رسوب عبوري، از جمله سازه‌هاي هيدروليكي هستند كه همواره مورد توجه قرار دارند. با توجه به اين نكته كه شيب آبگير عمدتاً كمتر از كانال اصلي است، جريان آب توانايي حمل تمامي رسوبات وارد شده از رودخانه را ندارد. عمل رسوب‌گذاري در دهانه آبگير سبب كاهش راندمان آبگيري و رشد علف¬هاي هرز شده كه هزينه¬هاي سنگين لايروبي را تحميل مي¬كند؛ و در صورت عدم لايروبي ظرفيت آبگير را كاهش مي¬دهد.بنابراين با توجه به اينكه هدف عمده طراحي آبگيرها، انحراف و انتقال آب از جريان اصلي رودخانه جهت مصارف صنعت، كشاورزي و شرب ميباشد، انتقال كمترين مقدار رسوب، بيشترين بهرهبرداري از كانال آبگير را به‌همراه خواهد داشت. صفحات مستغرق كه بر اساس اصل راندن رسوبات عمل ميكند، يكي از روش‌هاي مناسب براي كاهش رسوبات ورودي به آبگير معرفي شده است. با اين حال بيشتر مطالعات صورت گرفته در زمينه آبشستگي و جلوگيري از تغيير مسير خط‌القعر رودخانه مي‌باشد. مطالعات در اين پژوهش با هدف بهينه‌سازي ابعاد صفحات مستغرق و فواصل نصب آن‌ها از يكديگر در به حداقل رساندن ميزان رسوب ورودي به آبگير صورت گرفته است. سناريوهاي مختلف به كمك شبيه‌سازي كانال با قوس 180 درجه در نرم‌افزار SSIIM انجام شد. شيب كانال اصلي 002/0 و آبگير در موقعيت 120 درجه قوس با زاويه آبگيري 70 درجه قرار داشت. 8 صفحه‌ي مستغرق در دو رديف موازي 4 تايي مقابل آبگير جانمايي شد. دبي ورودي به كانال 20 ليتر بر ثانيه، دبي آبگيري 27/4 ليتر بر ثانيه و عمق آب 12 سانتي متر بود. جزئيات شبيه‌سازي از آزمايش‌هاي شيرآلي و همكاران (1397) گرفته شد و براي تعيين صحت كار نرم‌افزار نتايج رسوب بدست آمده از شبيه‌سازي‌ها با ننايج آزمايشگاهي حاصل از آزمايش‌هاي شيرالي و همكاران (1397) مقايسه شد(21). نتايج صحت‌سنجي بدست‌آمده، مقدار 55/0 درصد خطا در نتايج مقدار رسوب در كانال اصلي و 07/1 درصد خطا در نتايج مقدار رسوب ورودي به آبگير در نرم‌افزار SSIIM را نشان داد. با آگاهي بر ميزان خطاي نرم‌افزار، شبيه‌سازي‌ها در 5 مرحله و 28 سناريو، به بررسي ارتفاع صفحات مستغرق، طول صفحات مستغرق، فاصله‌ي عرضي صفحات مستغرق، فاصله طولي صفحات مستغرق و فاصله اولين رديف صفحات مستغرق تا آبگير انجام گرفت. نتيجه هر مرحله به كمك الگوريتم PSO بهينه‌سسازي شده و مبناي مرحله بعد در نظر گرفته شد. با اتمام شبيه‌سازي‌ها ابعاد بهينه صفحات مستغرق در كانالي با مشخصات فوق، ارتفاع 5/0 برابر عمق آب، 6 سانتي‌متر، طول 5/2 برابر ارتفاع صفحات مستغرق معادل 25/1 عمق آب، 15 سانتي‌متر، فاصله عرضي صفحات مستغرق 167/2 برابر ارتفاع صفحات معادل 08/1 عمق آب، 13 سانتي‌متر، فاصله طولي صفحات مستغرق 5 برابر ارتفاع صفحات و 5/2 برابر عمق آب، 30 سانتي‌متر و فاصله از آبگير برابر با عمق جريان در كانالي اصلي و 2 برابر ارتفاع صفحات مستغرق برابر با 12 سانتي‌متر بدست آمد.

233316

سازه‌هاي آبي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان