طراحی بهینه و بهبود عملکرد هیدرولیکی سرریز کنگرهای با استفاده از الگوریتم جستجوی فاخته

از راه­کارهای مناسب برای افزایش ظرفیت آبگذری سرریز در سدها، مخصوصا در شرایطی که افزایش دهانه سرریز امکان­پذیر نباشد، استفاده از سرریز کنگره­ای است. چون ساخت سرریزها بخش قابل­توجهی از هزینه­های اجرایی سدها را به خود اختصاص می­دهد، یافتن راه­های بهینه­سازی این سازه­ها اهمیت ویژه­ای پیدا می­کند. در پژوهش حاضر، از الگوریتم فراکاوشی جستجوی فاخته، جهت یافتن بهترین هندسه سرریز کنگره­ای ذوزنقه­ای، استفاده شد. بدین منظور، حجم بتن مصرفی سرریز به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد. همچنین، طراحی سرریز با توجه به محدودیت­های هیدرولیکی مختلف صورت گرفت. با انجام تحلیل حساسیت، پارامتر­های بهینه این الگوریتم انتخاب شد. سپس، الگوریتم جستجوی فاخته به صورت تصادفی ۱۵ مرتبه اجرا شد. مقدار ضریب تغییرات و سرعت همگرایی حاصل از اجراهای تصادفی برای الگوریتم پیشنهادی به ترتیب برابر با ۰۰۰۰۱/۰ و ۱۰۰۰ تکرار می­باشد. در نهایت، مقدار کمینه تابع هدف الگوریتم پیشنهادی با نمونه مورد مطالعه واقعی و همچنین با نتایج الگوریتم­های ژنتیک (GA) و تکامل تفاضلی (DE) در تحقیقات پیشین مورد مقایسه قرار گرفت. مشخص گردید که ابعاد سرریز پیشنهادی با استفاده از الگوریتم جستجوی فاخته، منجر به کاهش بتن مصرفی در ساخت سرریز به میزان ۹/۳۸ درصد نسبت به نمونه واقعی می­شود. در مدل ارایه شده، علاوه بر کاهش حجم بتن سرریز، مقدار ظرفیت دبی عبوری سرریز نیز افزایش یافت. از سوی دیگر، کاهش حجم بتن­ریزی در ساخت سرریز با استفاده از الگوریتم مذکور در مقایسه با الگوریتم­های بهینه­سازی کلاسیک (GA و DE) در حدود ۱۲% بیش­تر است. کاهش چشم­گیر (بیش از یک سوم) در حجم بتن­ریزی سرریز پیشنهادی نسبت به نمونه واقعی، نشان­دهنده توان­مندی الگوریتم فراکاوشی جستجوی فاخته در حل مسایل بهینه­سازی سرریزها و ضرورت استفاده از آن می­باشد.

Keywords:

الگوریتم جستجوی فاخته , بهینه سازی , حجم بتن ریزی , سرریز کنگره ای ذوزنقه ای , عملکرد هیدرولیکی