بهینه‌سازی ابعاد هسته رسی سدهای خاکی با استفاده از روش الگوریتم شبیه‌سازی تیبرید (Simulated Annealing (SA))

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

چکیده

سد خاکی سازه ای است به صورت همگن یا غیرهمگن به منظور بالا آوردن سطح آب یا ذخیره آن ساخته می­شود. سدهای خاکی از اجزای مختلفی تشکیل شده که یکی از مهمترین اجزای آن هسته سد می­باشد. از این روطراحی بهینه هسته سد خاکی، نوع مصالح و ابعاد و شکل آن از اهمیت زیادی برخوردار است. بطوری که با کمترین حجم مصالح، بیشترین تاثیر را در کاهش میزان تراوش از بدنه سد و حفظ پایداری آن داشته باشد. هدف از انجام تحقیق توسعه مدلی برای بهینه­سازی هندسه هسته سد حصار سنگی بیرجند براساس تلفیق معادلات حاصل از شبیه­سازی تراوش، ضریب پایداری و گرادیان هیدرولیکی با الگوریتم شبیه­سازی تیبرید (SA) می­باشد. مقادیر پارامترهای ضریب پایداری، تراوش و گرادیان هیدرولیکی بدست آمده از مدل بهینه هسته با نتایج حاصل از مدل­های نرم افزاری Geo - Studio مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این مقایسه  نشان دهنده همبستگی بالا در حدود 97/0 می­باشند. نتایج بدست آمده از مدل توسعه داده برای تعین ابعاد بهینه هسته سد خاکی با اندازه­های واقعی سد حصار سنگی بیرجند مورد مقایسه قرار گرفت که بیانگر کاهش حجم مصالح مورد نیاز جهت ساخت پوسته سد در حدود 8 % و هسته سد در حدود 21 % که تامین کننده پایداری لازم نیز می­باشد. نتایج بیانگر عملکرد  بسیار مناسب مدل در جهت کاهش هزینه­های اجرایی سد در حدود 3/12% در طرح بهینه ابعاد هسته رسی تحت شرایط پایدار سدهای خاکی می­باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of Clay Core Dimensions in Earth Dams Using Simulated Annealing

نویسندگان [English]

  • Marziyeh Mohammadi 1
  • Gholam abbas Barani 2
  • Kourosh Qaderi 3
1 MSc Student, Department of Water Engineering, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
3 Assist Professor, Department of Water Engineering, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
چکیده [English]

Earth dam is a structure as homogeneous or non homogeneous forms for raising water level or water supply. Earth dam consist of different parts that one of the main parts is clay core. Choosing an optimal non permeable core which causes reduction of seepage through dam body and also being stable is necessary. The objective of this research is to optimize the geometry of earth dam clay core such that, beside of reduction of seepage through dam body, the volume of core material is minimized. For access of this objective a consolidated model consist of a simple model which obtained by linear regression and SA algorithm were used. So the necessary model has been written in Matlab7.8 and using SA algorithm, to optimize the Birjand Hesar Sangi dam. Optimal parameters such as seepage through dam body, hydraulic gradient and safety factor of stability access from model compared by the values access from the direct run of the software modeling that show a good agreement. Also the result of access by modeling have been compared by real dimensions of Birjand Hesar Sangi dam, that cause reduction of material volume for construction core dam about 21% and shell dam about 8% with satisfactory stability.
Result show that the consolidated  model have successful operations and a general optimal plan design of clay core dimensions in stable condition can be achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SA algorithm
  • optimization
  • Earth Dam
  • Geo – Studio Software
  • Clay Core

مراجع

[1] رحیمی، حسن.،”سدهای خاکی“، انتشارات دانشگاه تهران،1389 .
[2] شقاقیان، م،” طرح بهینه هسته های رسی در سدهای خاکی با استفاده از الگوریتم های ژنتیکی“، چهارمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شیراز، 1382
[3] Abdul Hussain, I.; Deepak Kashyap, A. and Hari Prasad. K. S., “Seepage Modeling Assisted Optimal Design of a Homogeneous Earth Dam Procedure Evolution. J. Irrigation and Drainage Engineering”, pp. 133- 116, 2007.
[4] Akyuz, A. and Merdun, H., “Seepage through an Earth Dam on Impervious Base with Hele-Shaw”, Viscous Liquid Physical Model. EJGE, 2003.
[5] Goldin, A. L. And Rasskazove, L. N., “Design of earth dams”, A.A.Balkema, Netherlands, 1992.
[6] Hitoshi, F.; Hideaki, H.; Eiichi, W.; Taro, T. and Hiroyuki, M., “Application of Genetic Algorithm to Aesthetic Design of Dam Structures”, J. Advances in Engineering software, pp. 185- 195, 1996.
[7] Khodabakhshi, F.; Ghirian, A. R. and Khakzad N., “Applying Simulated Annealing For Optimal Operation of Multi-Reservoir Systems”, American Journal of Engineering Applied Science. pp. 80- 87, 2009.
[8] Kirkpatrick, S.; Gelatt, C.; D Jr and Vecchi, M. P., “Optimization by Simulated Annealing. Science”, pp. 671- 680, 1983.
[9] Lulu, L.; Chang, W.; Fanbo, M.; Hongyan, A. and Yilin, W., “Numerical Simulation of Contaminant Transport in Porous Soil”, 4th International conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (ICBBE), pp. 1- 4, 2010.
[10] Nazari Giglou, A. and Zeraatparvar, A., “Seepage Estimation through Earth Dams”, Basic and Applied Scientific Research. 2(8), pp. 7861- 7865, 2012.
[11] Singh, B. and Varshney, R. S., “Engineering for Embankment Dams”, A.A. Balkema publishers, Brockfield, USA, 1995.
[12] U.S. Army Corps of Engineering, “Engineering and Design Stability of earth and rock fill dams”, Department of the Army, Engineer Manual EM, pp. 1110- 1902, 2003.
[13] Wei, G., “Seepage Parameters Back Analysis for Dam Foundation Based on Bionic Algorithms”, Proceeding of the International Conference on Dam Engineering, pp. 369- 376, 2004.
[14] Zegordi, S. L., “Simulated Annealing Scheme Incorporating Move Desirability Table For Solution of Facility Layout Problem”, J. Operation Research of Japan, pp. 1- 20, 1995

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار