تاثير محدوديت هاي اعمال شده بر پارامترهاي هيدروليكي در طراحي بهينه مقاطع كانال هاي روباز

Influence of Restricted Hydraulic Parameters on Optimal Design of open Channels Sections

ساختمان كانال هاي روباز مصنوعي، زيرساخت هاي پرهزينه اي از نظر هزينه هاي مصالح، ساخت و نگهداري را در بردارند طراحي مقطع كانال با كمترين هزينه، با كم كردن مجموع هزينه هاي ساخت در واحد طول كانال با شرايط جريان يكنواخت امكان پذير است. در اين تحقيق تابع هدف بر اساس هزينه پوشش واحد طول كانال، هزينه خاكريزي و خاكبرداري واحد حجم، همچنين بر اساس هزينه هدر رفت آب از طريق تراوش و تبخير نيزدر نظر گرفته شده و معادله عمومي مقاومت به عنوان تابع قيد تساوي استفاده گرديده است. بدين منظور طراحي بهينه مقطع كانال ذوزنقه اي با استفاده ازالگوريتم ژنتيك با متغيرهاي عمق، عرض كف و شيب هاي كناري انجام گرفت. دو روش و چندين مدل بي-محدوديت و با محدوديت عمق نرمال، سرعت جريان، شيب كانال و عرض سطح آزاد كانال مورد بررسي قرار گرفت كه اعمال محدوديت هاي عمق، سرعت و شيب ثابت سبب افزايش هزينه ولي محدوديت عرض سطح آزاد در مقايسه با مدل هاي ديگر سبب كاهش هزينه گرديد بعلاوه مدل ديگري با كاربرد معادله مانينگ به عنوان قيد تساوي به كار برده شد.

Artificial open channel structures are expensive infrastructures in terms of their materials, construction and maintenance. Design of a minimum cost channel section involves minimization of the sum of costs per unit length of the channel, subject to uniform flow condition in the channel. In this research, the objective function was expressed using the cost per unit length of the channel for lining, the depth-dependent unit volume earthwork cost, and the cost of water lost due to seepage and evaporation. A general resistance equation was used as an equality constraint. Optimal design of trapezoidal channel sections using genetic algorithm with depth, bottom width and side slope variables was accomplished. Two methods and several Models were evaluated including no restriction and restriction on normal depth, velocity of flow, side slope and top width. Restricted depth, velocity and side slope resulted in higher costs. However restricted top width resulted in lower costs comparing with other models. Also, another model was employeed which used the Manning equation as an equality constraint.