تعيين ابعاد بهينه حوضچه رسوب‌گير با در نظر گرفتن خصوصيات هيدروليكي، رسوبي و سازه‌اي با استفاده از الگوريتم جامعه مورچگان

Determination of optimal dimensions of settling basin using ACS algorithm considering hydraulic, sediment and structural attributes

يكي از سازه‌هاي متداول براي كاهش مقدار ورود رسوب به كانال‌هاي انتقال آب، حوضچه رسوب‌گير مي‌باشد. در اين سازه‌ها با افزايش سطح مقطع، سرعت جريان كاهش يافته و ذرات رسوبي در اثر نيروي ثقل ته‌نشين مي‌شوند. عوامل مختلفي مانند خصوصيات ذرات رسوبي، دبي جريان و راندمان تله‌اندازي مورد نياز در طراحي حوضچه‌هاي رسوب‌گير موثر مي‌باشند. از طرف ديگر ابعاد ديواره‌هاي حوضچه نيز بايد به‌صورتي تعيين شوند كه از نظر سازه‌اي پايدار باشند. در اين پژوهش براساس الگوريتم بهينه‌سازي جامعه مورچگان يك مدل كامپيوتري به‌منظور طراحي بهينه حوضچه رسوب‌گير سد انحرافي گنج‌افروز واقع در استان مازندران با در نظر گرفتن خصوصيات هيدروليكي، رسوبي و سازه‌اي تهيه شد. متغيرهاي تصميم شامل طول، عرض و ارتفاع حوضچه رسوب‌گير، عرض و ارتفاع كانال ورودي و ابعاد قسمت‌هاي مختلف ديواره حوضچه مي‌باشد. تابع هدف تركيبي از راندمان تله‌اندازي و ضرايب اطمينان لغزش و واژگوني در نظر گرفته شده است. مدل نام برده در سه راندمان تله‌اندازي 70، 80 و 90 درصد اجرا شد. نتايج نشان داد مقادير طول، عرض و ارتفاع بهينه به‌دست آمده توسط مدل در هر سه راندمان تله‌اندازي كم‌تر از شرايط موجود مي‌باشد. طول، عرض و ارتفاع بهينه در راندمان تله‌اندازي 70 درصد به‌ترتيب 89/38، 2/4 و 05/2 متر به‌دست آمد. مقايسه نتايج اين پژوهش با نتايج به‌دست آمده از الگوريتم SCE نشان داد الگوريتم جامعه مورچگان طول حوضچه را 5/10 درصد بيش‌تر و ارتفاع حوضچه را 73/10 درصد كم‌تر به‌دست آورده است. واژه‌هاي كليدي: بهينه‌سازي، حوضچه رسوب‌گير، سد انحرافي گنج‌افروز، دهانه آبگير، الگوريتم جامعه مورچگان

Settling basin is one of the structures built for separation of suspended sediments at the beginning on intake canal. In these structures, flow velocity decreases by increasing cross section and sediments deposit owing to gravity force. Several factors affect settling basin design such as sediment attributes, flow discharge and trap efficiency. On the other hand, settling basin wall dimensions must be determined stable structurally. In this study a computer model was prepared for optimal design of Gannjafrooz settling basin in Mazandaran province considering hydraulic, sediment and structural attributes based on Ants colony optimization algorithm. Decision variables were consisted of length, width and height of settling basin, width and height of input canal and dimensions of various parts of settling basin wall. Objective function is a combination of trap efficiency and sliding and overturning safety factor. Mentioned model was applied in three trap efficiencies of 70, 80 and 90 percent. Results showed that optimal length, width and height in all three trap efficiencies were lower than existing condition. Optimal length, width and height obtained were, 38.89, 4.2 and 2.05 meter in trap efficiency of 70 percent respectively. Comparison of the results of this research with results of SCE algorithm showed that, ACS algorithm calculated length and height of basin, were 10.5 percent more and 10.73 percent less than SCE algorithm, respectively. Keywords: Optimization, Settling basin, Gangafrooz diversion dam, Intake, ACS algorithm