طراحی بهینه‌ی آبشکن‌ها با لحاظ توام معیارهای هیدرولیکی، فنی و اقتصادی

آبشکن یکی از سازه ها ی حفاظتی برای ساماندهی رودخانه است که اهمیت بسیاری داشته و به‌منظور جلوگیری از فرسایشدر رودخانه احداث می شوند. به‌منظور ارائه طرحی که از لحاظ فنی و اقتصادی بهینه باشد، از مدل بهینه سازی چند هدفه استفاده شده‌است. در تحقیق حاضر طراحی هیدرولیکی و همچنین طراحی سازه ای آبشکن در قالب یک مساله‌ی بهینه‌سازی فرمول‌بندی شده که برای حل آن از الگوریتم nsga-ii استفاده شده‌است. توابع هدف مدل بهینه‌سازی شامل حداقل‌سازی هزینه‌ها و حداکثر‌سازی انتقال بار رسوب به صورت هم‌زمان در نظر گرفته شده‌است. هدف اول برای مقرون به‌صرفه کردن طرح و تابع هدف دوم بر اساس تعاریف پایداری رودخانه به‌منظور پایدار ماندن رودخانه لحاظ شده‌است. واسنجی مدل با استفاده از اطلاعات رودخانه زنجان رود معادله بار بستر و  آبشستگی انجام و مدل نسبت به تغییر پارامترهای ورودی دبی جریان و شیب طولی حساسیت سنجی و تاثیر آن روی پارامترهای خروجی بررسی شده و صحت سنجی مدل با اطلاعات سازه ای مطالعه موردی انجام شد. جبهه جواب مساله بهینه‌سازی بر اساس توابع هزینه و بار بستر استخراج شد. با مقایسه پنج طرح بهینه (5 سناریوی مختلف طراحی) از جبهه جواب با طرح موجود و نقطه ایده آل نتایج نشان می دهد طرحی که به عنوان طرح منتخب از بین 5 سناریو برگزیده شده نزدیکترین نتیجه را با نقطه ایده آل دارد. طرح منتخب پیشنهاد می دهد که طول آبشکن و فاصله بین آبشکن ها نسبت به طرح موجود بیشتر و شیب یال های جانبی آبشکن کم شود همچنین ریشه آبشکن مقدار کم تری از ریشه در طرح موجود دارد. طرح منتخب به اندازه‌ی% 64.95 هزینه‌ی کمتر و %39.96 بار رسوب انتقالی را نسبت به طرح موجود افزایش می‌دهد.

Optimal design of groynes with hydraulic, technical and economic criteria

Groynes are one of the most important protective structures for river regulation and are constructed to prevent erosion in the river. A multiobjective optimization model has been used to provide a technically and economically optimal design. In the present study, the hydraulic design as well as the design of the groyne structures were formulated in the form of an optimization problem using the NSGA-II algorithm. The objective functions of the optimization model include simultaneously minimizing costs and maximizing sediment load transport. The first objective function is to economize the design and the second objective function is based on the definitions of river stability in order to keep the riverstable.  Model calibration was performed using Zanjanrood River information of bed load and scour equation. The model was investigated for sensitivity to change inlet flow parameters and longitudinal slope and its effect on output parameters and model validation with case study structural information. The optimization problem pareto front was derived based on cost and bed load functions. By comparing the five optimal  possible designs (5 different design scenarios) from the pareto front with the existing design and the ideal design, the results show that the design selected among five scenarios has the closest approximation to Utopia point. The selected design suggests that the length of the groynes and the distance between them are reduced compared to the existing design and the slope of the side of the groynes is also lower than the groyne’s root. The selected design has 64.95%  less cost and  39.96% more sediment transport than those of the current condition.