استفاده از رویکرد شبیه ساز-بهینه‌ساز سه‌هدفه برای طراحی بهینه سرریز‌ ترکیبی پلکانی-کنگره‌ای با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی سنجاقک بهبودیافته

سرریزها برای عبور دادن آب مازاد مخازن سدها در کنار آن‌ها احداث می‌شوند. در بسیاری از مواقع خرابی سدها در اثر عبور آب از روی تاج، به سبب ناکافی بودن ظرفیت سرریز، اتفاق می‌افتد. سرریزهای کنگره‌ای با هندسه خاص خود توانایی افزایش دبی عبوری را نسبت به سایر سرریزها دارند. موضوع استهلاک انرژی جریان نیز امری مهم تلقی می‌گردد. استفاده از سرریز پلکانی سبب کاهش سرعت و انرژی آب در پنجه سرریز شده و لذا آبشستگی و خرابی در پایین‌دست کاهش می‌یابد. در مطالعه حاضر برای اولین بار به کمک الگوریتم سنجاقک بهبودیافته چارچوبی جدید برای طراحی چندهدفه سرریز ترکیبی پلکانی و کنگره‌ای ذوزنقه‌ای ارائه شده است. بدین منظور از عملگر قدم‌زدن‌های تصادفی، بجای پرواز لِوی در الگوریتم سنجاقک استفاده شده است. ابتدا عملکرد الگوریتم بهبود داده شده بر روی چهار مثال مَحَک از سری zdt بررسی شد. از مقایسه با پاسخ‌های الگوریتم سنجاقک، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات مشخص شد که رویکرد استفاده شده موثر بوده و سرعت همگرایی و دقت در یافتن پاسخ بهینه بهبود یافته است. سپس یک کد شبیه‌سازی هیدرولیک جریان به صورت سرریز تکی و ترکیبی توسعه داده شد. نتایج صحت سنجی حاکی از خطای کمتر از 0/03 درصد بود. با اتصال مدل شبیه‌سازی توسعه داده شده و الگوریتم بهبود داده شده، یک مجموعه طرح بر روی جبهه پارتو سه‌بعدی ارائه شد. به‌کارگیری رویکرد پیشنهادی برای سرریز سد ساروق توانسته است حدودا دبی عبوری و استهلاک انرژی را به ترتیب 25 درصد و 81 درصد افزایش و حجم بتن را 9 درصد کاهش دهد.

using the three-objective simulator-optimizer approach for the optimal design of the combined stepped-labyrinth spillway using the improved dragonfly optimization algorithm

introduction the cost of implementing spillways includes a large part of the dam construction budget. optimizing these structures can significantly reduce the cost of building dams. so far, many studies have been done on optimizing the dimensions of spillways in order to reduce the amount of materials used. among the used optimization methods, the methods based on meta-heuristic algorithms have had stunning results. the review of the studies conducted in the field of stepped and labyrinth spillways shows that the goals of all studies in stepped spillways have been to provide an acceptable plan for energy dissipation and in labyrinth spillways to reach a largest amount of water passing. the purpose of this study is to combine stepped spillways with labyrinth spillways and optimization in order to increase the water passage coefficient and energy dissipation at the same time. for this purpose, the multi-objective optimization approach has been used.methods in this study, the redesign of the spillway of the sarouk rockfill dam located in west azarbaijan province has been studied. in case of labyrinth-stepped spillway, the decision variables, constraints and objective functions of the two spillways are combined and analyzed as a multi-objective optimization problem. in this study, a dynamic coefficient is used to improve the performance of the dragonfly algorithm in the search and exploitation stage. after determining the optimal values ​​of the regulatory parameters of the moda, nsga-ii, mopso and moida algorithms, four benchmark examples were solved with each of them 20 times with an initial population of 50 and a maximum number of iterations equal to 100.