سرریزهای بهینه پیش ساخته لبه پهن مستطیلی: از کارایی هیدرولیکی تا آنالیز حساسیت

سرریزهای لبه‌پهن به‌عنوان یکی از مهم‌ترین سازه‌های کنترل جریان در سامانه‌های انتقال و انحراف آب، نقش تعیین‌کننده‌ای در مدیریت منابع آبی دارند. با توجه به چالش‌های روزافزون زیست‌محیطی و ضرورت استفاده بهینه از مصالح، بهینه‌سازی طراحی این سازه‌ها از دیدگاه اقتصادی و فنی اهمیت ویژه‌ای یافته است. در این پژوهش، بهینه‌سازی هندسی سرریزهای پیش‌ساخته لبه‌پهن مستطیلی با هدف کاهش حجم بتن و حفظ عملکرد هیدرولیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. برای اعتبارسنجی روش، یک مطالعه موردی بر روی سامانه انتقال آب واقع در غرب کشور در نظر گرفته شد که در آن سرریزهای پیش‌ساخته در کارگاه محلی تولید و در محل پروژه نصب شدند. الگوریتم ژنتیک با پارامترهای جمعیت 50، نرخ کراس‌اور 75/0 و نرخ جهش 05/0 بهترین همگرایی را ارائه داد. نتایج نشان دادند که برای دبی‌های طراحی 5/0 و 75/0 مترمکعب بر ثانیه، به‌ترتیب حجم بهینه بتن مصرفی 3179/0 مترمکعب بر متر و 4774/0 مترمکعب بر متر طول بوده است که نسبت به طرح سنتی کاهش 43/37 و 38/4 درصدی را نشان می‌دهد. ضریب دبی موثر در محدوده 58/1 تا 60/1 به‌دست آمد که با داده‌های آزمایشگاهی گزارش‌شده در پژوهش‌های مشابه مطابقت دارد. تحلیل اقتصادی نیز بیانگر صرفه‌جویی 2/1 تا 6/3 میلیون ریال در هر متر طول سازه است. علاوه بر این، بررسی حساسیت پارامترهای طراحی مشخص کرد که طول تاج بیشترین اثر را بر ضریب دبی و حجم مصرفی دارد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که طراحی مبتنی بر بهینه‌سازی ژنتیک ضمن ارتقای عملکرد هیدرولیکی، می‌تواند منجر به کاهش 10 تا 20 درصدی مصرف بتن، صرفه‌جویی اقتصادی قابل توجه و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در پروژه‌های مشابه شود.