بررسی تاثیرشرایط هیدرولیکی در بهینه‌سازی کانال های انتقال آب با مقاطع متفاوت

طراحی کانال با هدف به حداقل رساندن هزینه ساخت کانال، یکی از مسائل مهم بهینه سازی است. در این تعریف مقادیر متغیرهای مقاطع یعنی شیب کناری، عرض کف، عمق جریان و شعاع کانال دایروی با مینیمم کردن هزینه کانال ها با در نظر گرفتن قید جریان هیدرولیکی محاسبه می شود. در تحقیق کنونی طراحی بهینه در یک چارچوب بهینه سازی غیر خطی با تابع هدف که تابع هزینه در واحد طول کانال بر اساس هزینه پوشش، هزینه خاکریزی و خاکبرداری واحد حجم و هزینه هدر رفت آب فرموله شده است، می باشد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک پارامترهای چهار مقطع بهینه شده کانال از جمله مقاطع کانال های ذوزنقه ای، مستطیلی، مثلثی و دایروی محاسبه گردیدند. از نتایج حاصله برای محدودیت معادله جریان در مقایسه هزینه کل ساخت مقاطع، مقطع دایروی از هزینه ساخت کمتری برخوردار است. با استفاده از روش پیشنهادی که از دقت خوبی برخوردار بوده چندین حالت با محدودیت اضافی سرعت جریان، عدد فرود و عرض سطح آزاد جریان جهت طراحی مطلوب کانال در شرایط ویژه مورد بررسی قرار گرفتند که به ترتیب سبب افزایش 40%، 30% و کاهش هزینه ساخت در حدود 48% برای مقاطع کانال های ذوزنقه ای، مستطیلی و مثلثی شدند. برای مقطع دایروی محدودیت عدد فرود، عرض سطح آزاد و سرعت سبب افزایش هزینه ساخت شدند.

investigation of the effect of hydraulic conditions on optimization of water conveyance channels with different sections

the presence of the inflow hydraulic structures create gradually varied flow (gvf) profiles which the computation of the hydraulic parameters based on the dynamic equation of flow with high accuracy has significant aspect among researchers. in this study, while doing dimensionless process of flow dynamic equation using yn and yc, gaussian hypergeometric function (ghf) has been implemented to solve the equation analytically for five main channel slopes namely mild (m), steep (s), critical (c), horizontal (h) and adverse (a). also, a comparison has been done using laboratory data between the accuracy of numerical rungkutta 4th order method and ghf analytical solver based on root mean square error (rmse), determination coefficient (r2) and mean percent error € for m1, s2 and c3 profiles. while the values of rmse and r2 indices for m1, s2 and c3 profiles for ghf solver obtained (0.0173,0.9986), (0.0167,0.9984) and (0.0204,0.9988) respectively, corresponds values for rongkutta method were (0.0458,0.9864), (0.0259,0.991) and (0.0327,0.9869). the results showed that using ghf analytical solver to solve the differential equation of gvf is more accurate.