محاسبه گرادیان هیدرولیکی درون مصالح زهکشی غیر همگن افقی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)

تحلیل جریان ماندگار درون مصالح سنگریزه ای با استفاده از دو روش تئوری جریان های متغیر تدریجی که جریان را به صورت یک بعدی تحلیل می کند و حل معادله پارکین که جریان را به صورت دو بعدی تحلیل می نماید، انجام می شود. محاسبه گرادیان هیدرولیکی (i) در هر دو روش اهمیت بالایی دارد. اغلب پژوهش های انجام شده در این زمینه در محیط های سنگریزه ای همگن انجام شده و بررسی های محدودی در زمینه جریان در محیط های سنگریزه ای غیر همگن صورت گرفته است. در این تحقیق، از نتایج آزمایش های موجود در محیط سنگریزه ای همگن و غیر همگن افقی که سه لایه مصالح با اندازه ذرات درشت، متوسط و ریزدانه بر روی هم قرار گرفته اند، استفاده شده است. در داده های آزمایشگاهی استفاده شده در پژوهش حاضر، تغییرات گرادیان هیدرولیکی نسبت به سرعت جریان در هر یک از سه لایه همگن، به صورت جداگانه و متفاوت در دسترس بوده و هم چنین تغییرات مذکور در محیط غیر همگن افقی متشکل از سه لایه نیز به صورت جداگانه در دسترس بوده است. با توجه به اینکه جهت تشکیل محیط غیر همگن افقی، لایه های همگن درشت، متوسط و ریز به ترتیب بر روی یکدیگر قرار گرفته اند، در راهکار ارائه شده در پژوهش حاضر نیز داده های جریان ماندگار محیط همگن با همان ترتیب در الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) جهت بهینه یابی ضرایب رابطه دوجمله ای (a, b) و به تبع آن محاسبه گرادیان هیدرولیکی قرار داده شده اند. به عبارت دیگر، در پژوهش حاضر مقادیر مربوط به ضرایب a, b معادل در محیط سنگریزه ای غیر همگن افقی با توجه به نحوه قرارگیری لایه های همگن بر روی یکدیگر و فقط با استفاده از داده های جریان ماندگار در محیط همگن (درشت دانه، متوسط و ریز دانه) بهینه یابی شده و نتایج بیانگر آن است که، اختلاف میانگین خطای نسبی (MRE) راهکار ارائه شده در پژوهش حاضر نسبت به شرایطی که از داده های جریان در محیط غیر همگن افقی به طور مستقیم جهت محاسبه ضرایب a, b و به تبع آن گرادیان هیدرولیکی استفاده شود، برابر با ۳۸/۱ درصد می باشد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) ، جریان ماندگار ، گرادیان هیدرولیکی ، مصالح زهکشی غیر همگن افقی