معرفی مقطع چرخزاد وارونه به منظور طراحی بهینه کانال ها با استفاده از هوش مصنوعی

شکل مقطع کانال­های مصنوعی و طراحی بهینه آن با روش­های هوشمند، می­تواند تاثیری چشمگیر در کاهش هزینه ساخت این کانال­ها داشته باشد. در پژوهش حاضر، برای نخستین بار به معرفی کانال مصنوعی با مقطع چرخزاد وارونه و طراحی بهینه آن با الگوریتم خفاش پرداخته شده است. مقطع پیشنهادی، در دو طرح شامل چرخزاد وارونه بدون بستر افقی و چرخزاد وارونه با بستر افقی در نظر گرفته شده است. به­منظور طراحی بهینه مقاطع معرفی شده، دو سناریو شامل کانال با ارتفاع آزاد ثابت و کانال با ارتفاع آزاد متغیر، تعریف شده است. در هر دو سناریو از معادله مانینگ به­عنوان محدودیت و از معادله هورتون برای در نظر گرفتن ضریب زبری معادل استفاده شد. بر اساس روش آنالیز حساسیت، مقادیر بهینه پارامترهای الگوریتم پیشنهادی تعیین و پس از آن، الگوریتم خفاش برای هر مقطع و سناریو به­صورت تصادفی پانزده بار اجرا و مقدار ضریب تغییرات و سرعت همگرایی محاسبه شده است. به­منظور بررسی دقت الگوریتم خفاش در تعیین مقدار بهینه مطلق،  بین جواب­های این الگوریتم و نرم­افزار لینگو مقایسه صورت ­گرفته ­است. نتایج طراحی بهینه مقاطع پیشنهادی، با کانال­های ذوزنقه­ای، سهمی با بستر افقی، بیضوی و بیضوی عمومی نیز مقایسه شد. نتایج اجراهای تصادفی الگوریتم خفاشنشان می­دهد ضریب تغییرات برای مقاطع و سناریو­های معرفی شده حدود ۰۰۰۲/۰ تا ۰۰۱۳/۰ است. با توجه به نمودار­های همگرایی، الگوریتم مذکور برای همه­ مقاطع و سناریو­ها در ۱۰۰۰ تکرار همگرا شده است. مقایسه نتایج الگوریتم خفاش و نرم­افزار لینگو نیز بیان کننده دقت بالای الگوریتم مذکور در تعیین بهینه مطلق مسئله است. استفاده از مقاطع پیشنهادی در مقایسه با دیگر مقاطع متداول، موجب می­شود هزینه ساخت کانال مصنوعی تا ۷/۳۴ درصد کاهش یابد. در میان مقاطع و سناریو­های بررسی شده، استفاده از مقطع چرخزاد وارونه تحت سناریوی دوم تا ۱۵/۱۷ درصد اقتصادی­تر است.

کلیدواژه ها:

کانال مصنوعی ، مقاطع کانال ، الگوریتم خفاش ، نرم افزار لینگو