بهینه‌سازی اقتصادی حوضچه‌های آرامش واگرا با مقاطع ذوزنقه‌ای و مستطیلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان، سازه های هیدرولیکی/مهندسی رودخانه

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز

3 هیات علمی گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان

4 هیات علمی گروه توسعه روستایی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان

چکیده

یکی از سازه‌های متداول جهت استهلاک انرژی جریان‌های با سرعت زیاد در پایاب سازه‌های هیدرولیکی، حوضچه‌های آرامش می‌باشند. از میان این حوضچه‌ها، حوضچه‌های آرامش واگرا با مقاطع مستطیلی و ذوزنقه‌ای به دلیل عدم نیاز به سازه تبدیل در ابتدا و انتها و نیز عملکرد هیدرولیکی مناسب‌تر از نظر نسبت اعماق ثانویه و افت نسبی انرژی در مقایسه با حوضچه‌های کلاسیک، می‌توانند جایگزین‌های مناسبی ‌باشند. هدف از مطالعه حاضر بررسی تاثیر واگرایی دیواره‌های حوضچه آرامش بر مقدار هزینه‌های ساخت آن نسبت به حوضچه‌ کلاسیک می باشد. برای این منظور نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده برای مقاطع مستطیلی و ذوزنقه‌ای با شیب‌های جانبی 5/1:0، 1:1 و 5/1:1، زاویه‌های واگرایی 3 تا 9 درجه در دامنه اعداد فرود 65/2 تا 9 مورد استفاده قرار گرفت. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد که در حوضچه‌های واگرا با مقاطع مستطیلی، افزایش واگرایی دیواره‌ها از 4 تا 9 درجه در محدوده اعداد فرود مذکور، باعث افزایش راندمان پرش به میزان 10 تا 29 درصد و کاهش هزینه‌های ساخت به میزان 4 تا20 درصد نسبت به حوضچه کلاسیک می‌شود. همچنین نتایج خروجی مدل بهینه‌سازی که تابع هدف را با الگوریتم ژنتیک حل می‌نمود، نشان داد که مقاطع ذوزنقه‌ای در اعداد فرود کمتر از 4، زاویه واگرایی 3 درجه و شیب‌جانبی 5/1:0 دارای عملکرد بهینه از نظر ساخت می‌باشد. مقایسه نتایج حاکی از آن است که بتدریج با افزایش عدد فرود، در کلیه مقاطع ذوزنقه‌ای و زوایای واگرایی، هزینه‌های ساخت حوضچه به دلیل افزایش طول پرش در اثر افزایش زاویه واگرایی دیواره‌های حوضچه، افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Economical Optimization of Diverging Stilling Basins with Rectangular and Trapezoidal Sections

نویسنده [English]

  • mahdi esmaeili 1

چکیده [English]

Stilling basins are one of the most common structures for energy dissipation of flow with high velocities downstream Hydraulic Structures. Among these basins, diverging basins with rectangular and trapezoidal Sections is an alternative choice of classical basin because of better hydraulic performance in order of sequent depth, and relative energy loss and also no need to transition structure. The aim of this research is to investigate the effect of diverging walls of stilling basins on the structural costs in comparison with classical basins using results of physical model of hydraulic jump in diverging rectangular and trapezoidal basins with side slopes 1:0.5, 1:1 and 1:1.5, diverging angels 3-9 degree and The Froude numbers of 2.6 and 9. The results showed that in case of diverging basins with rectangular sections, increase in divergence angle from 4-9 degree, causes increase in hydraulic jump efficiency about 10-29 percent and decrease in structural costs about 4-20 percent. In addition to, the results of optimization model that was solved with Genetic Algorithm showed that in trapezoidal sections, for the Froude numbers lower than 4, diverging angel 3 and side slope 1:0.5 has the best performance. Comparison of results showed that with increase side slope and divergence angle in the trapezoidal sections, the structural cost of basins increases because of increasing in the jumps length.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Diverging Stilling Basin
  • jump efficiency
  • structural costs
  • Genetic Algorithm