تخمین ضریب آبگذری سازه ترکیبی سرریز- دریچه با استفاده از روش برنامه ریزی ژنتیکی

دریچه ها و سرریزها از جمله سازه های هیدرولیکی پرکاربرد و مهم می باشند که به طور گسترده به منظور کنترل، تنظیم جریان و تثبیت کف، در کانال های باز و رودخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور افزایش بهره وری از سازه سرریز و دریچه، می توان سرریز و دریچه را با هم ترکیب نمود. به این صورت که با ترکیب سرریز و دریچه می توان دو مشکل عمده و اساسی رسوبگذاری در پشت سرریزها و تجمع آشغال و اجسام شناور در پشت دریچه ها را رفع نمود. در سازه ترکیبی سرریز- دریچه شرایط هیدرولیکی جدیدی حاکم خواهد شد که با شرایط هیدرولیکی هر کدام از این دو سازه به تنهایی متفاوت است.قبل از سال 1985 که آقای احمد مقاله خود را در زمینه ایده ترکیب دو سازه سرریز و دریچه منتشر کرد اطلاعات بسیار کمی در این زمینه وجود داشت که داده ها و نتایج ایشان جهت ارائه یک رابطه عمومی کافی نبود (15). پس از ایشان محققین زیادی درجهت بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان در سازه-های ترکیبی برآمدند. ازجمله این مطالعات می توان به کارهای آزمایشگاهی آقایان السعید (1995)، الحمید و همکاران (1996) و نجم و همکاران (1994) و نجم (1997) اشاره نمود (6، 2، 14 و 16). ایشان جریان ترکیبی از روی سرریز V شکل و زیر دریچه مستطیلی با انقباض مقطع را مطالعه نمودند. هدف از این پژوهش، تعیین ضریب دبی جریان ترکیبی سرریز-دریچه و ارائه رابطه ای برای برآورد ضریب دبی بر اساس پارامترهای هیدرولیکی هندسی می باشد.
در این پژوهش نیز با استفاده از تغییر پارامترهایی مانند دبی جریان، بازشدگی دریچه و ارتفاع سازه ترکیبی در کانال آزمایشگاهی، اثرات هیدرولیکی جریان و هندسه مجرا بر میزان ضریب دبی جریان در سیستم سرریز–دریچه مورد بررسی قرار گرفت و سپس به کمک برنامه ریزی ژنتیک، در نهایت چند رابطه با دقت بالا برای ضریب آبگذری در سازه ترکیبی سرریز- دریچه به دست آمد. در نهایت برای تعیین بهترین رابطه از پارامترهای آماری ضریب تعیین (R2)، ریشه دوم میانگین مجموع مربعات خطا (RMSE)، متوسط خطا (AE) و متوسط قدرمطلق انحراف داده ها (δ) استفاده شد.
نتایج آزمایش ها پس از بررسی صحت و پالایش داده ها تحلیل گردید و با توجه به روابط فوق الذکر ضریب دبی محاسبه شد. سپس با استفاده از تحلیل ابعادی و برنامه ریزی ژنتیک یک رابطه برای ضریب دبی سیستم سرریز- دریچه به دست آمد که ضریب تعیین آن برای داده های آموزش 2/ 84 درصد و برای داده های آزمون 1/ 88 درصد می باشد.
پارامترهای هندسی مدل سرریز- دریچه در ضریب آبگذری نقش اساسی دارند. همچنین با استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی می توان رابطه ای با دقت بالا برای تخمین ضریب دبی جریان در سازه ترکیبی ارائه داد.