کاربرد الگوریتم فراکاوشی SCE و مدل LINGO11 در بهینه سازی ابعاد سدهای خاکی (مطالعه موردی سد برزک)

سدهای خاکی به عنوان سازه های مهارکننده آبهای سطحی و کنترل سیلاب، می بایست قادر به ذخیره آب و جلوگیری از نفوذ آب از بدنه و پایداری در مقابل نیروهای وارده باشند. مسئله مهم در طراحی سدهای خاکی که با مصالح در دسترس ساخته می شود، تعیین طرحی است که عملکرد مورد انتظار را با ایمنی کافی و کمترین هزینه داشته باشد. با توجه به اینکه بررسی و تحلیل همه گزینه های ممکن برای انتخاب بهترین طرح، نیازمند صرف وقت و هزینه زیادی می باشد، طراحی سدهای خاکی می تواند به عنوان یک مسئله بهینه سازی فرمول بندی شود. در این تحقیق، به منظور طراحی بهینه سدهای خاکی با هدف حداقل نمودن سطح مقطع سد (حجم مصالح مصرفی در واحد طول سد)، مدل برنامه ریزی غیرخطی ارائه شده است. بهینه سازی با اعمال محدودیت هایی که ایمنی شیروانی ها را تضمین می کنند، انجام شد. بعلاوه اینکه روابط ریاضی برای تقریب مقادیر ضرایب اطمینان شیروانی ها، به صورت روابط رگرسیونی جدیدی تعریف شد. به منظور یافتن پاسخ بهینه، الگوریتم تکامل ترکیبی جوامع (SCE) با استفاده از برنامه نویسی توسعه یافت. علاوه بر بهینه سازی فوق، متغیرهای طراحی با استفاده از نرم افزار LINGO نیز بهینه سازی گردید. سپس طرح اولیه سد خاکی برزک ارائه و کارایی مدل پیشنهادی در طراحی بهینه ابعاد سدهای خاکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر دو روش بهینه سازی در برآورد مقادیر ابعاد بهینه و در نتیجه حجم مصالح بدنه، عملکرد یکسانی دارند. مساحت مقطع سد در طراحی بهینه برابر با 3/2725 مترمربع بدست آمد در صورتیکه در طرح اولیه، مساحت مقطع آن برابر 7/4400 مترمربع تعیین شده بود؛ بنابراین حجم سد به میزان 38 درصد که مقدار قابل توجهی می باشد نسبت به طرح اولیه کاهش یافته است.