انتخاب صفحه

مقدمه
با وجود افز ایش نگرا نی ها در مورد صدمات زیست محیطـ ی سـد هـ ای بـزرگ در کـشوره ای توسـعه یافتـه، سدهای بزرگ زیادی همچنـان در کـشوره ای در حـال توسـعه سـاخته و یـ ا طراحـ ی مـ ی شـود ( ,WCD ).
2000این امر در کشوره ای در حال توسعه بطور خاص بیشتر می باشد. بطور مثال 44 سد با ارتفـاع بـ یش از 60 متر در ژاپن در سال 2001 در حال ساخت بودند (2004 ,JCOLD) و 45 سد در مـالز ی در حـال سـاخت یـ ا طراحی م ی باشند . این در حا لی است که تعداد کل سده ای موجود در کشور مالز ی 56 می باشـد . در ایـ ران نیـ ز سدهای ز یادی با ارتفاع بیش از 15 متر در حال طراح ی و ساخت م ی باشند. ساخت سد ها ممکن است 10 سال یا بیشتر بطول بیانجامد که در این دوره زما نی ب ایستی مسیر اصلی رودخانه منحرف گردد. پس می تـوان چنـ ین نتیجه گرفت که در ک لیه پروژه ه ای سد ساز ی ناچار به اجرای یکی از سیـ ستم هـ ای انحـراف مـ ی باشـ یم. روش معمول انحراف رودخانه استفاده از تونل و کافردم م ی باشد . بطور تئور ی یک طراح ممکن است یک تونل با قطـر بزرگ که توان ایی انتقال بزرگتر ین س یلاب پیش بینی شده برای یـ ک دوره بازگـشت مـشخص و در نت یجـه یـ ک کافردم با ارتفاع کم انتخاب بنم اید یا اینکه براساس یک طرح تئور ی یک کافردم با ارتفاعی چنان زیاد که بتوانـد سیلاب طرح را وارد تون لی با قطر کم بکند، طراح ی بنماید. در بین این دو طرح کرانه ای تعداد زیـ ادی از حـالات ممکن ترکیبات قطر و ارتفاع کافردم وجود دارد که از میان آنها ترکیبی که کمترین هزینه را دارد بهترین است.
در این تحق یق سع ی بر این است که با جمع آور ی اطلاعات و بررسـ ی نحـوه عملکـرد تونلهـ ای انحـراف آب و بـا بکارگیری الگور یتم PSO ، مد لی مناسب جهت به ینه نمودن قطر تونل و ارتفاع کافردم ارائه شود. بطوریکه اکثـر پارامترهای موثر در طراح ی مورد توجه قرار گرفته شود . جهت رس یدن به این هدف، نیاز به تعیـ ین تـابع هـدف مناســب مــ ی باشــد. تــابع هــدف در ایــن مــدل، تــابع هز ینــه اســت کــه از نــوع م ینــیمم مــی باشــد.

فهرست مطالب

چکیده…………………………………………………………………………………………………………1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول: کلیات

از آنجا ئیکه هز ینه کاره ای مربوط بـه انحـراف رودخانـه در حـدود 10 تـا 20 درصـد هز ینـه سـاخت کـل سـد است،(2005,IRCOLD) طرح به ینه س یستم انحرافی ب اید مورد توجه قـرار بگ یـ رد. از طـرف د یگـر در بـس یاری از کارهای اجر ایی بخش عمده ای از مطالعات، به روشه ای افزایش سود مالی چه در مرحله مهندسـ ی و چـه در مرحلـه ساخت اختصاص م ی یابد و کمتر به مسئله بهتر ین قطر برای تونل و یا بهترین ارتفاع برای کافردم پرداخته می شـود که این م ی تواند د لیلی بر خرا بی تونل ه ای انحرا ف ی یا سرر یز آب بر روی کافردم در اثر شـر ایط پـ یش بینـ ی نـشده هیدرولوژیکی باشد . متاسفانه مهندسا ن تحت نظر پیمانکـاران بجـ ای پـرداختن بـه مطالعـا تی جهـت به ینـه سـاز ی طراحی هم از نظرفن ی و هم از نظر اقتصاد ی بطور همزمان، به کاهش هزینه ها بصورت صرف توجه مـ ی کننـد . لازم است که در ک لیه کاره ای سازه ای بخصوص سازه ه ای ه یـ درولیکی کـه بـا ر یـ سک مـسائل پـ یش بینـ ی نـشده آب همراهند، مطالعا تی از این قب یل در مورد طرح انجام گ یرد. چه بسا در این مدلساز ی ها بتوان با به ینه کردن طراحـ ی به سود بیشتری نیز دست یافت.
علیرغم تلاشها و پیشرفت ه ای مهندس ین و محقق ین کشور در زم ینه طراحـ ی س یـ ستم هـ ای انحـراف آب، لـزوم بکارگیری مدلهای مختلف بهینه سازی در خصوص طراحی این سیستم ها انکارناپذیر است; چرا که جهت طراحی بـا بهترین راندمان نیاز به کنترل پارامتره ای مختلف بصورت همزمان و پیگیری روند تغییرات نتایج طراحی با تغییـ ر در هر یک از پارامترها م ی باشد. از طرفی با توجه به محدود بودن منابع و تجهیزات در اجرای اغلب پروژه های عمرانـ ی، استفاده به ینه از امکانات موجود جهت کاهش هز ینـه هـا، امـر ی ضـرور ی مـ ی باشـد . بـا توجـه بـه پیـ شرفت هـ ای چشمگیری که د ر تکن یک ه ای به ینه ساز ی حاصل شده است، کاربرد آن در علوم مهندسـ ی بـه خـصوص مهندسـ ی عمران بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.مسئله د یگر این که در طراح ی س یستم هـ ای انحرافـ ی بـصورت سـنت ی حجـم محاسـبات بـالا بـوده و تغ ییـ ر در هرپارامتر تمام محاسبات قب لی را تحت تا ثیر قرار م ی دهد و نیز طراحی انجام شده بصورت خاص برای آن پروژه قابل استفاده م ی باشد . پس لازم است تا پارامتره ای مربوط به طراح ی این سیستم فرموله گردد تا در هر پـروژه بتـوان بـا تغییر ضرایب مربوط به هزینه های واحد در زمان اجرای پروژه تابعی به عنوان تابع هزینه ، استخراج نمود.بدین تر تیب م ی توان به کاهش هز ینه ه ای مربوط به انحراف در صـورت ارضـاء پارامترهـ ای هیـ درولیکی لازم و بالابردن دقت در طراح ی سیستم های انحرافی از طریق دخیل کـردن اکثـر پارامترهـ ای مـوثر در طراحـ ی و کـاهش حجم محاسبات از طریق جلوگیری از محاسبات تکراری، بعنوان اهداف شاخص این تحقیق اشاره کرد.

1-1- اهداف و اهمیت موضوع………………………………………………………………………………..3
1-2- روش تحقیق………………………………………………………………………………………………4

پلان در حالت انحراف یک مرحله ای)( WCD,2000

پلان در حالت انحراف یک مرحله ای)( WCD,2000

فصل دوم: مطالعات نظری

در اغلب کاره ای عمرا نی، آب مزاحم عم لیات ساختما نی است . به عنـوان مثـال مـ ی تـوان از نمونـه هـ ایی چـون خاکبرداری از یک زم ین که سطح آب ز یر زم ینی در آن بالاست یا احداث ساختمانه ایی کـه احت یـ اج بـه فونداسـ یون های عم یق دارند، یا راههایی که در مناطق باطلاقی ساخته می شوند، یا احداث ابنیه هایی که مـانع عبـور آب شـوند مانند احداث سدها که در مس یر رودخانه ساخته می شوند، نام برد. موارد اشاره شده مثالهای بـارز ی از تخلیـ ه آب در حین عم لیات ساختما نی م ی باشند . از چهار مورد ذکر شده موارد 1و 2 براحتی انجام می پذیرد چرا که کافیست کـه سطح آب ز یر زم ینی و م یزان نفوذپذ یری خاک تع یین شود، بد ین تر تیب د بی ورود ی منطقه را بدسـت مـ ی آوریـ م و توسط پمپاژ آن را از منطقه دور م ی ساز یم. مهمترین مسئله ای که در موارد 1 و 2 مطـرح مـ ی شـود تع یـ ین شـ یب پایدار است که بر اساس حالت اشباع خاک انجام م ی پذیرد. موارد 3 و 4 معمولا پر هزینه بوده و طـرح آنهـا مـستلزم محاسبات نسبتا پیچیده ای است . اما مورد 4 که موضوع این پایان نامه است یک امر حیاتی برای احـداث سـاختمان سدها اعم از بتن ی و خاکی می باشد. زیرا در موقع انجام عملیات ساختمانی سـد و جهـت ایجـاد یـ ک شـر ایط کـار ی مناسب و جلوگ یری از ایجاد شکستگ ی و ایجاد نقاط ضعف در بدنه سد الزاما ب اید آب جـار ی در رودخانـه را از مـس یر اصلی منحرف ساخت تا مح یط احداث بدنه سد عار ی از آب باشد . معمولا زمان ساخت سده ای کوچک در فصل کـم آبی است . بنابراین انحراف آب بر ای احداث سد امر ی اجتناب ناپذ یر وبسیار مهم است زیرا خرابی سیستم انحـراف آب باعث صدمه دیدن قسمتی از سد که ساخته شده است گردیده و در مواردی خطرات جانی نیز مشاهده شده است.با توجه به شر ایط توپوگراف ی و ژئوتکن یکی منطقه احداث سد ممکن است گز ینه های مختلفی بـر ای انحـراف آب در ح ین ساختمان سد در نظر گرفته شوند . اما بهتر ین طرح، طرح ی است که از نظر اقتصاد ی مقرون به صرفه بـوده و امکان به اجراء درآوردن آن آسان تر باشد . در محل برخ ی سدها ممکن است انحراف آب گران ق یمـت و وقـت گ یـ ر باشد و حت ی روی جدول زمانبندی شده فعالیت های ساختمانی سد اثر بگـذارد . بنـابر این هماطوریکـه ملاحظـه مـ ی شود یکی از عوامل مهم در انتخاب محل سد بررس ی چگونگ ی انحراف آب در ح ین اجرای سد است . گاهی اوقات این پارامتر در انتخاب محل سد تعیین کننده می باشد (2000,WCD ).
بطور معمول طرح نهایی یک سازش بین هزینه های انحراف و میزان ریسک پذیرفته شده را نشان می دهد.

٢-١- مقدمه ای بر انحراف آب و روشهای مختلف آن………………………………………………………..5
٢-٢- انتخاب سیلاب انحراف…………………………………………………………………………………….5
٢-٣- فاکتورهای موثر برطرح و اجرا عملیات سازه های آبی………………………………………………..6
٢-۴- روش های عمومی انحراف مسیر رودخانه……………………………………………………………..6
2-4-1- انحراف یک مرحله ای…………………………………………………………………………………..7
2-4-2- انحراف دو مرحله ای…………………………………………………………………………………….9
2-4-3- انحراف چند مرحله ای………………………………………………………………………………….9
٢-۵- روشهای مختلف انحراف آب……………………………………………………………………………..10
2-5-1- کانالهای رو باز…………………………………………………………………………………………..10
2-5-2- آبگذر یا مجاری سرریزشونده………………………………………………………………………….11
2-5-3- کانالهای روبسته (تونلها)………………………………………………………………………………11
2-5-3-1- طرح سازه ای تونل انحراف آب………………………………………………………………………12
2-5-3-2- طرح هیدرولیکی تونل انحراف آب…………………………………………………………………..12
2-5- 3-3- تونل های جفت………………………………………………………………………………………13
2-5-3-4- کالورت………………………………………………………………………………………………….14
٢-۶- تونل های انحراف آب و انواع مقاطع مورد استفاده……………………………………………………..15
2-7- انواع تونل ها با توجه به جریان…………………………………………………………………………….16
2-8- انواع مقاطع تونل …………………………………………………………………………………………..17
2-9- عوامل موثر در انتخاب مقطع تونل………………………………………………………………………….18
2-10- کاربرد تونل انحراف آب قبل و بعد از بهره برداری از سد………………………………………………19
2-11- پارامتر های اصلی موثر در طراحی تونل انحراف ………………………………………………………19
2-11-1- مسیر تونل……………………………………………………………………………………………….19
2-11-2- شکل مقطع……………………………………………………………………………………………..20
2-11-3- شیب ……………………………………………………………………………………………………20
2-11-4- سرعت…………………………………………………………………………………………………..21
2-11-5- فشار…………………………………………………………………………………………………….21
2-12- جزئیات تونل ها…………………………………………………………………………………………..22
2-12-1- پوشش………………………………………………………………………………………………….22
2-12-2- سیستم تسلیح تونل………………………………………………………………………………….23

فصل سوم: مبانی طرح و سوابق مطالعاتی

دستیابی به بهتر ین نتیجه در شرایط داده شده را بهینه سازی گوینـد . در طراحـ ی، سـاخت و نگهـدار ی هـر س یـ ستم مهندسی، مهندسان ب اید تصم یمات تکنولوژ یکی و مد یریتی بسیاری را در چند مرحلـه بگ یرنـد . هـدف نهـ ایی چنـ ین تصمیماتی، کم ینه کردن هز ینه و تلاش لازم و یا بیشینه کردن سود مورد نظر است . هزینه و تـلاش لازم و یـ ا سـود مورد نظر در هر وضع یت عم لی را م ی توان به صورت تابع ی از متغ یرهای تصم یم مشخص بیان کرد. بنابراین می توان بهینه سازی را به عنوان فرایند یافتن شرایطی که مقدار بیشینه یا کمینه یک تابع را به دست می دهد تعریف کرد.
3-2- اجزای اصلی یک مسئله بهینه سازی
3-2-1- متغیرهای طراحی
هر س یستم یا عنصر مهندس ی با مجموعه ای از کم یتها بیان م ی شود که برخ ی از آنها به صورت متغیرهایی در فرایند تصمیم گ یری ظاهر م ی شوند . کمیتهای مع ینی که در خارج از مسئله دارای مقدار ثابتی هستند، پارامترهـ ای معلـوم نام دارند . همه کم یتهای د یگر به صورت متغ یرهایی در فر ایند طراح ی رفتار م ی کنند و متغیرهای طراحی یا تـصم یم نامیده می شوند.(1996 ,S.S.Rao) .
3-2-2- قیدهای طراحی
در بس یاری از مسائل عم لی، نم ی توان متغ یرهای طراح ی ر ا به دلخواه کرد، بلکه این متغیرها بایـ د ویژگیهـ ای عملـ ی مشخص و د یگر نیازمندیها را برآورده کنند . قیدهایی را که ب اید به منظور تهیه یک طرح مورد قبول، بـرآورده شـوند، قیدهای طراح ی گو یند. قیدهایی که محدود یتهایی را در رفتار و کار س یستم ارائه م ی کنند، ق یدهای رفتاری یا عملی نامیده م ی شوند . قیدهایی که محدود یت ه ای ف یزیکی مانند موجود یت، قاب لیت بسته بند ی و قابلیـ ت حمـل را بـر ای متغیر های طراحی ارائه می کنند، قیدهای هندسی نامیده می شوند

3- 1-مقدمه بر بهینه سازی…………………………………………………………………………………..28
3-2- اجزای اصلی یک مسئله بهینه سازی…………………………………………………………………28
3-2-1- متغیرهای طراحی……………………………………………………………………………………..28
3-2-2- قیدهای طراحی………………………………………………………………………………………..28
3-2-3- تابع هدف………………………………………………………………………………………………..28
3-3- دسته بندی مسائل بهینه سازی……………………………………………………………………….29
3-4- برخی ازانواع مدلهای بهینه سازی……………………………………………………………………..29
3-4-1- مدلهای برنامه ریزی خطی…………………………………………………………………………….29
3-4-2- مدلهای برنامه ریزی غیر خطی……………………………………………………………………….30
3-4-3- مدلهای برنامه ریزی هندسی…………………………………………………………………………30
3-4-4- مدلهای بهینه سازی استوکستیک ضمنی………………………………………………………….30
3-4-5- مدلهای الگوریتم های های فراابتکاری……………………………………………………………….31
3-5- الگوریتم های تکاملی……………………………………………………………………………………32
3-6- شرح نحوه ایجاد الگوریتم پیشنهادی (PSO )………..ا…………………………………………………33
3-6-1- تاریخچه…………………………………………………………………………………………………..33
3-6 -2- سبب شناختی ( علت شناسی ) PSO…….ا……………………………………………………..34
3-6-3- بردار مزرعه ( گندم زار )……………………………………………………………………………….35
3-6- 4- حذف متغیرهای فرعی (کمکی)…………………………………………………………………….36
3-6- 5-پارامترهای الگوریتم PSO..ا……………………………………………………………………………37
3-6-6- شرح الگوریتم کاربردی PSO…..ا………………………………………………………………………37
3-6-7- شرح ریاضی PSO……..ا………………………………………………………………………………..40
3-6-8- شرایط توقف الگوریتم PSO…ا………………………………………………………………………….41
3-6-9- مقایسه الگوریتم های PSO و GA…ا…………………………………………………………………..42
3-6-10- سوابق تحقیق…………………………………………………………………………………………..45

انحراف یک مرحله ای)(

انحراف یک مرحله ای)(

فصل چهارم: الگوریتم حل مسئله (متدلوژی)

هزینه کاره ای مربوط به انحراف آب در م یان عوامل فراوان اساسا به ابعاد تونـل و م یـ زان سـاپورت هـ ای لازم در حین و بعد از حفار ی تونل و ارتفاع و ابعاد کافردم ه ای بالا دست و پ ایین دست، خصوصیات و مشخـصات سـنگ در محل ح فر تونل و بزرگ ی س یلاب طرح ی(Q) که تونل ب اید بر ای آن طراح ی شود، بستگ ی دارد . اغلب پارامتر ه ای ذکر شده بر ای یک پروژه مشخص ثابت می باشند. طول تونل به هندسه دره وسد بـستگ ی دارد. شـ یب دو طـرف کـافردم معمولا بین 2 تا 5,2 درافق و 1در قائم در نظر گرفته م ی شود و طول کافرد م بالادست به به عـرض دره در بالادسـت سد بستگی دارد. همانطوریکه در فصول قبل اشاره شد س یلاب طرح به رژ یم جر یان رودخانه و سطح ر یسک در نظر گرفته شده از سوی مهندس طراح براساس دوره بازگشت س یل وآنالیزهای هیدرولوژیکی بستگی دارد. ارتفاع کـافردم پـ ایین دسـت به عمق جر یان طرح رودخانه هنگام ی که از تونل خارج م ی شود بستگی دارد. در ورودی تونل یک سازه بتن مسلحی لازم است تا جر یان بصورت نرم و پایدار وارد تونل شود. این سازه در بسیاری از موارد صرفنظر از ابعاد تونـل ضـرور ی می باشد . در کنار این عوامل ثابت دو عامل وجود دارد که در طراح ی توسط طراح تغییر می کنند که در واقع همـان متغیر ه ای مسئله م ی باشند1.قطر تونل 2.ارتفاع کافردم بالادست. با توجه به خصوصیات پـروژه و براسـاس انتخـاب طراح این مقادیر تا 15 متر برای قطر تونل و 90 متر برای ارتفاع کافردم می توانند افزایش بیابند. (Cooke, 1984) درمورد سد Areiaارتفاع 93 متر را برای کافردم و(Cai et al, 2000) قطـر 5,14 متـر را برای مجرای تونل انحرافی Xiao Lang di پروژه نیرو محرکه که بر روی رودخانـه زرد چـ ین اجـرا شـده اسـت را گزارش کرده اند. بطور تئور ی یک طراح ممکن است یک تونل با قطر بزرگ که توان ایی انتقال بزرگترین سیلاب پیش بینـ ی شـده برای یک دوره بازگشت مشخص و در نت یجه یک کافردم با ارتفاع کم انتخاب بنم ایـ د یـ ا اینکـه براسـاس یـ ک طـرح تئوری یک کافردم با ارتفاع ی چنان ز یاد که بتواند س یلاب طرح را وارد تون لی با قطر کم بکند، طراحی بنماید. در هـر یک از این طرحها هدف نه ایی انحراف رودخانه است . در مورد اول هز ینه تونل زیاد و هزینه کافردم کوتاه کم خواهـد شد در حا لیکه در مورد دوم این موارد عکس مورد اول است . در بین این دو طرح کرانـه ای تعـداد ز یـ ادی از حـالات ممکن ترک یبات قطر و ارتفاع کافردم وجود دارد که از م یان آنها ترکیبی که کمترین هزینـه را دارد بهتـر ین اسـت . از آنجائیکه هز ینه کارها ی مربوط به انحراف رودخانه در حدود 10 تا 20 درصد هز ینه ساخت کل سد است، پس طـرحبهینه سیستم انحرافی باید مورد توجه قرار بگیرد.

4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………….49
4-2 – فرضیات پایه………………………………………………………………………………………………..50
4-2- 1-فرضیات هندسی……………………………………………………………………………………….50
4-2- 2-فرضیات سیستم تسلیح تونل…………………………………………………………………………50
4-2-3- فرضیات هیدرولیکی……………………………………………………………………………………..51
4-2-4- فرضیات هزینه ای………………………………………………………………………………………..51
4-2-5- ملاحظات هیدرولوژیکی………………………………………………………………………………….52
4-2-6- محدودیت ها………………………………………………………………………………………………53
4-3- مدلسازی تابع هدف………………………………………………………………………………………..53
4-4- حل مسئله بصورت تقریبی…………………………………………………………………………………55
4-5- حل دقیق مسئله بدون اعمال محدودیت…………………………………………………………………56
4-6- مینیمم سازی برای همه محدوده داده ها………………………………………………………………..57
4-7 – کدبندی مسئله جهت حل کامپیوتری……………………………………………………………………..59

فصل پنجم: تجزیه و تحلیل نتایج

5-1- نتایج حل دقیق مسئله بدون اعمال محدودیت…………………………………………………………..65
5-2- نتایج حل مسئله بروش PSO…….ا………………………………………………………………………..72
5-3- مقایسه نتایج حل مسئله بروش PSO و حل دقیق بدون اعمال محدودیت(Acc)…..ا………………..74
5-4- مطالعات حساسیت…………………………………………………………………………………………79
5-4-1- حساسیت به سطوح قیمت بالا………………………………………………………………………..79
5-4-1- حساسیت به سطوح قیمت نسبی……………………………………………………………………80
5-4-2- حساسیت به نوع سیستم تسلیح…………………………………………………………………….81
5-4-3- حساسیت نسبت به هندسه منطقه………………………………………………………………….81
5-5- مطالعه موردی جهت صحت سنجی مدل……………………………………………………………..83
5-5- 2- سیستم انحرافی سد خرسان3…………………………………………………………………….85
5-5- 2-1- ضوابط طراحی طراح………………………………………………………………………………..86
5-5- 2-2- بهگزینی ابعاد سیستم انحراف آب……………………………………………………………….86
5-5- 2-3- بررسی نحوه تخلیه سیلاب به ازای انتخاب قطر های مختلف تونل……………………………87
5-5- 3 -برآورد هزینه های اجرایی……………………………………………………………………………..88
5-5- 3-1- برآورد هزینه های تونل انحراف……………………………………………………………………..88
5-5- 3-2- برآورد هزینه های فرازبند……………………………………………………………………………88
5-5- 4- انتخاب قطر تونل برای سیلاب های طراحی مختلف……………………………………………….89
5-5- 5- مطالعات آنالیز ریسک………………………………………………………………………………….90
5-5- 6- حل مسئله با استفاده از مدل PSO………..ا………………………………………………………..95

فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهاد

نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………….98
پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………….100

مراجع و منابع فارسی…………………………………………………………………………………………..101

مراجع و منابع لاتین………………………………………………………………………………………………102
چکیده لاتین………………………………………………………………………………………………………106

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست اشکال
2-1- شکل سه بعدی از انحراف یک مرحله ای……………………………………………………………….7
2-2- پلان در حالت انحراف یک مرحله ای……………………………………………………………………..8
2-3- انحراف یک مرحله ای………………………………………………………………………………………8
2-4- مقطع سد و مجرای انحراف………………………………………………………………………………14
2-5- جزئیات مقاطع دایره ای……………………………………………………………………………………25
2-6- جزئیات مقاطع نعل اسبی………………………………………………………………………………..26
2-7- جزئیات مقاطع نعل اسبی اصلاح شده………………………………………………………………….27
3-1- نمایی از الگوریتم حل به روش PSO…..ا…………………………………………………………………41
3-2- تست موثر بودن PSO……ا…………………………………………………………………………………44
3-3- تست کارائی PSO…ا……………………………………………………………………………………….44
4-1- نحوه همگرایی به قطر بهینه (Dopt) در طی 15 نسل در دبی 100 منرمکعب بر ثانیه……………..60
4-2- نحوه همگرایی به قطر بهینه (Dopt) در طی 15 نسل در دبی 500 منرمکعب بر ثانیه……………..61
4-3- نحوه همگرایی قطر بهینه (Dopt) در طی 15 نسل در دبی 1000 منرمکعب بر ثانیه……………….61
4-4- نحوه همگرایی قطر بهینه (Dopt) در طی 15 نسل در دبی 1500 منرمکعب بر ثانیه……………….61
4-5- نحوه همگرایی قطر بهینه (Dopt) در طی 15 نسل در دبی 2000 منرمکعب بر ثانیه……………….62
4-6- نحوه همگرایی به قطر بهینه (Dopt) برای 6 particle در طی 10 نسل……………………………..62
4-7- نحوه همگرایی به قطر بهینه (Dopt) برای 10 particle در طی 10 نسل……………………………63
4-8- نمونه ای از کد نویسی برنامه مربوط به مدل بهینه سازی در برنامه MATLAB..ا…………………..63
4-9- نحوه ای از کد نویسی برنامه مربوط به مدل بهینه سازی در برنامه MATLAB..ا…………………….64
5-1- تغییرات (Dopt) در دبی های مختلف به ازای تغییر نوع پوشش(طول تونل برابر 100 متر)………….68
5-2- تغییرات (Dopt) در دبی های مختلف به ازای تغییر نوع پوشش(طول تونل برابر 600 متر)………….71
5-3- مقایسه نتایج PSO و حل (Acc) درتغییرات (Dopt) به ازای دبی های مختلف……………………….75
5-4- تغییرات هزینه کل انحراف در حالت بهینه در دبی های مختلف به ازای تغییر نوع پوشش………….76
5-5- مقایسه نتایج pso و (Acc) درتغییرات ارتفاع کافردم به ازای دبی مختلف(0,014=n)..ا…………….76
5-6- مقایسه نتایج pso و حل دقیق(Acc) درتغییرات هزینه های انحراف (0,014=n)…ا………………….77
5-7- مقایسه نتایج pso و (Acc) درتغییرات هزینه های انحراف معادل قطر بهینه………………………….77
5-8- منحنی مربوط به معادلات (5-13) و (5-15)………………………………………………………………78
5-9- منحنی مربوط به معادلات (5-14) و(5-16)……………………………………………………………….79
5-10- تغییرات Dopt نسبت به دبی طراحی به ازای تغییر طول تونل……………………………………….81
5-11- تغییرات Hopt نسبت به دبی طراحی به ازای تغییر طول تونل……………………………………….82
5-12- تغییرات Dopt نسبت به دبی طراحی به ازای تغییر طول تونل و تغییر نوع سیستم تسلیح………82
5-13- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر حالت هزینه در 0,014=n..ا……………………………………………84
5-14- تغییرات هزینه کل بازای تغییر حالت واحد هزینه در 0,014=n….ا…………………………………….84
5-15- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر در 0,014=n سد (Stontia Springs).ا……………………………….85
5-16- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر در 0,022=n سد (Stontia Springs)..ا……………………………..85
5-17- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر در 0,030=n. سد (Stontia Springs).ا…………………………….85
5-18- چگونگی تغییرات مجموع هزینه ها و خسارت به ازای دوره بازگشت های مختلف……………….95
5-19- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر در 0,014=n.(سد خرسان3)…………………………………………95
5-20- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر در 0,022=n.(سد خرسان3)………………………………………….96
5-21- تغییرات قطر بهینه بازای تغییر در 0,030=n.(سد خرسان3)………………………………………….96
5-22- تغییرات ارتفاع بهینه کافردم بازای تغییر حالت هزینه واحد در 0,014=n…..ا………………………..97

فهرست جداول
2-1- مقادیر سرعت نمونه در برخی تونل های با پوشش…………………………………………………….21
2-2- ضخامت ایده آل پوشش بتن در برخی تونل های انتقال آب در هند…………………………………….23
3-1- نتایج دو تست انجام شده برای مقایسه دو الگوریتم PSO و GA…..ا…………………………………..43
4-1- ضرایب حاصل از بسط معادله(4-17)………………………………………………………………………56
4-2- مقاد پارامترهای کافردم بالادست…………………………………………………………………………57
4-3- پارامترهای هندسی تونل انحراف…………………………………………………………………………57
4-4- پارامترهای هیدرولیکی تونل انحراف……………………………………………………………………..58
4-5- سیستم تسلیح تونل………………………………………………………………………………………58
4-6- هزینه های واحد تونل………………………………………………………………………………………58
5-1- مقادیر ثابت فرض شده جهت حل دقیق مسئله در 0,014=n و 100=L..ا…………………………..65
5-2- مقادیرضرایب معادله (4-17) به ازاء فرضیات جدول (5-1)………………………………………………65
5-3- نتایج حل دقیق مسئله به ازاء فرضیات جدول (5-1)……………………………………………………65
5-4- مقادیر ثابت فرض شده جهت حل دقیق مسئله در 0,022=n و 100=L….ا…………………………66
5-5- مقادیرضرایب معادله (4-17) به ازاء فرضیات جدول (5-4)………………………………………………66
5-6- نتایج حل دقیق مسئله به ازاء فرضیات جدول (5-4)…………………………………………………….66
5-7- ثابت فرض شده جهت حل دقیق مسئله در 0,030=n و 100=L……ا………………………………..67
5-8- مقادیرضرایب معادله (4-17) به ازاء فرضیات جدول (5-7)……………………………………………….67
5-9- نتایج حل دقیق مسئله به ازاء فرضیات جدول (5-7)…………………………………………………….67
5-10- مقادیر ثابت فرض شده جهت حل دقیق مسئله در 0,014=n و 600=L…ا…………………………68
5-11- مقادیرضرایب معادله (4-17) به ازاء فرضیات جدول (5-10)……………………………………………68
5-12- نتایج حل دقیق مسئله به ازاء فرضیات جدول (5-10)…………………………………………………68
5-13- مقادیر ثابت فرض شده جهت حل دقیق مسئله در 0,022=n و 600=L….ا……………………….69
5-14- مقادیرضرایب معادله (4-17) به ازاء فرضیات جدول (5-13)…………………………………………..69
5-15- نتایج حل دقیق مسئله به ازاء فرضیات جدول (5-13)…………………………………………………69
5-16- مقادیر ثابت فرض شده جهت حل دقیق مسئله در 0,030=n و 600=L…ا…………………………70
5-17- مقادیرضرایب معادله (4-17) به ازاء فرضیات جدول (5-16)……………………………………………70
5-18- نتایج حل دقیق مسئله به ازاء فرضیات جدول (5-16)………………………………………………….70
5-19- نتایج حل مسئله با استفاده از روش بهینه سازی PSO در 0,014=n……ا………………………….72
5-20- نتایج حل مسئله با استفاده از روش بهینه سازی PSO در 0,022=n…..ا……………………………73
5-21- نتایج حل مسئله با استفاده از روش بهینه سازی PSO در 030,0=n….ا…………………………….74
5-22- فرضیات طراحی بادر نظر گرفتن رشد تورم……………………………………………………………….79
5-23- نتایج طراحی بادر نظر گرفتن رشد تورم…………………………………………………………………..80
5-24- تغییرات قطر بهینه بازای تغییرحالت هزینه در 01,0=n..ا………………………………………………..85
5-25- تغییرات قطر بهینه بازای تغییرحالت هزینه در 0,022=n…….ا………………………………………….85
5-26- تغییرات قطر بهینه بازای تغییرحالت هزینه در 0,030=n……..ا…………………………………………85
5-27- حداکثر دبی خروجی ( متر مکعب بر ثانیه )………………………………………………………………87
5-28- هزینه های اجرایی تونل انحراف به ازای اقطار مختلف………………………………………………….88
5-29- خلاصه هزینه های تونل انحراف ، فرازبند و نشیب بند برای گزینه های مختلف……………………..89
5-30- هزینه سیستم انحراف به ازای انتخاب سیلاب طراحی با دوره بازگشت های مختلف………………90
5-31- تغییرات قطر بهینه بازای تغییرحالت هزینه در 0,014=n…..ا……………………………………………91
5-32- تغییرات قطر بهینه بازای تغییرحالت هزینه در 0,022=n….ا……………………………………………..95
5-33- تغییرات قطر بهینه بازای تغییرحالت هزینه در 0,030=n…ا……………………………………………..96

 

Abstract
Despite concerns raised in developed countries over the environmental impacts of large dams, numerous large dams are still being planned or built in the world, especially in developing countries. Construction of dams may take up to ten or more years. In this period, the river water has to be diverted away from the dam site so that the construction of the dam can be undertaken in the dry. The usual method of river flow diversion involves construction of tunnels and cofferdams. Given the fact that the cost of diversion works could be as high as 10-20% of the total dam construction cost, due attention should be paid to optimum design of the diversion works. The cost of diversion works depends, among other factors, on: the tunnel dimensions and the intended tunneling support measures during and after excavation; quality and specifications of the rock through which the tunnel should be excavated; the dimensions of the upstream (and downstream) cofferdams; and the magnitude of river flood(Q) the system is designed to divert.
In this article to developing, a mathematical framework for the cost of the river works in dam construction, we use of Basic assumptions andlimitationsThe assumptions are classified as follows: 1- Geometric assumptions 2- Tunnel support types 3- Hydraulic assumptions 4- Hydrological considerations 5- Cost assumptions and limitations are such as minimum and maximum velocity in tunnel. Then by use of the cost of unit prices for tunnel excavation, tunnel lining, tunnel support (rock bolt + shotcrete) and cofferdam fill the cost function was determined. Next by means of PSO Algorithm (particle swarm optimization), this function is minimized.
It is found that optimum diameter and the total diversion cost are directly proportional of river flood (Q). It also shown that optimum diameter in addition to design discharge (Q), river length, tunnel length, is mainly a function of the ratios (not the absolute values) of the unit prices and does not depend on the overall price levels in the respective country. The results of optimization use in some of the case study and lead to significant cost effective changes.

 



مقطع : کارشناسی ارشد

25000تومان

[purchase_link id=”20443″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]

فایل word

35000تومان

[purchase_link id=”20444″ text=”اضافه‌کردن به سبدخرید” style=”button” color=”red”]