بهینه سازی مقطع سدهای خاکی با استفاده ازالگوریتم فراکاوشی تکامل ترکیبی مجموعه¬ها (sce)

با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک ایران و نیاز کشور به مهار و ذخیره آب¬های سطحی، احداث سدها جهت تأمین آب شرب، کشاورزی، صنعت، تولید برق، کنترل سیلاب و... ضروری می¬باشد. ساخت سدهای خاکی، به عنوان یکی از مهم¬ترین سازه¬های عمرانی، هزینه¬های زیادی را می¬طلبد. در احداث این¬گونه سدها، عموماً حجم قابل توجهی از مصالح که بعضاً به چندین میلیون متر مکعب می¬¬رسد، مورد استفاده قرار می¬گیرد. هزینه احداث سدهای خاکی تناسب مستقیمی با حجم عملیات خاکی مورد نیاز برای احداث آن¬ها دارد که خود به سطح مقطع سدهای خاکی وابسته است. اصل کلی در طرح سدهای خاکی این است که از یک سو حداقل هزینه در ایجاد آن به کار رفته باشد و از طرف دیگر، ضمن داشتن ایمنی لازم به بهترین وجه برای رسیدن به هدف¬های اولیه طرح، قابل استفاده باشد. بنابراین در این مطالعه، به منظور کاهش هزینه¬ها، طراحی سدهای خاکی به صورت یک مسأله بهینه¬سازی تعریف گردیده است. در این مسأله حداقل نمودن سطح مقطع عرضی سد (حجم مصالح مصرفی در واحد طول سد) به عنوان معیار بهینگی طرح منظور شده و ارتفاع و عرض سکوها در شیروانی بالادست و پایین¬دست سد و شیب نواحی مختلف بدنه به عنوان متغیرهای تصمیم در نظر گرفته شده است. همچنین ضرایب اطمینان پایداری شیب¬های بالادست و پایین¬دست به عنوان قیود در نظر گرفته شده است. در این پژوهش به منظور تعریف روابط ریاضی قیود مشخص شده، مدل¬های رگرسیونی جدیدی تهیه گردید. پس از تعیین بهترین عملکرد الگوریتم sce، برنامه¬ای برای تعیین ابعاد بهینه سدهای خاکی در محیط matlab توسعه یافت. سپس صحت سنجی مدل بهینه¬سازی به دست آمده با استفاده از مطالعه موردی سد خاکی برزک انجام گردید. نتایج نشان داد که برنامه تهیه شده قادر به بهینه نمودن ابعاد اولیه طراحی بدنه سد با توجه به خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و هندسی سد با در نظر گرفتن محدودیت¬های موجود می¬باشد که منجر به کاهش هزینه¬های احداث سد به میزان 38 درصد می¬شود.