طراحی هندسه مقطع پایدار رودخانه‌ با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی رقابت استعماری

یکی از چالش‌های مطالعات طراحی، برنامه‌ریزی و ساماندهی رودخانه‌ها، پیش‌بینی مشخصات هیدرولیکی مقطع پایدار (هندسه هیدرولیکی) رودخانه می‌باشد که در آن میزان فرسایش و انتقال رسوب به یک شرایط رژیم (تعادلی) رسیده است. در این تحقیق، یک مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی هندسه هیدرولیکی برای پیش‌بینی هندسه پایدار و پاسخ رودخانه‌های شنی توسعه داده شده که در آن هسته شبیه‌سازی یک مدل تحلیلی هیدرولیک رودخانه و پوسته بهینه‌سازی الگوریتم رقابت استعماری می‌باشد. مدل شبیه‌ساز تحلیلی از معادلات حاکم بر انتقال جریان و رسوب در کانال، توزیع تنش برشی مرزی و پایداری کناره‌ها با در نظر گرفتن اثر پوشش گیاهی، استفاده می‌کند. برای رسیدن به یک جواب واحد برای هندسه پایدار مقطع لازم است از فرضیه‌های حدی استفاده شود. در این مقاله از دو فرضیه حداکثر ظرفیت انتقال رسوب و حداقل توان جریان استفاده شده است. با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری علاوه بر کاهش حجم محاسبات پیچیده ریاضی، می‌توان به صورت همزمان تمامی پارامترهای مؤثر در هندسه هیدرولیکی را بهینه‌یابی کرد. صحت‌سنجی و کاربرد مدل نشان می‌دهد که مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی توسعه داده شده با دقت مناسبی هندسه هیدرولیکی رودخانه‌های شنی را مدل‌سازی کرده و نتایج پیش‌بینی پاسخ کانال رودخانه با معادلات مفهومی (کیفی) و رژیم تجربی تطابق قابل قبولی دارد. نتایج بدست آمده حاکی از آنست که پایداری کناره‌ها بر هندسه هیدرولیکی کانال بیشترین تأثیر را دارد.