مدل بهینه‌‌سازی طراحی ابعاد آبشکن‌های رودخانه‌ای و نقش آن در پایدارسازی مورفولوژیکی رودخانه

آبشکن‌ها‌ سازه‌هایی‌ عرضی‌ هستند که‌ در کناره‌ رودخانه‌ها اجرا شده و باعث انحراف‌ آب از محل‌ کناره‌ها می‌شوند. مدل بهینه‌سازی آبشکن‌ها که در این مقاله ارائه شده است، متشکل از سه زیرمدل مورفولوژیکی، طراحی و بهینه‌سازی است. برای بررسی پایداری رودخانه از زیرمدل مورفولوژیکی استفاده می‌شود. در این زیرمدل ابعاد مقطع پایدار با استفاده از تئوری حدی حداکثر ظرفیت انتقال رسوب محاسبه می‌‌شود. سپس با به کارگیری ضوابط طراحی مناسب برای اجزای آبشکن از قبیل طول، ارتفاع، فاصله، تعداد و عمق آبشستگی آبشکن در زیرمدل طراحی، هزینه‌های ساخت کمینه‌ خواهد شد. نتایج حاصل از دو زیرمدل مورفولوژیکی و طراحی در زیرمدل بهینه‌سازی، با استفاده از روش وزن‌دهی به صورت یک مدل بهینه‌سازی چندهدفه غیرخطی فرموله شده و مورد بررسی قرار می‌گیرد، تا به این وسیله ابعاد بهینه آبشکن محاسبه شود. به عبارتی زیرمدل بهینه‌سازی از ترکیب وزنی دو تابع هدف زیرمدل‌ طراحی و زیرمدل مورفولوژیکی تشکیل شده است. مدل توسعه یافته، روند تغییرات هزینه ساخت سازه را نسبت به ظرفیت حمل رسوب کانال که بیان‌گر وضعیت پایدار رودخانه است، محاسبه می‌کند. این مدل با استفاده از اطلاعات رودخانه زنجان‌رود در محدوده پل سرچم، به ازای ضریب وزنی 6/0 برای تابع هزینه و 4/0 برای تابع ظرفیت انتقال رسوب، کالیبره شده است. همچنین تحلیل حساسیت در مدل فوق نسبت به معادلات بار بستر و آبشستگی صورت پذیرفت. نتایج حاصل، حاکی از آن است که به کارگیری معادلات بار بستر و آبشستگی، نقش بسزایی در تعیین ابعاد آبشکن و هزینه‌های ساخت سازه خواهند داشت. از بین معادلات بار بستر استفاده شده معادله Englund and Fredsoe بیشترین ظرفیت انتقال رسوب و کمترین هزینه، و معادله بار بستر van Rijn کمترین ظرفیت انتقال رسوب و بیشترین هزینه را نتیجه می‌دهند.