مدل بهینه سازی طراحی ابعاد آبشکن های رودخانه ای و نقش آن در پایدارسازی مورفولوژیکی رودخانه، ( مطالعه موردی: رودخانه زنجان رود)

حفاظت ساحل رودخانه در مقابل فرسایش از اهداف اصلی ساماندهی رودخانه ها در توسعه پایدار منابع آب به شمار می آید. چرا که فرسایش سواحل رودخانه ها، باعث خسارت به اراضی کشاورزی، آسیب دیدن سازه های مجاور مانند پل ها و جاده ها، عریض شدن آبراهه جریان، و مسائل زیست محیطی قابل توجه می باشد. این مساله سبب می گردد هر ساله مبالغ زیادی برای حفاظت از سواحل رودخانه در برابر فرسایش هزینه شود. آبشکن ها از جمله سازه های ساماندهی رودخانه می باشند که به کناره رودخانه متصل شده و با انحراف آب از سواحل رودخانه از فرسایش کناره ها جلوگیری می کنند. از این رو ساخت سازه های رودخانه ای علاوه بر هزینه های بالا باعث تغییرات عمده در وضعیت پایدرای آبراهه ی طبیعی می شود. لذا در مدل بهینه سازی آبشکن، طراحی سازه ای که بتواند تاثیر مناسبی از نظر کنترل فرسایش و رسوب گذاری و برقراری تعادل در رودخانه داشته، و از طرفی طراحی کارآمد و مقرون به صرفه داشته باشد، مدنظر است. در تحقیق حاضر برای بررسی پایداری رودخانه از مدل مورفولوژیکی "مقطع پایدار" حاصل از تئوری حدی حداکثر ظرفیت انتقال رسوب (mstc) استفاده شده، و مدل طراحی نیز برای محاسبه هزینه های ساخت سازه با توجه به ضوابط طراحی حاصل می شود. در نهایت مدل بهینه سازی آبشکن به صورت ترکیبی از دو مدل مورفولوژیکی و طراحی، با هدف حداکثر شدن پایداری رودخانه پس از اجرای سازه و حداقل شدن هزینه ساخت به دست می آید. به عبارتی هر یک از مدل های مورفولوژیکی و طراحی به عنوان توابع هدف مدل اصلی تعریف شده و مسئله بهینه سازی چندهدفه با استفاده از روش وزن دهی حل می شود. در این مدل به منظور بهینه سازی اجزای طراحی آبشکن شامل طول، فاصله بین آبشکن ها، ارتفاع و تعداد آبشکن ها در بازه ی اصلاح شده مسئله طراحی به صورت یک مدل بهینه سازی غیر خطی فرموله شده است، و از قیدهایی که هیدرولیک جریان و رسوب و ضوابط طراحی پایدار را دربر می گیرد استفاده کرده و یک تابع مرکب که هزینه پروژه را حداقل و ظرفیت انتقال رسوب را حداکثر کند به کار می گیرد. این مدل توسط نرم افزار lingo13 حل شده است، و علاوه بر تعیین ابعاد بهینه شامل طول، ارتفاع، فاصله بین اپی ها و تعداد آنها، هزینه اجرای سازه، دبی رسوب انتقالی، عمق آبشستگی و وزن موثر هر یک از توابع هدف به دست می آید. این مدل قابلیت تحلیل، و بررسی تاثیر هر یک از اجزای طراحی و حساسیت سنجی نسبت به ورود ی های مدل را دارا بوده و با انتخاب رابطه آبشستگی مناسب به تعیین دبی طراحی بهینه منجر می شود. مدل موردنظر با استفاده از مشخصات رودخانه زنجان رود اجرا شده و علاوه بر تخمین ابعاد بهینه سازه، دبی طراحی آبشکن های زنجان رود را تعیین می نماید.