معرفي مقطع چرخزاد وارونه به منظور طراحي بهينه كانال ها با استفاده از هوش مصنوعي

شكل مقطع كانال هاي مصنوعي و طراحي بهينۀ آن با روش هاي هوشمند، مي تواند تاثيري چشمگير در كاهش هزينۀ ساخت اين كانال ها داشته باشد. در پژوهش حاضر، براي نخستين بار به معرفي كانال مصنوعي با مقطع چرخزاد وارونه و طراحي بهينۀ آن با الگوريتم خفاش پرداخته شده است. مقطع پيشنهادي، در دو طرح شامل چرخزاد وارونه بدون بستر افقي و چرخزاد وارونه با بستر افقي در نظر گرفته شده است. به منظور طراحي بهينۀ مقاطع معرفي شده، دو سناريو شامل كانال با ارتفاع آزاد ثابت و كانال با ارتفاع آزاد متغير، تعريف شده است. در هر دو سناريو از معادلۀ مانينگ به عنوان محدوديت و از معادلۀ هورتون براي در نظر گرفتن ضريب زبري معادل استفاده شد. بر اساس روش آناليز حساسيت، مقادير بهينۀ پارامترهاي الگوريتم پيشنهادي تعيين و پس از آن، الگوريتم خفاش براي هر مقطع و سناريو به صورت تصادفي پانزده بار اجرا و مقدار ضريب تغييرات و سرعت همگرايي محاسبه شده است. به منظور بررسي دقت الگوريتم خفاش در تعيين مقدار بهينۀ مطلق،  بين جواب هاي اين الگوريتم و نرم افزار لينگو مقايسه صورت گرفته است. نتايج طراحي بهينه مقاطع پيشنهادي، با كانال هاي ذوزنقه اي، سهمي با بستر افقي، بيضوي و بيضوي عمومي نيز مقايسه شد. نتايج اجراهاي تصادفي الگوريتم خفاشنشان مي دهد ضريب تغييرات براي مقاطع و سناريو هاي معرفي شده حدود 0.0002 تا 0.0013 است. با توجه به نمودار هاي همگرايي، الگوريتم مذكور براي همۀ مقاطع و سناريو ها در 1000 تكرار همگرا شده است. مقايسۀ نتايج الگوريتم خفاش و نرم افزار لينگو نيز بيان كنندۀ دقت بالاي الگوريتم مذكور در تعيين بهينۀ مطلق مسئله است. استفاده از مقاطع پيشنهادي در مقايسه با ديگر مقاطع متداول، موجب مي شود هزينۀ ساخت كانال مصنوعي تا 34.7 درصد كاهش يابد. در ميان مقاطع و سناريو هاي بررسي شده، استفاده از مقطع چرخزاد وارونه تحت سناريوي دوم تا 17.15 درصد اقتصادي تر است.