ارزيابي تاثير پارامترهاي هيدروليكي و هندسي روي ضريب گذردهي سرريزهاي كنگره‌اي با دو روش آزمايشگاهي و الگوريتم‌هاي هوشمند

assessment of the effect of the hydraulic and geometric parameters on the discharge coefficient of the labyrinth weirs Using the experimental method and intelligent algorithms

مقدمه: ظرفيت بالاي گذردهي سرريزهاي كنگره­اي در مقايسه با سرريزهاي خطي، استفاده و كاربرد آنها را به عنوان سازه­هاي تنظيم­كننده­ي سطح آب، تخليه­ي سيلاب و اندازه­گيري جريان افزايش داده است. ضريب دبي جريان نقش بسيار مهمي در ميزان دبي عبوري از روي سرريزهاي كنگره­اي ايفا مي­كند. روش­: پارامترهاي موثر در ضريب دبي شامل ارتفاع انرژي كل جريان بالادست نسبت به تاج سرريز (Ht)، طول تاج سرريز (Lcw)، عدد فرود بالادست (Fr)، طول دماغه سرريز (A)، عرض كل سرريز (W)، ارتفاع سرريز (P)، شكل سرريز (SF)، افزايش ارتفاع سرريز (C)، هستند. در اين پژوهش، كاركرد نه مدل آزمايشگاهي سرريزهاي كنگره­اي به كمك تغيير زاويه­ي ديواره (سه زاويه­ي 12، 20 و 35 درجه)، ارتفاع سرريز (1/5 درصد افزايش ارتفاع)، شكل تاج (مسطح و ربع دايره)، شيب دهانه­ي سرريز و فرم دماغه ­ي سرريز (خطي و نيم­دايره) در قالب ضريب دبي سرريز تحت شرايط جريان آزاد مورد ارزيابي قرار گرفته ­اند. مدل شاهد، سرريز كنگره­اي مستطيلي مي­ باشد. يافته ­ها: تغييرات ضريب دبي نسبت به Ht/pنشان داد با افزايش زاويه ­ي ديواره مقدار ضريب دبي به طور متوسط نسبت به مدل شاهد 76 درصد افزايش يافت. با اعمال شيب كف بالادست و تغيير فرم دماغه، بهبود عملكرد سرريز به طور متوسط 12/3 درصد زياد شد. در نهايت افزايش ارتفاع سرريز منجر به بهبود 26/5 درصدي مقدار ضريب دبي نسبت به مدل شاهد شد. بهبود هدايت جريان و نيز عدم تداخل تيغه­ هاي جريان با اعمال اصلاحات فوق ­الذكر دليل بهبود عملكرد سرريز هستند. در ادامه دو الگوريتم ماشين بردار پشتيبان و برنامه ­ريزي بيان ژن براي شبيه ­سازي ضريب دبي با استفاده از 18 مدل از تركيب ­هاي مختلف پارامترهاي بي­بعد مورد استفاده قرار گرفتند. بهينه ­ترين مدل در SVM شامل پارامترهاي , CHt/P, SF, A/W , Lcw/W, P/W و بهينه­ترين تركيب در الگوريتم GEP شامل پارامترهاي , SFHt/p,C , A/W, P/W,Lcv/WFr , C, SF بودند. نتيجه ­گيري: مقايسه آماره­ هاي ارزيابي عملكرد ضمن تاييد قابليت بسيار زياد هر دو الگوريتم در پيش­بيني ضريب دبي جريان، حاكي از برتري الگوريتم GEP نسبت به الگوريتم SVM بود.

Non-linear weirs have more passing length than linear ones for a certain value of flow width, so they have more utilization for water surface adjustment, flow control in channels, rivers, and dam reservoir purposes. Labyrinth weir is a common type of non-linear weir that has been considered by researchers in recent decades. The effect of some geometric and hydraulic characteristics appears as discharge coefficient in the head-discharge relationship. For the same conditions, the higher the discharge coefficient, the more flow will pass over the weir. The experimental study is one of the methods to determine the effect of parameters on the discharge coefficient value. Due to the occurrence of complex phenomena that can not be measured or the existence of physical limitations in the laboratory, the use of intelligent artificial methods has become a growing trend in recent decades. The GEP and the SVM are two algorithms with train and test base phases that are used to extract the hidden and complex relationships among dependent and independent variables. In this research work, in addition to the experimental assessment of different geometric and hydraulic parameters on discharge coefficient, the outputs of the two mentioned algorithms have been considered and compared with laboratory results.