طرح بهينه خاكريز‌هاي كنار رودخانه (گوره‌ها) با اعمال عدم‌قطعيت‌هاي هيدرولوژيكي، هيدروليكي و اقتصادي به روش مونت‌كارلو

Optimum Design of Levees Considering Hydrologic, Hydraulic and Economic Uncertainties by Monte Carlo Method

طراحی، تحلیل و بهره­برداری سیستم­های كنترل سیل به دلیل ماهیت تصادفی سیلاب و خطاهای اندازه­گیری با عدم قطعیت همراه است. یكی از این مسائل، طراحی خاكریز­های كناره رودخانه (گوره­ها) است كه با عدم قطعیت­های هیدرولوژیكی، هیدرولیكی و اقتصادی همراه می­باشد. در این مقاله به طراحی ابعاد بهینه گوره با در نظر گرفتن انواع عدم قطعیت­های موجود پرداخته شده و برای تجزیه و تحلیل این عدم­قطعیت­ها یك مدل بهینه­سازی بر مبنای شبیه­سازی مونت‌كارلو1 توسعه داده شده است. مدل بهینه­سازی حاصل، یك مدل استوكستیك غیرخطی است كه حل آن توسط نرم‌افزار 2LINGO-13 صورت گرفته است. در این مقاله محدوده شمال شیراز در مجاورت رودخانه خشك معالی­آباد (تنگ سرخ) مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل با نتایج مدل قطعی و بدون در نظرگرفتن عدم­قطعیت­ها مقایسه شده است. با توجه به مطالعات انجام گرفته و در پی اجرای مدل، سیلاب با دوره بازگشت 20 ساله همانند مدل قطعی دارای بیشترین سود خالص سالانه بوده و به عنوان سیل طراحی انتخاب شده است. برخلاف مدل قطعی كه ابعاد سیستم به صورت قطعی و تك مقداری حاصل می­شوند، مدل استوكستیك یك بازه برای هر پارامتر نتیجه می­دهد و می‌توان توزیع آماری این پارامتر­ها را نیز تخمین زد

Design, analysis and operation of flood control systems are subjected to several uncertainties due to inherent behavior of flooding and random errors associated with measurements. One of these issues is, the design of levees that collaborated with hydrologic, hydraulic and economic uncertainties. In this paper, for the design of levees considering these uncertainties a stochastic optimization model based on Monte Carlo simulation has been developed. The resulted model is a nonlinear stochastic model that has been solved by LINGO-13 software. A reach in the Moali-abad river in the north of Shiraz city, has been considered as case study. Obtained results are compared with results of deterministic model. According to the results of the of model, a 20-year return period flood like deterministic model had highest annual net benefit and was selected as the design flood. Unlike the deterministic model, that every output (design parameters) is single valued, stochastic model gives a range for each parameter. Thus the statistical distributions of these parameters are also obtained.