محاسبه گراديان هيدروليكي درون مصالح زهكشي غير همگن افقي با استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي ازدحام ذرات (PSO)

تحليل جريان ماندگار درون مصالح سنگريزه‌اي با استفاده از دو روش تئوري جريان‌هاي متغير تدريجي كه جريان را به‌صورت يك بعدي تحليل مي‌كند و حل معادله پاركين كه جريان را به‌صورت دو بعدي تحليل مي‌نمايد، انجام مي‌شود. محاسبه گراديان هيدروليكي (i) در هر دو روش اهميت بالايي دارد. اغلب پژوهش‌هاي انجام شده در اين زمينه در محيط‌هاي سنگريزه‌اي همگن انجام شده و بررسي‌هاي محدودي در زمينه جريان در محيط‌هاي سنگريزه‌اي غير همگن صورت گرفته‌است. در اين تحقيق، از نتايج آزمايش‌هاي موجود در محيط سنگريزه‌اي همگن و غير همگن افقي كه سه لايه مصالح با اندازه ذرات درشت، متوسط و ريزدانه بر روي هم قرار گرفته‌اند، استفاده شده‌است. در داده‌هاي آزمايشگاهي استفاده شده در پژوهش حاضر، تغييرات گراديان هيدروليكي نسبت به سرعت جريان در هر يك از سه لايه همگن، به‌صورت جداگانه و متفاوت در دسترس بوده و هم‌چنين تغييرات مذكور در محيط غير همگن افقي متشكل از سه لايه نيز به‌صورت جداگانه در دسترس بوده‌است. با توجه به اينكه جهت تشكيل محيط غير همگن افقي، لايه‌هاي همگن درشت، متوسط و ريز به ترتيب بر روي يكديگر قرار گرفته‌اند، در راهكار ارائه شده در پژوهش حاضر نيز داده‌هاي جريان ماندگار محيط همگن با همان ترتيب در الگوريتم بهينه‌سازي ازدحام ذرات (PSO) جهت بهينه‌يابي ضرايب رابطه دوجمله‌اي (a, b) و به تبع آن محاسبه گراديان هيدروليكي قرار داده شده‌اند. به‌عبارت ديگر، در پژوهش حاضر مقادير مربوط به ضرايب a, b معادل در محيط سنگريزه‌اي غير همگن افقي با توجه به نحوه قرارگيري لايه‌هاي همگن بر روي يكديگر و فقط با استفاده از داده‌هاي جريان ماندگار در محيط همگن (درشت دانه، متوسط و ريز دانه) بهينه‌يابي شده‌ و نتايج بيانگر آن است كه، اختلاف ميانگين خطاي نسبي (MRE) راهكار ارائه شده در پژوهش حاضر نسبت به شرايطي كه از داده‌هاي جريان در محيط غير همگن افقي به‌طور مستقيم جهت محاسبه ضرايب a, b و به تبع آن گراديان هيدروليكي استفاده شود، برابر با 1.38 درصد مي‌باشد.