پایان نامه محاسبه میزان تراوش از میان سدهای خاکی با روش EPR و المانهای محدود

پایان نامه مهندسی عمران -سازه های هیدرولیکی با عنوان محاسبه میزان تراوش از میان سدهای خاکی با استفاده از روش EPR و المانهای محدود

بخشهایی از متن تحقیق

آنالیز تراوش از میان سدهای خاکی اهمیت بسزایی دارد زیرا تراوش بیش از اندازه و خارج از معمول در سدها همواره می تواند باعث ناپایداری و خرابی آنها گردد. تاکنون تراوش با استفاده از مدلهای ریاضی و فیزیکی مختلفی پیش بینی شده است. در برخی از این مدل ها از فرضهایی برای ساده سازی ساخت معادلات استفاده شده که ممکن است به خطاهای بزرگی منجر شود. هدف این تحقیق ارائه روش جدیدی بر اساس رگرسیون تکاملی چند جمله ای (EPR) به منظور پیش بینی میزان دبی ناشی از تراوش و نیز تعیین مسیر اولین خط نشت در سدهای خاکی همگن است. روش EPR یکی از انواع روش های هوش مصنوعی است که با استفاده از ترکیب الگوریتم ژنتیک (GA) و روش کمترین مربعات (LS) عمل می کند. در این روش ورودی های مساله مستقیما از داده های میدانی به نرم افزار داده شده و با آنها آموزش و آزمایش می شود. نتایج خروجی این برنامه به صورت رابطه های ریاضی می باشد. در این تحقیق با استفاده از روش EPR یک رابطه برای محاسبه میزان دبی ناشی از تراوش و یک رابطه دیگر جهت تعیین مسیر اولین خط نشت پیشنهاد شده است .

در پایان رابطه های به دست آمده از روش EPR با نتایج روش المان محدود مقایسه گردیده و مزایای استفاده از رابطه EPR و دقت بسیار بالای آن، نشان داده می شود.

هدف از این تحقیق به دست آوردن روابط ریاضی ساده و کاربردی برای تعیین محل اولین خط نشت و نیز محاسبه میزان دبی ناشی از تراوش در سدهای خاکی همگن است که با استفاده از یکی از انواع هوش های مصنوعی جدید به نام EPR انجام می گیرد. روش EPR قابلیت ارائه معادلات (رابطه های ریاضی) را داشته و می تواند در این خصوص بسیار مفید باشد. در این پایان نامه به بررسی و سنجش میزان دقت و کارایی روش EPR در پیش بینی مقدار تراوش و محل اولین خط نشت بوسیله مقایسه آن با روش المانهای محدود و روشهای سنتی متداول پرداخته می شود.

سدهای خاکی

سد خاکی یکی از قدیمی ترین تاسیسات ساختمانی است که انسان به دلیل نیازهای اولیه اش در زمینه عملیات کشاورزی و تامین آب آشامیدنی مبادرت به ایجاد آن کرده است . سدهای خاکی به لحاظ مزایای آنها از جمله استفاده از مصالح طبیعی موجود، روش اجرای نسبتا ساده و هزینه ساخت کمتر، همواره مورد توجه بسیار بوده اند. ابتدایی ترین سدهای خاکی که حتی امروز نیز می توان نظایر آنرا در اغلب نقاط ایران مشاهده کرد، بندهایی هستند کوچک با بزرگ که با وسایل اولیه ای چون بیل و کلنگ در مسیر انهار آبیاری یا مسیل ها ساخته شده اند. حجم عملیات انجام شده بستگی کامل به قدرت کاری موجود در محل و میزان احتیاجات داشته است. بعضی از این نوع سدهای قدیمی که با مصالحی چون سنگ و ملات ساخته شده اند، هنوز نیز موجودند. در مجموع می توان گفت سد خاکی، ساختمان یا تاسیساتی است که بر روی رودخانه یا مسیل و با استفاده از مصالح بدون ملات به منظور ذخیره و بالا آوردن سطح آب در پشت آن ساخته می شود. به عبارت دیگر، یک سد خاکی نیز مانند یک سد بتنی هم باید بتواند سطح آب را در پشت خود بالا بیاورد و در مقابل فشار آب مقاومت کند و هم باید قادر به ذخیره آب باشد، یعنی در مقابل آب غیر قابل نفوذ باشد. به این ترتیب، دیده می شود که کاربرد و نحوه عمل یک سد خاکی عینا مانند سد بتنی است و تنها اختلاف آنها در نوع مصالح مورد مصرف برای ساخت و همچنین در نحوه اجرای کارهای ساختمانی است . سدهای بتنی تاسیساتی هستند که عموما از بتن ساده یا مسلح ساخته شده و بر حسب وضعیت و موقعیت محل به شکل وزنی، قوسی یا پایه دار ساخته می شوند. به طور کلی، بدنه اصلی سدهای بتنی یکپارچه است که این خصوصیت درست نقطه مقابل سدهای خاکی قرار دارد. ...

معادله میزان دبی تراوش یافته از بدنه سد با استفاده از روش EPR

با مطالعه و بررسی پدیده تراوش در سدهای خاکی و با توجه به رابطه روش شبکه جریان در محاسبه تراوش (h Nf△k =q که در آن k ضریب نفوذپذیری مصالح، h∆ هد کلی آب، N f تعداد مجاری جریان و Nd تعداد Nd خطوط هم پتانسیل است) می توان پارامترهایی را که در میزان دبی تراوش یافته از بدنه سد موثر هستند را به صورت زیر نام برد:

h هد آبی کل (ارتفاع آب در پایین دست - ارتفاع آب در بالا دست = هد کلی آب) m

K ضریب نفوذ پذیری مصالح به کار رفته در سد

b طول قاعده تحتانی (m)

همانگونه که پیشتر نیز گفته شد در این تحقیق 200 نوع سد خاکی مختلف با استفاده از نرم افزار Geostudio.SEEPW مدل شده است، حال با استفاده از این نتایج و نیز با توجه به پارامترهایی که در میزان تراوش موثرند، داده های مورد نیاز جهت آموزش EPR استخراج شده و در جدول (تحقیق) نمایش داده می شود. برای اینکه رابطه ای که از EPR بدست می آید از دقت بالایی برخوردار باشد بهتر آنست که داده ها را به صورت تصادفی مرتب کرده و سپس از آنها به عنوان ورودی استفاده کرد. ...

سرفصل مطالب پایان نامه

چکیده

مقدمه

فصل اول : کلیات

فصل دوم : سدهای خاکی

فصل سوم : تراوش و روشهای محاسبه آن

فصل چهارم : روش های داده کاوی (Data Mining) و EPR

فصل پنجم : مبانی طراحی و مدلسازی

فصل ششم : استخراج معادله ای برای اولین خط نشت با استفاده از روش EPR

فصل هفتم : استخراج معادله ای برای میزان دبی تراوش یافته از بدنه سد با استفاده از روش EPR

فصل هشتم : بحث و نتیجه گیری

پیوست

منابع و ماخذ

چکیده انگلیسی