بررسی یک چارچوب مبتنی بر مدل سازی برای بهینه سازی مقطع عرضی سدهای خاکی مغزه دار

سدهای خاکی مغزه ­دار یکی از پرکاربردترین سدها می­ باشند که ساخت آن­ها از مقبولیت بالایی در بین طراحان سد برخوردار است. در این تحقیق یک متدولوژی برای بهینه­ سازی مقطع عرضی سد خاکی با هسته مرکزی قائم ارائه گردیده است. به این منظور از یک نرم ­افزار اجزاء محدود برای کنترل پایداری شیب، یک نرم ­افزار آماری جهت فرموله ­کردن ضریب اطمینان پایداری و نهایتا یک الگوریتم فرا ابتکاری برای بهینه ­کردن مقطع عرضی سد خاکی استفاده شد. در ابتدا پس از صحت ­سنجی نرم­ افزار PLAXIS برای سد خاکی فرخی ­قائن و اطمینان از عملکرد مناسب آن، ضرایب اطمینان پایداری تحت شرط تراوش دائم برای ۵۰ مدل فرضی سد که همه دارای پنجه وزنی و سکو بودند، استخراج گردید. در ادامه در نرم ­افزار SPSS، مدلی ریاضی برای محاسبه ضریب اطمینان پایداری به­ صورت یک تابع خطی از متغیرهای لحاظ­ شده به دست آمد. سپس با استفاده از نرم ­افزار MATLAB و پیاده­ سازی الگوریتم PSO، بهینه­ سازی مقطع عرضی سد خاکی با شرط کنترل پایداری بدنه سد انجام شد. تابع هدف، حداقل شدن مقطع عرضی سد و متغیرها شامل ۱۷ مشخصه هندسی و تعدادی از مشخصات مصالح مصرفی در سد بود. درنهایت مدل بهینه بر روی سد فرخی قائن تست شد. نتایج کاهش ۱۳ درصدی سطح مقطع عرضی و ۱۳۸ هزار مترمکعبی حجم سد بهینه را نسبت به سد ساخته ­شده نشان داد که بیان­گر کارایی و تعمیم ­پذیری مدل بهینه بر روی هر سد خاکی با هسته قائم می­ باشد.