ارائه مدلی جهت بهینه سازی پارامترهای اقتصادی وفنی سیستم های انحراف آب در سدها – عمران

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی عمران
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:134
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

ارائه مدلی جهت بهینه سازی پارامترهای اقتصادی وفنی سیستم های انحراف آب در سدها – عمران

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده……….۱

مقدمه…………….۲

فصل اول: کلیات
۱-۱- اهداف و اهمیت موضوع……..۳
۱-۲- روش تحقیق…………۴

فصل دوم: مطالعات نظری
٢-١- مقدمه ای بر انحراف آب و روشهای مختلف آن……………۵
٢-٢- انتخاب سیلاب انحراف…………۵
٢-٣- فاکتورهای موثر برطرح و اجرا عملیات سازه های آبی………..۶
٢-۴- روش های عمومی انحراف مسیر رودخانه………..۶
۲-۴-۱- انحراف یک مرحله ای……..۷
۲-۴-۲- انحراف دو مرحله ای………….۹
۲-۴-۳- انحراف چند مرحله ای………….۹
٢-۵- روشهای مختلف انحراف آب………….۱۰
۲-۵-۱- کانالهای رو باز…………….۱۰
۲-۵-۲- آبگذر یا مجاری سرریزشونده………..۱۱
۲-۵-۳- کانالهای روبسته (تونلها)…………۱۱
۲-۵-۳-۱- طرح سازه ای تونل انحراف آب…………..۱۲
۲-۵-۳-۲- طرح هیدرولیکی تونل انحراف آب……۱۲
۲-۵- ۳-۳- تونل های جفت………۱۳
۲-۵-۳-۴- کالورت………….۱۴
٢-۶- تونل های انحراف آب و انواع مقاطع مورد استفاده……….۱۵
۲-۷- انواع تونل ها با توجه به جریان…………..۱۶
۲-۸- انواع مقاطع تونل ……….۱۷
۲-۹- عوامل موثر در انتخاب مقطع تونل……..۱۸
۲-۱۰- کاربرد تونل انحراف آب قبل و بعد از بهره برداری از سد………….۱۹
۲-۱۱- پارامتر های اصلی موثر در طراحی تونل انحراف ………..۱۹
۲-۱۱-۱- مسیر تونل…………….۱۹
۲-۱۱-۲- شکل مقطع…………..۲۰
۲-۱۱-۳- شیب …………..۲۰
۲-۱۱-۴- سرعت……..۲۱
۲-۱۱-۵- فشار…………۲۱
۲-۱۲- جزئیات تونل ها…………۲۲
۲-۱۲-۱- پوشش………..۲۲
۲-۱۲-۲- سیستم تسلیح تونل…………….۲۳

فصل سوم: مبانی طرح و سوابق مطالعاتی
۳- ۱-مقدمه بر بهینه سازی……………۲۸
۳-۲- اجزای اصلی یک مسئله بهینه سازی……….۲۸
۳-۲-۱- متغیرهای طراحی……۲۸
۳-۲-۲- قیدهای طراحی……………۲۸
۳-۲-۳- تابع هدف…….۲۸
۳-۳- دسته بندی مسائل بهینه سازی…………….۲۹
۳-۴- برخی ازانواع مدلهای بهینه سازی………..۲۹
۳-۴-۱- مدلهای برنامه ریزی خطی………….۲۹
۳-۴-۲- مدلهای برنامه ریزی غیر خطی……۳۰
۳-۴-۳- مدلهای برنامه ریزی هندسی………….۳۰
۳-۴-۴- مدلهای بهینه سازی استوکستیک ضمنی…..۳۰
۳-۴-۵- مدلهای الگوریتم های های فراابتکاری………..۳۱
۳-۵- الگوریتم های تکاملی…………..۳۲
۳-۶- شرح نحوه ایجاد الگوریتم پیشنهادی (PSO )…………ا….۳۳
۳-۶-۱- تاریخچه……………۳۳
۳-۶ -۲- سبب شناختی ( علت شناسی ) PSO……..ا……۳۴
۳-۶-۳- بردار مزرعه ( گندم زار )……………..۳۵
۳-۶- ۴- حذف متغیرهای فرعی (کمکی)………۳۶
۳-۶- ۵-پارامترهای الگوریتم PSO….ا……۳۷
۳-۶-۶- شرح الگوریتم کاربردی PSO……ا……۳۷
۳-۶-۷- شرح ریاضی PSO….ا………..۴۰
۳-۶-۸- شرایط توقف الگوریتم PSO…..ا…………۴۱
۳-۶-۹- مقایسه الگوریتم های PSO و GA….ا………..۴۲
۳-۶-۱۰- سوابق تحقیق…………۴۵

فصل چهارم: الگوریتم حل مسئله (متدلوژی)
۴-۱- مقدمه…………….۴۹
۴-۲ – فرضیات پایه………………….۵۰
۴-۲- ۱-فرضیات هندسی…………………….۵۰
۴-۲- ۲-فرضیات سیستم تسلیح تونل…………۵۰
۴-۲-۳- فرضیات هیدرولیکی……………..۵۱
۴-۲-۴- فرضیات هزینه ای………………۵۱
۴-۲-۵- ملاحظات هیدرولوژیکی………………۵۲
۴-۲-۶- محدودیت ها………….۵۳
۴-۳- مدلسازی تابع هدف……………….۵۳
۴-۴- حل مسئله بصورت تقریبی……………۵۵
۴-۵- حل دقیق مسئله بدون اعمال محدودیت………………۵۶
۴-۶- مینیمم سازی برای همه محدوده داده ها…………..۵۷
۴-۷ – کدبندی مسئله جهت حل کامپیوتری………….۵۹

فصل پنجم: تجزیه و تحلیل نتایج
۵-۱- نتایج حل دقیق مسئله بدون اعمال محدودیت……………..۶۵
۵-۲- نتایج حل مسئله بروش PSO..ا…………….۷۲
۵-۳- مقایسه نتایج حل مسئله بروش PSO و حل دقیق بدون اعمال محدودیت(Acc)………ا……۷۴
۵-۴- مطالعات حساسیت…………….۷۹
۵-۴-۱- حساسیت به سطوح قیمت بالا……………….۷۹
۵-۴-۱- حساسیت به سطوح قیمت نسبی…………..۸۰
۵-۴-۲- حساسیت به نوع سیستم تسلیح…………۸۱
۵-۴-۳- حساسیت نسبت به هندسه منطقه………۸۱
۵-۵- مطالعه موردی جهت صحت سنجی مدل…………..۸۳
۸۳……………… Stontia Springs سیستم انحراف سد- ۱ -۵-۵
۵-۵- ۲- سیستم انحرافی سد خرسان۳………..۸۵
۵-۵- ۲-۱- ضوابط طراحی طراح……………۸۶
۵-۵- ۲-۲- بهگزینی ابعاد سیستم انحراف آب……..۸۶
۵-۵- ۲-۳- بررسی نحوه تخلیه سیلاب به ازای انتخاب قطر های مختلف تونل………۸۷
۵-۵- ۳ -برآورد هزینه های اجرایی……………….۸۸
۵-۵- ۳-۱- برآورد هزینه های تونل انحراف……………..۸۸
۵-۵- ۳-۲- برآورد هزینه های فرازبند…………۸۸
۵-۵- ۴- انتخاب قطر تونل برای سیلاب های طراحی مختلف………………….۸۹
۵-۵- ۵- مطالعات آنالیز ریسک………..۹۰
۵-۵- ۶- حل مسئله با استفاده از مدل PSO…..ا…………..۹۵

فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهاد
نتیجه گیری…………….۹۸
پیشنهادات…………..۱۰۰

مراجع و منابع فارسی…….۱۰۱

مراجع و منابع لاتین………….۱۰۲
چکیده لاتین…………..۱۰۶

چکیده:
ارائه مدلی جهت بهینه سازی پارامترهای اقتصادی وفنی سیستم های انحراف آب در سدها
عملیات ساخت سد ممکن است تا ۱۰ سال یا بیشتر بطول بیانجامد. در این دوره زمانی ناچاریم مسیر آب رودخانه را منحرف کن یم تا محل ساخت سد عاری از آب باشد. روشهای مختلفی جهت انحراف آب از مـس یر اصـ لی خـود و جـود دارد اما روش معمول انحراف رودخانه در مناطق وهستا نی استفاده از تونل و کـافردم مـ ی باشـد . از آنجائیکـه هز ینـه کارهای مربوط به انحراف رودخانه در حدود ۱۰ تا ۲۰ درصد هزینـه سـاخت کـل سـد اسـت، طـرح به ینـه س یـ ستم انحرافی ب اید مورد توجه قرار بگ یرد. هزینه کاره ای مربوط به انحراف آب در م یان عوامل فراوان اساسا به ابعاد تونل و میزان نگهدارنده ه ای لازم در ح ین و بعد از حفار ی تونل و ارتفاع و ابعاد کـافردم هـ ای بـالا دسـت و پـ ایین دسـت، خصوصیات ومشخصات سنگ در محل حفر تونل و بزرگ ی س یلاب طرح ی(Q) که تونل ب اید بـر ای آن طراحـ ی شـود، بستگی دارد.
در این تحق یق جهت سازمانده ی یک چار چوب ریاضی مناسب جهت بهینه سازی هزینه هـای مربـوط بـه س یـ ستم انحرافی شامل تونل و کافردم به عنوان یکی از روشه ای معمول در ساخت سدها یک سری فرضیات پایه و محدودیت در نظر م ی گ یریم. این فرضـ یات پ ایـ ه شـامل فرضـه ای هندسـ ی ، فرضـه ای هیـ درولیکی ، فرضـه ای هیـ درولوژیکی وفرضیات هز ینه ای م ی باشند و محدودیت ها از قبیل حداقل وحداکثر سرعت آب در تونل می باشد. سپس با کمـک هزینه مربوط به حفار ی تونل ،پوشش تونل وس یستم تس لیح تونل (آرماتور گـذار ی وشـاتکر یت) و خـاکر یزی کـافردم تابع هز ینه که همان تابع هدف است برح سب قطر تونل و ارتفاع کافردم مدل می گردد. سپس با بکارگیری الگوریتم Particle Swarm Optimization) PSO) به مینیمم سازی ایـ ن تـابع در محـدوده هـ ای مـشخص شـده مـ ی پردازیم. از نت ایج حاصل شده م ی توان چن ین استنباط کرد که قطر به ینـه وهز ینـه کـل س یـ ستم انحـراف در شـر ایط هندسی ثابت توابعی از دبی سیلاب می باشند. همچنین می توان نشان داد که قطر بهینه اساسـا عـلاوه بـر دبـ ی سیلاب ، عرض رودخانه و طول تونل تابع ی از نسبت قیمت های واحد نیز می باشد وبه سطح قیمتهـا در یـ ک کـشور خاص بستگ ی ندارد . بدین معن ی که هرگاه ق یمتهای واحد به یک نسبت تغ ییر کنند نت ایج قطر به ینه و ارتفاع بهینـه کافردم تغ ییر نم ی کنند . نتایج به ینه ساز ی توان ایی این مدل جد یـ د را در کـاهش هز ینـه هـ ای مربـوط بـه س یـ ستم انحـــــــراف در برخـــــــی ســـــــد هـــــــای مـــــــورد مطالعـــــــه نـــــــشان مـــــــی دهـــــــد.

مقدمه
با وجود افز ایش نگرا نی ها در مورد صدمات زیست محیطـ ی سـد هـ ای بـزرگ در کـشوره ای توسـعه یافتـه، سدهای بزرگ زیادی همچنـان در کـشوره ای در حـال توسـعه سـاخته و یـ ا طراحـ ی مـ ی شـود ( ,WCD ).
۲۰۰۰این امر در کشوره ای در حال توسعه بطور خاص بیشتر می باشد. بطور مثال ۴۴ سد با ارتفـاع بـ یش از ۶۰ متر در ژاپن در سال ۲۰۰۱ در حال ساخت بودند (۲۰۰۴ ,JCOLD) و ۴۵ سد در مـالز ی در حـال سـاخت یـ ا طراحی م ی باشند . این در حا لی است که تعداد کل سده ای موجود در کشور مالز ی ۵۶ می باشـد . در ایـ ران نیـ ز سدهای ز یادی با ارتفاع بیش از ۱۵ متر در حال طراح ی و ساخت م ی باشند. ساخت سد ها ممکن است ۱۰ سال یا بیشتر بطول بیانجامد که در این دوره زما نی ب ایستی مسیر اصلی رودخانه منحرف گردد. پس می تـوان چنـ ین نتیجه گرفت که در ک لیه پروژه ه ای سد ساز ی ناچار به اجرای یکی از سیـ ستم هـ ای انحـراف مـ ی باشـ یم. روش معمول انحراف رودخانه استفاده از تونل و کافردم م ی باشد . بطور تئور ی یک طراح ممکن است یک تونل با قطـر بزرگ که توان ایی انتقال بزرگتر ین س یلاب پیش بینی شده برای یـ ک دوره بازگـشت مـشخص و در نت یجـه یـ ک کافردم با ارتفاع کم انتخاب بنم اید یا اینکه براساس یک طرح تئور ی یک کافردم با ارتفاعی چنان زیاد که بتوانـد سیلاب طرح را وارد تون لی با قطر کم بکند، طراح ی بنماید. در بین این دو طرح کرانه ای تعداد زیـ ادی از حـالات ممکن ترکیبات قطر و ارتفاع کافردم وجود دارد که از میان آنها ترکیبی که کمترین هزینه را دارد بهترین است.
در این تحق یق سعی بر این است که با جمع آور ی اطلاعات و بررسـ ی نحـوه عملکـرد تونلهـ ای انحـراف آب و بـا بکارگیری الگور یتم PSO ، مد لی مناسب جهت به ینه نمودن قطر تونل و ارتفاع کافردم ارائه شود. بطوریکه اکثـر پارامترهای موثر در طراح ی مورد توجه قرار گرفته شود . جهت رس یدن به این هدف، نیاز به تعیـ ین تـابع هـدف مناســب مــ ی باشــد. تــابع هــدف در ایــن مــدل، تــابع هز ینــه اســت کــه از نــوع م ینــیمم مــی باشــد.

نتیجه گیری
۱- در این تحقیق یک چهارچوب ر یاضی بر ای کاره ای مربوط به انحراف آب در عم لیات ساخت سد ارائه شـده است و سپس این چهارچوب ریاضی بوسیله مدل PSO بهینه شده است. الگـور یتم ایـ ن مـدل در محـ یط MATLAB انجام شده است . جهت صحت سنج ی ایـ ن مـدل سـاز ی در چنـد مـورد محاسـبات دق یقـ ی صورت گرفته شده و نت ایج این محاسبات با نت ایج مدل پیشنهادی مقایسه شده است کـه خطـ ایی کمتـر از ۳% ملاحظه م ی شود که این مقدار نسبت به حجم ز یاد محاسبات در روش دق یق و احتمـال وقـوع اشـت باه دراین محاسبات و همچنین وقتگیر بودن آن ، قابل چشم پوشی می باشد.
۲- همانطوریکه در بخش آنا لیز حساسیت نسبت به هندسه منطقه نشان داده شـد بـا افـز ایش طـول تونـل در حالی که مابق ی پارامتر ها ثابت م ی باشند مدل به سمت انتخاب تون لی با قطر کـوچکتر ودر مقابـل ارتفـاع کافردم بیشتر م ی رود . نتایج مدل در نموداره ای (۵-۱۰)و(۵-۱۱) این مطلب را بروشـن ی بیـ ان مـ ی کنـد . بنابراین بوس یله این مدلساز ی مشاهده می شود که کسانی که بطور سنتی قطر تونل را فقط براسـاس دبـ ی طرح و عرض دره طراح ی م یکنند اغلب از حق یقت ساده ارتباط قطر بهینه و طول انتخاب شده بـر ای تونـل چشم پوشی می کنند.
۳- از آنجا ئیکه در مدلساز ی انجام شده در مح یط MATLAB کنترل جوابهای حاصـل از به ینـه سـاز ی هـم بوسیله gbest و هم بوسیله pbest کنترل می گردد، همگرا شدن جوابهای یک یا چند نسل به یک مقدار خاص، لزوما همگرا شدن به یک جواب بهینه نمی باشد و بهترین جواب در میان نسلهای تولید شـده قابـل قبول است.
۴- به کمک یافته ه ای ارائه شده در این مدل امکان ایجاد تونلهای دو قلو را نیز می توان بررسـ ی کـرد . بـد ین ترتیب که د بی طرح بین دو تونل تقس یم می شود. برای هر دبی جدید می توان به کمک این مـدل سـاز ی قطر به ینه را مشخص کرد . این کار بوسیله گرافهای ارائه شده در این مدلسازی نیز امکان پذیر است. بـد ین ترتیب م ی توان تا ثیرات آن را بر هزینه کارهای انحراف بررسی کرد و سپس طراح به آسانی می تواند مزایـ ا یا معایب تونلهای چندگانه را در ارتباط با پروژه تحت بررسی را ارزیابی بنماید.
۵- در هر پروژه خ اص با محاسبه یک سری پارامترهای ساده به کمک معـادلات (۵-۱۵) و (۵-۱۶) مـ ی تـوان تخمینی مناسب از قطر اولیه و هزینه های مربوط به اجرای سیستم انحراف بدست آورد.
۶- با توجه به در نظر گرفتن مدله ای مختلف ژئوتکنیکی و هندسی و بازه گسترده ای از قیمت های واحد مـ ی توان در ک لیه شرایط به نت ایج این مدل بهینه سازی استناد کرد. بدین ترتیب با داشـتن اطلاعـات او لیـ ه ای همچون عرض رودخانه، جنس سنگ منطقه، طول تقر یبی تونل که بر اساس امکـان سـنج ی مـس یر هـا در منطقه مشخص م ی شود و هز ینه های واحد کارهای انحـراف در هـر زمـان مـ ی تـوان در خروجـ ی برنامـه اطلاعات فراوا نی از جمله قطر به ینه تونل،ارتفاع به ینه کافردم وهز ینه ه ای مربوط بـه س یـ ستم انحـراف در این ترکیب قطر و ارتفاع بدست آورد.
۷- در بس یاری از کاره ای اجر ایی بخش عمده ای از تحق یقات، به روشه ای افز ایش سـود مـا لی چـه در مرحلـه مهندسی و چه در مرحله ساخت اختصاص م ی یابد و کمتر به مسئله بهترین قطر برای تونـل و یـ ا بهتـر ین ارتفاع بر ای کافردم پرداخته م ی شود که این م ی تواند دلیلی بر خرابی تونل های انحرا فی یا سرریز آب بـر روی کافردم در اثر شر ایط پیش بینی نشده ه یدرولوژیکی باشد . متاسفانه مهندسا ن تحت نظر پیمانکـاران بجای پرداختن به مط العاتی همانند آنچه که در این تحقیق آمده است، به کاهش هزینه ها بـصورت صـرف توجه می کنند.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط