بهینه سازی ابعاد سیستم‌های ترکیبی (سد - گوره) مهار سیلاب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار/ دانشگاه صنعت آب و برق (شهید عباسپور)، تهران- ایران.

2 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد/ مهندسی رودخانه، دانشگاه صنعت آب و برق، تهران- ایران

3 استادیار/ دانشگاه صنعت آب و برق، تهران- ایران

چکیده

در این مقاله یک مدل بهینه سازی به منظور تعیین  ابعاد بهینه یک سیستم ترکیبی کنترل سیلاب سازه‌ای ارائه گردیده است. اگرچه روش‌های مختلف سازه‌ای جهت کنترل سیلاب وجود دارد، در این مطالعه بدون کاستن از عمومیت بحث برای سایر ترکیبات، ترکیب یک سد و یک گوره در نظر گرفته شده است. در مقایسه با مطالعات قبلی، در این پژوهش از فرضیات ساده کننده کمتری استفاده شده است. مثلا هندسه رودخانه و گوره با جزییات بیشتری لحاظ شده است و گوره حول محور رودخانه به شکل نامتقارن در نظر گرفته شده است. مسئله حاصل یک مدل بهینه‌سازی غیرخطی بزرگ مقیاس را نتیجه می‌دهد که از حل آن سود خالص مورد انتظار سالانه سیستم توسعه یافته، دوره برگشت سیل طرح، ابعاد مولفه‌های سیستم از قبیل ارتفاع سد، ابعاد سرریز (طول و ارتفاع)، ارتفاع و میزان عقب‌نشینی گوره از کرانه رودخانه، حاصل می‌گردد. رودخانه تنگ سرخ و سیستم کنترل سیلاب (در دست مطالعه) در شهر شیراز به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. حل مدل یک سیستم ترکیبی سد - گوره را نتیجه داده است که باید برای سیلاب طراحی با دوره برگشت 1000 سال توسعه یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimum Sizing of Complex (Dam - Levee) Flood Control Systems

نویسندگان [English]

  • S Alimohammadi 1
  • A Sarabandi 2
  • M Majdzadeh Tabatabaei 3
1 Assistant Professor, Power and Water University of Technology, Tehran, Iran
2 Formmer Msc Student in River Engineering, Power and Water University of Technology, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Power and Water University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, an optimization model has been developed for computing the optimum sizing of a combined structural flood control system. The combination of a dam and a levee has been considered in this study without losing the generality of approach for other structural combinations. Compared to the previous studies, this study uses less simplicity assumptions. For example the geometry of the river and the levee were considered with more details and the levee were considered non-symmetric along the river axis. The optimization problem formed a large-scale nonlinear model with the objective to maximize the expected annual net benefits of the developed system, to result the optimum design return period (i.e. design flood),  as well as, the optimum size of the system components, such as dam height, spillway dimensions, and levee’s height and setback. The Tang-e-sorkh River and the flood control system (under study) in Shiraz, Iran, have been selected as a case study. The model solution proposed a combined dam and levee system, with a design return period of 1000 years.

کلیدواژه‌ها [English]

  • optimization
  • Structural measures
  • Flood Control
  • Dam
  • Levee

مهندسین مشاور آبفن (1383)، مطالعات مرحله اول سد تنگ سرخ شیراز، تهران.

Chow, V. T., D. R. Maidment and L. W. Mays. (1988), “Applied Hydrology”, McGraw-Hill Inc, New York.

Davis, D. R., Kisiel, C. C. and Duckstein, L. (1972), “Bayesian decision theory applied to design in hydrology”,  Water Resources Research, Vol. 8, No. 1, pp. 33-41.

Jaffe, D. A. and Sanders, B. F. (2001), “Engineered levee breaches for flood mitigation”, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 127, No. 6, pp. 471-479.

LINDO Systems Inc. (2008), “ LINGO User’s guide”, LINDO Systems, Chicago.

Loucks, D. P. and Van Beek, E. (2005), “Water resources system planning and management”, UNESCO, Netherlands.

Olsen, J. R., Beling, P. A. and Lambert, J. H. (1998), “Input-output economic evaluation of system of levee”, Journal of Water Resources Planning and Management, Vol. 124, No. 5, pp. 237-245. 

Shafiei, M., Bozorg Hadad, O. and Afshar, A. (2005), “GA in optimizing Ajichai flood levees encroachment”, Proceeding of the 6Th WSEAS, Int. Conf. on Evolutionary computing, Portugal, pp. 392-399.  

Tung, Y. Y., and Mays, L. W. (1981), “Optimal risk-based design of flood levee systems”, Water Resources Research, Vol. 17, No. 4, pp. 843-852.

US Army Corps of Engineers (USACE) (2000), “Design and construction of levees”, Engineering and Designs, EM 1110-2-1913, Washington Dc, USA.  

Wurbs, R. A. (1983), “Economic feasibility of flood control improvements”, Journal of Water Resources Planning and Management, Vol. 109, No. 1, pp. 29-47.  

Zhu, T. (2004), “Climate change and water resources management: adaptations for flood control and water supply”, PhD Dissertation, University of California, Davis, USA.