بخشی از مقاله
چکیده
تمهیدات گوناگونی جهت کاهش اثرات مخرب عبور جریان از روی سرریزها وجود دارد که یکی از این موارد، استفاده از سرریز پلکانی جهت کاهش انرﮊی جریان میباشد. از آنجایی که عوامل و شرایط گوناگونی در افت انرﮊی روی این نوع سرریز دخیل میباشند و هنوز چگونگی عملکرد آنها و تاثیراتی که روی عملکرد یکدیگر دارند مشخص نشده است، رابطه نظری مشخصی که با خطای قابل قبول بتواند رفتار هیدرولیکی سازه را توجیه کند ارائه نشده است. از طرفی، استفاده از روشهای آزمایشگاهی بسیار محدود و پرهزینه میباشد. شبکههای عصبی مصنوعی بخاطر قابلیت یادگیری و سازگاری با شرایط و دادهها میتوانند یک راه حل مناسب جهت تخمین میزان افت انرﮊی روی سرریزهای پلکانی باشند.
هدف این تحقیق، تولید، تربیت و آموزش یک شبکه عصبی بمنظور تخمین افت انرﮊی روی سرریز پلکانی بوده که اینکار با استفاده از داده های آماری موجود انجام گرفته است .دقت نتایج نشان می دهد که می توان از این روش برای طراحی هیدرولیکی اولیه این نوع سرریزها استفاده کرد.
١-مقدمه
معمولاﹰ جریان عبوری از روی تاج سرریزها شکلهای استانداردی را دنبال میکند، جریان در امتداد پایین دست شتاب میگیرد و در انتهای سرریز دارای سرعت زیاد میباشد بطوریکه نیازمند به پیش بینی حوضچههای آرامش یا دیگر انواع انرﮊیگیرها است.سرریز پلکانی - Stepped Spillway - علاوه بر مزیتهای دیگر، یک سازه انرﮊیگیر محسوب میشود و میتواند یک گزینه مناسب برای سرریز سدها باشد
عوامل متعددی روی رفتار هیدرولیکی سرریزهای پلکانی موثر میباشند و این موضوع باعث شده است که رابطه نظری خاصی که بتواند رفتار هیدرولیکی سرریز را دقیقاﹰ تعریف نماید حاصل نگردد و روابط موجود نیز دقت و جامعیت لازم را ندارند. از اینرو، در طراحی این سرریزها بیشتر به روشهای آزمایشگاهی تکیه میشود که عموماﹰ پرهزینه و زمانبر میباشند. بنابراین، روشی که بتواند دقت لازم را با توجه به علم موجود تامین نماید، میتواند بسیار موثر باشد.
در سالهای اخیر شاهد حرکتی مستمر، از تحقیقات صرفاﹰ تئوری به تحقیقات کاربردی به خصوص در زمینه پردازش اطلاعات درمسائلی که برای آنها راه حلی موجود نیست و یا براحتی قابل حل نیستند بوده ایم. با عنایت به این امر، علاقه فزایندهای در توسعه تئوریک سیستمهای دینامیکی هوشمند مدل آزاد - Model Free - ،که مبنی بر دادههای تجربی هستند، ایجاد شده است. شبکه های عصبی مصنوعی - Artificial Neural Network - جزﺀ این دسته از سیستمهای دینامیکی قرار دارند،که با پردازش روی دادههای تجربی، دانش یا قانون نهفته در ورای داده ها را به ساختار شبکه منتقل میکنند. به همین خاطر، به این سیستمها هوشمند - Intellingent - گویند، چرا که بر اساس محاسبات داده های عددی یا مثالها، قوانین کلی را فرا میگیرند. این سیستمها، در مدلسازی ساختار نرو-سیناپتیکی - Neuro-Synaptic - مغز بشر میکوشند
٢-سرریز پلکانی
پروفیل سرریز پلکانی از اصلاح پروفیل سرریز اوجی استاندارد - - WES بوجود میآید. نحوه اصلاح پروفیل سرریز اوجی و پلکانیکردن آن بدین ترتیب صورت میگیرد، که در پاییندست نقطه تماس - نقطه انتهایی سهمی آستانه - ، پلههایی با ابعاد از پیش تعیین شده در داخل پروفیل به گونهای ایجاد میشود که نوک پلهها بر پروفیل طولی سرریز منطبق باشد. برای اجتناب از تاثیر هیدرولیکی پلهها بر بالادست، در انتهای پروفیل آستانه وکمی بالادستتر از نقطه تماس، چند پله با ابعاد کوچکتر از پلههای اصلی بعنوان پلههای تبدیل - Transtion Steps - درنظرگرفته میشود که در جهت پیشروی از نقطه تماس به طرف تاج، ابعاد پلهها کوچکتر میشود.
در این نوع سرریزها، در اثرپلکانی شدن پروفیل، مقاومت هیدرولیکی در برابر جریان افزایش یافته و در نتیجه جریان آب در برخورد با پلهها به میزان قابل توجهی انرﮊی خود را از دست میدهد. بکارگیری یک سرریز پلکانی که انرﮊی را به میزان زیادی مستهلک کند میتواند نیاز به یک سازه پایانه بزرگ را کاهش داده و یا حتی موجب عدم لزوم استفاده از حوضچه آرامش در پنجه سرریز شود. د رسرریزهای پلکانی، امکان هوادهی کامل جریان بطور طبیعی وجود دارد و از طرف دیگر، منظره زیبایی در اثر عبور جریان از روی سرریزایجاد میشود
از این رو، در مواردی که به علت شرایط ویژه توپوگرافی، ایجاد حوضچهآرامش با محدودیتهایی مواجه باشد، یا در پروﮊه هایی که دارای سرریز با طول زیاد بوده و ساخت حوضچهآرامش هزینه زیادی را بعلت بالا بودن هزینه حفاری و بتنریزی در برداشته باشد، استفاده از سرریز پلکانی بسیار مناسب خواهد بود.
در سرریزهایی با بده ویژه - بده در واحد عرض - کم، یا در سدهای ساخته شده از بتن غلطکی - Roller Compacted Concret - ، میتوان از سرریز پلکانی استفاده نمود. مطالعات انجام شده بر روی مدل هیدرولیکی سرریزهای پلکانی، نشان دهنده میزان اتلاف انرﮊی جنبشی سرریز تا ٨٤ درصد بوده است
همچنین، اتلاف انرﮊی در این سرریزها حدود ٧٥% بیشتر از سرریزهای غیر پلکانی اوجی است. سرریزهای پلکانی علاوه بر مزیت بالا بودن میزان اتلاف انرﮊی و در نتیجه کاهش ابعاد حوضچه آرامش، باغث کاهش میزان زیرفشار - Uplift Pressure - نیز میشوند
٣-انواع جریان درسرریزهای پلکانی
بر اساس مشاهدات آزمایشگاهی، ]٣و٥و٦[، جریان بر روی سرریزهای پلکانی به دو رﮊیم جریان ورقه ای - Nappe Flow - و جریان شبه صاف - - Skimming Flow قابل تقسیم است.
در رﮊیم جریان ورقهای، جریان از روی لبه هر پله به صورت جریان فورانی سقوطی بر روی لبه پله پایینی میریزد، و اتلاف انرﮊی از طریق پراکنده شدن جریان آب بر روی پله ، و احتمالاﹰ شکلگیری یک پرشهیدرولیکی ناقص بر روی پله صورت میگیرد - شکل ١-الف - .
در رﮊیم جریان شبه صاف، جریانی که روی سطح هر یک از پلکانهای سرریز سرمیخورد، توسط گرداب چرخان - Roller Vortex - ، در روی هر پله و نوک پله نگهداری شده، پس از فاصله زمانی مختصری که در داخل گرداب چرخش کرد، وارد جریان اصلی برای پیشروی به سمت پاییندست سرریز میشود - شکل ١-ب - . بنابراین، انرﮊی جریان صرف چرخشهای ایجاد شده در لبه پلهها، و نیز باقیماندن گرداب پایدار - Standing Eddy - در بین پلهها میشود.
شکل - ١ - انواع جریان بر روی سر ریزهای پلکانی]٦.[
٤-شبکه های عصبی
هنگامی که این جملات را مطالعه میکنید، در عمل از یک سیستم شبکههای عصبی بیولوﮊیکی پیچیده، جهت فهم مطالب استفاده مینمایید. از مغز به عنوان یک سیستم پردازش اطلاعات با ساختار موازی وکاملاﹰ پیچیده، برای خواندن، نفسکشیدن، حرکت، تفکر و تفحص وکلیه اعمال آگاهانه و بسیاری از رفتارهای ناخودآگاه استفاده میشود.
