در صورت عدم توجه به شرایط ساختگاهی و ناکافی بودن مطالعات، خطر وقوع خرابی، سد را تهدید میکند. مطالعه آماری خرابی در سدهای خراب شده با توجه به وجود شباهاتی در شرایط، امکان ارائه راهکارهای مناسب در طراحی سدها توسط مهندسین را فراهم میکند. خرابی در سدها به اشکال مختلفی دیده میشود، شایعترین علت شکت سدها خصوصاً در سالهای اخیر فرسایش در اثر تراوش و یا رگاب بوده است. اصولاً بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتنابناپذیر است. اما میبایست تراوش طوری مهار شود تا در مدت ۵۰ الی ۱۰۰ سال بهرهبرداری سد، نتواند به پایداری و ایمنی سد لطمهای بزند. با وجود تمام پیشرفتهایی صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک، معضل تراوش تا به امروز اصلیترین مشکلی است که در سدها بروز میکند.
بیان مسئله
شرایط اقلیمی کشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدهای خاکی را در دستور کار برنامه ریزان قرار داده است که به عنوان سازه های مهارکننده آبهای سطحی و کنترل سیلاب امکان استفاده بیشتر از آب رودخانه ها را فراهم می نمایند. با توجه به مطالعاتی که معمولا قبل از ساخت سد صورت می گیرد، همیشه نمی توان رفتار هیدرولیکی بدنه سد و یا تشکیلات زمین شناسی مجاور آن را به دقت پیش بینی کرد. بنابراین احتمال وقوع تراوش پس از ساخت سد تقریبا قطعی به نظر می رسد. شدت تراوش در بسیاری از موارد تا زمانی که ایمنی سد به خطر نیفتاده است قابل قبول می باشد. از نقطه نظر ایمنی، بررسی خطرات ناشی از تراوش و نفوذ به علت پیچیدگی ذاتی در خصوصیات آنها حائز اهمیت می باشد. بسیاری از مخازن سدهای ساخته شده در جهان دارای تراوش می باشند. این تراوش ممکن است از تشکیلات زمین شناسی ساختگاه یا پی سد و یا از بدنه سد اتفاق بیافتد. از عواقب سوء تراوش می توان به مسائل اقتصادی، گرادیان هیدرولیکی بالا که منجر به پدیده هایی نظیر رگاب یا جوشش و افزایش فشار منفذی که منجر به کاهش تنش موثر می شود اشاره کرد. از این رو، یکی از مهمترین نکات در مراحل مطالعاتی، در طول عملیات اجرایی و پس از ساخت سدهای خاکی، مسئله تراوش از پی و بدنه سد می باشد که به عنوان معضلی فرا روی طراحان سدها بوده است. لذا ضروری است که با محاسبه دقیق مقدار دبی تراوش از بدنه و پی سد و بررسی روشهای کنترل یا کاهش آن، به لحاظ فنی و اقتصادی در راستای جلوگیری از خطرات جانی و مالی پرداخته شود.
تخمین دقیق تراوش از بدنه سدهای خاکی چالشی مهم در موضوع طراحی این سازههای عظیم میباشد. استفاده از ابزارگذاری شاید تا حدودی تخمین دقیقی از این پدیده در اختیار قرار دهد ولی مشکلات پیش رو از جمله خرابی ابزارها در اثر زمان، صرف هزینه و نیروی انسانی متوالی جهت قرائت و…، این روش را با مشکل روبرو ساخته است. استفاده از روش های حل تحلیلی که توسط محققین مختلف پیشنهاد گردیدهاند، برای ارزیابی میزان تراوش از بدنه سدهای خاکی واقع بر بستر نفوذناپذیر به دلیل سهولت استفاده ار آنها، امری متداول است. ولی، این روشهای تحلیلی از فرضیاتی برای ساده سازی ساخت معادلات استفاده میکنند که ممکن است به خطاهای بزرگ منجر شود.
بنابراین با توجه به مطالب بیان شده در بخشهای قبل، هدف این مطالعه ارائه مدل شبکه عصبی مصنوعی[۱] برای پیش بینی دقیق تر میزان تراوش از بدنه سدهای خاکی و از بین بردن مشکلات فوق میباشد. از این رو، سعی میشود براساس داده های ابزار دقیق یک سد خاص و بکارگیری روش های داده کاوی، به پیش بینی پدیده تراوش در سدهای خاکی پرداخته شود.
اهیمت و ضرورت تحقیق
کشور ایران بروی کمربند خشک کره زمین قرار دارد. متوسط بارندگی در ایران در حدود یک سوم بارندگی جهان و کمتر از یک دوم متوسط بارندگی آسیا می‌باشد؛ لذا اهمیت برنامهریزی و مدیریت استفاده از منابع موجود آب امری حیاتی محسوب می‌شود. از این رو، شرایط اقلیمی کشور و نیاز آن به احداث سازه های ذخیره آب، احداث سدها را در دستور کار برنامهریزان قرار داده است که به عنوان سازههای مهارکننده آب‌های سطحی و کنترل سیلاب امکان استفاده بیشتر از آب رودخانهها را فراهم مینمایند. مهار سیلابها و آب‌های جاری به کمک احداث سد از امور زیربنائی در رشد و توسعه هر کشور از جمله ایران به شمار میآید.
در گذشته ایجاد سد عمدتاً با اهداف تأمین آب آشامیدنی و آبیاری مزارع کشاورزی بوده ولی امروز به دلیل نیاز به انرژی برق آبی و اهداف دیگر توسعه بیشتری یافته است. برآورد میزان ۲۰ میلیارد متر مکعب برداشت از آب‌های شیرین جهان خود دلیلی بر اهمیت سدسازی در دنیای امروز است. یکی دیگر از اهداف مهم سدسازی بهبود و توسعه شبکه آبیاری و کشاورزی زمینهای پاییندست است. در کشورهایی مانند ایران که پراکندگی زمانی و مکانی بارندگیها نامناسب است و ریزشهای جوی در فصولی صورت میگیرد که شاید نیاز کمتری به آب باشد و یا قسمت اعظم نزولات در برخی مناطق متمرکز است، تنها راه چاره و مقابله با این مسئله احداث سد میباشد و این امر به خصوص در کشورهای که متکی به کشاورزی هستند اجتنابناپذیر است. احداث سد، کسب و کار و درآمد ملی به همراه دارد. در زمان حاضر شبکههای آبیاری وتامین آب کشاورزی در ایران باعث توسعه، بهبود و رونق اقتصادی مناطق شده است. یکی دیگر از اهداف عمده سدسازی استفاده از نیروی الکتریسیته است. استفاده از این منبع که ارزانترین نوع انرژی در اغلب کشورهای دنیاست، بسته به نیاز و ویژگیهای ساختمانی، اهداف متفاوتی دارد. امروزه احداث سد با هدف تولید برق آبی یک امر متداول بوده و کشورهای پیشرفته و حتی در حال رشد کمال استفاده را از این پتانسیل موجود میبرند.
در صورت عدم توجه به شرایط ساختگاهی و ناکافی بودن مطالعات، خطر وقوع خرابی، سد را تهدید میکند. مطالعه آماری خرابی در سدهای خراب شده با توجه به وجود شباهاتی در شرایط، امکان ارائه راهکارهای مناسب در طراحی سدها توسط مهندسین را فراهم میکند. خرابی در سدها به اشکال مختلفی دیده میشود، شایعترین علت شکت سدها خصوصاً در سالهای اخیر فرسایش در اثر تراوش و یا رگاب بوده است. اصولاً بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتنابناپذیر است، اما میبایست طوری مهار شود تا در مدت ۵۰ الی ۱۰۰ سال بهرهبرداری سد، نتواند به پایداری و ایمنی سد لطمهای بزند. با وجود تمام پیشرفتهایی صورت گرفته در علم مهندسی ژئوتکنیک، معضل تراوش تا به امروز اصلیترین مشکلی است که در سدها بروز میکند.
داده کاوی عبارت است از اقتباس یا استخراج دانش از مجموعهای داده، به بیان دیگر فرآیندی است که با استفاده از تکنیکهای هوشمند، دانش را از مجموعهای داده استخراج میکند، به عبارت کشف الگوی پنهان از داخل مجموعه وسیع داده میباشد. دادهکاوی دارای مراحلی مانند پاکسازی داده‌ها، یکپارچه سازی داده‌ها، انتخاب داده‌ها، تبدیل داده‌ها، ارزیابی الگوهای پنهان و بازیابی دانش میباشد. دادهکاوی دارای روش‌های مختلفی را از جمله، شبکههای عصبی مصنوعی، فازی، شبکههای عصبی-فازی تلفیقی، درخت تصمیمگیری و … شامل میشود. در ادامه توضیحات مختصری از روش شبکه عصبی مصنوعی به عنوان روش استفاده در این تحقیق میآید.
شبکههای عصبی مصنوعی[۲] (ANN) یکی از قدیمیترین روشهای داده کاوی میباشند. در سال‌های اخیر کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در بسیاری از زمینه‌های مهندسی، گسترش یافته‌اند. به خصوص ANNs برای حل بسیاری از مسائل مهندسی ژئوتکنیک بکار گرفته شده‌اند و عملکرد قابل قبولی از خود نشان داده‌اند. مروری بر ادبیات فنی نشان می‌دهد ANNs به طور موفقیت آمیز در پیش بینی ظرفیت باربری شمع‌ها، مدل‌سازی رفتار خاک، مشخصات یابی سایت، سازه‌های نگه‌دارنده زمین، نشست سازه‌ها، پایداری شیب‌ها، طراحی تونل و مغارها، روانگرایی، نفوذپذیری خاک، تراکم خاک، تورم خاک و طبقه بندی خاک‌ها بکار رفته‌اند. تحقیقات و علاقه‌مندی به شبکه‌های عصبی از زمانی آغاز شد که مغز به عنوان یک سیستم دینامیکی با ساختار موازی و پردازشگری کاملاً مغایر با پردازشگرهای متداول شناخته شد. نگرش نوین در مورد کارکرد مغز نتیجه تفکراتی بود که در اوایل قرن بیستم توسط رامول سگال در مورد ساختار مغز به عنوان اجتماعی از اجزای محاسباتی کوچک به نام نرون شکل گرفت.
متغییرهای تحقیق

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  fumi.ir  مراجعه نمایید.

ردیف عنوان متغیر نقش نوع و مقیاس واحد/ حالت اندازه گیری
وابسته مستقل کمی کیفی
پیوسته گسسته اسمی رتبهای
۱ سطح آب بالادست سد