پژوهش آب ایران

چکیده سرریزهای کلیدپیانویی (PKW) به‌عنوان سازه‌هایی مؤثر برای افزایش ظرفیت تخلیه جریان بدون نیاز به افزایش ارتفاع تاج سد شناخته می‌شوند. بااین‌حال، تأثیر زاویه و جهت شیب دیواره‌های جانبی بر عملکرد هیدرولیکی آن‌ها کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، عملکرد هیدرولیکی سرریزهای کلیدپیانویی نوع A با استفاده از آزمایش‌های فیزیکی و مدل‌سازی داده‌محور مورد بررسی قرار گرفت. اثر زاویه و جهت شیب دیواره‌های جانبی برای دو هندسه مستطیلی و ذوزنقه‌ای در یک فلوم آزمایشگاهی به طول ۱۵ متر و ارتفاع ۰٫۶ متر تحت شرایط جریان آزاد و زیربحرانی مطالعه شد. مدل‌ها با زوایای شیب ۵، ۷٫۵ و ۱۰ درجه در دو جهت موافق و مخالف جریان آزمایش شدند.

ضریب تخلیه با استفاده از داده‌های دبی–اشل محاسبه و به کمک روش‌های رگرسیون چندمتغیره، شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، جنگل تصادفی و XGBoost پیش‌بینی گردید. نتایج نشان داد شیب دیواره در خلاف جهت جریان با بهبود الگوی ورود جریان، کاهش جدایش و افت انرژی، موجب افزایش ضریب تخلیه می‌شود. مدل‌های ذوزنقه‌ای نسبت به مدل‌های مستطیلی عملکرد بهتری داشتند و افزایش ضریب تخلیه تا حدود ۱۵ درصد مشاهده شد. در میان مدل‌های داده‌محور، ANN و XGBoost بالاترین دقت پیش‌بینی (بیش از ۹۸ درصد) و کمترین خطا (کمتر از ۲ درصد) را نشان دادند.