محدودیت منابع آب و تشدید این محدودیت که ناشی از تداوم میزان افزایش تقاضا و رقابت در بخش های مختلف کشاورزی، صنعت، شرب و محیط زیست است، سبب گردیده تا استفاده بهینه از منابع آب موجود و افزایش بهره وری سیستم های موجود مطرح گردد. افزایش انعطاف پذیری توزیع و تحویل آب و کاهش تلفات آب با استفاده از سیستم های کنترل عامل مهمی در بهبود و ارتقاء عملکرد شبکه های آبیاری می باشد. مطالعات انجام شده نشان می دهد که بهبود عمده در عملکرد بهره برداری از شبکه های آبیاری می تواند از طریق بهبود مدیریت توزیع و تحویل آب با بکارگیری سیستمهای کنترل مناسب تر حاصل شود. خودکارسازی سازه ها یکی از روشهای ارتقاء بهره وری، بهبود بهره برداری و افزایش انعطاف-پذیری در شبکه ها می باشد. برای این امر سیستمهای کنترل مورد نیاز می باشد که از این میان می توان به سیستم های کنترل بالادست و کنترل پائین دست کلاسیک (pid) و سیستم کنترل پائین دست خاص bival اشاره کرد. به منظور توسعه محلی تکنولوژی سامانه های کنترل خودکار و کاربرد آنها در کانالهای آبیاری، باید این سیستم ها ساخته شده و در مقیاس آزمایشگاهی مورد آزمون و ارزیابی قرار بگیرد. در این تحقیق سامانه کنترل خودکار بالادست و پائین دست pid و سامانه کنترل خودکار پائین دست bival طراحی و ساخته شدند و بعد از نصب در فلوم آزمایشگاهی مورد آزمون و بررسی قرار گرفتند. سخت افزارهای سیستم شامل سنسورهای اندازه گیری عمق و فاصله، موتور محرک، دریچه کشوئی، قطعات الکترونیکی رابط و کامپیوتر و نرم افزار آن شامل الگوریتم کنترل خودکار pid، الگوریتم کنترل خودکار bival می باشد که با استفاده از برنامه labview با سخت افزار سامانه در ارتباط می باشد. برای بررسی سامانه کنترل خودکار بالادست pid سناریوهای مختلف تغییرات تدریجی و ناگهانی دبی در بالادست و برای بررسی سامانه کنترل خودکار پائین دست pid و bival سناریوهای مختلف تغییرات تدریجی و ناگهانی جریان در پائین دست اجراء شد و رفتار سامانه های کنترل تحت این شرایط مورد آزمون و بررسی قرار گرفت. در نهایت داده های حاصل از آزمایشات با استفاده از شاخص های mae،iae ، srt وpvv مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار این شاخص ها در شرایط کاهش ناگهانی جریان برای سامانه کنترل خودکار bival به ترتیب برابر با 22/0، 06/0، 51/1 دقیقه و 62/0 در صد بدست آمد که قابل قبول می باشد. همچنین مقادیر mae، iae و srt برای سیستم کنترل پائین دست pid در شرایط افزایش ناگهانی دبی به ترتیب برابر با 12/0، 03/0 و 16/1 دقیقه بدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که اجرای سامانه های کنترل خودکار بالادست و پائین دست pid و سامانه کنترل خودکار پائین دست bival توسعه یافته برای کنترل سطح آب رفتار مناسبی دارد و می توان آن را در کانالهای آبیاری مورد استفاده قرار داد.

محدودیت منابع آب و نیاز شدید به آب، لزوم به کارگیری سیاست¬های متکی بر بهره¬برداری حداکثر و صحیح و استفاده از پتانسیل¬های آبی و خاکی منطقه را مطرح می¬نماید. امروزه افزایش فاصله بین عرضه و تقاضا، توجه جدی به مبانی تخصیص بهینه آب را اجتناب ناپذیر نموده و مدیریت عرضه و تقاضای آب را ضروری می¬نماید. به منظور مدیریت جامع و کارای منابع آب در سطح حوضه رودخانه لازم است درک کاملی از تعاملات مرتبط با آب در سطوح مختلف مکانی و زمانی و در نقاط مختلف حوضه شکل گیرد. یکی از این تعاملات اثرات فعالیت بالادست بر پایین¬دست است. هدف این تحقیق برآورد حجم مفید مخزن مورد نیاز برای سد، تعیین تأثیر توسعه منابع آب در سطح حوضه، برآورد دبی جریان به مخزن سد و بررسی تأمین تقاضا در بخش¬های کشاورزی و شرب و صنعت با توجه به رشد نیاز آن¬ها در آینده است. برای این منظور از روش شبیه¬سازی سیستم¬های منابع آب استفاده شده است. برای شبیه¬سازی مدیریت و برنامه¬ریزی آب در سطح حوضه، مدل¬های مختلفی موجود است که از این بین نرم¬افزار weap انتخاب گردید. برای مطالعه موردی حوضه نرماب واقع در استان گلستان انتخاب شد. در این راستا ابتدا حوضه آبریز نرماب شبیه¬سازی شد و مدل برای شرایط پایه و 6 سناریوی مختلف طرح¬های توسعه اجرا گردید. برای این منظور مدل هیدرولوژیکی بارش-رواناب fao در یک دوره 30 ساله (1360 تا 1389) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد با احداث سد نرماب با حجم مفید 72 میلیون مترمکعب می¬توان 116 میلیون متر مکعب برای مصارف کشاورزی و 56 میلیون متر مکعب برای مصارف کشاورزی اراضی سد وشمگیر و 5/45 میلیون متر مکعب برای نیاز زیست محیطی سه رودخانه نرماب، چهل چای و خرمالو و 25 میلیون مترمکعب برای مصارف شرب و 2 میلیون متر مکعب برای مصرف صنعت اختصاص داد. اولویت بندی تخصیص از سد تحت سناریو¬های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از این است که با اعمال مدیریت تقاضا در بخش کشاورزی بهترین نتیجه در تخصیص حاصل می¬شود.

با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک ایران و نیاز کشور به مهار و ذخیره آب¬های سطحی، احداث سدها جهت تأمین آب شرب، کشاورزی، صنعت، تولید برق، کنترل سیلاب و... ضروری می¬باشد. ساخت سدهای خاکی، به عنوان یکی از مهم¬ترین سازه¬های عمرانی، هزینه¬های زیادی را می¬طلبد. در احداث این¬گونه سدها، عموماً حجم قابل توجهی از مصالح که بعضاً به چندین میلیون متر مکعب می¬¬رسد، مورد استفاده قرار می¬گیرد. هزینه احداث سدهای خاکی تناسب مستقیمی با حجم عملیات خاکی مورد نیاز برای احداث آن¬ها دارد که خود به سطح مقطع سدهای خاکی وابسته است. اصل کلی در طرح سدهای خاکی این است که از یک سو حداقل هزینه در ایجاد آن به کار رفته باشد و از طرف دیگر، ضمن داشتن ایمنی لازم به بهترین وجه برای رسیدن به هدف¬های اولیه طرح، قابل استفاده باشد. بنابراین در این مطالعه، به منظور کاهش هزینه¬ها، طراحی سدهای خاکی به صورت یک مسأله بهینه¬سازی تعریف گردیده است. در این مسأله حداقل نمودن سطح مقطع عرضی سد (حجم مصالح مصرفی در واحد طول سد) به عنوان معیار بهینگی طرح منظور شده و ارتفاع و عرض سکوها در شیروانی بالادست و پایین¬دست سد و شیب نواحی مختلف بدنه به عنوان متغیرهای تصمیم در نظر گرفته شده است. همچنین ضرایب اطمینان پایداری شیب¬های بالادست و پایین¬دست به عنوان قیود در نظر گرفته شده است. در این پژوهش به منظور تعریف روابط ریاضی قیود مشخص شده، مدل¬های رگرسیونی جدیدی تهیه گردید. پس از تعیین بهترین عملکرد الگوریتم sce، برنامه¬ای برای تعیین ابعاد بهینه سدهای خاکی در محیط matlab توسعه یافت. سپس صحت سنجی مدل بهینه¬سازی به دست آمده با استفاده از مطالعه موردی سد خاکی برزک انجام گردید. نتایج نشان داد که برنامه تهیه شده قادر به بهینه نمودن ابعاد اولیه طراحی بدنه سد با توجه به خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و هندسی سد با در نظر گرفتن محدودیت¬های موجود می¬باشد که منجر به کاهش هزینه¬های احداث سد به میزان 38 درصد می¬شود.