آگاهی از کمیت آب رودخانه ها از اهمیت بالایی برخوردار است.یکی از روش های پیش بینی دبی رودخانه ها استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی می باشد.همچنین یکی از پارامترهای موثر بر میزان دبی رودخانه ها برف است.با توجه به عدم دسترسی به داده های برف در درصد قابل توجه از حوضه ها در این رساله سعی بر جایگزینی برف با پارامترهای دیگر شده است.این پارامتر جایگزین باران تجمعی از اول نوامبر (cprecip) می باشد که به نوعی معرف برف انباشته شده می باشد.

مدل استانداردهای نگهداری و طراحی راه (hdm-iii) که توسط بانک جهانی ایجاد شده است، بیش از دو دهه به منظور ترکیب رویکردهای اقتصادی و فنی استراتژی ها، استانداردها و پروژه های سرمایه گذاری راه مورد استفاده قرار گرفته است. مطالعات بین المللی مدیریت و توسعه راه (isohdm)، دامنه مدل hdm-iii را تا ایجاد رویکرد سیستم های هماهنگ برای مدیریت راه با ابزارهای قابل تطبیق و استفاده آسان، گسترش داده است. هم اکنون سیستم جدید مدیریت و توسعه راه (hdm-4)، طراحی استراتژیک، برنامه ریزی فعالیت ها و آماده سازی پروژه را انجام می دهد. طراحی استراتژیک، شامل تحلیل کل سیستم راه می باشد که نوعا نیازمند آماده سازی تخمین های طراحی استراتژیک یا بلند مدت هزینه ها برای نگهداری و توسعه راه، تحت سناریوهای مختلف اقتصادی و مالی می باشد. برنامه ریزی فعالیت ها، شامل آماده سازی برنامه های نگهداری و فعالیت های راهسازی چندین ساله تحت محدودیت های مالی و بودجه ای می باشد که در آن قطعاتی از راه که نیاز به تعمیر دارند، شناسایی شده و در اولویت قرار می گیرند. آماده سازی پروژه، مرحله نهائی است که در آن سودهای اقتصادی طرح های راه قبل از به کار بسته شدن، مورد تحلیل قرار می گیرند. در این تحقیق تلاش شده است تا ضمن برداشت دقیق اطلاعات شبکه راه های استان خراسان رضوی و تشکیل بانک اطلاعاتی، سیستم مدیریت روسازی از طریق تحلیل شبکه، توسط نرم افزار hdm-4 اجرا گردد. پس از برداشت داده ها و در گام بعدی، لیست طویلی از پروژه های بهسازی و نگهداری با توجه به خصوصیات هر محور تعریف می گردد. در نهایت با اجرای یک تحلیل برنامه، فعالیت های کاری در دوره 5 ساله آینده تعیین می گردد و سودهای ناشی از اجرای به موقع فعالیت ها مورد محاسبه قرار می گیرد. محاسبه سودها و هزینه های کاربران راه و اداره راه، وضعیت آلاینده ها، نرخ بازگشت داخلی سرمایه، وضعیت ناهمواری محورها، وضعیت ترافیک محورها و .. از جمله پارامترهایی هستند که مورد محاسبه قرار می گیرد.

مخازن سطحی یکی از منابع اصلی تأمین نیازهای آبی در مناطق شهری و کشاورزی بوده اند و بهره برداری از آنها یکی از مهم ترین مسائل در مدیریت منابع آب می باشد. این موضوع بخصوص در کشورهای کم آب از اهمیت بیشتری برخوردار است. کشور ایران با داشتن بارندگی کمتر از یک سوم بارندگی متوسط دنیا جزء مناطق خشک به حساب می رود. در اینگونه مناطق استفاده از مدلهای بهینه بهره برداری، یکی از راهکارهای مقابله با کم آبی و خشکسالی است. در این زمینه مطالعات مختلفی انجام گرفته و مدلهای مختلفی جهت بهینه سازی و شبیه سازی بهره برداری از مخازن ارائه شده است. از جدیدترین روشهای مورد استفاده در این زمینه که بر پایه جبهه پارتو بنا نهاده شده است، الگوریتم ژنتیک چند هدفه nsga-ii می باشد. در این پژوهش برای حل مدل بهینه سازی چند هدفه پیشنهادی برای سامانه دو مخزنه سدهای استور و پیر تقی در حوضه آبریز قزل اوزن، از این الگوریتم استفاده شده است. اهداف مساله شامل حداکثر کردن درآمد ناشی از فروش انرژی تولیدی نیروگاهها و همچنین افزایش حجم ذخیره کنترل سیلاب در مخازن مورد مطالعه در ماههای سیلابی سال جهت کنترل سیلاب های محتمل می باشد. سیستم از دو مخزن متوالی بر روی رودخانه قزل اوزن تشکیل شده است،که در این مدل با توجه به مقادیر مشخصی از میزان رها سازی آب به نیروگاهها در طول دوره طرح (متغیر های تصمیم)، مناسب ترین الگوی بهره برداری از مخزن سدها، ذخیره حجمی از مخزن جهت کنترل سیلاب، تخصیص بهینه آن به نیروگاهها و در نهایت درآمد حاصل از فروش انرژی تولیدی به دست می آید. نتایج نهایی مسئله بصورت چندین راه حل بهینه که نسبت به هم برتری ندارند (مجموعه جوابهای بهینه پارتو) ارائه شده اند. هر یک از این راه حلها، روشی از بهره برداری را مشخص می کنند. تصمیم گیرنده بر اساس شرایط موجود در منطقه مورد مطالعه، یکی از این روشها را انتخاب خواهد کرد. در پایان نتایج به دست آمده با روش الگوریتم ژنتیک (ga) که در گذشته انجام شده است مقایسه و مزایا و معایب آنها نسبت به یکدیگر بررسی شده اند.

نیاز روزافزون به آب، نتیجه رشد جمعیت و توسعه شهری، نیاز برای افزایش تولیدات کشاورزی، گسترش آبیاری و تخریب منابع موجود است. تأمین انواع نیازهای زیست محیطی و اکوسیستم، شهری، کشاورزی، برقآبی و تفریحی با ملاحظه کیفیّت آب در کنار محدودیت منابع بر پیچیدگی های مسأله افزوده است. آرمان های برنامه ریزی همه جانبه تا تأمین آب به مقدار کافی با کیفیّت مناسب پیشروی کرده که این امر اهداف متعددی را، سازگار با محدودیت های قانونی، تأمین می کند. اعمال مدیریت یکپارچه و جامع منابع آب در مقیاس حوضه های آبریز تنها راه تضمین پایداری این منابع است. مدل های ریاضی جامع کمی-کیفی آب، ابزار غربالگری مناسبی برای تحلیل گزینه های متعدد مدیریت منابع آب به شمار می روند. مدل های شبیه سازی حوضه ای به یکی از دو روش زیر استراتژی های بهره برداری را تعیین می کند: (1) قوانین و راهنمایی هایی که برای تأمین نیازهای پایین دست، از پیش تعیین شده اند و (2) استفاده از یک مدل بهینه سازی که برای ارضاء اولویت های مطلوب بهره-برداری، در داخل مدل شبیه سازی جاسازی شده اند. درmodsim (لابادیه 2005)، که یک مدل ریاضی تخصیص آب حوضه ای است، از روش دوم استفاده شده است. در modsim سناریوهای مختلف بهره برداری با تغییر اولویت های نسبی تأمین نیازهای مختلف قابل شبیه سازی است. این مزیت به تصمیم گیرنده ها اجازه می دهد که نیازهای مختلف آبی را (که شامل حداقل جریان رودخانه نیز می-شود)، رتبه بندی کنند. modsim یک سیستم پشتیبانی تصمیم مدیریت حوضه رودخانه جامع برای تحلیل برنامه ریزی بلندمدت، مدیریت میان مدت و عملکردهای کوتاه مدت می باشد. در این تحقیق، قسمت شمالی حوضه کشف رود به مساحت 5791 کیلومتر مربع، که شامل زیر حوضه های سرآسیاب، زشک، موشنگ، بند ساروج، دولت آباد، گلمکان، امام زاده رادکان و چکنه می باشد، مورد بررسی قرار گرفت. این زیرحوضه ها از جهاتی مانند عرضه و تقاضاهای موجود در بخش کشاورزی، روستایی، شهری، صنعتی و دامداری و نیز اطلاعات مربوط به رواناب ها و بارندگی ها در مدیریت حوضه رودخانه ای لحاظ شده، و بعد از یکپارچه سازی در محیط نرم افزار modsim، مدل سازی می شود. این مدل برای دوره یک ساله (1382-1381 هجری شمسی) واسنجی، و برای دوره دو ساله (1384-1382 هجری شمسی)، اعتبار سنجی شد. اقدامات توسعه در قالب سناریوها در یک دوره میان مدت 15 ساله (1405-1390 هجری شمسی)، تدوین شد، و بر اساس معیارهایی همچون: اعتمادپذیری، اعتمادپذیری کمی، برگشت پذیری و نیز میزان افت سطح آب زیرزمینی مورد ارزیابی قرار گرفته و در نهایت، پیشنهادها و راهکارهایی برای هر چه بهتر برآورده کردن نیازهای آبی در این حوضه ها در آینده ارائه گردید.

از آنجا که پدیده تغییر اقلیم و تاثیر آن بر منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار می باشد، لازم است که اثرات و پیامدهای تغییرات اقلیم بر منابع آب به صورت جدی مورد بررسی قرار گیرد و راهکارهایی به منظور سازگاری با این تغییرات ارائه و برنامه ریزی هایی جهت مقابله با آثار آن بر منابع آب صورت پذیرد. در این تحقیق تلاش شده است تاثیر این پدیده بر رواناب حوضه آبریز رودخانه آزارود در استان مازندران با استفاده از مدل های هیدرولوژیکی hspf و swat و مدل مولد متغیر های هواشناسی precis مورد بررسی قرار گیرد. خروجی های مدل precis بر اساس سناریوی b2 از سری سناریوهای sres می باشد. در این راستا ابتدا رواناب حوضه توسط مدل های hspf و swat طی سال های (2008-2005) و (2010-2009) به ترتیب کالیبره و مورد صحت سنجی قرار گرفتند که این نتایج حاکی از توانایی مناسب و قابل قبول هر دو مدل در شبیه سازی رواناب می باشد، هرچند مدل hspf دبی را با دقت بیشتری شبیه سازی می کند. سپس با استفاده از خروجی-های مدل precis و مدل های کالیبره شده hspf و swat طی دو دوره آماری پایه (1990-1961) و آینده (2100-2071) روند دما و بارش و میزان رواناب برای آینده مورد شبیه سازی قرار گرفت. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد، دما در تمامی ماه ها دارای روندی افزایشی در آینده می باشد اما روند ثابتی برای بارش متصور نیست. همچنین نتایج دبی خروجی در آینده نشان می دهد که میزان رواناب حوضه آبریز رودخانه آزارود نسبت به دوره حاضر کاهش می یابد.

امروزه حفظ و صیانت از منابع آب و بهره برداری بهینه و اقتصادی و عادلانه از آب یک مساله جهانی است. در نگرش جدید جهانی، آب کالایی اقتصادی- اجتماعی و به عنوان نیاز اولیه انسان محسوب می-شود. با توجه به رشد جمعیت، گسترش صنعت، بالا رفتن سطح بهداشت و رفاه عمومی، سرانه منابع تجدید شونده رو به کاهش می باشد. و از طرفی متاسفانه آلاینده های مختلف اعم از پساب های صنعتی، زه آب های کشاورزی و فاضلاب های شهری و روستایی، منابع آبی را آلوده و از استانداردهای مصرف خارج می کنند. حفاظت کمّی و کیفی منابع آب و توسعه ی آن نیازمند یک مدیریت جامع منطقه ای و بین المللی است. مشکلات کمّی و به تبع آن وضعیت کیفی مناطق مختلف یکسان نیست. بنابراین برخوردهای سیستمی متفاوتی در سطح مناطق و یک نگرش مدیریتی یکپارچه ضروری به نظر می رسد. مدل های ریاضی جامع کمّی-کیفی آب، ابزار مناسبی برای تحلیل گزینه های متعدد مدیریت منابع آب به شمار می روند. روش های مختلفی برای استراتژی های بهره برداری و تخصیص در مدل های شبیه-سازی حوضه ای وجود دارد. در modsim، که یک مدل ریاضی تخصیص آب حوضه ای است از روش تخصیص برپایه ی مصرف کننده استفاده شده است. از یک مدل بهینه سازی برای ارضاء اولویت های مطلوب بهره برداری، در داخل مدل شبیه سازی استفاده شده است. در modsim سناریوهای مختلف بهره برداری با تغییر اولویت های نسبی تأمین نیازهای مختلف قابل شبیه سازی است. این مزیت به تصمیم گیرنده اجازه می دهد که نیازهای مختلف آبی را (که شامل حداقل جریان رودخانه نیز می شود)، رتبه بندی کنند. modsim یک سیستم پشتیبانی تصمیم مدیریت حوضه رودخانه جامع برای تحلیل برنامه ریزی بلندمدت، میان مدت و کوتاه مدت می باشد. در این تحقیق، منابع سطحی و زیرزمینی تامین آب شرب شهر مشهد از نظر کمّی و کیفی مورد بررسی قرار گرفته اند. سپس به دسته بندی کیفی منابع براساس شاخص کیفیت آب های سطحی و زیرزمینی و آیین نامه ها و استانداردهای آب شرب پرداخته شده است. بر این اساس منابع به سه دسته کیفی منابع بدون محدودیت با محدودیت متوسط و محدودیت بالا برای شرب طبقه بندی شده اند. با در نظر گرفتن اتمام ساخت سد دوستی و خط انتقال آن به عنوان نزدیکترین منبع آب سطحی در دسترس، نمی توان پیش بینی سد بزرگی را در محدوده نزدیک به شهر مشهد داشت و دو پروژه انتقال آب از سد ارداک و ارتفاعات هزار مسجد در حال حاضر تنها پروژه های در دست مطالعه و اجرا می باشند. همچنین به دلیل قرارگیری دشت مشهد در محدوده ی ممنوعه ، امکان حفر چاه جدید در این دشت بحرانی وجود ندارد. با توجه به شواهد موجود، ظرفیت آبدهی چاه های دشت مشهد، اعم از شرب و غیر شرب طی سال های اخیر با روند کاهش کمّی و کیفی آب در هر سال روبرو بوده است و این مشکل تامین آب را دو چندان خواهد کرد. براساس مطالعات طرح جامع، شهر مشهد به 20 پهنه تقسیم شده که این پهنه ها دارای مخزن مستقل بوده و محدوده خود را توسط یک شبکه مجزا (با در نظر گرفتن نیاز آبی آن) تحت پوشش قرار می دهند. این پهنه ها از لحاظ تقاضای شرب و منابع تامین بررسی شده و بعد از یکپارچه سازی در محیط نرم افزار modsim، مدل سازی شده اند. این مدل براساس سال1390کالیبره شده و سپس با در نظر گرفتن اقدامات موثر بر وضعیت منابع آبی منطقه و وضعیت کیفی منابع سناریوهای مختلف برای دوره بلند مدت 30 ساله تدوین شده اند.

روشهای سنتی جمع آوری آبهای سطحی، پاسخگوی نیازهای امروز شهرها نیستند. این روشها، به طور معمول شامل اجرای کانالهای بتنی، با خصوصیات نفوذناپذیری و صیقلی بودن جداره ها و کف می باشند. در این روشها، برهم نهادگی رواناب، مشکلات سیلابی را افزایش می دهد، امکان جمع آوری آب پاکیزه را از بین می برد، بخشی از مقطع این کانالها توسط رسوبات پر می شود و در مواقع بارش شدید، آشغال ها و زباله ها، عملکرد هیدرولیکی آنها را کاهش می دهند. روشهای جایگزین بسیاری در دنیا مطرح شده که رویکرد کلی آنها، مدیریت محلی سیلاب و نزدیک شدن به شرایط طبیعی حوزه، قبل از شهرسازی و توسعه یافتگی است. در میان این روشها، روش آتلانتیس به دلیل تلفیق ابزارهای نفوذ و ذخیره، کارآمدی ویژه ای دارد. این روش، به طور کلی شامل اجرای لایه فیلتر در سطح و زهکشی رواناب سطحی به داخل این فیلترها و ورود آب جذب شده به داخل یک سری مجاری ساخته شده از جعبه های مشبک مقاوم و هدایت آن به سمت نقطه مورد نظر است. این روش در محدوده سرافرازان شهر مشهد، شبیه سازی شده است. مدلسازی حوزه آبریز و بارش و طرح آتلانتیس در نرم افزار epa swmm انجام شده است. روش ویژه بکار رفته در این مطالعه، مدل کردن سطح فیلترهای آتلانتیس با کمک مفهوم زیر حوزه و مدل کردن جسم فیلترها با کمک مفهوم سفره آب زیر زمینی می باشد. دو حالت اصلی برای احداث شبکه آتلانتیس پیش بینی شد. (شبکه بر اساس مقاطع با ابعاد طرح مصوب شهرداری و شبکه بر اساس اندازه مقاطع کانالهای خاکی موجود) نتایج بدست آمده از هر دو گزینه نشان می دهد، شدت موج سیلاب بیش از 40% کاهش و زمان تمرکز بیش از 70% افزایش دارد. بیش از 40 هزار مترمکعب آب تصفیه شده نیز در انتهای شبکه قابل ذخیره سازی می باشد. تحلیل هزینه های دو گزینه برای یک دوره 10 ساله، نشان می دهد گزینه دو (نسبت b/c 77/1) نسبت به گزینه یک (نسبت b/c 37/1) برتری اقتصادی دارد. و درنهایت اجرای این گزینه برای منطقه مورد مطالعه پیشنهاد شده است.

حفاظت و بهره برداری بهینه از منابع آب نیازمند توجه و مشارکت اجتماعی است. دولت ها با توجه به محدودیت منابع مختلف، تاکید زیادی بر اقتصادی بودن عرضه و تقاضای آب دارند. براین اساس آب کالایی اجتماعی- اقتصادی بوده، بهره برداری از آن مستلزم مدیریت جامع و بهم پیوسته در قلمرو هر حوزه آبریز می باشد. در واقع مدیریت بهم پیوسته منابع آب یکی از ارکان توسعه پایدار در جوامع محسوب می شود. پیچیدگی و ارتباط بین عوامل و شاخص های مختلف فنی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی به طور عام، و پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب به طور خاص، سبب استفاده از دانش و هنر تصمیم گیری چند معیاره برای حل نسبی این پیچیدگی گردیده است. به این منظور در طی یک برنامه ریزی راهبردی-منطقه ای منابع آب که برای اولین بار در ایران در استان خراسان جنوبی با مشارکت گروداران آب (ذینفعان، ذیمدخلان) در قالب پنج فراکسیون مدیران و متولیان امور آب، محیط زیست و منابع طبیعی، کشاورزی، صنعت و معدن و فراکسیون شهرنشینی و خدمات شروع به کار کرد، راهکارهای مدیریت یکپارچه منابع آب استان پس از برگزاری سلسله جلسات و بحث و تبادل نظر ارائه و مورد بررسی قرار گرفت. در فرآیند تصمیم گیری، پس از شناسایی و ارزیابی و تعیین وزن شاخص ها،اولویت بندی گزینه ها بر اساس روش تحلیل سلسله مراتبی(ahp) صورت گرفته و نتایج حاصل ارائه گردیده است..

هزینه ی بالایی که برای ساخت شبکه های فاضلاب پرداخت می شود، به عنوان یکی از عوامل بازدارند? اصلی، در راه توسعه این شبکه ها، بخصوص در کشورهای در حال توسعه می باشد. با توجه به نقش کلیدی این شبکه ها در ارائه خدمات به ساکنین شهرها و اثرات جدی در حفظ محیط زیست، کاهش هزینه ساخت این شبکه ها، می تواند اثری جدی در توسعه کشورها داشته باشد.در رساله ی حاضر،به بهینه سازی شبکه جمع آوری مجزا فاضلاب شهری پرداخته شده، برنامه ی محاسبات هر دو حل هیدرولیکی و بهینه سازی به صورت همزمان در محیط نرم افزارmatlab نوشته شده است. دو مبحث آشنای معادله ی پیوستگی و رابطه ی جریان مبنای حل هیدرولیکی در این رساله بوده است. pso که از روش های تکاملی بهینه سازی می باشد، مبنای حل بهینه سازی بوده است. روش مرکب پیشنهادی توسط نگارنده، به عنوان روش مقید سازی استفاده شده است.از برنامه نوشته شده برای حل مسئله مبنا (بخشی از شبکه شهر کرمان) که توسط دیگر پژوهشگران مطالعه شده بود، استفاده شده است. جوابی در حدود جوابهای دیگر پژوهشگران حاصل شده است.در ادامه در یک مطالعه موردی به طراحی بخشی از شبکه شهر طرقبه پرداخته شد. که با روش pso نتایج رضایت بخشی در حل مسئله به دست آمد

مطالعات بیلان آب زیرزمینی موضوعی اساسی در مدیریت منابع آبی به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد چرا که برداشت پایدار از منابع آب زیرزمینی نیاز به مطالعات دقیق بیلان آب زیرزمینی دارد. یکی از نامطمئن ترین مولفه های این بیلان، میزان تغذیه منابع آب زیرزمینی از سطح یک دشت در یک محدوده مطالعاتی می باشد. همچنین، برآورد مقدار صحیح تغذیه در تهیه یک مدل مفهومی کمی صحیح در فرآیند مدل سازی ریاضی آب زیرزمینی در یک دشت امری مهم و اجتناب ناپذیر است. یکی از روش های برآورد تغذیه آب زیرزمینی، که مناسب دشت های ایران می باشد، روش بیلان آب است. در این روش کلیه مولفه های معادله بیلان که قابل اندازه گیری هستند، محاسبه می شوند و سپس تغذیه آب زیرزمینی به عنوان مولفه مجهول در معادله بیلان برآورد می شود. دقت برآورد تغذیه در این روش، به دقت برآورد دیگر مولفه های بیلان وابسته است و خطاهای کوچک در آن ها منجر به برآورد اشتباه از تغذیه می شود. بدیهی است که در صورت کاهش خطاهای موجود، می توان برآورد دقیق تری از مقدار تغذیه داشت. هدف مشخص از تحقیق حاضر ارائه یک روش در برآورد میزان تغذیه آب زیرزمینی بر پایه حداقل سازی مجموع خطاها در معادله بیلان عمومی آب و معادله بیلان آب زیرزمینی می باشد. روش ارائه شده در قالب مطالعه ای موردی در حوضه فیض آباد- مه ولات واقع در استان خراسان رضوی پیاده شد. پارامترهای فیزیکی آبخوان با استفاده از اطلاعات سونداژهای ژئوفیزیک و لوگ چاه های پیزومتری موجود برآورد شدند. کلیه مولفه های معادلات بیلان عمومی آب و بیلان آب زیرزمینی منطقه با استفاده از اطلاعات موجود، نظرات کارشناسان فنی مرتبط و به کمک ابزار های تحلیل گر زمین آمار و تحلیل گر مکانی در نرم افزار arc gis 10برای سال های آبی 79-78 الی 88-87 برآورد شدند. با توجه به میزان قابل توجه خطا در سطح اطلاعات موجود، با در نظر گرفتن ضرایبی اصلاحی برای مولفه های موجود در معادلات بیلان در مقیاس سالانه، در یک فرآیند بهینه یابی مجموع قدرمطلق خطاهای موجود در معادلات بیلان عمومی آب و آب زیرزمینی حوضه فیض آباد- مه ولات کمینه شدند. خروجی این محاسبات مقادیر بهینه ضرایب اصلاحی در دامنه تغییرات منظور شده برای آن ها بود. پس از کمینه سازی مجموع قدرمطلق خطاها، این خطا از 1371.7 به 200.3 میلیون مترمکعب کاهش یافت. همچنین، با در نظر گرفتن مقدار 12 درصد از مجموع بارندگی و برداشت از منابع آب زیرزمینی (در مقیاس سالانه و متوسط گیری شده در سطح دشت) به عنوان درصد تغذیه اولیه در محاسبات، ضریب اصلاحی برای درصد تغذیه پس از کاهش مجموع خطای معادلات بیلان، 0.51 بدست آمد و یا به عبارتی درصد تغذیه 6.1 درصد از مجموع بارندگی و برداشت از منابع آب زیرزمینی، برآورد شد.