با توجه به توسعه جوامع انسانی و نیاز به آب بیشتر کمبود منابع آب یکی از مهمترین چالش های پیش روی بشر می باشد.رودخانه ها مهمترین منبع تامین آب مورد نیاز انسان ها در بخش های گوناگون (شرب، کشاورزی و صنعت) می باشند. رودخانه کارون پرآب ترین رودخانه کشور و منبع اصلی تأمین آب مورد نیاز بخش های مختلف در استان خوزستان می باشد و کیفیت آب در آن یکی از عوامل اصلی کنترل کننده منافع کشور می باشد. با توجه به وقوع خشکسالی های اخیر و افزایش برداشت ها و مصارف روزافزون و تخلیه پساب ها به رودخانه و همچنین اجرای طرح های انتقال بین حوضه ای آب، بررسی کیفیت آب در وضع کنونی و تأثیر تغییرات دبی جریان بر کیفیت رودخانه کارون امری ضروری به نظر می رسد. بدین منظور در این تحقیق از مدل ریاضی qual2k برای شبیه سازی کیفی رودخانه کارون در اثر تغییرات میزان آورد استفاده شده است. با در نظر گرفتن این نکته که بیشترین تمرکز جمعیتی در استان در حوضه پایاب کارون وجود دارد این منطقه برای این مطالعه در نظر گرفته شد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده وضعیت آلوده و نامطلوب رودخانه در ماه های خشک و کم-آب است. همچنین با ادامه وضع موجود و اجرا شدن طرح های انتقال آب از سرشاخه ها شاهد وقوع این وضع نامطلوب در بیشتر ماه های سال خواهیم بود که در ماه های خشک و کم آب این وضعیت خطرناک تر خواهد بود.

با افزایش جمعیت، رشد و توسعه ی صنایع و شهرها و در نتیجه ی آن رشد صعودی نیاز به آب، همچنین با توجه به کمبود فزاینده ی آب در ایران، بازیافت آب راهی مناسب برای تأمین نیازهای کشور می باشد. از راه های بازیافت و تأمین آب بخش های مختلف جامعه، تصفیه فاضلاب های شهری و استفاده مجدد از پساب حاصله است. در همین راستا عملکرد تصفیه خانه ی شهرک غرب تهران و امکان بازگشت پساب آن تصفیه خانه به آب های سطحی به جهت استفاده ی مجدد در مناطق پایین دست آن تصفیه-خانه بررسی گردید. بدین منظور به صورت هفتگی از فاضلاب ورودی و پساب خروجی تصفیه خانه نمونه برداری گردید و کارایی حذف و بهبود شاخص های tss، bod5، codو tds اندازه گیری و محاسبه شد. کارایی سالانه ی حذف آلاینده های bod5، cod و tss به ترتیب %41/89، %53/81 و %54/86 به دست آمد که این کارایی پالایش در این نوع تصفیه خانه (لجن فعال) مقدار مناسبی به شمار نمی رود. با بررسی ضرایب نسبتی، مقدار آن ها در پساب خروجی به ترتیب برای bod5/cod، tss/cod و ts/cod، 45/0، 09/0 و 06/1 به دست آمد که کمی بالاتر از دیگر گزارش ها بوده و ناشی از کمی کارایی پالایش و نقص در بخش هوادهی می باشد. در بررسی ارتباط نسبت ها و کارایی پالایش بهترین برازش حاصل از نسبت bod5/cod و مقدار tss بود. پساب این تصفیه خانه قابلیت استفاده در آبیاری فضای سبز، همچنین امکان دفع به آب های سطحی بر اساس تطابق معیارهای اندازه گیری شده (tss، bod5، codو tds) با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست ایران را دارد.

فرسایش خاک و کویری شدن از جمله فرآیندهایی است که منابع آب و خاک هر کشوری را تهدید می کند، لذا درک اهمیت فرسایش خاک و کنترل آن باعث انجام مطالعات متعددی در این زمینه گشته است. عدم وجود یا کمبود داده در زمینه فرسایش و رسوب در بسیاری از حوضه های کشور، کاربرد روشهای تجربی مناسب برای برآورد فرسایش خاک و رسوب زایی را الزامی می نماید، از طرفی به دلیل تعدد فاکتورهای موثر در فرسایش و رسوب زایی جهت بالا بردن سرعت و سهولت انجام عملیات، بکار گیری سیستم اطلاعات جغرافیایی امری کاملا مهم و ضروری می باشد. این تحقیق با هدف مقایسه سه مدل mpsiac، epm و fao در جهت برآورد فرسایش و رسوب حوضه آبخیز رود زرد واقع در استان خوزستان با مساحتی بالغ بر 502/882 کیلومتر مربع و تنوع شرایط سنگ شناسی و پوشش گیاهی، با استفاده از تکنیک های gis انجام گرفته است. در تحقیق پیش رو واحدهای هیدرولوژیکی به عنوان واحد کاری در نظر گرفته شد و بر این اساس 12 زیرحوضه (واحد هیدرولوژیکی) در منطقه مورد مطالعه، با استفاده از توابع تحلیلی gis استخراج و سپس عوامل موثر در مدل ها به عنوان داده های ورودی به gis از منابع مختلف، وارد محیط gis شده و با توجه به شدت و ضعف نقش آنها در فرسایش و تولید رسوب در هر یک از زیر حوضه ها، امتیاز دهی گردید، بخشی دیگر از داده های مورد نیاز از طریق مطالعات جامع آبخیزداری حوضه تأمین شد. در نهایت لایه های مربوط به مدل ها در محیط gis تهیه و سپس با استفاده از تحلیل مکانی و هم پوشانی لایه های اطلاعاتی مقدار رسوب کل به تفکیک برای هر زیر حوضه برآورد گردید. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج ضبط شده در ایستگاه هیدرومتری نشان می دهد که مدل mpsiac نتایج قابل قبولتری را نسبت به دیگر مدل ها ارائه می دهد.

از جمله اقداماتی که محققین برای کاهش خطر سیل در مناطق پایین دست مطرح می کنند مهار سیل در سر منشا آن می باشد، اما به دلیل وسعت حوضه های آبریز انجام عملیات اصلاحی به علت هزینه بالا و کمبود نیروی انسانی و تدارکات در سراسر حوضه امکان پذیر نیست. هدف از این پژوهش بررسی یک روش کاربردی و اصولی که ضمن شناسایی و اولویت بندی مناطق جهت عملیات اصلاحی که دارای بیشترین سهم در دبی اوج خروجی می باشند، نحوه عملکرد آن عملیات را در یک سیستم متقابل عمل و فرآیند با دیگر زیرحوضه ها بررسی و عکس العمل حوضه نسبت به بارش به صورت روآناب تعیین شود تا از انتقال مشکل سیلاب از نقطه ای داخل حوضه به نقطه ی دیگر جلوگیری و یا پیش بینی کند. برای رسیدن به اهداف پژوهش از روش تکرار حذف انفرادی زیرحوضه از مدل بارش- رواناب تهیه شده و همچنین تحلیل حساسیت سیل حوضه نسبت به تغییر برخی پارامترهای اثرگذار استفاده شد. نتایج نشان می دهد که سیلابی بودن (دبی اوج بیشتر) هر یک از زیرحوضه ها در محل خود توجیه مناسبی جهت انتخاب آن به منظور انجام هرگونه عملیات اصلاحی محسوب نمی شود بلکه اثر متقابل عوامل موثر مانند موقعیت مکانی زیرحوضه ها و تاثیر روندیابی در رودخانه اصلی نقش مهمی ایفا می کنند. بر اساس نتایج بدست آمده مشخص شد که زیرحوضه های واقع در میانه ی حوضه بیشترین سهم را در دبی اوج خروجی بر عهده دارند بنابراین توصیه می شود عملیات اصلاحی و کنترل سیلاب در این مناطق متمرکز شود و از اجراء این اقدامات در پایین دست و بالا دست ممانعت شود. همچنین آنالیز حساسیت زیرحوضه های آبریز نسبت به متغیرهای قابل کنترل از نظر مدیریتی نشان می دهد با اعمال اثرات روندیابی زیرحوضه ها در مقابل تغییرات این متغییرها، رفتارهای متفاوتی داشته اند. در بعضی موارد رفتار حوضه بر خلاف آنچه انتظار می رفت می باشد. به عنوان مثال با افزایش زمان تاخیر یا با کاهش شماره منحنی در بعضی از زیرحوضه ها باعث افزایش دبی اوج در پایین دست می شود، که این اثر ناشی از همزمان شدن دبی اوج زیرحوضه با سایر زیرحوضه ها می باشد.

روش بهره برداری استاندارد (sop) به عنوان ساده ترین روش بهره برداری مخزن شناخته شده است. این روش در مواقع خشکسالی نیاز به پاره ای اصلاحات دارد. بدین منظور، روشهای گوناگونی مانند قاعده جیره بندی توصیه شده است. در روش جیره بندی، مقداری از آب قابل تنظیم و استفاده در زمان جاری، برای کاهش کمبودهای شدید در آینده، ذخیره می شود. هر چند که این سیاست باعث اعمال مقداری کمبود در رها سازی و تامین نیاز در خلال دوره های خشکسالی و اندکی قبل از آن می شود اما از کمبودهای شدید بعدی جلوگیری می نماید. برای شروع جیره بندی دو پارامتر زمان و مقدار سهمیه بندی مورد نیاز است که بایستی بر مبنای سطح آب موجود در مخزن تعیین شود. رویکرد منطقه بندی مخزن، پارامترهای فوق را با کاربرد ضرایب سهمیه بندی و احجام آستانه ذخیره مخزن به عنوان متغیرهای تصمیم گیری مهیا می سازد. علاوه برآن، مدل آبدهی امکان اعمال نمودن اعتماد پذیری مطلوب کاربر برای نیازهای مختلف را مهیا نموده است. در مطالعه حاضر، یک مدل ترکیبی توسعه داده می شود که همزمان احجام آستانه، ضرایب جیره بندی و تخصیص آب را بهینه می نماید تا از شدت کمبودها در تامین نیاز، کاسته شود. در مدل مذکور، یک الگوریتم ژنتیک ساده به مدل شبیه سازی مخزن (arsp) که شامل یک الگوریتم برنامه ریزی خطی داخلی است، متصل می شود. ترکیب فوق منجر به یک مدل هیبریدی شبیه سازی- بهینه سازی تو در تو (برنامه ریزی خطی- الگوریتم ژنتیک) می شود. در این روش، برنامه ریزی خطی مساله حداقل سازی شبکه جریان را حل می کند تا در یک گام زمانی منفرد به تخصیص بهینه منجر شود، از سوی دیگر، الگوریتم ژنتیک منحنی فرمان بهره برداری (احجام آستانه) و ضرایب جیره بندی بهینه را با لحاظ نمودن کل دوره آماری، فراهم می سازد. مزیت اصلی مدل arsp، انعطاف پذیری در تعریف سیاستهای بهره برداری و انواع مختلفی از نیازها ( اولویتها ) بر مبنای ساختار هزینه ای است که بوسیله کاربر تعریف می شود. مدل پیشنهادی با موفقیت در یک سیستم منابع آب در ایران، شامل سه سد مخزنی، هفت جریان ورودی، تعدادی شبکه آبیاری، نیازهای عمومی و نیازهای حداقل جریان، ضمن اولویت بندی نیازها به کار رفته است. نتایج نشان داد که قاعده جیره بندی توانست عملکرد بهره برداری را در مقایسه با اعمال منحنی فرمان تنها، که روش معمول در ایران است، بهبود دهد.

یافتن مقادیر بهینه برای پارامترهای هر مدل شبیه سازی، کاری است که همواره با شک و تردید همراه می-باشد. مثلاً یک هیدرولوژیست با وجود مهارت و تجربه بالا هم نمی تواند به نتایج برآورد خود اطمینان کافی داشته باشد. هدف از تحقیق حاضر، پیدا کردن محدوده اطمینان برای دبی خروجی و توزیع احتمالاتی پسین پارامترهای یک مدل توزیعی بارش- رواناب به کار رفته در حوضه ابولعباس در استان خوزستان با استفاده از الگوریتم عدم قطعیت متروپولیس تطبیقی، تکامل تفاضلی (dream) می باشد. این روش که اخیراً توسعه یافته است مبتنی بر روش نمونه گیر متروپولیس از گروه روش های مونت کارلو- زنجیر مارکف بوده که به خوبی قادر به بررسی فضای پارامتری با حداقل تعداد تکرار می باشد. تعداد چهار رویداد برای واسنجی و دو رویداد برای صحت سنجی توزیع های پسین پارامترها به کار گرفته شد. مدل هیدرولوژیک توزیعی affdef توسعه یافته در زبان برنامه نویسیfortran بدلیل خطای کمتر آن - به نسبت مدلهای یکپارچه - که ناشی از تخصیص مقادیر ورودی برای هر سلول می باشد، در این تحقیق بکار گرفته شد. بهبود نتایج مدل با اضافه شدن مولفه جریان زیر سطحی به آن صورت گرفت. تعداد 45000 اجرای مدل بارش-رواناب affdef برای سه رخداد و 75000 تکرار برای یک رخداد باقیمانده دوره واسنجی انتخاب گردید بطوریکه معیار همگرایی گلمن و رابین (r<1.2) در تمامی رخدادها ارضا گردد. سپس ساخت توزیع های پسین برای 9 پارامتر واسنجی مدل بارش-رواناب، با استفاده از پارامترهای 20 درصد انتهای هر زنجیر انجام گرفت. مقایسه محدوده توزیع های پارامترهای بدست آمده برای چهار رخداد واسنجی نشان از کاهش چشم گیر محدوده اولیه هر پارامتر داشت. نتایج بازه های 95 درصد اطمینان رویداد های دوره های واسنجی نشان داد که علاوه بر عدم قطعیت ناشی از پارامترهای مدل بارش-رواناب، منابع دیگر عدم قطعیت مانند ساختار مدل و مقادیر ورودی های اندازه گیری شده نیز سهم مهمی در خطای شبیه سازی دارند. همچنین دبی های اوج هیدروگراف که یکی از مهمترین مولفه های آن می باشند به خوبی در اطراف بازه های اطمینان 95 درصد تعیین شده قرار گرفتند. در مورد نقاط ابتدایی و انتهایی برخی رخداد ها، شرایط رطوبتی اولیه مدل و خطاهای موجود در روش های تعیین دبی پایه برای رویداد های کوتاه مدت باعث شده اند تا بازه اطمینان آنها، نقاط اندازه گیری شده را به خوبی در بر نگیرد و این نقاط تا حدودی خارج از محدوده اطمینان شبیه-سازی شده قرار گیرند. کارایی بالای الگوریتم dream در سرعت بالای رسیدن به همگرایی از دیگر ویژگی های خاص این الگوریتم می باشد بطوریکه مقایسه نتایج تعداد تکرارهای مورد نیاز الگوریتم جدید dream با الگوریتم قبلی scem-ua نشان از کارآیی بالای آن را داشت. اَشکال توزیع های پسین ارائه شده از رخدادهای دوره واسنجی به همراه نتایج صحت سنجی اخذ شده توسط توزیع نماینده (بهترین توزیع دوره واسنجی)، هر دو موید این مطلب بودند که توزیع پارامترها وابستگی زیادی به مشخصات رخداد از قبیل شرایط رطوبتی، مقدار دبی اوج، فصل وقوع بارش و مقدار آن دارند. به طوری که در یک رخداد منفرد توزیع پارامترها حول مقدار مشخصی متمرکز می شود در حالی که در مجموع سیلاب ها این امر اتفاق نمی افتد.

از آنجائیکه بارش های حداکثر سالانه مبنایی برای طراحی سازه های آبی بخصوص در حوضه های شهری به حساب می آیند. لذا بررسی امکان تغییر خصوصیات بارشهای حداکثر بدلیل تاثیر تغییر اقلیم آتی لازم به نظر می رسد. در این تحقیق چگونگی تاثیر تغییر اقلیم بر بارش های حداکثر با مقایسه منحنی های شدت-مدت-فراوانی (intensity-duration-frequency -idf) در شرایط اقلیمی مشاهداتی و آینده انجام می گیرد. منحنی های idf برای شرایط اقلیمی آینده با استفاده از 20 سناریو اقلیمی بدست آمده از 10 مدل مختلف گردش عمومی جو-اقیانوس (atmosphere-ocean global circulation models-aogcms) و 2 سناریو انتشار (a2, b1) در دوره آتی 2044-2015 برای ایستگاه سینوپتیک اهواز برآورد می شوند. تعدد این سناریوها باعث شده که نتوان تصویر درستی از اقلیم آینده ارائه کرد. این عدم قطعیت با استفاده از یک برآوردگر پارامتریک فرموله شده، و سناریوهای اقلیمی آینده در 5 سطح ریسک (10%، 25%، 50%، 75% و 90%) به تفکیک نوع سناریوی انتشار بیان می شوند. اما مدل هایaogcms قادر به تولید داده های اقلیمی در مقیاس مکانی-زمانی مورد نیاز در تحلیل فراوانی نیستند. در این تحقیق روشی ترکیبی برای استخراج منحنی های idf براساس خروجی مدل های aogcms ارائه شده است. این روش شامل: (1) ارائه یک مدل ریز مقیاس نمایی که بارش روزانه را با بازنمونه گیری از یک فضای نمونه گیری برپایه ی سناریوهای تغییر اقلیم مشتق شده از مدل های aogcms توسط یک مولد تصادفی آب و هوا با مبنای روش ناپارامتریک نزدیکترین همسایگی برای یک ایستگاه هواشناسی شبیه سازی می کند. (2) برآورد مقادیر idf براساس سناریوهای بارش روزانه شبیه سازی شده برای دوره آتی که با برقراری روابط چندک-فراوانی بارش بین بارش های ساعتی و روزانه مشاهداتی در ترم سری های حداکثر سالانه بدست می آیند. این روش با برآورد مقادیر idf برای یک سناریوی اقلیمی مشابه با اقلیم مشاهداتی و مقایسه آنها با مقادیر مشاهداتی برای ایستگاه اهواز مورد تایید قرارگرفته است. مقادیر idf شبیه سازی شده تحت 20 سناریوی اقلیمی آینده، دامنه تغییرات وسیعی را بین 53%+ تا 39%- برای شدت بارش ها با تداوم های مختلف نشان می دهند. شبیه سازی های انجام شده براساس نوع سناریوی انتشار قابل تمیز از یکدیگر نیستند و در یک مدل اقلیمی مشترک رفتار مشابهی را دارند. با این حال مقادیر idf در سطوح ریسک بیش از 75% در سناریوی b1 نسبت به a2 بخصوص در دوره بازگشت های کم بیشتر برآورد شده اند. کم اهمیت بودن سطوح ریسک بالاو تفاوت ناچیز باعث شده که نتوان دلیل روشنی برای این اختلاف متصور شد. در سطوح ریسک کمتر از 50% مقادیر idf افزایشی را تا حد 24% تجربه می کنند. بنابراین با پذیرش سطوح ریسک کم، مقادیر شدت های حداکثر در آینده افزایش قابل ملاحظه ای خواهد یافت؛ این موضوع باید در طراحی سازه های پراهمیت مورد توجه خاص قرار گیرد.

: در همه گرایش های علم وجود یک سیستم اطلاعات هوشمند به منظور بررسی و تجزیه وتحلیل پارامترهای مختلف امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. افزایش تصاعدی جمعیت جهان، کاهش منابع طبیعی، تغییرات آب و هوائی، آلودگی های زیست محیطی، خشکسالی، سیل و زلزله از جمله مواردی هستند که بشر را همواره به چالش کشیده اند.روند رو به رشد توسعه و فعالیت های مختلف انسانی در زمینه کشاورزی، صنعت و برداشت معادن زیرزمیـنی، منـجر به ورود آلایـنده های مختلف از جمله عناصر سنگین به محیط زیســـت می گردد . استفاده بی رویه از کودها و سموم شیمیائی بدون هیچگونه اطلاعی از عواقب آن، اثرات جبران ناپذیر زیست محیطی را در پی خواهد داشت. مسلماً تاثیر این مسئله در مکـــان هائی که به لحاظ کشاورزی و وجود معادن از رونق چشم گیری برخوردار هستند دو چندان خواهد بود . در این پژوهش با وجود داده های برداشت شده از منابع مختلف تامین آب شرب، استفاده ازسیستم های اطلاعات جغرافیایی، قابلیت های نرم افزار arcgis در درون یابی و تهیه نقشه های گویا بررسی می شود. به طور کلی با ارائه این پایان نامه ، به کمک روش ارزیابی متقاطع، از میان دو روش فاصله وزنـی معکـوس و کریجینـگ بهتــــرین روش درون یـابی برای بـرآورد هر کـدام از پـارامترهای شیمیائی آب تعیین می شود، سپس کل منطقه با بهترین روش درون یابی پهنه بندی، و نقشه های کاربردی از وضعیت شیمیائی آب آشامیدنی شهرستان قروه تهیه می شود. براساس نتایج این پژوهش، مناسب ترین مدل برای5/37 درصد از پارامترهای شیمیائی آب، مـدل زمین آمار کریجینگ معمولی است، و برای 5/62 درصد سایر پارامترها نیز باید از مدل جبری فاصله وزنی معکوس استفاده کرد.

کمبود منابع آب قابل دسترس در جهان و نیز پراکنش نامتناسب آن، لزوم استفاده از مدیریت بهینه منابع آب را نمایان می سازد، بدین منظور باید قوانین مناسبی برای بهره برداری از رودخانه ها و مخازن سدها به عنوان یکی از مهم ترین اجزای سیستم های منابع آب اتخاذ گردد. بکارگیری چنین قوانینی باعث ایجاد تعادل بین منابع محدود موجود و مصارف بالا، بهینه سازی مصرف آب در بخش کشاورزی، شهری و صنعتی و در نهایت نیل به توسعه پایدار در مدیریت منابع آب خواهد شد. به دلیل این که همیشه نمی توان این نیازها را برآورد نمود می بایستی این نیازها اولویت بندی شده و سپس برای تامین نیازهایی که اولویت کمتری دارند (مانند نیاز کشاورزی) به تعیین یک سطح اطمینان مناسب برای برآورده کردن آن ها پرداخت. به این منظور می-بایستی حجم مخزن سد (منبع آبی) به گونه ایی تعیین شود که علاوه بر تامین مطلوب نیازهای آبی تا سطح اطمینان مورد نظر مقدار حجم در نظر گرفته شده اقتصادی نیز باشد. در تحقیق حاضر برای بهینه سازی حجم مخزن سد از سه روش بهینه سازی ریاضی، کاوشی و ترکیب دو روش استفاده می شود. در روش بهینه سازی ریاضی از روش برنامه ریزی خطی اعداد صحیح مختلط (milp) توسط نرم افزار lingo11 که به روش شاخه و حد حل می شود، استفاده شده است. هم چنین از الگوریتم هجوم ذرات (pso) که بر اساس الگوهای حاکم بر پرواز همزمان پرندگان، تغییر ناگهانی مسیر آن ها مدل شده، به عنوان روش فراکاوشی استفاده شده است. در نهایت با تلفیق این دو روش (pso-lp) که با جدا کردن قسمت اعداد صحیح مدل، آن را با الگوریتم pso حل کرده و باقیمانده مدل که یک مسئله برنامه ریزی خطی بوده با سرعت قابل قبول توسط الگوریتم های حل مدل برنامه ریزی خطی lp قابل حل است. سپس به مقایسه ی هر سه مدل و نیز مدل شبیه سازی مخزن سد پرداخته و با توجه به نتایج بدست آمده، بهترین مدل برای بهینه سازی حجم مخزن سد که با سرعت ودقت بیشتری به جواب بهینه رسید، روش ترکیبی pso-lp بوده است. که باید خاطر نشان کرد که در جاهایی که پیچیدگی مسئله زیاد نباشد روش شاخ و حد به جواب بهینه می رسد ولی در حالتی که مسئله پیچیده می شود الگوریتم pso بهتر عمل می کند ولی هر یک از 2 روش نقص هایی در رسیدن به جواب بهینه داشتند که با ترکیب و حل هر قسمت از مدل با یکی از روش ها، سعی در برطرف کردن آن ها شده است.

چکیده: در رودخانه ها تعیین تراز سطح آب برای یک دوره بازگشت خاص از لحاظ مسایل اقتصادی، برنامه ریزی و مدیریت سیلاب، توسعه شهر سازی و بیمه سیلاب مهم می باشد. در قریب به اتفاق مطالعات انجام شده ترکیب شرایط مد دریا و سیل رودخانه با توجه به دوره بازگشت هر یک از این دو متغیر صورت می گیرد و تعیین یک دوره بازگشت ترکیبی که متاثر از وزن هر دو پدیده باشد مورد توجه قرار نمی گیرد و یا با قضاوت تجربی تعیین می شود. در روش مرسوم شرایط حاد یک پدیده در مقابل شرایط عادی متغیر دیگر و بالعکس مورد توجه قرار می گیرد تا حداقل برای شرایط بالا دست و پایین دست یک پیش بینی نزدیک به حقیقت در دسترس باشد درحالی که این روش منجر به نتایج ضعیف در بازه میانی می گردد. در این تحقیق به ارایه مجموعه ای از روش ها اقدام شده است تا دقت و اعتمادپذیری نتایج حاصل از مدل هیدرولیکی برای یک دوره بازگشت ترکیبی خاص افزایش یابد. برای بررسی کارآیی این روش ها در مدل سازی ریسک توام سیلاب و جزر و مد از اطلاعات رودخانه کارون در بازه اهواز-خرمشهر استفاده گردید. برای افزایش صحت و اعتماد پذیری نتایج از تحلیل پارامتری و ناپارامتری (برآورد چگالی کرنل و سری های متعامد نرمال)، تحلیل سری های جزیی و تحلیل توابع مفصل برای برآورد شرایط مرزی مدل هیدرولیکی استفاده شد. همچنین علاوه بر معیارهای گرافیکی از معیار اطلاعات آکائیک، معیار اطلاعات بیزی و ریشه میانگین مربعات خطا به عنوان معیارهای عددی نکویی برازش برای تعیین توزیع و مفصل منتخب متغیرهای مورد بررسی استفاده گردید و آزمون برای بررسی قابلیت پذیرش توابع چگالی احتمال منتخب بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که بنا بر معیارهای عددی نکویی برازش در قریب به اتفاق موارد توابع چگالی احتمال برآورد شده با روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال بهترین برازش را در بین روش های پارامتری و ناپارامتری دارد. توزیع های برآورد شده با روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال قادر به بازتولید تابع چگالی احتمال یک یا چند مدی متناظر با هیستوگرام تجربی داده ها بوده اند در حالی که روش های مرسوم پارامتری در تحلیل فراوانی سیلاب این توانایی را ندارند. همچنین بر مبنای معیارهای نکویی برازش نتیجه گیری شد که در ترکیب های دبی اوج سیلاب-حجم سیلاب و دبی اوج سیلاب-حداکثر تراز سطح آب در حالت کاربرد سری جزیی به ترتیب مفصل های کوک-جانسون و علی-میکائیل-حق و در دیگر ترکیبات مابین متغیرهای سه گانه سیلاب و نیز بین دبی اوج سیلاب و حداکثر تراز سطح آب در حالت های کاربرد سری حداکثر سالانه و سری جزیی مفصل گامبل-هوگارد به عنوان مفصل منتخب در نظر گرفته می شود. با در نظر گرفتن مفصل های منتخب توزیع های توام، دوره بازگشت های توام و تابع توزیع تجمعی شرطی برآورد گردید و مشخص شد که توابع مفصل به شکل انعطاف پذیری می تواند ساختار وابستگی بین متغیرها را مدل سازی کند. با توجه به کیفیت و کمیت داده های در دسترس و نیز تعبیر فیزیکی استخراج نمونه های دو متغیره کاربرد سری جزیی مورد تحلیل قرار گرفت و مشخص شد علاوه بر تطابق کاربرد سری جزیی با فیزیک پدیده، استفاده از این روش موجب بهبود معیارهای نکویی برازش در برآورد توابع چگالی احتمال و توابع مفصل می شود. بر اساس تحلیل های آماری انجام شده شرایط مرزی برای مدل هیدرولیکی برآورد و تراز سطح آب در بازه مورد مطالعه برای دوره بازگشت های مشخص مورد مطالعه استخراج گردید و در ادامه مشخص شد مقادیر تراز سطح آب برآورد شده با مدل ترکیبی و داده های ثبت شده تطابق خوبی با یکدیگر دارند.

آبیاری تکمیلی اراضی دیم در کشت های زمستانه، موجب بهبود و تثبیت بهره وری آب می گردد. در حوضه کرخه بهرهوری اراضی دیم پایین بوده و توسعه آبیاری تکمیلی برای ارتقاء بهره وری آب کشاورزی و تأمین معیشت پایدار بهره برداران توصیه شده است. اگرچه افزایش عملکرد با آبیاری تکمیلی در سطح مزرعه محرز می باشد ولی در زمینه پتانسیل یابی و اثرات توسعه آن در سطح حوضه، تحقیقات زیادی صورت نپذیرفته است. در این تحقیق، روش شناسائی اراضی بالفعل مناسب برای آبیاری تکمیلی و همچنین فرآیند برنامه رایانه ای برای تخصیص دینامیکی جریان رودخانه جهت آبیاری تکمیلی در زیر حوضه های مختلف ارائه می گردد. مطالعه موردی برای محدوده رودخانه بالادست حوضه کرخه با 42908 کیلومتر مربع مساحت که 15840 کیلومتر مربع از اراضی آن به صورت اراضی دیم می باشد، پیاده گردید. پتانسیل آبیاری تکمیلی در اراضی دیم 53 زیر حوضه در طبقات شیب مختلف با روش تلفیق لایه ها در gis تهیه و اراضی دیم داخل محدوده یک کیلومتری آبراهه ها با شیب های 0-5%، 0-8%، 0-12% و 0-20% مناسب برای آبیاری تکمیلی تشخیص داده شد. در این راستا چهار سناریوی جریان شامل شرایط نرمال جریان (متوسط 30 ساله)، شرایط نرمال با احتساب دبی محیط زیستی، شرایط خشکسالی و شرایط خشکسالی با احتساب دبی محیط زیستی، برای تخصیص از منابع آب در نظر گرفته شد. آب مورد نیاز آبیاری تکمیلی برای کشت زودرس (75 میلیمتر در پائیز) و دو سطح کم آبیاری در بهار (جمعاً 100 میلیمتر) در نظر گرفته شد. خشکسالی دبی رودخانه با دوره بازگشت 5 ساله (احتمال وقوع80%) به عنوان آستانه خشکسالی هیدرولوژیک انتخاب و حداقل 15% از میانگین آورد سالانه هم برای حفظ اکوسیستم رودخانه در هر زیر حوضه، منظور گردید. آب تخصیصی از رودخانه با احتساب راندمان انتقال، برای کشت زودرس (100 میلیمتر در پائیز) و دو سطح کم آبیاری در بهار (جمعاً 150 میلیمتر) برای تأمین نیاز آبی اراضی مستعد آبیاری تکمیلی برآورد شد. نتایج حاکیست که 37% (km2 5801) اراضی دیم دارای شیب کمتر از 5% بوده و 31% (km23559) این اراضی برای توسعه آبیاری تکمیلی مناسب بوده و تنها 22% (km21278) تحت شرایط نرمال جریان، می تواند هم در پائیز (75 میلی متر) و هم در بهار (100 میلی متر) آبیاری تکمیلی گردد. اگر همه اراضی مستعد تا شیب 0-20% آبیاری گردند، حداکثر 2057 کیلومتر مربع که 13% اراضی دیم و 28% اراضی مناسب برای توسعه آبیاری تکمیلی خواهد بود، می تواند تحت پوشش آبیاری تکمیلی در پائیز و بهار قرار گیرد. این مقدار، جریان متوسط سالانه رودخانه در ورودی سد کرخه را 9% کاهش خواهد داد. در صورتی که نیاز زیست محیطی نیز مد نظر قرار گیرد، این سطح به 1444 کیلومتر مربع کاهش خواهد یافت و چنانچه شرایط خشکسالی حاکم باشد، حداکثر 1013 کیلومتر مربع می تواند آبیاری تکمیلی گردد که در این حالت نیز جریان ورودی، 9% نسبت به دبی جاری کاهش خواهد یافت. بنابراین برداشت جریان رودخانه برای آبیاری تکمیلی بر آب ورودی سد، نسبتاً اثر کمی خواهد گذاشت. چنانچه سیاست گذاری ها در جهت بهبود اراضی دیم در حوضه بالادست کرخه باشد، بایستی گزینه های ذخیره سطحی نیز مد نظر قرار گیرد.

برای بررسی اثرات الگوی توزیع زمانی بارش در شبیه سازی هیدروگراف سیل، حوضه آبریز رود مارون تا ایستگاه ایدنک و با مساحت 87/2751 کیلومتر مربع مورد مطالعه قرار گرفته اند. این حوضه به لحاظ تقسیمات سیاسی در محدوده استان کهگیلویه و بویراحمد قرار دارد. بارش های بدست آمده از 37 ایستگاه واقع در شبکه باران سنجی این حوضه در یک دوره آماری23ساله و از سال آبی1367-1366 لغایت 1390-1389 جمع آوری ، تجزیه و تحلیل و مورد ارزیابی قرار گرفت. ایستگاه باران نگار ایدنک برای تعیین الگوهای توزیع زمانی واقعی و ساختگی و 27 ایستگاه باران سنجی معمولی برای کنترل داده های ایستگاه باران نگار و تعیین توزیع مکانی بارش بکار برده شد. در تهیه این الگو 5 رگبار فراگیر استفاده شد و ضمن استخراج الگوهای واقعی در ایستگاه ایدنک، در هر رگبار، الگوی ساختگی نیز با روش میانگین محاسبات (رتبه بندی پیلگریم) ، روش احتمالاتی هاف و روش منحنی های بدون بعد بدست آورده شدند. مدل hec-hms به عنوان ابزاری برای دست یابی به اثرات الگوی توزیع زمانی انتخاب شد. آنگاه ضمن واسنجی مدل با استفاده از الگوی توزیع زمانی واقعی و ساختگی بارش معلوم شد که با استفاده از الگوی توزیع زمانی واقعی برازش بهتری بین هیدروگراف شبیه سازی شده و هیدروگراف مشاهده ای بدست می آید. در ضمن برای بدست آوردن بهترین برازش بین الگوهای توزیع زمانی ساختگی، ورود بارش به مدل بر اساس الگوی توزیع زمانی ساختگی می باشد.از مقایسه هیدروگراف شبیه سازی شده 3 الگوی توزیع زمانی، الگوی توزیع زمانی به روش میانگین محاسباتی (رتبه بندی پیلگریم) بهترین برازش را بین هیدروگراف شبیه سازی شده و هیدروگراف مشاهده-ای نشان میدهد.

در بسیاری از سازه های هیدرولیکی جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به سازه و نیز فرسایش توسط جریان آب ، نیاز به مستهلک کردن انرژی آن می باشد. در عمل روش های گوناگونی جهت مستهلک کردن آن وجود دارد. از جمله این روش ها پرش هیدرولیکی و سازه ای که در آن این پدیده رخ می دهد حوضچه آرامش می باشد. به منظور کنترل پرش هیدرولیکی، می توان از پله ناگهانی نیز استفاده نمود. در این تحقیق اثر ارتفاع پله ناگهانی بر مشخصات پرش از قبیل اعماق متناظر، طول و راندمان پرش و مقایسه با مشخصات پرش در حالت کلاسیک(بدون پله) و نیز حوضچه هایusbr ii و usbr iii بررسی گردید. جهت انجام این تحقیق از آزمایشگاه دانشکده مهندسی و علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز استفاده شد. در این تحقیق 34 آزمایش که 8 آزمایش با بستر صاف و بدون پله و بقیه آزمایشات با پله انجام شد، ارتفاع پله ها برابر با 6/3، 5/4و 4/5 سانتی متر در نظر گرفته شد. تمامی آزمایشات در محدوده عدد فرود 92/4 تا 25/7 و عدد رینولدز 58/40322 تا 7/104838 انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که حالت با پله، نسبت به حالت بدون پله باعث کاهش عمق ثانویه پرش تا 7/7 درصد ،کاهش طول پرش قریب به 50 درصد ،کاهش طول غلطابی تا بیش از 30 درصد و افزایش راندمان تا 2/10 درصد می باشد. همچنین ازمقایسه حالت با پله با نتایج حوضچه usbr iii، ملاحظه شد، که به ازای عمق اولیه پرش یکسان، مقادیر عمق ثانویه و طول پرش در حالت با پله نسبت به مقادیر پیشنهادیusbr iii بزرگتر می باشد وهمچنین از مقایسه حالت با پله با نتایج حوضچه usbr ii، ملاحظه شد، به ازای عمق اولیه پرش یکسان، تقریباً همخوانی خوبی بین عمق ثانویه در حالت با پله و مقادیر پیشنهادی usbr iiوجود دارد، در حالیکه طول پرش در حالت با پله، بیشتر از مقادیر پیشنهادی usbr ii می باشد.

جریان کم آبی یکی از پارامترهای بسیار تاثیرگذار هیدرولوژیکی بر وضعیت اکوسیستم های آبی، تولید نیروی برق-آبی، مدیریت مخازن و صنعت است. وقوع جریانات کم آبی شدید می تواند با تاثیر بر تامین آب آشامیدنی، کیفیت آب، کشتیرانی، کشاورزی و ... مشکلات عدیده ای ایجاد نماید. تغییر در خصوصیات جریانهای کم آبی(مقدار ، فراوانی وقوع و زمان وقوع) در آینده در اثر تغییر اقلیم ممکن است اثرات مهمی از جنبه های مختلف اقتصادی – اجتماعی، زیست محیطی، منابع آب و برنامه ریزیهای دولتی از خود به جا گذارد. لذا ضروری است تغییرات این پارامتر در دوره های آتی تحت عوامل موثر از جمله تغییر اقلیم مورد بررسی قرار گیرد. در همین راستا، این تحقیق به بررسی جریانات کم آبی در آینده تحت اثر تغییر اقلیم در شاخه سزار رودخانه دز، با در نظر گرفتن عدم قطعیت مربوط به شاخص های مختلف جریان کم آبی می پردازد. در این مطالعه، هفت زیرحوضه تنگ پنج سزار، سپید دشت سزار، تیره درود، درود ماربره، چم چیت، سپید دشت زاز و کشور با داشتن حداکثر و حداقل مساحت 9410 و 336 کیلومتر مربع به منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم بر جریان کم آبی در دوره آتی 2040-2015 مد نظر قرار گرفت. با توجه به اینکه مدل های aogcm در مطالعات اثرات تغییر اقلیم یکی از منابع مهم عدم قطعیت به شمار می آیند، سناریو های دما و بارش با استفاده از 10 مدل گردش عمومی جو شامل bcm2، cnrm-cm3، csiro-mk3.0، gfdl-cm2.1، hadcm3، hadgem1، inmcm3، ipsl-cm4، ncarccsm3 و ncarpcm-mean تحت سناریوی انتشار a2 تهیه شد. سپس مدل lars-wg جهت کوچک مقیاس کردن سناریوهای دما و بارش مورد استفاده قرار گرفت. همچنین مدل بارش- رواناب ihacres به منظور شبیه سازی جریان روزانه در دوره آتی مد نظر قرار گرفت. مدل مذکور پس از واسنجی و صحت سنجی توسط دما و بارش مشاهداتی، جریان روزانه در دوره آتی را در هر یک از زیرحوضه ها با استفاده از سناریو های ریزمقیاس شده دما و بارش شبیه سازی نمود. داده های روزانه جریان جهت استخراج شاخص های کم آبی در دوره مشاهداتی (دوره گذشته) و دوره آتی (2040-2015) مورد استفاده قرار گرفت. شاخص های مورد استفاده در این تحقیق برای ارزیابی اثرات تغییر اقلیم شامل شاخص های مستخرج از منحنی تداوم جریان (q70، q90 و q95)، شاخص های مربوط به تحلیل فراوانی (am7t=2، am7t=10، am7t=20 و am7t=100) و خصوصیات کمبود جریان (تعداد روزهای خشک در سال، حداکثر طول دوره خشکی، حجم کمبود جریان و شدت کمبود) می باشد. نتایج این تحقیق نشان دهنده همسویی تغییرات شاخص های مستخرج از منحنی تداوم جریان با ویژگی های کمبود است. درحالی که شاخص های مربوط به تحلیل فراوانی ماهیتاً متفاوت بوده و بستگی به حوضه، می تواند دارای تغییرات همسو یا غیر همسو با دیگر شاخص ها باشد. بر اساس میانه نتایج مربوط به 10 مدل گردش عمومی جو، وضعیت جریان کم آبی رودخانه در آینده نسبت به دوره گذشته، در همه زیرحوضه ها بهتر خواهد بود. تغییرات مشاهده شده در وضعیت جریان کم آبی، بر اساس سناریوهای بارش و دمای آینده زیرحوضه ها میباشد.

چکیده: شهر اهواز یکی از شهرهای آلوده ایران و جهان، همواره در کانون توجهات قرار داشته است. این شهر که مرکز استان خوزستان نیز می باشد در دهه های اخیر شاهد گسترش صنایع بدون توجه به اصل توسعه پایدار بوده است. در این میان رودخانه کارون به عنوان اصلی ترین شریان حیاتی منطقه و با عبور از شهر اهواز از اهمیت به سزایی برخوردار است. این رودخانه که در گذشته نه چندان دور محل عبور کشتی ها بوده به عللی از جمله احداث سدهای متوالی در بالادست این رود، برداشت آب از بالادست برای تامین نیازهای دیگر مناطق ایران، قرار گرفتن صنایع مختلف در کنار این رود و تخلیه انواع فاضلاب به آن، امروزه شاهد شرایط وخیمی است، بطوریکه امروزه عمق این رود به یک متر با غلظت بالای آلاینده ها رسیده است. در این مطالعه سعی شده روشی برای مدیریت کیفی آب های سطحی که در معرض پساب ها و فاضلاب های مختلف صنعتی، شهری و ... قرار دارند، ارائه گردد. در این پژوهش با در نظر گرفتن پارامترهای کیفی و با استفاده از مدل qual2k و با در نظر گرفتن استانداردهای کیفی آب و کاربری تعریف شده به ارزیابی توان خودپالایی این رود پرداخته شده است. از این رو چهار پارامتر bod، do، نیترات و کلیفرم کل به عنوان پارامترهای شاخص برای ارزیابی ظرفیت خودپالایی رودخانه انتخاب شد. سپس مدل برای داده های شش ماه اول سال 1391 کالیبره شد و صحت سنجی آن با داده های سه ماه زمستان 1391 و در نهایت اعتبارسنجی آن با داده های بهار 1392 انجام شد، سپس مدل برای اتخاذ تصمیمات مدیریتی برای شرایط بحرانی بکار گرفته شد. خوشبختانه برای پارامتر doو نیترات، رودخانه از لحاظ کیفی در شرایط مناسبی می باشد. برای پارامتر bodشرایط رودخانه مناسب نمی باشد اما با تعریف سناریوهای مدیریتی این مشکل برطرف شده و برای پارامتر کلیفرم وضعیت بسیار وخیم است، بطوریکه با حذف تمام بار آلودگی در دو بازه ی اول و کاهش بار کلیفرم در بازه ی سوم به اهداف کیفی آب دست پیدا خواهیم کرد. هشت سناریو برای مدیریت کیفی آب تعریف شد که دو سناریو ناکارآمد توصیف شد. شش سناریو باقی مانده مورد ارزیابی قرار گرفت و در نهایت سناریو پنجم به عنوان بهترین سناریو معرفی شده است.