تعیین عرصه های مناسب پخش سیلاب از اهمیت بسیاری برخوردار است، چرا که یکی از روش های مناسب برای مهار و استفاده ی بهینه از سیلاب و تغذیه ی مصنوعی آب های زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می رود. هدف از این تحقیق، تعیین عرصه های مناسب پخش سیلاب در دشت کاشان است. در این دشت، ابتدا 8 پارامتر شیب زمین، کاربری اراضی، حجم رواناب، واحد های کواترنر، ضخامت ناحیه ی غیر اشباع آبرفت، ضریب نفوذپذیری، ضریب ذخیره و کیفیت شیمیایی آب زیرزمینی به منظور مکان یابی عرصه های مناسب پخش سیلاب انتخاب شدند. سپس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، نقشه های مربوط به هر کدام از پارامترها تهیه شد. به منظور ترسیم نقشه های پارامترهای ضخامت غیر اشباع آبخوان، نفوذپذیری، ضریب ذخیره و کیفیت شیمیایی از روش درون یابی کریجینگ استفاده شد. در مرحله ی بعد، با استفاده از روشahp ، اهمیت عوامل مختلف در امر مکان یابی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی وزن معیارها و بررسی آنالیز حساسیت بر اساس روش دینامیک و عملکرد نشان داد که فاکتور حجم رواناب با وزنی معادل 37 درصد به عنوان مهم ترین عامل انتخاب و پارامترهای واحدهای کواترنر، شیب، ضخامت غیراشباع لایه ی آبخوان، نفوذپذیری، ضریب ذخیره، کیفیت آب و کاربری اراضی به ترتیب با وزن های نسبی 23/0، 16/0، 94/0، 61/0، 39/0، 25/0، 18/0 به ترتیب در اولویت های دوم تا هشتم قرار گرفتند. در نهایت با توجه به نقشه ی پهنه بندی نهایی پخش سیلاب، سه اولویت برای مکان های پخش سیلاب در دشت کاشان تعیین شد. مقایسه ی نتایج حاصل از ارزیابی صحت در این تحقیق نشان داد که سیستم پخش سیلاب اجرا شده در منطقه ی مطالعاتی در محدوده ی مربوط به اولویت اول قرار دارد و لذا مکان یابی آن به درستی صورت گرفته است، همچنین با بازدیدهای میدانی نتایج به دست آمده مورد تأیید قرار گرفت. بنابراین قابلیت استفاده از مدل ahp به عنوان یک مدل سازگار با سیستم اطلاعات جغرافیایی به اثبات رسید که این موضوع، نشان دهنده ی دقت بالای این مدل در تصمیم گیری مکان های مناسب برای پخش سیلاب در دشت کاشان و به طور کلی مناطق خشک و نیمه خشک است.

در سال های اخیر، سطح ایستابی آبخوان کاشان به دلیل خشکسالی های اخیر و برداشت بیش از حد مجاز آب زیرزمینی، در حال کاهش است. مجاورت آبخوان با جبهه ی آب شور دریاچه ی نمک نیز، باعث ایجاد شیب هیدرولیکی و در نتیجه پیشروی آب شور به داخل آبخوان شده است. در این پژوهش با توجه به وضعیت موجود، شبیه سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی دشت کاشان با استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی انجام شد. به منظور شبیه سازی کمی آبخوان، از مدل های شبکه ی عصبی mlp و rbf و مدل رگرسیونی استفاده شد. البته، ابتدا با توجه به تعداد زیاد چاه های مورد مطالعه، نمونه ها با استفاده از تحلیل خوشه ای در 5 خوشه قرار گرفتند و در هر خوشه، 48 معماری در مدل های شبکه ی عصبی mlp و rbf مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت نتایج نشان داد که در همه ی خوشه های مورد بررسی، شبکه ی عصبی mlp نسبت به شبکه ی عصبی rbf و مدل رگرسیونی در پیش بینی عمق آب در 38 ماه آینده کارایی بهتری داشته است. به طوری که ضریب تبیین اصلاح شده در خوشه های 1، 2، 3، 4 و 5 به ترتیب برای مدل های انتخابی برابر 0/86، 0/88، 0/93، 0/55 و 0/79 به دست آمد و از میان الگوریتم های مورد استفاده، الگوریتم دلتا- بار- دلتا و لونبرگ- مارکاردت نسبت به الگوریتم های دیگر مناسب تر بوده است. همچنین از میان توابع مورد استفاده، تابع تانژانت هایپربولیک مناسب-تر بود. با توجه به نتایج به دست آمده از آنالیز کیفی آب منطقه نیز، آنیون کلر به عنوان شاخص شوری در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از شبیه سازی کیفی آب زیرزمینی نشان داد که مدل شبکه ی عصبی mlp نسبت به دو مدل دیگر دارای نتیجه ی بهتری در پیش بینی غلظت کلر در 11 سال آینده داشته است. به طوری که ضریب تبیین اصلاح شده ی حاصله برابر 0/97 بود. همچنین تابع فعال کننده ی تانژانت هایپربولیک خطی و الگوریتم مومنتوم، نتایج بهتری را نسبت به توابع و الگوریتم های دیگر نشان دادند. بنابراین در شبیه سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی، مدل شبکه ی عصبی mlp کارایی بهتری نسبت به مدل شبکه ی عصبی rbf و مدل رگرسیونی داشته است.

فرایند بارش- رواناب یکی از پیچیده ترین فرایندهای هیدرولوژی است. یکی از روش های نوین در مدل سازی بارش – رواناب، مدل های شبکه ی عصبی مصنوعی است. هدف از این تحقیق، مقایسه ی مدل های شبکه ی عصبی mlp و rbf و رگرسیون چند متغیره در مدل-سازی بارش- رواناب حوضه ی بابل رود است. به منظور انجام این تحقیق، آمار 28 سال (87-1360) بارندگی و رواناب ماهانه ی حوضه ی رودخانه ی بابل رود مربوط به ایستگاه های قرآن-طالار و کشتارگاه تهیه شد و پس از آزمون همگنی و نرمال سازی داده ها، مدل سازی برای دو ایستگاه قرآن طالار و کشتارگاه به صورت مجزا انجام شد. سپس معیارهای گزینش شبکه در مرحله ی آموزش و تست شامل rmse، mse، nmse، r و 2r به دست آمدند. در نهایت در هر کدام از مدل ها، داده های شبیه سازی شده و مشاهده شده مربوط به بارندگی و رواناب ماهانه مقایسه شدند. نتایج نشان داد که بهترین مدل در ایستگاه قرآن طالار، مدل rbf با الگوریتم مومنتم و تابع انتقال تانژانت هایپربولیک و 186 تکرار و 20 نرون در لایه ی میانی اول و 15 نرون در لایه ی میانی دوم با 707/0=r، 499/0=2r، 570/0= nmse، 207/0= rmse و 043/0=mse است. در ایستگاه کشتارگاه نیز، مدل شبکه ی عصبی rbf نسبت به سایر مدل ها دارای کارایی بالاتری بود و بهترین مدل با معماری 4 نرون در لایه ی میانی اول، 6 نرون در لایه ی میانی دوم و الگوریتم مومنتم و تابع انتقال بایاس و 137 تکرار با 716/0=r، 512/0=2r، 495/0=nmse، 13/0= rmse و 017/0=mse به دست آمد.

باد عامل اصلی تخریب و فرسایش در مناطق بیابانی محسوب می شود. بنابراین به منظور جلوگیری از اثرات تخریبی باد، باید شناخت کافی از آن داشت. باد، علت اصلی برداشت رسوب در مناطق خشک است که پس از طی مسافتی، مواد محموله ی خود را بجا می گذارد و ناهمواری های ماسه ای به نام ارگ را به وجود می آورد. بنابراین رژیم بادی ارگ، مهم ترین نقش را در چگونگی شکل گیری تپه های ماسه ای، مورفولوژی و جهت گسترش آن ها ایفا می-کند. هدف اصلی در این تحقیق، بررسی مورفولوژی تپه های ماسه ای ارگ کاشان و ارتباط آن با رژیم بادی منطقه است. بدین منظور، ابتدا آمار بلندمدت روزانه ی باد ایستگاه های سینوپتیک مجاور دشت ریگ بلند شامل ایستگاه های کاشان، اردستان و قم از سازمان هواشناسی اخذ گردید. سپس با استفاده از نرم افزارهای wrplot و sand rose graph، گل بادها، گل توفان ها و گل ماسه های سالانه و فصلی هر یک از ایستگاه ها ترسیم گردید. آنگاه با استفاده از عکس های هوایی، نرم افزار google earth و نیز بازدیدهای میدانی، نقشه ی مورفولوژی ارگ تهیه شد. نتایج نشان داد که تپه های مرکب در مرکز ارگ، بیشترین مساحت را به خود اختصاص داده اند. تپه های عرضی در شمال، تپه های خطی در جنوب، تپه های تثبیت شده در حاشیه ی ارگ، خوشه ی سیلک و نیز بوکلیه ی بارخان، دیگر عوارض ماسه ای مشاهده شده در ارگ کاشان هستند. مقایسه ی مورفولوژی ارگ و نتایج بادسنجی نشان داد که فقط رژیم بادی ایستگاه کاشان با مورفولوژی ارگ همخوانی دارد. همچنین به منظور تعیین شاخص های دانه بندی ذرات رسوب در تپه های ماسه ای مختلف، اقدام به نمونه برداری رسوب از سطح تپه های ماسه ای مختلف شد و تعداد 130 نمونه ی رسوب تهیه گردید. با انتقال نمونه های رسوب به آزمایشگاه و انجام آزمایش دانه بندی، شاخص های دانه بندی از قبیل قطر میانگین، جورشدگی، کج شدگی، کشیدگی، 10d و 90d به روش شاخص های دانه-بندی فولک (1974) با استفاده از نرم افزار gradistat تعیین گردید. سپس با استفاده از نرم-افزار spss، معنی دار بودن اختلاف شاخص های دانه بندی در تپه های ماسه ای مختلف، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که متغیرهای قطر میانگین، جورشدگی،10d و 90d در تپه های تثبیت شده و تپه های ماسه ای فعال در سطح 95% با یکدیگر اختلاف معنی دار دارند. همچنین مشخص گردید که متغیر کشیدگی یا پخ شدگی در تپه های غیر فعال با تپه های طولی، مرکب و بوکلیه ی بارخان و نیز متغیر کج شدگی یا چولگی فقط در تپه های بوکلیه-ی بارخان و تثبیت شده در سطح 95% اختلاف معنی دار دارند. آنالیز نتایج مربوط به دانه-بندی تپه های عرضی نشان داد که اختلاف معنی داری بین متغیرهای مربوط به دانه بندی ذرات رسوب در قسمت های پایین، میانی و بالای تپه های عرضی وجود ندارد. همچنین مشخص گردید که قطر میانگین و 90d در دامنه ی پشت به باد با بخش پایینی دامنه ی رو به باد اختلاف معنی داری در سطح 95% دارند، ولی با بخش میانی و بالایی دامنه ی رو به باد اختلاف معنی داری ندارند. بنابراین به طور کلی، نتایج به دست آمده حاکی از وجود اختلاف بین ویژگی های تپه های ماسه ای فعال و تپه های تثبیت شده بود. به منظور بررسی میزان همگنی در ویژگی های تپه های ماسه ای مختلف، نمونه های رسوب به روش طبقه بندی خوشه ای سلسله مراتبی، در گروه های مختلف قرار داده شدند. نتایج به دست آمده، اختلاف در ویژگی های تپه های ماسه ای فعال و غیرفعال را تأیید نمود. به منظور تعیین مقدار فعالیت تپه های ماسه ای در قسمت های مختلف ارگ کاشان، از شاخص لن کاستر استفاده شد و نقشه ی میزان فعالیت تپه های ماسه ای تهیه گردید. نتایج نشان داد که تپه های ماسه ای فعال، بیشترین مساحت ارگ را تشکیل داده اند و تنها بخش جنوب غربی ارگ، دارای تپه های ماسه ای کاملاً فعال است. در نهایت به منظور تعیین منابع ماسه، از نتایج تجزیه و تحلیل دانه بندی رسوبات بادی و نیز رابطه ی بین قطر ذرات و فاصله ی حمل آن ها استفاده شد. نتایج نشان داد که رسوبات موجود در ارگ کاشان از محل منبع، حدود 5 تا 35 کیلومتر فاصله دارند.

شهرستان کاشان، یکی از مناطق خشک و نیمه خشک کشور محسوب می شود و با کمبود شدید منابع آبی مواجه است. بنابراین ضروری است تا با برنامه ریزی هدفمند و مدیریت کارآمد منابع آب و همچنین اولویت بندی مناطق مختلف از نظر خشکی، تا حد ممکن از بروز مشکلات جدی ناشی از کم آبی در شهرستان جلوگیری شود. یکی از مولفه های مهم جهت مدیریت بهینه ی منابع آب، برآورد تبخیر و تعرق در سطح منطقه ای است. در این تحقیق به منظور برآورد میزان تبخیر و تعرق دشت کاشان، لایسیمتر زهکش دار، انواع روش های تجربی و نرم افزارهای مبتنی بر روش های تجربی [شامل optiwat (3 روش)، cropwat و ref-et (15 روش)] مورد استفاده قرار گرفت. همچنین مدل های شبکه ی عصبی مصنوعی mlp و rbf (37 معماری با انواع توابع محرک و الگوریتم های آموزشی) با استفاده از نرم افزار neuro solution و 15 مدل سری زمانی با استفاده از نرم افزار statgraphicx64 به منظور شبیه سازی و پیش بینی تیخیر و تعرق استفاده شدند. البته، به منظور بررسی دقیق تر و گزارش بهتر نتایج، دوره های آماری بلندمدت (برمبنای داده های تشت تبخیر) و کوتاه مدت (برمبنای داده های لایسیمتر) اساس تحقیق قرار گرفتند. در نهایت نتایج نشان داد که به ترتیب، مدل های شبکه ی عصبی مصنوعی rbf با تابع محرک تانژانت هایپربولیک خطی و الگوریتم دلتا بار دلتا، سری زمانی با مدل exp. smoothing with alpha holt’s linear و سپس روش تجربی فائو- پنمن- مانتیث و بلانی کریدل، کارایی بالاتری در برآورد تبخیر و تعرق در مقایسه با داده های تشت تبخیر دارند. همچنین تمامی روش های مذکور با داده های لایسیمتری کوتاه مدت مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج این مقایسه نشان داد که به ترتیب، مدل های شبکه ی عصبی مصنوعی mlp با تابع محرک سیگموئید و الگوریتم مومنتم، سری زمانی با مدل arima(2,0,1) و سپس روش های تجربی هارگریوز (1985) و تورنت وایت، کارایی بالاتری را در برآورد تبخیر و تعرق دارند. در نهایت براساس مدل برتر شبکه ی عصبی مصنوعی، میزان تبخیر و تعرق برای ایستگاه های مختلف منطقه برآورد شد و پس از بررسی 50 روش مختلف میان یابی، براساس روش های برتر زمین آمار، مقادیر تبخیر و تعرق پتانسیل برای سطح حوزه ی آبخیز کاشان پهنه بندی گردید.

حوضه فلات مرکزی، یکی از مناطق خشک کشور ایران محسوب می شود. این حوضه، با کمبود شدید منابع آب مواجه است. بنابراین ضروری است تا با برنامه ریزی صحیح و مدیریت کارآمد منابع آب، از بروز خشکسالی جدی ناشی از کمبود آب در این حوضه جلوگیری شود. یکی از موارد مهم جهت مدیریت بهینه منابع آب، پیش بینی خشکسالی در سطح منطقه ای است. لذا در این پژوهش به منظور پیش بینی بارندگی و شاخص خشکسالی هواشناسی spi، از مدل های سری زمانی، شبکه عصبی مصنوعی چندگامی مستقیم (dmsnn) با پارامترهای ورودی باران یا spi (ساختار اول) و شبکه عصبی مصنوعی چندگامی مستقیم (dmsnn) با پارامترهای ورودی باران یا spi و سیگنال های اقلیمی (ساختار دوم) استفاده گردید. سپس مقادیر باران و spi در دوره آماری 2003-1981 برای توسعه مدل ها و در دوره آماری 2010-2004، به منظور پیش بینی یک تا 6 گام به جلو در مقیاس ماهانه و دو گام به جلو در مقیاس فصلی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین مقادیر مشاهده ای و پیش بینی شده بارندگی و spi با استفاده از آزمون های z و f مورد مقایسه قرار گرفتند و به منظور بررسی کارایی مدل، معیارهای r، rmse و mae استفاده شدند. در نهایت نتایج نشان داد که شبکه عصبی dmsnn در ساختار اول برای پیش بینی در مناطق غربی حوضه که بارندگی بیشتر و خشکسالی کمتر دارند، مناسب هستند و مدل آریما برای پیش بینی در سه ماه اول در مناطق دیگر حوضه که بارندگی کم و خشکسالی بیشتر دارند، مناسب هستند. همچنین نتایج شبکه عصبی dmsnn در ساختار دوم نشان داد که این شبکه در مقیاس ماهانه و فصلی، تأثیر چشم گیری در بهبود مدل نسبت به ساختار اول ندارد که این موضوع، بیان-کننده این است که شاخص های پیوند از دور، تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی این حوضه نداشته است.

چکیده به منظور مدیریت مناسب یک حوضه آبخیز، شناخت ساختار، عملکرد و ارتباطات آن ضروری است. مهم‎ترین بخش از این شناخت مربوط به شناسایی ارتباطات ورودی‎ها و خروجی‎ها و نحوه عملکرد آن‎ها و ارائه مدلی جهت معرفی بارش و رواناب حوضه است. رابطه بارندگی‎–‎رواناب، یکی از پیچیده‏ترین فرآیند‏های هیدرولوژیکی است که درک آن از اهمیت زیادی در هیدرولوژی و منابع آب برخوردار است. نتایج مدل‏های آماری و رگرسیونی برای بررسی این پدیده غالباً با توجه به وابستگی به تابع حمایت‎کننده از مدل، با خطا همراه است. امروزه سیستم‏های هوشمند عصبی و عصبی‎–‎ فازی با توجه به توانایی در حل پدیده‏های غیر خطی و پیچیده با تکیه بر سامانه‎های هوشمند آموزش‎پذیر، کاربردهای فراوانی در مسائل مختلف مهندسی آب از جمله هیدرولوژی و مدل‎سازی بارش‎-‎رواناب پیدا کرده‏اند. در این تحقیق توانایی مدل‏های سری زمانی، رگرسیونی، انواع مدل‎های شبکه عصبی و شبکه عصبی- ‎فازی، جهت شبیه‏سازی فرآیند بارش‎–‎رواناب در حوضه آبخیز ناورود واقع در استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. مدل‎های شبکه عصبی mlp، rbf و gff (بیش از 50 معماری با انواع توابع محرک و الگوریتم‎های آموزشی) و مدل‎ عصبی – فازی anfis (بیش از 160 معماری با انواع توابع محرک، توابع عضویت، الگوریتم‎های آموزشی و مدل‎های فازی) با استفاده از نرم‎افزار neuro‎solution و به ترتیب 12 و 13 مدل سری زمانی برای داده‎های روزانه و ماهانه با استفاده از نرم‎افزار ‎statgraphicsx64 استفاده شدند. در نهایت نتایج نشان داد که برای داده‎های روزانه به ترتیب، مدل شبکه عصبی mlp با تابع محرک تانژانت هایپربولیک و الگوریتم لونبرگ مارکوارت، مدل anfis با تابع بایاس، الگوریتم لونبرگ مارکوارت، تابع عضویت زنگوله‎ای و مدل فازی تاکاگی سوگنو و سپس مدل سری زمانی (‎1،1،2‎‎‎arima (‎ کارایی بالاتری در مدل‎سازی بارش – رواناب نسبت به مدل gff، rbf و مدل رگرسیونی دارند. همچنین نتایج در مورد داده‎های ماهانه نشان داد که به ترتیب، مدل شبکه عصبی mlp با تابع محرک تانژانت هایپربولیک و الگوریتم لونبرگ مارکوارت، مدل anfis با تابع تانژانت، الگوریتم دلتا بار دلتا، تابع عضویت گوسی و مدل فازی تاکاگی سوگنو و سپس مدل rbf ‎کارایی بالاتری در مدل‎سازی بارش‎–‎رواناب نسبت به مدل gff، مدل رگرسیونی و سری زمانی (‎1،1،2‎‎‎arima(‎ دارند.

خشکسالی یکی از بزرگ¬ترین بلایای طبیعی محسوب می¬شود که تأثیر آن بر جوامع بشری بیشتر از سایر بلاهای طبیعی است. به منظور بررسی خشکسالی¬ها، چندین شاخص خشکسالی اقلیمی وجود دارد. اگرچه هیچ کدام از شاخص¬ها برتری مطلق نسبت به سایر شاخص¬ها در همه شرایط ندارند، اما از آن جایی هر یک از شاخص¬ها برای اهداف معینی ساخته شده¬اند، بررسی خشکسالی با آنها ممکن است به جواب¬های متعددی مبنی بر وجود یا عدم وجود خشکسالی منتج شود و لذا بعضی از آنها برای محیط¬ها و کاربردهای خاصی مناسب¬ترند. در تحقیق حاضر، شش شاخص خشکسالی اقلیمی شامل شاخص دهک¬ها (di)، شاخص درصد نرمال بارندگی (pnpi)، شاخص بارش استاندارد شده (spi)، شاخص معیار استاندارد (z)، شاخص معیار بارندگی سالانه (siap)، شاخص ناهنجاری بارندگی (rai) ارزیابی شد. همچنین وضعیت خشکسالی با استفاده از روش زنجیره مارکوف و آزمون دنباله¬ها مورد ارزیابی قرار گرفت و با استفاده از مدل¬های سری زمانی بارندگی تا چند سال آینده پیش¬بینی شد و وضعیت خشکسالی نیز برای سال¬های آینده بررسی شد و در نهایت وضعیت خشکسالی برای استان ایلام پهنه¬بندی شد. در نهایت نتایج حاصل از آزمون فرضیه¬ها نشان داد که روش¬های زنجیره مارکوف و آزمون دنباله¬ها و همچنین بررسی شاخص¬ها برای بررسی وضعیت خشکسالی استان، روش¬های مناسبی هستند. همچنین خشکسالی در تمام نقاط منطقه حادث بوده، اما شدت آن در نواحی مختلف فرق می¬کند. همچنین نتایج پیش¬بینی با استفاده از سری زمانی نشان داد که در آینده خشکسالی با درجات مختلف مشاهده خواهد شد. نتایج حاصل از نقشه¬های پهنه¬بندی نتایج حاصل از پیش¬بینی¬های سری زمانی را تأیید می¬کند و نشان¬دهنده این است روند فعلی گسترش خشکسالی ادامه نخواهد یافت و جهت گسترش خشکسالی از شرق و شمال شرق – غرب و شمال غرب به غرب و شمال غرب- شرق و شمال شرق تغییر پیدا خواهد کرد.

تحلیل فراوانی سیلاب در طرح¬های مختلف نظیر طرح¬های آبخیزداری و مهندسی آب، بسیار حائز اهمیت است. تحلیل فراوانی سیلاب، رابطه واحدی را بین بزرگی سیلاب و دوره بازگشت مربوط به آن ایجاد می¬کند. در این پژوهش، روش¬های گشتاور خطی و تبدیل موجک به منظور تحلیل فراوانی منطقه¬ای سیلاب در استان¬های تهران و البرز مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور تحلیل فراوانی منطقه¬ای سیلاب، نیاز به تعیین مناطق همگن آب¬شناسی است. بنابراین ابتدا 49 ایستگاه هیدرومتری در استان¬های تهران و البرز با استفاده از آنالیز خوشه¬ای و الگوریتم k-means به دو منطقه تفکیک شدند. سپس شاخص¬های صحت¬سنجی برای تعیین تعداد خوشه¬های بهینه محاسبه شدند. نتایج آزمون¬های گشتاور خطی نشان داد که به منظور همگنی ایستگاه¬های هیدرومتری منطقه مورد مطالعه، باید 6 ایستگاه موجود در خوشه اول به خوشه دوم منتقل شوند و سپس ایستگاه¬های موجود در خوشه دوم به چهار منطقه مجزا تفکیک شوند. در مرحله بعد، بهترین تابع توزیع منطقه¬ای با استفاده از آزمون نیکویی برازش zdist مورد بررسی قرار گرفت و برای دو منطقه، تابع لوجستیک تعمیم یافته و برای سه منطقه دیگر، توابع پیرسون نوع 3، نرمال تعمیم یافته و مقادیر حدی تعمیم یافته به عنوان بهترین تابع تشخیص داده شد. در نهایت فراسنج¬های منطقه¬ای توزیع¬های منتخب و مقادیر چندک¬های احتمال با دوره بازگشت¬های گوناگون و سیلاب محاسبه شدند. همچنین در روش تبدیل موجک، سیگنال ایجاد شده از سیلاب ایستگاه¬های منتخب با استفاده از موجک مادر تجزیه شد و داده¬های حاصل از تجزیه، با معادلات مناسب برازش یافتند. به همین منظور از موجک¬های هار و دوبشی (1 تا 5) برای انطباق بهتر با سیگنال، در سطح تجزیه یک استفاده شد. در نهایت با استفاده از آزمون کولموگروف- اسمیرنوف، بهترین تابع توزیع انتخاب و به کمک توابع توزیع، تحلیل فراوانی سیلاب انجام شد.

با توجه به اهمیت رواناب تولید شده در مدیریت منابع آب و حوزه های آبخیز، در این پژوهش مدل هیدرولوژیکی توزیعی wetspa و مدل های هوشمند یکپارچه شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (mlp) و شبکه عصبی- فازی تطبیقی (anfis) به منظور شبیه سازی فرآیند بارش- رواناب و تخمین دبی روزانه حوزه آبخیز بالخلوچای در استان اردبیل مورد استفاده قرار گرفتند. برای این منظور، ابتدا لایه¬های رقومی مورد نیاز شامل مدل رقومی ارتفاع از نقشه های توپوگرافی 1:50000 منطقه، نقشه کاربری اراضی از پردازش تصویر etm+ ماهواره لندست 7 و نقشه بافت خاک با تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی 38 نمونه خاک سطحی برداشت شده از حوزه آبخیز، با اندازه سلولی 100×100 متر برای منطقه مورد مطالعه تهیه شدند. همچنین سری¬های روزانه بارندگی، تبخیروتعرق پتانسیل، دما و دبی از سازمان آب منطقه ای استان اردبیل به دست آمدند. سپس داده های سال های آبی 1387-1386 تا 1389-1388 به منظور واسنجی مدل wetspa و آموزش مدل های هوشمند عصبی و داده های سال های 1390-1389 و 1391-1390 به منظور اعتبارسنجی و آزمون مدل های مذکور مورد استفاده قرار گرفتند. واسنجی اتوماتیک و آنالیز حساسیت پارامتر های مدل wetspa نیز با استفاده از نرم افزار pest انجام شد. در نهایت مدل mlp با الگوریتم آموزشی لونبرگ- مارکوارت، تابع انتقال تانژانت آکسون و دو لایه مخفی و مدل anfis با الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا، تابع عضویت زنگوله ای و 50 بار تکرار آموزش به عنوان بهترین ساختار های شبکه های هوشمند عصبی انتخاب شدند. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که در مدل wetspa، ضریب افت آب زیرزمینی (kg) و در مدل های mlp و anfis، دبی روز قبل ایستگاه هیدرومتری یامچی به عنوان حساس ترین پارامترها و حداکثر ذخیره آب زیرزمینی (gmax) در مدل wetspa، بارندگی با دو روز تأخیر در مدل mlp و تبخیروتعرق روزانه در مدل anfis به عنوان پارامترهایی با کمترین حساسیت هستند. بررسی عملکرد مدل ها با استفاده از ضرایب مختلف ارزیابی کارایی نشان داد که مدل های مذکور به ترتیب کاهش دقت شبیه سازی عبارتند از mlp، wetspa و anfis. همچنین نتایج نشان داد که در مدل wetspa، دقت شبیه سازی دبی های بالا بیشتر از دبی های پایین و در مدل mlp، دقت شبیه سازی دبی های پایین بیشتر از دبی های بالا است.

اغلب سیلاب¬های به وقوع پیوسته در دنیا و ایران، خسارات مالی و تلفات جانی بر جای می¬گذارند. به منظور پیشگیری خسارات ناشی از وقوع سیلاب، باید احتمال وقوع و بزرگی سیلاب¬های مهم را برآورد نمود و با به کارگیری روش¬های مناسب و تأسیسات خاص، اثرات سیلاب را کنترل نمود. پیش¬بینی ارتفاع آب در محل¬های بحرانی و مشخص از مسیر رودخانه و نیز پیش¬بینی تغییر ارتفاع سیل در رودخانه¬ها و مخازن، از طریق روندیابی صورت می¬گیرد. در این تحقیق، مدل¬های کانوکس، ماسکینگام خطی و ماسکینگام غیرخطی به منظور شبیه¬سازی هیدروگراف سیلاب در بازه¬ای از رودخانه کشکان در حد فاصل ایستگاه¬های دوآب-ویسیان- کشکان و افرینه- کشکان به طول 35 کیلومتر، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، تعداد 20 هیدروگراف مشاهده¬ای ورودی و خروجی به بازه انتخاب شدند و جعبه¬ابزار solver به منظور تعیین پارامترهای مدل¬ها با دامنه¬های مختلف به کار رفت. سپس مراحل واسنجی و صحت¬سنجی مدل¬ها از طریق آنالیز معیارهای مجموع مربعات خطا (ssq)، مجذور میانگین مربعات خطا (rmse) و ضریب تبیین (r^2) انجام شد. در نهایت نتایج نشان داد که در مدل کانوکس، روش بهینه¬یابی مستقیم دارای نتایج بهتری نسبت به روش گرافیکی است. در مدل ماسکینگام خطی، نتایج روش اول بهتر از روش دوم است. در روش ماسکینگام غیرخطی، دامنهx (3/0-2/0)، k (2/0-01/0)،m (5/2-5/1) نسبت به سایر دامنه¬ها، دارای نتایج بهتری است.

مدل¬سازی فرآیند بارش – رواناب و پیش¬بینی دبی رودخانه، یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلاب-ها، طراحی سازه¬های آبی در حوزه¬های آبخیز و مدیریت خشکسالی است. رابطه بارش – رواناب، یکی از پیچیده¬ترین فرآیندهای هیدرولوژیکی است که درک آن، از اهمیت زیادی در هیدرولوژی و منابع آب برخوردار است. با توجه به اهمیت چگونگی شکل¬گیری رواناب سطحی در یک حوزه آبریز، ارزیابی روش¬هایی که بتواند هیدروگراف جریان را با درنظر گرفتن شرایط هیدرولوژیکی حوزه آبریز شبیه¬سازی کند، بسیار حائز اهمیت است. هدف از این تحقیق، شبیه¬سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز ناورود با مدل فیزیکی – توزیعی wetspa و مدل¬های مفهومی مانند hec-hms و ihacres است. این هدف، برگرفته از نظریه تقسیم¬بندی مکانی مدل¬های هیدرولوژیکی است که در این نظریه، مدل¬ها به سه دسته توزیعی، نیمه¬توزیعی و یکپارچه تقسیم می¬شوند. wetspa، یک مدل توزیعی هیدرولوژیکی – فیزیکی است که می¬تواند سیلاب را در مقیاس حوزه آبخیز با گام¬های زمانی مختلف پیش¬بینی کند. مدل¬های hec-hms و ihacres هم جزء مدل¬های یکپارچه هستند که به دلیل ساختار ساده و داده¬های ورودی کم، همیشه مورد توجه قرار گرفته¬اند. مدل¬های wetspa و hec-hms، از لایه¬های توپوگرافی، کاربری اراضی و بافت خاک و همچنین آمار هواشناسی روزانه برای پیش¬بینی هیدروگراف-های جریان استفاده می¬کنند و مدل ihacres با استفاده از اطلاعات ایستگاه¬های هواشناسی و هیدرومتری موجود، شبیه¬سازی را انجام می¬دهد. نتایج شبیه¬سازی با مدل wetspa نشان داد که این مدل، جریان روزانه رودخانه را در دوره واسنجی و آزمون به ترتیب با معیار جمعی 62/0 و 61/0 شبیه-سازی می¬کند. با توجه به این نتیجه می¬توان بیان نمود که مدل مورد استفاده، برآورد خوبی از دبی اوج و حجم جریان در هر دو دوره داشته است. همچنین نمایه ناش - ساتکلیف به منظور بررسی مدل hec-hms به دو روش scs و کلارک در دوره واسنجی به ترتیب برابر 46/0 و 39/0 و در دوره آزمون برای روش scsو کلارک به ترتیب برابر 30/0 و 17/0 به دست آمد. نتایج به دست آمده، حاکی از ضعف مدل در برآورد جریان روزانه حوضه در دوره آزمون با هر دو روش scs و کلارک است که از دلایل اصلی آن می¬توان به استفاده از داده¬های روزانه به جای داده¬های ساعتی و نیز برفی – بارانی بودن رژیم رودخانه اشاره کرد. همچنین نتایج حاصل از شبیه¬سازی با مدل ihacres نشان داد که معیار ناش- ساتکلیف برای دوره واسنجی برابر 57/0 و برای دوره آزمون برابر 48/0 محاسبه گردید که حاکی از توانایی بالای مدل برای شبیه¬سازی بارش – رواناب در حوضه مورد مطالعه است.

در دهه های گذشته در نتیجه فعالیت های انسانی و طبیعی، میزان گاز های گلخانه ای در اتمسفر افزایش یافته و در نتیجه، دمای کره زمین روند افزایشی به خود گرفته است. افزایش دمای کره زمین به نوبه خود، باعث تغییرات معنیداری در حیطه های مرتبط به ویژه منابع آب و رواناب شده است. بنابراین مطالعه و مدل¬سازی تغییرات عناصر اقلیمی (به ویژه دما و بارش) می تواند در برنامه ریزی های مدیریت منابع آب کشور، بسیار حائز اهمیت باشد. مطالعات مختلفی در زمینه مباحث تغییر اقلیم در سطح دنیا انجام شده است، ولیکن در حال حاضر معتبر ترین ابزار جهت تولید سناریو های اقلیمی، مدل های سه بعدی جفت شده اقیانوس- اتمسفر گردش عمومی جو (aogcm) است. مدل های aogcm تنها قادر به شبیه سازی داده ها در سطوح بزرگ (حدود 50000 کیلومتر مربع) هستند. لذا جهت استفاده از این داده ها، لازم است داده های aogcm توسط تکنیک های مختلف در سطوح ایستگاهی ریزمقیاس¬گردانی گردند. برای این منظور، مدل های مختلف با سطوح دقت و صحت متفاوت وجود دارد؛ اما هیچ یک از آن¬ها را نمی¬توان برای کلیه مناطق توصیه کرد. بنابراین، به منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم، باید مدل¬های مختلف aogcm و همچنین روش¬های ریزمقیاس-گردانی را مورد آزمون قرار داد. در این تحقیق تلاش شده است اثرات تغییر اقلیم بر آبدهی سالانه حوضه قرآن طالار بررسی گردد. بدین منظور، ابتدا ریز مقیاس¬گردانی آماری داده های دما و بارندگی روزانه توسط مدل چندگانه خطی sdsm و مدل شبکه عصبی مصنوعی صورت پذیرفت و سرانجام مدل sdsm به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. سپس با مدل منتخب، مقادیر بارش و دمای روزانه در دوره آتی ریز مقیاس¬گردانی شدند و با مدل ihacres، رواناب حوضه تحت سناریو a2 و b2 مدل hadcm3 برای دوره آماری (2011-2040) شبیه سازی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که در دوره آتی، میزان بارش در ایستگاه قرآن طالار در سناریوهای a2 و b2 به ترتیب 7 و 6 درصد افزایش خواهد یافت که بیشترین افزایش در هر دو سناریو، مربوط به فصل پاییز به ویژه ماه نوامبر است. همچنین میزان دمای حوضه، 34/0 تا 86/0 درجه سانتی گراد و مقدار دبی در سناریوهای a2 و b2، به ترتیب 34/21 و 42/19 درصد افزایش خواهد داشت.

سیل، یکی از مهم¬ترین و مخرب¬ترین خطرات طبیعی است که زندگی انسان¬ها را تهدید می¬کند. بررسی عوامل افزایش تولید رواناب و ایجاد سیلاب نظیر تغییر کاربری اراضی و توسعه شهری، امری ضروری است. در یک حوزه آبخیز با توسعه شهرسازی، سطح نفوذناپذیر حوضه افزایش می¬یابد که افزایش حجم رواناب و دبی اوج سیلاب را به دنبال دارد. در این مطالعه سعی شد تأثیر تغییرات کاربری اراضی و توسعه شهری بر روی پاسخ هیدرولوژیک و سیل¬خیزی طی سال¬های 1371 تا 1392 برای حوزه¬های آبخیز مجاور هم طرقبه و دهبار که در بالادست کلان¬شهر مشهد قرار دارند و از نظر شرایط فیزیکی و اقلیمی مشابه هستند، مقایسه وارزیابی گردد. بدین منظور تعداد 12 واقعه بارش- رواناب همزمان در دو حوزه انتخاب شده و مورد بررسی قرار گرفتند که نتایج نشان¬ می¬داد که مقادیر نمایه نفوذپذیری خاک، ارتفاع رواناب، ضریب رواناب و دبی پیک ویژه در اکثر رویدادها در حوزه طرقبه بیشتر از دهبار است. طبق نتایج حاصله از آزمون¬های نکویی برازش ¬کلموگروف- اسمیرنوف و کای-اسکوئر، توزیع آماری دیگوم، به عنوان بهترین توزیع برای برازش داده¬های دبی حداکثر لحظه¬ای ایستگاه-های حصار و گلستان تعیین شد. برای بررسی وضعیت کاربری اراضی منطقه و روند تغییرات آن نقشه¬های کاربری اراضی در 3 مقطع زمانی سال¬های 1992، 2001 و 2013 با به¬کارگیری تکنیک سنجش از دور و در محیط نرم¬افزار idrisi تهیه شدند. تغییرات قابل ملاحظه¬ای در هر یک از انواع طبقه¬بندی کاربری¬های اراضی در طول بیش از دو دهه در منطقه مورد مطالعه رخ داده است که بر این اساس مساحت باغات و زمین¬های کشاورزی در هر دو حوزه دهبار و طرقبه، روند کاهشی را نشان می¬دهد، درحالی که مساحت مراتع و اراضی بایر و همچنین کاربری مناطق توسعه¬یافته و شهری رو به افزایش بوده است. همچنین بیشترین شیب تغییرات در دوره زمانی مورد مطالعه، مربوط به طبقه کاربری مناطق توسعه یافته و شهری حوزه طرقبه و به¬ویژه طی بازه دوم زمانی یعنی سال¬های 2001 تا 2013 است، در حالی¬که در این دوره، روند افزایشی این طبقه کاربری در حوزه دهبار شیب ملایم و تقریباََ ثابتی را دنبال کرده است.

وقوع خشکسالی های اخیر از یک سو و بهره برداری بیش از حد از منابع آب زیرزمینی دشت کاشان از سویی دیگر، باعث به هم خوردن تعادل آبخوان شده و افت کمی و کیفی آن را در پی داشته است. لذا مدیریت بهره برداری از آبخوان در شرایط مختلف اقلیمی و انسانی، ضروری است و این موضوع، نیازمند شناخت عملکرد سفره آب زیرزمینی است. یکی از راه های شناخت عملکرد آبخوان ها، استفاده از مدل های ریاضی است. یکی از پرکاربردترین مدل ها در این زمینه، مدل سه بعدی modflow است. در این پژوهش، مدل مذکور جهت شبیه سازی آب زیرزمینی دشت کاشان استفاده شد. برای این منظور، پس از تهیه لایه های مورد نیاز مدل با استفاده از نرم افزار gis، واسنجی مدل در دو حالت پایدار و ناپایدار انجام شد. سپس جهت اطمینان از نتایج مدل سازی، اقدام به صحت سنجی شد و تأثیر شرایط مختلف اقلیمی در قالب سناریو های مختلف به مدل اعمال شد. نتایج نشان داد که این مدل، از همبستگی نسبتاً بالایی (84/0) در شبیه سازی آبخوان کاشان برخوردار است. معیارهای ارزیابی مدل در مرحله صحت سنجی نیز، حاکی از صحت مدل سازی در منطقه مذکور بود. همچنین مطالعات خشکسالی نشان داد که خشکسالی اقلیمی در این منطقه، روند مشخصی نداشته و شدید ترین خشکسالی ها در سال های 1375 و 1378رخ داده است. از دیگر نتایج این تحقیق، می توان به تأخیر زمانی 4 ساله بین خشکسالی اقلیمی و خشکسالی هیدروژئولوژیکی در این منطقه اشاره کرد. از نتایج قابل تأمل این پژوهش، می توان به این نکته اشاره کرد که تا سال آبی 80-1379، سطح آب زیرزمینی وضعیت نسبتاً مطلوبی داشته است؛ ولی پس از آن علی رغم وضعیت نسبتاً مطلوب بارندگی، آب زیرزمینی به شدت افت کرده است که نشان دهنده بهره برداری بی رویه از آبخوان است. همچنین نتایج اعمال سناریوها و پیش بینی مدل نشان داد که بیشترین میزان افت سطح ایستابی در شرایط خشکسالی و پس از آن، در شرایط نرمال و ترسالی اتفاق می افتد و بیشترین میزان آن، در بخش های مرکزی آبخوان است. همچنین با ادامه روند فعلی بهره برداری، بیلان آب در 5 سال آینده منفی تر خواهد شد. بنابراین ضروریست با مدیریت صحیح بهره برداری و عدم صدور پروانه تأسیس چاه و همچنین اجرای پروژه های آبخیزداری از جمله آبخوان داری، از ادامه روند افت سطح آب زیرزمینی در این منطقه جلوگیری نمود.

وقوع خشکسالی های اخیر از یک سو و بهره برداری بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی دشت اردستان از سویی دیگر، باعث به هم خوردن تعادل آبخوان شده و افت کمی و کیفی آن را به همراه دارد. لذا مدیریت بهره برداری از آبخوان در شرایط مختلف اقلیمی و انسانی، ضروری است و این موضوع، نیازمند شناخت عملکرد سفره آب زیرزمینی است. یکی از راه های شناخت عملکرد آبخوان ها، استفاده از مدل های ریاضی است. یکی از پرکاربردترین مدل ها در این زمینه، مدل سه بعدی modflow است. در این پژوهش، مدل مذکور جهت شبیه سازی آب زیرزمینی دشت اردستان استفاده شد. برای این منظور، پس از تهیه لایه های مورد نیاز مدل با استفاده از نرم افزار arc-gis، واسنجی مدل در دو حالت پایدار و ناپایدار انجام شد. سپس جهت اطمینان از نتایج مدل سازی، اقدام به صحت سنجی شد و تأثیر شرایط مختلف اقلیمی در قالب سناریو های مختلف به مدل اعمال شد. نتایج مدل سازی نشان داد که این مدل، از همبستگی نسبتاً بالایی در شبیه سازی آبخوان اردستان برخوردار است. همچنین نتایج، نشان دهند? بیلان منفی دشت و به تبع آن، تغییرات حجم ذخیر? منفی و کاهش 20 درصدی ذخیر? ثابت آبخوان بود. بنابراین نقشه های ترسیم شده توسط نرم افزار arc-gis و خروجی های مدل سازی، گویای این موضوع است که در چنین شرایطی، سطح آب زیرزمینی دشت اردستان طی 10 سال اخیر، حدود 04/18 متر افت داشته است. در نتیجه حوض? اردستان به لحاظ آبی، شرایط دشوار و حساسی دارد و جزء مناطق با وضعیت ممنوعه- بحرانی محسوب می شود. همچنین نتایج اعمال سناریوهای اقلیمی به مدل نشان داد که بیشترین میزان افت سطح ایستابی در شرایط خشکسالی و پس از آن، در شرایط نرمال و ترسالی اتفاق می افتد. مطالعات خشکسالی نیز نشان داد که خشکسالی اقلیمی در این منطقه، روند مشخصی ندارد که آن را می توان ناشی از موقعیت جغرافیایی و شرایط آب و هوایی منطقه دانست. همچنین شدید ترین خشکسالی ها در سال های 1982 و 2000 رخ داده است. با توجه به بررسی روند و دو دنباله u و u’ در طول دور? آماری نیز، یک جهش در سال 1378 رخ داده که در واقع این جهش بعد از یک دور? نسبتاً پر آب در منطقه است که روند معنی دار از این نقطه شروع و با حاکمیت روند منفی یا کاهشی به جهش دوم در سال 1388 ختم می شود. بنابراین با توجه به آنالیز پارامتر بارندگی می توان اذعان نمود که اقلیم منطقه، روند کاهش بارندگی و افزایش شرایط خشکی را سپری می کند. همچنین ضروریست با مدیریت صحیح بهره برداری و عدم صدور پروانه تأسیس چاه و همچنین اجرای پروژه های آبخیزداری از جمله تغذیه مصنوعی، از ادامه روند افت سطح آب زیرزمینی در این منطقه جلوگیری نمود.

مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران با محدودیت های هیدرولوژیکی فراوانی روبرو هستند که این محدودیت ها، اغلب به دلیل کمبود بارش و پراکنش نامنظم بارندگی است. در حال حاضر جمع-آوری آب باران، یکی از روش های موثر در مدیریت منابع آب است. در این پژوهش با توجه به سوابق تحقیق و مطالعات صورت گرفته، معیارهای موثر شیب، تراکم زهکشی و ضریب رواناب به عنوان معیارهای اصلی به منظور مکان یابی عرصه های مناسب جمع آوری آب باران در حوزه آبخیز حسین آباد بلوک عنبرآباد انتخاب شدند. سپس درجه اهمیت و وزن هر کدام از معیارها و زیرمعیارها با استفاده از فرایند تحلیل سلسه مراتبی (ahp) و فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی (fahp) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج وزن دهی معیارها با استفاده از روش های مذکور، نشان داد که معیار شیب به ترتیب با وزنی معادل 558/0 و 535/0 در روش های ahp و fahp، در اولویت اول و معیارهای ضریب رواناب و تراکم زهکشی، به ترتیب در اولویت های دوم و سوم قرار گرفتند. در مرحله بعد، نقشه های نهایی به منظور مکان یابی مناطق مستعد برای جمع آوری آب باران به دست آمدند. نتایج تحقیق نشان داد که مناطق کاملاً مناسب در هر دو نقشه، در شمال و شمال شرقی و بخشی نیز در شرق، جنوب و جنوب شرقی قرار دارند. بنابراین اختلاف چندانی در محدوده گسترش در هر دو نقشه وجود ندارد؛ اما نکته قابل تأمل این است که درصد طبقات بسیار مناسب و مناسب به ترتیب در روش های ahp و fahp، برابر 10/60 و 47/66 درصد است؛ همچنین مقایسه دو روش استفاده شده با توجه به ضریب کاپای 75% نشان داد که بیشترین سلول های جابه جا شده در طبقات مناسب و کاملاً مناسب است. در نهایت با توجه به طبقه های مناسب و کاملاً مناسب به دست آمده از روش fahp، موقعیت مناطق مناسب برای عملیات اجرایی جمع آوری آب باران شامل استخرهای آبگیر، مخزن نفوذ در روی زمین، مخزن نفوذ در امتداد جریان آبراهه ها، سدهای اصلاحی، پیتینگ، کنتورفارو، روش های غیردرجا و سکوبندی در منطقه مطالعاتی مشخص شدند. در نهایت عملیات پیتینگ با مساحتی برابر 53/2855 هکتار، بیشترین مساحت و عملیات سکوبندی با مساحتی برابر 01/1 هکتار، کمترین مساحت را به خود اختصاص دادند.