مدیریت صحیح منابع آب مهمترین روشی است که می توان از طریق آن آثار منفی و رو به فزونی کم-آبی را کاهش داد. از این بین کنترل و مدیریت سیلاب بروی اراضی کم شیب گام بسیار مهمی است که علاوه بر تغذیه سفره های آب زیرزمینی، بر خصوصیات خاک های منطقه پخش نیز تاثیر بسزایی می گذارد. سازه سنتی سوما که در بین ترکمن های ساکن شمال ایران رواج دارد در زمین هایی با مساحت بین 1000 تا 10000 متر مربع ساخته می شود. این سازه ها پشته های خاکی نگهدارنده ی آب است که در عرض دره های پخ ساخته می شود. در این تحقیق جهت ارزیابی عملکرد سازه سوما، در حوضه آبخیز تروتی 10سازه سوما با شرایط یکسان از نظر قدمت انتخاب و در محدوده هر یک از آنها 3 پروفیل و در خارج هر یک از این سازه ها نیز 1 پروفیل به عنوان شاهد به عمق یک متر حفر گردید. سپس از افق های 30-0، 60-30 و 90-60 سانتی متر جهت انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایی نمونه خاک تهیه گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد خصوصیات شیمیایی خاک از جمله، پتاسیم(ppm)، فسفر(ppm)، درصد آهک، اسیدیته، هدایت الکتریکی (ds.m-1)، درصد کربن آلی، درصد ماده آلی و درصد نیتروژن در هر سه عمق به طور معنی داری در محل های نمونه-برداری بین عرصه تیمار (داخل بند) و عرصه شاهد (خارج بند) تفاوت داشتند. درصد رس در عمق 30–0 سانتی متر تفاوت معنی داری بین عرصه های تیمار و شاهد داشت. ولی درصد ماسه و سیلت تفاوت معنی داری در هیچ یک از عمق های نمونه برداری نشان نداد. استحصال سیلاب توسط سازه های سنتی سوما بر بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک موثر می باشد. البته این تاثیر بر خصوصیات شیمیایی بیشتر از خصوصیات فیزیکی بوده است. اظهار نظرهای ساکنان منطقه حاکی از این است که استفاده و بهره برداری از سازه سنتی سوما باعث 10 برابر شدن میزان عملکرد محصول شده است. استحصال سیلاب در سازه سوما هم از جهت زراعت سیلابی و هم از جهت تغذیه سفره-های آب زیرزمینی و نیز به جهت ایجاد اشتغال، جلوگیری از مهاجرت روستائیان به شهرها و پیشگیری از سیل مناسب می باشد.

کمبود آب در مناطق خشک، بحرانی جدی و مداوم است. لذا لازم است ساکنین این مناطق اطلاعاتی در خصوص ذخیره و مصرف بهینه آب داشته باشند. بنابر این استحصال آب به عنوان هدفی اقتصادی و موثر مطرح می شود. کسب اطلاعات دقیق درباره سیستم های گوناگون جمع آوری آب از نیازهای عمده است. مهم ترین مرحله در بکارگیری سیستم های جمع آوری آب باران، مکان یابی عرصه های مناسب است. با شناسایی محل های مناسب برای این منظور صرفه جویی قابل ملاحظه ای در زمان و هزینه صورت می گیرد. در این تحقیق جمع آوری آب باران از پشت بام در شهرستان گلبهار نیز مورد ارزیابی اقتصادی قرار گرفته است. تکنیک استحصال آب باران از پشت بام علاوه بر کاهش حجم رواناب موجود در حوزه آبخیز شهرستان گلبهار، سبب بهره برداری بهینه از منابع آبی موجود در حوزه آبخیز مورد نظر می گردد. هدف از انجام این تحقیق، ایجاد چهار چوبی جهت مکان یابی عرصه های دارای توان استحصال آب است. به منظور مکان یابی مناطق مناسب برای جمع آوری آب باران ابتدا منطقه مورد مطالعه به دو منطقه توسعه یافته و توسعه نیافته تقسیم شده است. به منظور ارزیابی مکانی پتانسیل تولید رواناب و تغذیه آب زیرزمینی، در ابتدا از یک مدل مفهومی ارتباط بین بارندگی و پتانسیل رواناب استفاده شده است. بااستفاده ازاین مدل، مقادیر پتانسیل رواناب و تغذیه آب زیرزمینی به دست آمد سپس با استفاده از تجزیه و تحلیل رستری در محیط نرم افزار arc gis نقشه های پتانسیل رواناب و تغذیه آب زیرزمینی به دست آمد. درمرحله بعد اولویت بندی مناطق دارای پتانسیل جمع آوری آب سطحی و تغذیه آب زیرزمینی و سپس اولویت بندی بر اساس شاخص اقتصادی مناطق دارای پتانسیل جمع آوری آب سطحی و تغذیه آب زیرزمینی در هر زیرحوزه انجام شد. جهت ارزیابی اقتصادی از روش سود به هزینه استفاده شده است. نتایج نشان داد زیرحوزه هایی از نظر اقتصادی دارای شرایط مناسبتری برای استحصال آب هستند، که از نظر مجموع آب قابل جمع آوری دارای مقادیر بیشتری بوده و هزینه استقرار کمتر دارند. برآورد اقتصادی وشرایط فیزیکی نشانگر اولویت زیرحوزه ها از نظر جمع آوری آب است. می توان گفت ارزیابی مکانی انجام شده در این تحقیق با استفاده از بانک اطلاعاتی وسیعی انجام شده است. این روش توانایی بهبود مدیریت منابع آبی در حوزه آبخیز گلبهار و حوزه های مشابه را دارد. روش ارائه شده در این مطالعه، سیستم اطلاعات جغرافیایی را به عنوان یک ابزار قدرتمند و مفید جهت تهیه، پردازش، تلفیق لایه ها و استخراج داده ها از لایه های تهیه شده و آنالیز و مدیریت داده های مکانی معرفی می نماید. بدین ترتیب با هدایت سیستم های جمع آوری آب به محل های مناسب، علاوه بر افزایش کارآیی این سیستم ها در وقت و هزینه نیز صرفه جویی می گردد.

مدلسازی فرایندهای هیدرولوژی این توانایی را دارد که اطلاعات بهتری برای مدیریت حوضه به دست آورده، دید بهتر و جامع تری نسبت به حوضه ایجاد نماید. در این تحقیق بیلان آب و جریان خروجی حوضه آبخیز چهل چای مدلسازی گردید. برای مدلسازی بیلان آب و جریان خروجی از محیط pcraster استفاده گردید. pcraster که یک محیط gis و مدلسازی دینامیک عمومی است که برخلاف سایر محیط های gis مثل arcview و arc gis که محیط gis استاتیک می باشند، قابلیت دینامیک محیط pcraster امکان ساخت مدل های دینامیک زیست محیطی توزیعی پیوسته (itertive spatio-temporal environmental models) را فراهم می کند. این نرم افزار قابلیت های فراوانی برای شبیه سازی و مدل سازی فرایندهای مختلف هیدرولوژیکی و طبیعی دارد. در این تحقیق عوامل و پارامترهای دخیل در بیلان آب شامل بارش، ذوب برف، تبخیر و تعرق، رطوبت خاک، رواناب سطحی ناشی از بارش، آب پایه و جریان زیرقشری در نظر گرفته شده و با استفاده از روابط موجود بیلان آب مدلسازی گردیده و دبی خروجی روزانه حوضه از مجموع دبی رواناب، جریان زیرقشری و آب پایه به دست آمد. پس از کسب نتایج اولیه برای واقعی تر شدن نتایج شبیه سازی فرایند واسنجی مدل برای دوره آماری مدلسازی (87-1386) انجام گرفت. برای تعیین اعتبار و کارایی مدل فرایند اعتبارسنجی با استفاده از یک دوره آماری سه ساله برای سال های هیدرولوژیکی 86-1385، 85-1384 و 84-1383 انجام گردید. نتایج به دست آمده از مدلسازی با داده های دبی مشاهداتی ثبت شده در خروجی حوضه با استفاده از ضریب نش – ساتکلیف و ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) مورد ارزیابی قرار گرفتند. ضریب نش- ساتکلیف برای دوره واسنجی 7/0 و برای دوره اعتبارسنجی 5/0 به دست آمد. با توجه به این که در منابع علمی بیان شده است که اگر ضریب نش- ساتکلیف بالای 36/0 باشد، نتایج مورد قبول است، نتایج ارزیابی نشان دادند که مدل از کارایی مطلوب و قابل قبولی برخوردار است. در این تحقیق با داشته های موجود مدلی ساخته شد که از کارایی مناسبی برخوردار بود.

حدود 80 درصد از مساحت ایران در مناطق خشک و نیمه خشک قرار دارد و یک سوم این مناطق حساس به خطر بیابانزایی است. بنابراین ارزیابی شدت و شناسایی مهمترین معیارهای بیابانزایی با استفاده از مدل imdpa به عنوان پایه ارزیابی خسارت و مبنای تدوین برنامه های مدیریتی جهت مبارزه و کنترل آن و تعیین سهم مهمترین معیارهای موثر در بیابانزایی منطقه الزامی است. این تحقیق در منطقه نیمه خشک آق بند استان گلستان با وسعت 5/3062 کیلومتر مربع با هدف تهیه نقشه شدت خطر، خسارت بیابانزایی، ارائه و تدوین برنامه مدیریتی متنوع کنترل بیابان انجام شده است. در این تحقیق به منظور ارزیابی خطر بیابانزایی از مدل 9 معیاری imdpa و رخساره های ژئومورفولوژی استفاده شده است که نقشه واحدهای کاری (رخساره های ژئومورفولوژی) بر اساس نقشه های، زمین شناسی، کاربری اراضی، تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی تهیه شده است. تفاوت بین مساحت کلاس های نقشه ها با آزمون کای اسکوئر و صحت مدل با آزمون ناپارامتری من ویتنی مقایسه گردید. نقشه خسارت با ترکیب نقشه های شدت خطر، فراوانی عناصر و درجه آسیب پذیری عناصر بر اساس معادله ریسک تهیه شد. برنامه مدیریت بیابانزایی نیز در در قالب 4 استراتژی مدیریتی شامل: بدون برنامه، حفظ وضعیت موجود، اجتناب از خطر و اقدامات کنترلی ارائه گردید. نتایج نشان داد که منطقه مورد مطالعه شامل 3 واحد، 5 تیپ و 40 رخساره ژئومورفولوژی است. همچنین نتایج ارزیابی نشان داد که معیارهای پوشش گیاهی و خاک به ترتیب با ارزش عددی 67/2 و 54/2 در کلاس شدید (iii) بیابانزایی و سایر معیارها در کلاس متوسط (ii) بیابانزایی قرار گرفته اند. مقایسه آماری آزمون کای اسکوئر 9 معیار در سطح 1 درصد (01/0p<) تفاوت معنی داری را نشان نداده است. ارزش کمی شدت بیابانزایی برای کل منطقه مورد مطالعه 03/2 بدست آمد که در طبقه بندی رایج مدل imdpa، کلاس بیابانزایی برای کل منطقه متوسط (ii) برآورد گردیده است. مقایسه آماری روش imdpa با شواهد زمینی با استفاده از آزمون ناپارامتری من ویتنی نیز نشان داد که اختلاف معنی داری بین آنها وجود ندارد.03/30 درصد از سطح منطقه مورد مطالعه در کلاس خسارت خیلی زیاد و زیاد (iv وiii) قرار گرفته است. کل خسارت ریالی منطقه نیمه خشک آق بند 25/233 میلیارد ریال برآورد گردیده است. 43/14 درصد از سطح منطقه در گزینه بدون برنامه، 14/36 درصد در برنامه حفظ وضع موجود، 2/23 درصد در محدوده اعمال برنامه مدیریتی اجتناب از خطر و 23/26 درصد از سطح منطقه نیازمند برنامه مدیریتی اقدامات کنترلی است.

بسیاری از حوزه های آبخیز موجود در جهان فاقد ایستگاه های هیدرومتری و هواشناسی می باشند. برای به دست آوردن هیدروگراف های جریان برای حوزه های فاقد آمار، روش های متعددی هم چون هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر، هیدروگراف واحد مصنوعی scs و هیدروگراف واحد بی بعد مثلثی توسط محققان ارائه شده اند. این روش ها عمدتا تجربی هستند و تعیین ضرایب آنها اغلب با قضاوت و تجربه کارشناسان صورت می گیرد. لذا نتایج به دست آمده از آنها عمدتا با خطا همراه است. بنابراین با توجه به مشکلات اشاره شده معرفی یک مدل مناسب برای حوزه ی آبخیز فاقد آمار ضروری به نظر می رسد در این راستا می توان به مدل ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک که رودریگز-ایتورب و همکارانش به ترتیب در سال های 1979 و 1982 ارائه نمودند، اشاره نمود. از این رو از مدل های ژئومورفولوژیک و ژئومووکلیماتیک در حوزه آبخیز جعفرآباد با مساحت 10947 هکتار که در 25 کیلومتری جنوب شرق گرگان قرار دارد استفاده شد، تا در صورت شبیه سازی هیدروگراف های سیلاب با کارایی قابل قبول، اثر سناریوهای رگبار بر روی هیدروگراف سیلاب توسط مدل های مورد نظر شبیه سازی گردد و هم چنین بتوان از مدل های مربوطه در حوزه های آبخیز فاقد آمار و مشابه از لحاظ شرایط اقلیمی و ژئومورفولوژیکی استفاده نمود. نتایج حاصل از محاسبات و مقادیر به دست آمده از شاخص های میانگین خطای نسبی و میانگین مربع خطا نشان داد که هیدروگراف های واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک در حوزه آبخیز مورد نظر با خطاهای بسیار زیاد دبی اوج و زمان اوج وقایع انتخابی را برآورد کرده اند به طوری که این خطای زیاد در شبیه سازی جریان سیل حوزه آبخیز جعفرآباد، بررسی اثر سناریوهای رگبار را ممکن نمی سازد. بررسی ها نشان داد که محتمل ترین دلایل عدم موفقیت مدل ها شامل خطای داده های مشاهداتی استخراج شده از روی منحنی سنجه در یک سطح مقطع جریان ناپایدار، دوری ایستگاه باران سنجی از مرکز ثقل حوزه و زیاد بودن سهم جریان زیر قشری در هیدروگراف سیل به دلیل پوشش زیاد جنگل می باشند.

سیل یکی از پدیده هایی است که همه ساله می تواند زیان های جانی و مالی فراوانی را به بار آورد. یکی از روش های کارآمد مدیریت سیل، پهنه بندی شدت و نوع آن است. هدف اصلی این تحقیق پهنه بندی خطر و خسارت سیل در بازه ای به طول 21 کیلومتر از بستر اصلی رودخانه گرگانرود در حوضه آبخیز سد بوستان در دو شرایط کاربری فعلی و سناریوی آمایشی است. بدین منظور از تلفیق دو مدل توزیعی- مفهومی مادکلارک در محیط مدل هیدرولوژیکی hec-hms و مدل هیدرولیکی hec-ras استفاده گردید. اطلاعات مورد نیاز برای اجرای مدل مادکلارک در محیط hec-hms شامل فایل شبکه بندی حوضه، شماره منحنی و بارش (شبکه های بارش راداری) با سیستم مختصات shg و ساختار dss می باشد. در این تحقیق فایل های ورودی مدل hec-hms با استفاده از سیستم wms، در ابعاد شبکه سلولی 200×200 متر تهیه گردید. نقشه های بارش شبکه بندی با گام زمانی 15 دقیقه در محیط pcraster و نقشه شماره منحنی شبکه بندی توسط gis، به اندازه ابعاد سلولی شبکه های راداری تهیه شدند. هر یک از نقشه ها به ترتیب با استفاده از نرم افزارهای asc2dss و hec-geohms به فرمت dss تبدیل و جایگزین فایل های نرم افزار wms گردیدند. پس از واسنجی و اعتبارسنجی، مدل برای دوره بازگشت های 2، 5، 10، 25، 50، 100 و 200 سال در دو شرایط کاربری فعلی و سناریوی آمایشی اجرا گردید. دبی پیک هیدروگراف ها به همراه مشخصات هندسی رودخانه و مقاطع عرضی (316 نمونه) تهیه شده توسط نرم افزار hec-georas و ضرایب زبری، جهت شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه وارد نرم افزار hec-ras شد و پس از اجرای مدل نقشه پهنه ی خطر سیل در 5 کلاس با استفاده از gis تهیه گردید. نتایج آزمون آماری نشان داد که پهنه های خطر سیل با دوره بازگشت های مختلف در کاربری آمایشی به طور معنی داری (01/0 p <)، کاهش می یابد. نقشه خسارت عددی و ریالی سیل، پس از شناسایی و کلاس بندی تعداد و درجه آسیب پذیری عناصر در معرض خطر در 5 کلاس تهیه گردید. نتایج نشان داد که عدد کلاس خسارت احتمالی در کاربری فعلی بزرگ تر از کاربری آمایشی است. نتایج حاصل از آزمون معنی داری نشان داد که میزان خسارت ریالی در کاربری سناریوی آمایشی به طور معنی داری (01/0 p <)، افزایش یافته است. که علت آن را می توان به وجود مساحت بیش تری از اراضی کشاورزی به عنوان عناصر با ارزش تر در پهنه های سیل گیر کاربری آمایشی نسبت داد.

خصوصیات کیفی آب از مولفه هایی است که ضرورت در نظر گرفتن آن در برنامه ریزی های مربوط به مدیریت منابع آب کاملاً احساس شده است. در این تحقیق به بررسی نقش کاربری اراضی بالادست بر کیفیت آب های سطحی در حوضه آبخیز سد شیرین دره پرداخته شد. این آبخیز با مساحت حدود 1704 کیلومتر مربع در شمال استان خراسان شمالی قرار دارد. در ابتدا روند تغییرات کاربری اراضی آبخیز و متغیرهای کیفیت آب از سال 1973 تا 2011 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آزمون کای اسکوئر و شاخص کاپا در طول چهار دهه گذشته نشان داد که تغییرات کاربری اراضی بسیار جزئی بود. تحلیل روند متغیرهای کیفیت آب با آزمون من-کندال نیز نشان داد که از یازده متغیر کیفیت آب، فقط یک متغیر روند افزایشی دارد و ده متغیر دیگر بدون روند هستند. در ادامه به منظور تعیین ارتباط کاربری اراضی زیرحوضه ها با کیفیت آب های سطحی، نمونه برداری میدانی انجام شد. نمونه های آب سطحی در خروجی 8 زیرحوضه به صورت ماهانه و در برخی ماه ها به صورت هفتگی از آذر ماه 1390 تا تیر ماه 1391 جمع آوری گردید و مورد آزمایش قرار گرفت. متغیرهای اندازه گیری شده عبارتند از: هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، اسیدیته، اکسیژن محلول، گل آلودگی، نیترات، فسفات و کاتیون ها و آنیون ها. بررسی ارتباط بین شاخص های پوشش/کاربری اراضی زیرحوضه ها و متغیرهای کیفیت آب با استفاده از رگرسیون خطی انجام شد. نتایج نشان دهنده تأثیر معنی دار شاخص های کاربری اراضی بر دو متغیر کیفیت آب(نیترات و کدورت)می باشد. نتایج این پژوهش بیانگر این نکته است که ارتباط بین اکثر متغیرهای کیفی آب و کاربری اراضی در سطح حوضه آبخیز سد شیرین دره معنی دار نمی باشد. از جمله دلایل این نتیجه خلاف انتظار را می توان به شرایط نمونه برداری آب های سطحی مرتبط دانست. نمونه برداری ها اکثراً در شرایط وقوع دبی پایه و عدم وجود رواناب سطحی(سیلاب) صورت گرفته است. جریان پایه رودخانه ها غالباً از آبهای زیرزمینی منشاء می گیرند. در صورتیکه اثر کاربری ها، بیشتر در رواناب های سطحی مشهود است. بنابراین پیشنهاد می گردد که آمار برداری و ثبت متغیرهای کیفیت آب در ایستگاه های پایش جریان در زمان وقوع رواناب ها نیز صورت گیرد. واژه های کلیدی: کیفیت آب، پوشش/کاربری اراضی، آزمون من-کندال، رگرسیون خطی، حوضه آبخیز سد شیرین دره

شناسایی مناطق مولد سیل و رتبه بندی زیر حوزه ها از نظر سیل خیزی در مدیریت حوزه های آبخیز بزرگ، نقش مهمی دارد. از این رو هدف اصلی این تحقیق،شناسایی پهنه های سیل خیزحوزه آبخیزو همچنین رتبه بندی زیرحوزه ها از نظر میزان سهم هر زیر حوزه از هیدروگراف سیل ودبی اوج سیل در محل خروجی حوزه در واحد سطح با استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی مکان wetspa و تکنیک های gis می باشد. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، حوزه ی آبخیز سد بوستان است که یکی از مهمترین حوزه های سیل خیز استان گلستان به شمار می آید. به جهت تحقق اهداف تحقیق، حوزه مورد مطالعه در محیط arcview به10 زیر حوزه تقسیم شد. نقشه مدل رقومی ارتفاعی (dem)، کاربری اراضی و بافت خاک منطقه مورد مطالعه (با فرمت رستری و ابعاد سلولی 90 متر تهیه شدند) و داده‏های هواشناسی و هیدرومتری، ورودی‏های اصلی مدل هستند. شبیه سازی هیدروگراف جریان با مدل wetspa به جهت تحقق اهداف تحقیق در دو گام زمانی انجام شد. ابتدا شبیه سازی هیدروگراف جریان با گام زمانی روزانه در یک دوره آماری 5 ساله (1385-1381) انجام شد که 3 سال آخر دوره برای واسنجی و 2 سال ابتدای دوره برای اعتبار سنجی استفاده شد. نتایج واسنجی و اعتبارسنجی مدل با گام زمانی روزانه، براساس معیار ناش- ساتکلیف به ترتیب 8/69% و 59% بدست آمد. نتایج واسنجی مدل با گام زمانی ساعتی، براساس معیار ناش- ساتکلیف برای رویداد های سیلاب انتخابی در تاریخ های 22/6/85، 5/1/84 و4/12/83 به ترتیب از چپ به راست با دقت 97/69%، 31/64% و 3/53% بدست آمد. نتایج شبیه سازی بدست آمده نشان دهنده تطابق خوب بین هیدروگراف های مشاهد اتی و محاسباتی است. به جهت تعیین شدت سیل خیزی و میزان مشارکت هر یک از زیر حوزه ها، مدل را با رگبار طرحی با زمان تداوم 12 ساعت و دوره بازگشت های 2 و 10 سال اجرا کرده و دبی خروجی کل حوزه با تاثیر تمام زیر حوزه ها محاسبه شد. سپس ده بار دیگر و در هر بار اجرای مدل، با فرض عدم وقوع بارندگی در یکی از زیر حوزه ها، دبی خروجی کل حوزه محاسبه گردید. بدین ترتیب میزان سهم هر یک از زیر حوزه ها در تولید دبی خروجی کل حوزه بدست آمد و بر این اساس رتبه بندی زیرحوزه ها انجام شد.نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد زیر حوزه های شماره 10، 3 و 2 به ترتیب سیل خیزترین زیر حوزه ها می باشند.همچنین نتایج حاصل از بررسی تاثیردور ه ه ای بازگشت مختلف دررتبه بندی زیرحوزه ها ازنظر تاثیردرسیل خروجی حوزه نشان داد با وجود آنکه دبی زیرحوزه ها دردوره های بازگشت بالابیشتراست ولی افزایش دوره بازگشت تغییرمحسوسی در تعیین سهم هر زیر حوزه از دبی پیک کل حوزه ایجاد نمی کند.