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.

اثرات مخرب اجتماعی و اقتصادی سیل در جوامع بشری واقعیتی انکارناپذیر است و همه ساله بسیاری از شهرهای جهان را با مشکل مواجه می سازد، لذا ایجاد سیستم های مدیریت سیلاب و ایمن سازی مناطق در معرض خطر امری لازم و ضروری است. در این راه یکی از اولین و اصلی ترین اقدامات، تعیین مناطق در معرض خطر و پهنه بندی پتانسیل خطر سیل می باشد که با توجه به شرایط سیلاب، بزرگی آن و هندسه رودخانه با روش های مختلفی تعیین می گردد. در این پژوهش ضمن بیان عوامل هیدرولیکی موثر در میزان خطر سیل با استفاده از مدل های هیدرولیکی، پهنه بندی عمق سیلاب در دوره بازگشت 5 ، 25 ، 50 و100 ساله در رودخانه اترک میانی خراسان شمالی، تهیه و پهنه بندی پتانسیل خطر در محیط gis ارایه شده است. در این رساله از نرم افزارهای hec-georas و hec-ras استفاده شده است.

طبیعت امروز به خاطر دست اندازی گسترده بشر به منابع مختلف آن دستخوش مشکلات متعددی شده است که می توان گفت مهم ترین آن ها مسأله کمبود منابع آب شیرین در اقصی نقاط دنیاست. دشت نیشابور یکی از حوضه هایی است که با بحران کمبود آب مواجه است. با توجه به این که بخش کشاورزی بزرگ ترین مصرف کننده آب در منطقه است، لزوم بذل توجه ویژه به مدیریت مصرف آب در این بخش بیش از پیش آشکار می شود. هدف این تحقیق بررسی تأثیر اعمال راهکارهای مدیریت مصرف آب آبیاری بر میزان تقاضا و منابع آب دشت نیشابور است. برای این کار از مدل شبیه-سازی weap استفاده گردید و از میان روش های شبیه سازی هیدرولوژیکی که در این مدل وجود دارد روش بارش- رواناب فائو برگزیده شد. واسنجی مدل برای یک دوره 6 ساله و اعتبارسنجی آن برای یک دوره 4 ساله انجام گرفت. راهبردهای مدیریت مصرف آب و هم چنین شرایط مختلف تغییر اقلیم در قالب سناریوهایی تعریف گردید و سپس بر اساس این سناریوها شبیه سازی مدل برای یک دوره بلند مدت 20 ساله انجام شد. نتایج نشان دادند که با افزایش راندمان آبیاری از میزان تقاضای بخش کشاورزی کاسته می شود و این به کاهش برداشت از منابع آب، و در نتیجه افزایش حجم ذخیره آب زیرزمینی نسبت به سناریوی مرجع می انجامد. هم چنین اصلاح الگوی کشت به سمت محصولات کم مصرف نیز موجب کاهش نیاز آبی کشاورزی به میزان 9 درصد، و نیز باعث جابه جایی تقاضای آبیاری از فصول خشک سال به فصول پربارش می گردد. نتیجه سناریوی دیگر این بود که کاهش سالانه یک درصد از سطح زیر کشت اراضی فاریاب منطقه و افزایش تخصیص آب به بخش صنعت متقابلاً منجر به کاهش سالانه یک درصد از تقاضای آب کشاورزی شده و رقم کسری سالانه آب زیرزمینی 9/7 درصد بهبود خواهد یافت. نتایج حاصل از اجرای مدل lars-wg5 برای دشت نیشابور تحت سناریوهای تغییر اقلیم a1b، a2 و b1 حاکی از افزایش بارش ماهانه و کاهش نسبی تبخیر و تعرق بود، به همین دلیل شبیه سازی مدل weap برای هر سه این سناریوها به کاهش نیاز آبی کشاورزی و افزایش حجم ذخیره آبخوان نسبت به سناریوی مرجع انجامید. در نهایت با ادغام سناریوهای مختلف مدیریت مصرف آب کشاورزی این نتیجه حاصل شد که تأثیرات مثبت ترکیب این سناریوها بیش از حالت منفرد آن هاست، ولی با وجود کاربرد همه روش های مدیریت تقاضای آب در یک سناریو، باز هم بین برداشت و تغذیه آب زیرزمینی تعادل برقرار نشد و کسری مخزن به صفر نرسید، بنابراین با سعی و خطا سناریوی دیگری تدوین شد که در واقع ترکیبی از هر سه سناریوی مدیریت تقاضای آب بود، با این تفاوت که هر کدام از آن ها در سطح بالاتری تقاضای آب را کاهش می دهند. نتیجه شبیه سازی مدل گویای این بود که برای جلوگیری از افت آبخوان لازم است تقاضای کشاورزی به میزان حدوداً 88 درصد کاهش یابد.

حوضه مطالعه فریزی به مساحت 275 کیلومتر مربع از زیر حوضه های اصلی حوضه آبریز کشف رود، در استان خراسان رضوی می باشد.بررسی قابلیت مدل فوق در شبیه سازی دبی ماهیانه حوضه با گردآوری کلیه اطلاعات موجود در منطقه و در نظر گرفتن حداکثر پارامتر های موثر در سیکل هیدرولوژیکی حوضه صورت گرفت، که نتایج قابل قبولی نسبت به واقعیت موجود در منطقه نشان داد. همچنین حساسیت رواناب حوضه نسبت به پارامتر های مختلف بررسی و ارائه گردید و نتایج آنالیز عدم قطعیت رواناب شبیه سازی شده حوضه ارائه گردید.

در تمدن مدرن، شبکه های توزیع آب شهری نقش قابل توجهی در حفظ استانداردهای لازم برای یک زندگی مطلوب را دارند. بهینه سازی این شبکه ها همواره یکی از مسائل بسیار پیچیده و اساسی برای طراحان در دهه های اخیر بوده است و هدف آن یافتن بهترین راه حل برای انتقال آب از مخزن به مصرف کنندگان است به نحوی که تمام نیازهای آنها با کمترین هزینه تأمین شود. در این شبکه ها مولفه های متفاوتی از قبیل لوله ها، پمپ ها و شیرهای کنترل نقش ایفا می کنند. اما در میان این مولفه ها، بهینه کردن سایز لوله ها بیشتر قابل توجه است زیرا حدود 70 درصد هزینه پروژه مربوط به لوله ها است. الگوریتم ژنتیک (ga) به عنوان یکی از مهم ترین الگوریتم های تکاملی نقش بسیار موفقی در حوزه مسائل بهینه سازی داشته است و تاکنون کمتر بصورت کاربردی برای بهینه سازی یک شبکه توزیع آب واقعی استفاده شده است. الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (pso) یکی از الگوریتم های نوین در حوزه بهینه سازی سامانه های آبی است که در ابتدا برای حل مسائل بهینه سازی با متغیرهای پیوسته معرفی شد، اما پس از مدتی برای مسائلی با متغیرهای گسسته نیز توسعه یافت. هدف اصلی در این پژوهش مقایسه و ارزیابی الگوریتم های gaو pso در طراحی بهینه شبکه توزیع آب واقعی شهر جنگل است. بدین منظور برنامه این الگوریتم ها در محیط نرم افزار matlab پیاده سازی شد و سپس با تحلیل گر هیدرولیکی شبکهepanet2.0 تلفیق گردید. برای بدست آوردن بهترین مقادیر پارامترهای این الگوریتم ها، ابتدا بررسی ها بر روی سه شبکه مرجع دوحلقه ای، هانوی و کادو از مطالعات پیشین انجام گردید و سپس نتایج با سایر محققین مقایسه شد که در این شبکه ها psoعملکرد بسیار بهتری نسبت به ga و حتی سایر الگوریتم ها داشت. پس از تعیین اندازه جمعیت اولیه متناسب با سایز شبکه برای هر دو الگوریتم ga و pso، در pso اگر مقادیر c_1 و c_2 ثابت و برابر 05/2 فرض شود با تغییر پارامترهای w و w_damp می توان راه حل بهینه را برای شبکه های توزیع آب پیدا نمود. در بکارگیری ga برای حل مسائل بهینه سازی سیستم های توزیع آب، پس از انتخاب روش چرخه رولت و عملگر آمیزش یکنواخت، بایستی پارمترهای pc، pm و mu مورد بررسی قرار گیرند. پس از اثبات کارایی این الگوریتم ها بر روی شبکه های مرجع و شناخت پارامترهای آنها، از نتایج حاصله در تحلیل شبکه شهر جنگل با توجه به افزایش وسعت شبکه و قیود طراحی استفاده گردید و راه حل های ارائه شده با طراحی شرکت مشاور مقایسه شد. ga و pso پس از طراحی و بهینه سازی هزینه شبکه را به ترتیب 16 و 21 درصد نسبت به شرکت مشاور کاهش دادند. در نهایت یک مدل هایبرید پیشنهادی به نام hgapso که بر پایه ترکیب دو الگوریتم ga و pso رفتار می کند نیز برای طراحی شبکه توزیع آب شهر جنگل استفاده شد. hgapso راه حل بهینه را با کاهش 26 درصدی در هزینه ها نسبت به شرکت مشاور ارائه نمود. بدین ترتیب می توان با استفاده از الگوریتم های تکاملی یک شبکه توزیع آب را با سرعت و دقت بسیار بالاتری در مقایسه با روش های سعی و خطای انسانی طراحی نمود.

با توجه به محدود بودن منابع آب در کشور، مدیریت منابع آب به عنوان راهکاری مناسب برای حل بحران ضروری می باشد. برای مدیریت صحیح و علمی منابع آب نیاز به فهم بهتر و دانستن مجموعه پیچیده تعاملات مرتبط با آب در بیلان آب یک حوضه است. تبخیر-تعرق یکی از اجزای مهم بیلان آب می باشد که اندازه گیری مقدار واقعی آن مشکل است و روش های تعیین آن محدود می باشند. در این تحقیق سعی شد تا با استفاده از روش سنجش از دور (سبال) برآورد دقیقی از تبخیر- تعرق واقعی در مقیاس حوضه- سال بدست آید. برای انجام این کار ابتدا با استفاده از داده های هواشناسی و شاخص spi سال های (84-83 ، 85-84 ، 87-86 ) به ترتیب به عنوان سال تر، نرمال و خشک تعیین گردیدند. سپس با استفاده از روش سبال و تصاویر ماهواره ای مودیس تبخیر- تعرق واقعی برای دشت نیشابور در مقیاس حوضه – سال محاسبه شد. نتایج بدست آمده با نتایج مدل swat مقایسه گردید که دقت خوبی را نشان می داد. با توجه به این که هدف از این تحقیق ارائه روشی دقیق، ساده و مقرون به صرفه برای برآورد تبخیر تعرق واقعی در مقیاس حوضه- سال بود، از بین روابط واسنجی شده معادله یانگ با 3/28 = rmse میلی متر و 90/0= r2 برای کل حوضه و رابطه abcd با 24/16= rmse میلی متر و 90/0r2 = برای دشت و رابطه یانگ با 37/19rmse = میلی متر و 90/0r2 = برای کوه بهترین جواب را برآورد نمودند.

بهره برداری بهینه از مخازن سدها یکی از مسائل مهم بهینه سازی در زمینه مدیریت منابع آب است. سیستم بهره برداری از مخزن دارای پیچیدگی هایی است که سبب می شود بهینه سازی آنها با روش های تحلیلی دشوار و هزینه بر باشد. در سال های اخیر برای ارائه راه حل های مناسب در این خصوص روش ها و الگوریتم های مختلفی بکار گرفته شده است که در این میان الگوریتم های فراکاوشی نیز مورد توجه محققان در حوزه مدیریت منابع آب در سراسر دنیا قرار گرفته و از آن استفاده های فراوانی شده است. در تحقیق حاضر برای بهینه سازی یک سامانه دو مخزنه با اهداف حداکثر کردن در آمد حاصل از فروش انرژی نیروگاه و افزایش حجم ذخیره سیلاب در حوضه آبریز قزل اوزن، از الگوریتم چندهدفه مجموعه ذرات (mopso) استفاده شده است. در این مدل، با توجه به مقادیر مشخصی از متغیرهای تصمیم (میزان رهاسازی آب به نیروگاه در طول دوره طرح)، مناسب ترین الگوی بهره برداری از مخزن سدها، ذخیره حجمی از مخزن جهت کنترل سیلاب، تخصیص بهینه آن به نیروگاه ها و در نهایت درآمد حاصل از فروش انرژی تولیدی بدست می آید. از آنجایی که توابع هدف مسئله در تقابل با یکدیگر می باشند، نتایج نهایی مسئله بصورت چندین راه حل بهینه که نسبت به هم برتری ندارند (مجموعه جواب های بهینه پارتو) ارئه شده است. هریک از این راه حل ها، روشی از بهره برداری را مشخص می کنند. تصمیم گیرنده براساس شرایط موجود منطقه مورد مطالعه، یکی از این روش ها را انتخاب خواهد کرد. در این پژوهش در شرایط مساوی مقدار 7 میلیارد ریال درآمد برای نیروگاه و 10 میلیارد مترمکعب نیز برای کنترل سیلاب بدست آمد.

حوضه آبریز بجنورد با وسعت حدود 65 کیلومتر مربع در شمال شرق ایران در استان خراسان شمالی واقع شده است. در این مطالعه بخش اعظم زمان، صرف تهیه مدل مفهومی (شناخت هندسه آبخوان، لایه شناسی، ضرایب هیدرودینامیک، تغذیه و تخلیه، و شرایط مرزی) قابل قبولی شد که برای استفاده در مدل عددی کارآمد باشد. آنچه از نتایج مدل عددی برمی آید غنی بودن مدل مفهومی ساخته شده را آشکار می سازد. پس از گذر از مرحله ساخت مدل مفهومی، تغییرات سطح ایستابی دشت بجنورد با استفاده از نرم افزار gms شبیه سازی شد. برای واسنجی مدل، از داده های اندازه گیری شده در سالهای1380 تا 1390 استفاده گردید. به دلیل زیاد نبودن تعداد پیزومترها امکان تخمین پارامترهای هدایت هیدرولیکی، ضریب ذخیره و میزان تغذیه با استفاده از کالیبره دستی یا روش سعی و خطای دستی وجود داشت و با تطابق ارتفاع سطح ایستابی اندازه گیری شده و بدست آمده از اجرای مدل در شرایط ماندگار و غیر ماندگار انجام پذیرفت. نتایج واسنجی نشان داد که مدل به خوبی توانسته است تغییرات سطح آب زیرزمینی را شبیه سازی کند. واسنجی مدل هم با داشتن داده های تراز سطح آب مهر90 الی اسفند91 صورت گرفت. دوره صحت سنجی در نظر گرفته شده برای اعتبارسنجی مدل هم مهر 1390 الی اسفند 1391بود که مدل به خوبی توانست این دوره را شبیه سازی کند. در نهایت سناریوهایی بر مدل اعمال شد که حذف چاه های شرب و نیز اجرای سیستم جمع آوری فاضلاب را در سال های آینده آبخوان (تا سال 1400) مدنظر داشت. نتایج نشان داد که با حذف برداشت های شرب از چاه های واقع در آبخوان آبرفتی سطح آب زیرزمینی بالا می آید. همچنین حذف چاه های جذبی در نتیجه اجرای سیستم جمع آوری فاضلاب تا 43درصد از میزان تغذیه آب زیرزمینی می کاهد. این کاهش در تغذیه، فروافتادن تراز سطح آب زیرزمینی را منجر می شود.

در این تحقیق داده های مدل گردش عمومی جو hadcm3 و gfcm21 با استفاده از مدل lars-wg5 طبق سناریوهای a1b و a2 تأیید شده ipcc ریز مقیاس شده و مقادیر روزانه بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه و ساعت آفتابی استان خراسان رضوی در دوره 2030-2011 شبیه سازی شد. سپس میانگین سالانه پارامترهای بارندگی و تبخیر تعرق پتانسیل برای محاسبه شاخص خشکی یونیپ (unep) برآورد گردید. برای محاسبه شاخص خشکی دوره پایه، از روش پرستلی تیلور برای برآورد تبخیر تعرق پتانسیل استفاده شد و کلاس خطر بیابان¬زائی ایستگاه¬های مورد مطالعه مشخص گردید. نتایج حاکی از آن است که مدل hadcm3 تحت دو سناریو برآورد بیشتری از تغییرات شاخص خشکی را نشان می¬دهد و مدل gfcm21 تحت سناریوی a1b، شاخص خشکی را با تغییرات کمتری برآورد کرده است. اقلیم ایستگاه¬های مشهد، کاشمر، سرخس، سبزوار، گلمکان و تربت¬حیدریه نیمه¬خشک بوده و در کلاس بیابان¬زایی شدید قرار خواهند گرفت و ایستگاه گناباد تحت مدل hadcm3 به سمت نیمه¬خشک شدن اقلیمی پیش خواهد رفت. جهت بررسی تغییرات رخ داده در گسترش مکانی اقلیم های خشک ونیمه¬خشک خراسان رضوی پهنه بندی براساس شاخص مورد مطالعه صورت گرفت. نتایج نشان داد که اکثر گستره خراسان رضوی شاهد افزایش در شاخص زیست¬اقلیمی یونیپ بوده است و اقلیم استان در دو دهه آتی تمایل به سمت نیمه¬خشک شدن اقلیمی دارد. نتایج حاکی از آن است که گسترش مکانی اقلیم نیمه¬خشک در قسمت¬های شمال، شمال شرق و مرکزی استان می¬باشد و قسمت¬های جنوبی استان با شدت و گسترش کمتری شاهد گسترش اقلیم نیمه¬خشک است و از پتانسیل بیابان¬زائی بسیارشدیدی برخوردار است.

کمبود منابع آب، رشد جمعیت و هزینه های بسیار زیاد احداث مخازن جدید تنها بخشی از دلایلی است که سبب می شود مخازن سدها بهینه سازی شوند. هرچند که موانع و پیچیدگی های بسیار زیادی در بهینه سازی مخازن سدها وجود دارد که امکان استفاده از روش های تحلیلی را دشوار و پرهزینه نموده است و سبب شده است تا محققان در سال های اخیر به سمت استفاده از الگوریتم های بهینه سازی حرکت نمایند. یکی از پیچیدگی هایی که در زمینه بهینه سازی بهره برداری از مخازن وجود دارد، تضاد اهداف با یکدیگر می باشد. به عنوان مثال کنترل سیلاب و سود ناشی از تولید انرژی برق-آبی دو هدف متضاد با یکدیگر می باشند. در پژوهش حاضر نیز کنترل سیلاب و سود ناشی از تولید انرژی برق-آبی برای یک مساله دو مخزنه در حوضه آبریز قزل اوزن مورد بررسی قرار گرفته است. این مساله چند هدفه با توجه به قیودات و توابع جریمه مربوطه، با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری بهینه سازی شد و جواب های حاصل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. به دلیل چند هدفه بودن مساله مورد بررسی، دارای مجموعه جواب بهینه پارتو می باشیم که در این مجموعه، جواب ها هیچ برتری نسبت به یکدیگر ندارند و انتخاب هر جواب تنها به نظر تصمیم گیرنده و شرایط موجود بستگی دارد. در این مساله مخازن در ماه های سیلابی دارای کمترین ارتفاع بمنظور کنترل سیلاب، و در ماه های تابستان به دلیل افزایش مصرف برق و همچنین افزایش هزینه آن، شاهد بیشترین درآمد ناشی از فروش انرژی برق-آبی هستیم.

خشکسالی یک وضعیت اقلیمی پراهمیت است که قسمت¬های زیادی از جهان را تحت تاثیر قرار می-دهد و در واقع پیچیده¬ترین مخاطره جوی است. این فرآیند پیچیده به 4 دسته: خشکسالی هواشناسی، خشکسالی کشاورزی، خشکسالی هیدرولوژیکی و خشکسالی اقتصادی و اجتماعی تقسیم می¬شود. اطلاع از شدت، طول¬مدت و مکان تحت¬پوشش این پدیده باعث کمتر شدن آسیب¬های ناشی ازخشکسالی می¬ گردد. کشور ایران با قرار گرفتن در منطقه خشک جهان همواره در معرض وقوع این پدیده است. متوسط بارش در کشور کمتر از یک سوم متوسط بارش سالانه جهان است و این میزان نیز از توزیع زمانی و مکانی مناسبی برخوردار نیست. از جمله روش¬های بررسی خشکسالی استفاده از شاخص¬های هواشناسی می¬باشد که با استفاده از داده¬های ایستگاه¬های هواشناسی محاسبه می¬گردند. یکی از مهمترین مشکلات استفاده از این شاخص¬ها در ایران پراکندگی نامناسب ایستگاه¬ها یا کمبود داده می¬باشد. در مقابل این روش¬ها، فن¬آوری سنجش¬از¬دور قادر به جمع¬آوری داده از نواحی وسیع توسط سنجنده¬های مختلف است. در این مطالعه به منظور بررسی همه جانبه خشکسالی در استان خراسان¬رضوی در سال¬ های 2001 تا 2010، از شاخص ترکیبی بررسی خشکسالی(sdi) استفاده گردید. این شاخص با استفاده از اطلاعات 3 شاخص، وضعیت پوشش گیاهی(vci)، وضعیت دمایی(tci) و وضعیت بارش(pci) از طریق روش آنالیز مولفه اصلی(pca) محاسبه گردید. در این مطالعه از داده¬های سنجنده trmm به عنوان مولفه¬ای برای بارش، داده¬های lst (سنجنده مودیس) به عنوان مولفه¬ای برای دمای سطح¬زمین و خاک و داده¬های ndvi(سنجنده مودیس) به عنوان مولفه¬ای برای پوشش گیاهی استفاده شد. به منظور صحت¬سنجی شاخص¬(sdi)، رابطه همبستگی این شاخص با شاخص(spi) در بازه¬های زمانی3، 6 و 9 ماهه در طی فصل رشد بررسی شد، مقایسه¬ای میان مجموع بارش سالیانه و میانگین بلندمدت بارش در 10 ایستگاه سینوپتیک در این استان انجام شد و همچنین رابطه همبستگی دو شاخص(vci) و (sdi) با میزان عملکرد دیم دو گیاه گندم و جو نیز بررسی شد. نتایج این مطالعه حاکی از بروز خشکسالی در سال¬های 2001، 2002، 2006 و 2008 در استان خراسان رضوی بود. نتایج بررسی صحت¬سنجی نیز حاکی از وجود همبستگی(r) بالا میان دو شاخص(sdi) و (spi) می¬باشد. همچنین نتایج این مطالعه نشان داد که شاخص ترکیبی(sdi) علاوه بر پایش همه¬جانبه خشکسالی هواشناسی و بالا بردن دقت مکانی پایش این پدیده قادر به شناسایی خشکسالی کشاورزی نیز می¬باشد.

مدیریت حوضه های آبریز مستلزم استفاده از مدل های هیدرولوژیکی است که نقش مهمی را در پیش بینی پاسخ حوضه به فرآیندهای بارش-رواناب ایفا می کنند. از طرفی ارزیابی رفتار حوضه نیز با استفاده از مدل های ریاضی هیدرولوژیکی مستلزم واسنجی مدل می باشد که هدف آن تخمین و برآورد دسته پارامترهای حوضه با بیشترین تطابق خروجی مدل با مجموعه ای از مقادیر مشاهداتی است. مهم ترین هدف در واسنجی مدل های بارش-رواناب پیدا کردن مقادیر بهینه برای مدل می-باشد که با استفاده از آن بتوان بهترین منحنی را برای هیدروگراف های مشاهداتی و محاسباتی برازش داد. با توجه به زمانبر بودن واسنجی دستی به ویژه در شرایط وجود داده های کم و پارامترهای زیاد، روش های واسنجی خودکار مبتنی بر استفاده از روش های جستجوی سیستماتیک در فضای چند بعدی با استفاده از یک تابع هدف بسیار سودمند می باشند. در این مطالعه، مدل شبیه سازhec-hms و الگوریتم هوش جمعیpso به عنوان مدل بهینه ساز عمل می کنند. نرم-افزارhec-hms یک مدل رخدادپایه برای شبیه سازی بارش-رواناب است که پارامترهای آن نسبت به شرایط اولیه حساس می باشند. برنامه نویسی مدل و فراخوانی hec-hmsدر محیط matlab انجام گرفت و تکنیک هایی مانند جهش نخبه و ایجاد آشفتگی به منظور ضعف الگوریتم و بهبود نتایج مورد استفاده قرار گرفته است. مدل تلفیقی ارائه شده برای حوضه سد کارده مورد بررسی قرار گرفت. واسنجی مدل با استفاده از دو تابع هدفnash و rmse انجام شد که منجر به ایجاد دسته پارامترهای مختلف گردید. برای ارزیابی توانایی الگوریتم pso در نیل به جواب های مطلوب، نتایج رویکرد واسنجی تک رخداده با نتایج واسنجی شبه خودکار مبتنی بر الگوریتم جستجوی نلدر و مید موجود در نرم افزارhec-hms توسط توابع pbias و rmse مقایسه شد که نشان دهنده کارایی مناسب الگوریتم pso در اتصال به مدل هیدرولوژیکی است. نتایج دو تابع نشان می دهد که مقدار تابع هدف rmse به دست آمده در مدل شبه خودکار به مراتب بیشتر از مدلpso-hms معرفی شده است. در ادامه، مدل مذکور در سناریوهای مختلف سه رخداده مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن حدود جدیدی را برای پارامترهای واسنجی به دست داد. کلیه سناریوهای مورد بررسی صحت سنجی گردید و نتایج بر خاصیت عدم امکان حصول پارامترهای منحصر به فرد برای یک حوضه آبریز تاکید داشت. این روش با توجه به مشکل غیرمنفرد بودن مجموعه جواب های مساله واسنجی به عنوان یک مساله معکوس می تواند در محدود نمودن تعداد جواب های کاندید موثر باشد.

با توجه به نقش قابل توجه پوشش برفی در تأمین منابع آبی، آگاهی از میزان رواناب حاصل از ذوب برف برای برنامه ریزی و مدیریت در زمینه منابع آبی ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در تحقیق حاضر دقت شبیه سازی رواناب حاصله از ذوب برف در حوضه سیمینه رود ارومیه با استفاده از مدل ذوب برف srm مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه سطح پوشش برف به عنوان مهمترین متغیر هیدرولوژیکی ورودی به مدل با استفاده از محصولات پوشش برف تصاویر ماهواره ای modis بدست آمد. مدلsrm برای حوضه مورد نظر در ماه های ژانویه، فوریه، آوریل و مارس 2005 اجرا و واسنجی شد و برای همین ماه ها در سال 2006 مورد ارزیابی قرار گرفت. واسنجی مدل ضریب همبستگی 87% و تفاضل حجمی 7.4% را نشان داد و در دوره ارزیابی مقدار ضریب همبستگی مدل 70% و تفاضل حجمی آن 4%- بدست آمد. اثر پدیده تغییر اقلیم بر الگوی ذوب برف و تغییر در توزیع زمانی جریان به کمک مدل ذوب برف srm مورد بررسی قرار گرفت. سناریوی اقلیمی که برای مدل ذوب برف تعریف گردید، اطلاعات بارش و دمای خروجی از مدل گردش عمومی جو hadcm3 بود که با استفاده از مدل lars-wgs و طبق سناریویa1b تأیید شده ipcc ریزمقیاس شده است و بدین ترتیب مقادیر ماهانه بارش و دمای کمینه و بیشینه برای دوره های 2065-2046 و 2099-2080 شبیه سازی شد. تحلیل حساسیت پارامترهای ضریب درجه روز، دمای بحرانی، ضریب رواناب برف و باران مدل انجام گردید که نشان دهنده حساسیت کمتر دمای بحرانی به افزایش و کاهش در میان سایر پارامترها بوده است. نتایج مرحله واسنجی مدل بیانگر دقت خوب محصولات پوشش برف modis برای تعیین سطح پوشش برف حوضه است. ارزیابی مدل نشان دهنده کارایی نسبتاً خوب مدل ذوب برف srm برای تعیین میزان رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه سیمینه رود می باشد. بررسی اثر تغییر اقلیم بر الگوی ذوب برف نشان داد که رواناب حوضه تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم قرار می گیرد. می توان گفت که برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب مخصوصا در حوضه هایی که ذوب برف عامل اصلی ایجاد رواناب است، مدل srm ابزاری مفید می باشد.

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 بالخی چای در استان اردبیل با استفاده از مدل شبکه عصبی و مدل مولد متغیر های هواشناسی مورد بررسی قرار گیرد. مدل precis یک مدل مولد متغیرهای هواشناسی است که بر اساس سری سناریوهای sres اجرا می شوند که توسط کاربر برای آن تعریف می شوند که در این تحقیق خروجی داده های مدل precis بر اساس سناریوی b2 می باشد. در این راستا ابتدا رواناب حوضه توسط مدل ann طی سال های (2004-2010) و (2011-2012) به ترتیب کالیبره و مورد صحت سنجی قرار گرفت که این نتایج حاکی از توانایی مناسب و قابل قبول مدل در شبیه سازی رواناب می باشد. سپس با استفاده از خروجی های مدل precis و مدل کالیبره شده ann طی دو دوره آماری پایه (1961-1990) و آینده (2071-2100) 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 معنی داری برای بارش متصور نیست. همچنین نتایج دبی خروجی با استفاده از مدلهای کار شده در این تحقیق نشان می دهد در آینده میزان رواناب حوضه آبریز بالخی چای نسبت به دوره گذشته کاهش می یابد.

پیچیدگی فرایند تبخیر از پیکره های آبی مانند دریاچه ها و مخازن سدها، کمبود اطلاعات کافی و معتبر مورد نیاز و از طرفی عدم اتکا مدیریت این منابع و مخازن به داده های زمانی و مکانی دقیق تر، موجب کند شدن پیشرفت های تحقیقاتی و کاربردی در این زمینه نسبت به سایر مولفه های هیدرولوژیکی شده است. برآوردهای تبخیر از دریاچه ها و مخازن سدهای کشور اغلب به کمک تشت تبخیر انجام می شود، این در حالی است که در بسیاری از تحقیقات و مطالعات غیرقابل اعتماد بودن به این برآوردها تأییدشده است. مدیریت و بهره برداری از ذخایر سدها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک نیاز به برآوردهای مطمئن تری از تبخیر دارد. این وضعیت در شرایطی مانند سد دوستی که منبع استراتژیک تأمین بخش وسیعی از آب شرب مشهد نیز می باشد، اهمیتی دوچندان می یابد. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی جامع روش های برآورد تبخیر از سطح آب و مقایسه آن ها با بیلان انرژی دریاچه سد دوستی با استفاده از داده های اندازه گیری شده و نیز توسعه مدل جدید برآورد تبخیر مبتنی بر بیلان انرژی و داده های سنجش از دور، انجام پذیرفت. بدین منظور داده های مورد نیاز از دریاچه سد دوستی در دوره های 16 روزه و به مدت بیش از یک سال اندازه گیری گردید. داده های هواشناسی و سنجش از دور نیز به این داده ها افزوده شد تا در هر مرحله مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین ابتدا به منظور بررسی رفتار روش های مختلف در مقایسه با بیلان انرژی نسبت باون، ضمن مقایسات سالانه، ماهانه و روزانه، تحلیل حساسیت این مدل ها به داده های ورودی به منظور سنجش پایداری برآوردهای حاصل از هر روش نیز انجام پذیرفت. در نهایت 19 روش برآورد تبخیر بر اساس بیلان انرژی دریاچه به لحاظ دقت برآوردها رتبه بندی گردیدند. بر اساس نتایج حاصل شده، روش های جنسن ـ هیز، مکینک، دبروین و پنمن، با مقادیر rmsd به ترتیب برابر با 2/1، 34/1، 62/1 و 65/1 میلی متر بر روز نتایج مطلوب تری نسبت به سایر روش ها حاصل نمودند. در این میان، روش های جنسن ـ هیز و مکینک، به دلیل سادگی، دقت مطلوب، داده های ورودی اندک و حساسیت کمتر به این داده ها، گزینه های مناسب تر و مقرون به صرفه ای برای برآورد تبخیر از دریاچه سد دوستی در غیاب روش بیلان انرژی نسبت باون هستند. در گام بعدی تحقیق روشی جدید برای برآورد تبخیر از پیکره های آبی با رویکرد حل متفاوتی از معادله بیلان انرژی توسعه داده شد. این موضوع از طریق تعریف سطح مرجع و حل همزمان معادله بیلان انرژی برای دو سطح آب و سطح مرجع صورت پذیرفت. در این روش که بیلان انرژی آب و سطح مرجع (rweb) نام گرفت، از داده های دما و تابش خالص استفاده شده است و به لحاظ دقت نتایج و اساس فیزیکی، قابلیت جایگزینی با روش بیلان انرژی نسبت باون را دارد. مقادیر rmsd کمتر از 02/1 میلی متر در روز در مقایسه با روش باون این موضوع را تایید نمود. روش پیشنهادی به لحاظ داده های مورد نیاز پتانسیل کاربرد از طریق فناوری سنجش از دور را دارا می باشد. ازاین رو الگوریتم سنجش از دور روش پیشنهادی rweb نیز توسعه داده شد که در آن پارامترها و برآوردهای تبخیر به صورت توزیعی برای دریاچه سد دوستی حاصل گردید. مقایسه نتایج حاصل از الگوریتم سنجش از دور rweb و الگوریتم ارتقاءیافته سنجش از دور breb نشان از نزدیکی بسیار بالای این دو روش داشت. به طوری که بیشترین مقادیر rmsd توزیعی حاصل در مقیاس روزانه، ماهانه و سالانه کمتر از 047/0 میلی متر در سال بود. این موضوع با توجه به اینکه تاکنون الگوریتم سنجش از دور مختص پیکره های آبی توسعه نیافته است، هم در سطوح بین المللی و هم در ایران می تواند به لحاظ کاربردی و علمی مورد توجه بسیاری قرار گیرد.

پیش بینی جریان رودخانه به وسیله شبکه عصبی و تعیین پارامترهای موثر برای پیش بینی بهتر جریان رودخانه و همچنین بررسی پارامتر باران تجمعی بجای آب معادل برف در مناطقی که آمار و اطلاعات آبswe وجود ندارد.