در بیشتر مناطق خشک و نیمه خشک همانند کشور ایران، به دلیل محدودیت منابع آب سطحی و توزیع ناهمگون زمانی و مکانی نزولات جوی، تاکید بیشتر علاوه بر استفاده از آب سطحی بر روی بهره برداری از آب زیرزمینی بصورت تلفیقی می باشد. مدیریت تلفیقی در واقع تلاشی برای قانونمند نمودن و برنامه ریزی برای استفاده از دو منبع آب سطحی و زیرزمینی جهت بهینه سازی تولید محصول، سرمایه و پایداری زیست محیطی می باشد. هدف از این تحقیق توسعه یک مدل یکپارچه شبیه ساز-بهینه ساز بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی و بررسی تاثیرات متقابل آنها بر روی یکدیگر، بمنظور تامین نیازهای شرب، صنعت و کشاورزی می باشد. بدین منظور دو برنامه برای شبیه سازی منابع آب سطحی شامل شبیه سازی و پیش بینی جریان ورودی و خروجی از سد با استفاده از سیستم استنتاج فازی-عصبی بهینه شده با روش های جستجوی ترتیبی و جامع توسعه یافته است، و برای شبیه سازی آب زیرزمینی از مدل سه بعدی با حل تفاضل های محدود (modflow) و جایگزینی آن با مدلهای موازی استنتاج فازی-عصبی بهینه استفاده شده است. مدل های شبیه ساز آب سطحی، حجم آب ورودی و خروجی از سد را تعیین نموده و مدل آب زیرزمینی حرکت و تغییرات سطح آب زیرزمینی در مقابل برداشت از سفره را مشخص می نماید. سد خاکی علویان و آبخوان دشت مراغه-بناب بعنوان منابع آب سطحی و زیرزمینی و منطقه مطالعاتی انتخاب شده و با استفاده از اطلاعات ثبت شده در ایستگاه های هیدرومتری و چاه های مشاهده ای، مدل های توسعه یافته واسنجی و راستی آزمایی شده اند. همچنین بهره برداری تلفیقی بصورت یک سیستم پویا و با استفاده از نرم افزار vensim شبیه سازی شده است. در بخش بهینه سازی مدل یکپارچه توسعه یافته نیز از روش جستجوی ژنتیک جهت بیشینه نمودن درصد تامین نیازهای سه گانه استفاده شده است. نتایج نشان دهنده آن است که مدل یکپارچه توسعه یافته بصورت یک بسته نرم افزاری شبیه ساز-بهینه ساز در مدیریت، تصمیم گیری و برنامه ریزی بهینه بهره برداری تلفیقی از سیستم منابع آب سطحی- زیرزمینی در مقیاس ماهانه، یک ابزار مناسب و کارا می باشد.

آب های زیرزمینی از دیرباز مهم ترین منابع آبی مورد اطمینان بشر برای استفاده در بخش کشاورزی و شرب بوده است. شناخت رفتار و تغییرات آن از ملزومات توسعه سیاست های آبی مناسب می باشد. در این مطالعه تغییرات روند تراز آب زیرزمینی 23 ایستگاه پیزومتری در مقیاس ماهانه در دوره آماری 1391-1373 با استفاده از آزمون مان- کندال با حذف اثر خود همبستگی مرتبه اول از سری داده ها برای دشت شبستر بررسی شد. شیب خط روند با استفاده از روش سن محاسبه شد. همگنی روند با روش وان بل و هوقس مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد به غیر از ایستگاه علیشاه، تراز آب زیرزمینی در بقیه ایستگاه ها دارای روند نزولی است. در بیش از 86 درصد ایستگاه ها روند منفی در سطح یک درصد مشاهده شد. نتایج حاصل از بررسی شیب خط روند نشان داد به طور متوسط دشت شبستر در هر سال حدود 55 سانتی متر افت سطح ایستابی دارد که مناطق غربی و جنوبی دشت وضعیت بحرانی تری دارا می-باشند. در بخش دیگر پژوهش، تحلیل روند 15 متغیر کیفی در طول سال های 1391-1382 با استفاده از آزمون مان- کندال انجام شد. شیب خط روند با روش سن محاسبه گشت که نتایج افزایش غلظت متغیرهای کیفی را برای اغلب ایستگاه ها نشان داد. نتایج شیب خط روند با نمودارهای باکس ویسکر برای هر متغیر نشان داده شد. متغیرهای اقلیمی بارش، دما و تبخیر عامل تغییر دهنده خصوصیات کمی و کیفی آب های زیرزمینی دشت شبستر تشخیص داده نشدند و تغییرات نامطلوب آن ها تحت تاثیر عوامل انسانی نتیجه گرفته شدند.

در این مطالعه اثر تغییر اقلیم بر برخی از پارامترهای آب و هوایی موثر بر تبخیر و تعرق پتانسیل، نیاز خالص آبیاری و عملکرد کشت گندم دیم در منطقه زنجان و خرمدره مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا آشکار سازی پدیده تغییر اقلیم در منطقه توسط آزمون روند من-کندال ارزیابی شد. سپس با استفاده از داده های خروجی مدل های گردش عمومی اقیانوسی-جوی، تحت سناریوی a2، تغییرات پارامترهای اقلیمی دما و بارندگی در دوره های زمانی 2039-2011، 2069-2040 و 2099-2070شبیه سازی شد. از آن جایی که خروجی مدل های گردش عمومی دارای وضوح مکانی پایینی است، می بایست این داده ها در سطح منطقه کوچک مقیاس سازی شوند که این کار به روش آماری انجام شد. تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از روش فائو-پنمن-مانتیث و باران موثر به روش usda محاسبه شد. اثر کمبود آب بر عملکرد محصول با استفاده از تابع تولید خطی ارائه شده توسط فائو مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های روند نشان داد که روند بارندگی در سطح 95% در ایستگاه زنجان معنی دار است اما در ایستگاه خرمدره در هیچ یک از فصول سال نغییر معنا داری ندارد. در حالی که دما هر دو ایستگاه در فصل بهار و تابستان دارای روند افزایشی است. در دوره های آتی نیز بارندگی ها در فصل های مختلف دارای تغییرات نسب به دوره پایه بوده و دما نیز تغییراتی تا سال 2100 خواهد داشت. تحت شرایط تغییر اقلیم در آینده، دوره زمانی برای کاشت گندم سبب تغییر در میزان کاهش عملکرد بود. در ایستگاه زنجان در افق نزدیک (2039-2011)، نیاز آبیاری با جا به جایی تاریخ کاشت به سمت فصل پاییز و زمستان به ترتیب کاهش و افزایش یافته که این روند برای ایستگاه خرمدره در هر دو تاریخ کشت، کاهش را نشان می دهد کاهش عملکرد نیز، در دوره های آتی تحت تاثیر تغییر اقلیم، در هر دو ایستگاه، تشدید خواهد شد. در ایستگاه زنجان، به ازای یک تاریخ کشت مشخص (22 اکتبر) یا 30 مهر، میزان کاهش عملکرد نسبی محصول در دوره آینده (افق نزدیک و متوسط) نسبت به دوره پایه دچار کاهش بوده اما در افق دور شاهد افزایش در شاخص کاهش عملکرد خواهیم بود. در مورد ایستگاه خرمدره نیز با فرض تاریخ کشت 15 مهر، برای هر سه دوره پیش بینی شده، میزان کاهش عملکرد محصول، کمتر از دوره پایه خواهد بود.

ابتدا آشکار سازی پدیده تغییر اقلیم در منطقه توسط آزمون روند من- کندال ارزیابی شد. سپس با استفاده از داده های خروجی مدل گردش عمومی اقیانوسی- جوی، تحت سناریوی a2، تغییرات پارامترهای اقلیمی دما و بارندگی در دوره های زمانی 2011-2039، 2040-2069 و 2070-2099 شبیه سازی شد. داده های خروجی مدل گردش عمومی که دارای وضوح مکانی پایینی است، در سطح منطقه به روش آماری کوچک مقیاس سازی شد. تبخیر- تعرق با استفاده از روش فائو- پنمن- مانتیث دمایی محاسبه شد. نتایج حاصل از آزمون های روند نشان داد که روند بارندگی در سطح 95 درصد در ایستگاه زنجان معنی دار بود اما در ایستگاه خرمدره و خدابنده در هیچ یک از فصول سال تغییر معنا داری نداشت. در حالی که دمای هر سه ایستگاه در فصل بهار و تابستان دارای روند افزایشی است. در دوره های آتی نیز بارندگی ها در فصل های مختلف دارای تغییرات نسب به دوره پایه بوده و دما نیز تا سال 2100 افزایش یافت

افزایش جمعیت و به تبع آن افزایش نیازهای آبی کشور در جنبه های مختلف سبب شده است در سال-های اخیر حجم منابع آبی و نحوه توزیع آن در تحقیقات مختلف تحت بررسی قرار گیرد، از سوی دیگر گسترش نیازها سبب افزایش مصرف سوخت های فسیلی موجب بالا رفتن میزان آلاینده های اتمسفر و ایجاد تغییرات در نظام جو شده است. انتشار گازهای گلخانه ای از جمله دی اکسید کربن افزایش یافته و تغییراتی در وضعیت آب و هوای کره زمین در حال رخ دادن است. در نتیجه مطالعه روند تغییرات پارامترهای هواشناسی، در دراز مدت در بررسی اقلیمی و پیش بینی آن در آینده اهمیت ویژه ای دارد. این تغییرات باعث برهم خوردن اقلیم کره زمین شده است. برآورد دبی حداکثر سیلاب طراحی یا حداکثر سیلاب انحرافی، حجم رواناب حاصل از بارندگی ها و... منحنی های شدت- مدت –فراوانی بارندگی که به صورت تابعی از مدت و دوره های برگشت مختلف ارایه می شوند، بسیار مهم و ضروری می باشند. در پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر مشخصات سیلاب در حوضه آبخیز رودخانه هراز صورت گرفت. ابتدا بر اساس داده های ایستگاه هواشناسی آمل، پدیده تغییر اقلیم آشکار سازی شد و سپس با استفاده از مدل گردش عمومی جو داده های آینده برای 32 زیر سناریو استخراج گردید و طبق روش های وزن دهی و motp، بهترین مدل پیش بینی hadcm3-srb1 انتخاب و در مدل کوچک مقیاس ساز آماری larswg داده های بارش و دما برای دوره آینده در مقیاس زمانی روزانه استخراج شد، سپس با توجه به وجود همبستگی معنادار میان مقادیر بارش ایستگاه سینوپتیک آمل با ایستگاه های بارانسنجی حوضه در دوره مشاهداتی، میزان بارش آینده ایستگاه های بارانسنجی واقع در حوضه، بازسازی شد. در مرحله دوم، شبیه سازی هیدرولوژیکی حوضه در دوره زمانی مشاهداتی و آینده، با استفاده از مدل hec-hms انجام شد. پس از انجام آنالیز حساسیت، اقدام به بهینه سازی و اعتبارسنجی مدل در دوره مشاهداتی گردید. سپس دبی خروجی حوضه استخراج شد در ادامه برای آینده نیز این روند صورت پذیرفت. با ورود دبی های پیک سالانه نتایج نشان داد میزان دبی رواناب در آینده افزایش چشمگیری یافته است.

پاک¬سازی آلودگی آب¬های زیرزمینی هزینه زیادی دارد و در بسیاری از موارد مشکل است. از این¬رو لازم است از روش¬های مناسب برای پیشگیری از آلوده شدن آنها استفاده شود. یکی از راه¬های عملی برای جلوگیری از این خسارت, شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان, مدیریت کاربری اراضی, مدیریت مصرف کودهای شیمیایی و به کارگیری شیوه¬های آبیاری نوین است. در تحقیق حاضر آسیب پذیری آبخوان دشت ورامین به کمک مدل دراستیک اصلاح شده و نرم¬افزار gis ارزیابی شده است. مدل دراستیک اصلاح شده مدل هشت پارامتری است که خصوصیات هیدروژئولوژیکی موثر بر آسیب پذیری آب¬های زیرزمینی شامل عمق سطح ایستابی, تغذیه خالص آبخوان, جنس مواد تشکیل دهنده محیط آبخوان, نوع خاک, توپوگرافی, نوع مواد تشکیل دهنده منطقه غیر اشباع, هدایت هیدرولیکی آبخوان و کاربری اراضی را مورد بررسی قرار می¬دهد و با ترکیب این پارامترها در محیط gis مناطق مستعد آسیب پذیری آبخوان را مشخص می¬کند. همچنین تاثیر روش¬های آبیاری مختلف بر آسیب پذیری سفره¬های آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد 97/3 درصد از مساحت منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل آسیب پذیری خیلی زیاد, 24/17 درصد دارای پتانسیل آسیب پذیری زیاد, 65/52 درصد دارای پتانسیل آسیب پذیری متوسط و 14/26 درصد دارای پتانسیل آسیب پذیری کم می¬باشد. با تحلیل حساسیت به روش حذف پارامتر , میزان تاثیرگذاری هر کدام از پارامترهای موثر در آسیب پذیری آبخوان مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تحلیل¬ها نشان داد مهم¬ترین پارامتر تاثیر گذار بر شاخص آسیب پذیری در این منطقه, پارامتر منطقه غیر اشباع است. این تحقیق و نتایج آن ابزار ارزشمندی برای مدیران فراهم کرده تا به کمک آن تصمیمات لازم را جهت اعمال توسعه روش¬های آبیاری نوین, محدودیت در روش¬های آبیاری سنتی ,مدیریت تغییرکاربری اراضی و مدیریت آبخوان دشت ورامین اتخاذ کنند.

استفاده گسترده از منابع آب سطحی به دلیل دسترسی آسان به آن در سال های اخیر باعث گسترش آلودگی این آب ها در سطح جهانی شده است. هم اکنون، راهکار اساسی در زمینه حفاظت منابع آب سطحی شامل ارزیابی آسیب پذیری آب های سطحی وجود دارد. مدیریت بهینه منابع آبی و حفظ و ارتقای کیفیت آن ها، مستلزم وجود داده هایی در زمینه موقعیت و مقدار عوامل شیمیایی آب در یک منطقه جغرافیایی معین می باشد. این مطالعه، به منظور ارزیابی آسیب پذیری آبهای کشاورزی رودخانه قزل اوزن، با استفاده از چهار شاخص کیفی nsfwqi, bcwqi, cwqi, owqi انجام شد. سپس به روند تغییرات کیفی هر یک از شاخص ها بررسی شد. در این پژوهش، چهار ایستگاه از رودخانه قزل اوزن، به نام های بیانلو، استور، قره گونی و لیلان با 45 سال داده انتخاب شدند نتایج شاخص های bcwqi و cwqi که هر پارامتر را جداگانه طی سالهای متمادی ارزیابی گردید، نشان داد که پارامترهای ph و hco3 در کل منطقه عالی می باشد. پارامترهای sar، ec و tds در نقاط مختلف منطقه متفاوت ارزیابی شدند در ایستگاه بیانلو عالی ولی در ایستگاه استور و قره گونی مناسب، و در ایستگاه لیلان از سال 78 به بعد ضعیف ارزیابی شدند. na , cl در کل منطقه ضعیف ارزیابی شدند. نتایج این دو شاخص تقریباً برابر بود و هر دو از ارزیابی منطقه نتایج یکسانی داشتند. ولی شاخص bcwqi منطقه را کلی تر و شاخص cwqi منطقه را جزئی تر ارزیابی کرد. شاخص nsfwqi منطقه را در محدوده بد و بسیار بد ارزیابی می کند. نتایج شاخص owqi نشان می دهد که رودخانه قزل اوزن از لحاظ مصرف کشاورزی در محدوده متوسط تا بد قرار گرفته است. در کل نتایج کلی، نشان دهنده آن است که رودخانه قزل اوزن از سال 78 به بعد دچار تنش هایی شده که روی کیفیت آن تاثیر منفی گذاشته است؛ که این تنش ها نتیجه مدیریت نادرست و آلودگی های زیست محیطی هستند. کنترل هدفمند، پایش دقیق و تجدید نظر در شیوه های برداشت آب و ارتقا روشهای آبیاری و کشاورزی از راهکارهای حفاظت و حمایت رودخانه قزل ازون است. بنابراین به منظور حفاظت از منابع آبهای سطحی از لحاظ خصوصیات کیفی لازم است اقدامات جدی تر و موثرتری از سوی دست اندرکاران صنعت آب اتخاذ شود.

اهمیت آب در تمام جنبه های زندگی انسان، گیاهان و جانوران واضح و غیر قابل انکار است. آب با کیفیت مناسب برای مصارف روزمره، یکی از پرارزش ترین منابع طبیعی است که متاسفانه به علل رشد بی رویه جمعیت در کشورهای در حال توسعه و مناطق خشک و نیمه خشک و پدیده صنعتی شدن و شهری شدن جوامع انسانی کمیاب شده است. لذا یکی از چالش های مهم در جهان کنونی رقابت برای دسترسی به منابع آب می باشد. تغییرات آب و هوایی، توسعه مناطق شهری و روستایی، تبدیل اراضی و بهره برداری بیش از حد از منابع طبیعی در دهه های اخیر موجب تغییر در خصوصیات و شرایط هیدرولوژیکی حوضه های آبخیز شده و به دنبال آن رژیم هیدرولوژیکی رودخانه ها دست خوش تغییر شده است. جهت تحلیل سری های زمانی هیدرولوژیکی، بررسی وجود یا عدم وجود روند در آن ها، استفاده از آزمون های ناپارامتری متداول می باشد. این آزمون برای سری داده هایی که توزیع آماری آنها نرمال نیست و یا دارای داده های بریده شده باشند، مناسب تر است.

مدل سازی فرآیند تبخیر- تعرق گیاهان زراعی به طور عمده با روش های تجربی، آئرودینامیک و بیلان انرژی انجام می شود. در این روش ها با بهره گیری از میانگین پارامترهای هواشناسی در گام های مختلف زمانی، تبخیر- تعرق محاسبه می گردد. تغییرپذیری زیاد تبخیر- تعرق سبب شده که مدل های خطی، عملکرد چندان مناسبی در این زمینه نداشته باشند و محققان به استفاده از مدل های غیرخطی و هوششمند روی آورده اند. برای برآورد دقیق این متغییر مهم هیدرولوژیکی، باید با صرف وقت و هزینه، داده های زیادی اندازه گیری شود. عوامل مختلف اقلیمی همچون دما، بارش، تعداد ساعات آفتابی، رطوبت نسبی و سرعت باد در میزان تبخیر و تعرق تاثیرگذار می باشد، بنابراین با توجه به ماهیت غیرخطی تبخیر- تعرق، در این مطالعه از مدل های m5p، reptree، kstar، رگرسیون خطی و mlp به منظور پیش بینی تبخیر- تعرق مرجع ماهانه شمال غرب در دوره آماری 2010-1973 استفاده گردید.