چک دمها ، سدهای کوچک با سازه های بسیار ساده و نسبتا کم هزینه هستند که به دلیل عدم نیاز به مصالح و یا تکنولوژی خاص برای ساخت، برای کنترل رسوب و مهار سیل کاربرد فراوانی دارند. در این تحقیق اثر استفاده از چک دم در کاهش دبی اوج و افزایش زمان رسیدن به دبی اوج در حوضه آبریز کن (با مساحت تقریبی 215 کیلومتر مربع) در شمال غرب شهر تهران بررسی می شود. این حوضه آبریز با توجه به نزدیکی به شهر تهران و وجود مراکز تفریحی و زیارتی، از حساسیت زیادی برخوردار بوده و بنابراین ضرورت انجام اقدامات مناسب برای کاهش خسارات سیل در آن نمایان می باشد. در این تحقیق به دو روش و با نرم افزار hms-hec مدلسازی حوضه آبریز کن انجام شد که شامل روش مدلسازی هیدرولوژیکی و مدلسازی هیدرولیکی می باشد . با استفاده از مدلسازی هیدرولوژیکی، اثر ساخت چک دمها در مشخصات سیل در سه سناریوی مختلف بررسی شد. در سناریوی اول شیب سرشاخه پس از ساخت چک دم به نصف شیب اولیه و در سناریوهای دوم و سوم نیز شیب ثانویه به ترتیب به یکدهم و یکصدم شیب اولیه کاهش یافت. نتایج مدلسازی هیدرولوژیکی منطقه نشان دادند که در سناریوی اول، ساخت چک دم تاثیری در کاهش دبی اوج و افزایش زمان رسیدن به اوج ندارد. در سناریوی دوم، کاهش دبی اوج در زیرحوضه های اصلی حداکثر 0.88 درصد و در سناریوی سوم بین 86/3 تا 61/10 درصد می باشد . همچنین استفاده از چک دمها زمان رسیدن به دبی اوج را حداکثر 10 دقیقه برای سناریوی دوم و 10 تا 50 دقیقه برای سناریوی سوم به تاخیر می اندازد که با توجه به زمان تمرکز اندک زیرحوضه ها، می تواند بسیار موثر باشد. در مدلسازی هیدرولیکی تاثیر ساخت چک دم با در نظر گرفتن چک دم با مخزن خالی از رسوبات و در دو حالت بررسی گردید . شیب زیرحوضه ها در 5 رده تقسیم شد و تعداد چک دمها در هر یک از این رده های شیب 5 و 10 و 20 و 50 و 100 و 150 عدد در نظر گرفته شد . در حالت اول در هر شیب ، یک زیر حوضه به عنوان نماینده زیر حوضه های همرده خود مدلسازی شد . نتایج نشان داد که در این حالت با ساخت 150 چک دم، حداقل کاهش دبی اوج درشیب 50% (مربوط به خروجی پایین دست سولقان) ، با 65.7% کاهش است و حداکثر کاهش دبی اوج در زیر حوضه سنگان با شیب بکر 40% و با 91.4% کاهش رخ میدهد و زمان رسیدن به اوج با ساخت 150 چک دم از یک تا دو ساعت به تاخیر می افتد . در حالت دوم فقط یک زیر حوضه به عنوان زیر حوضه شاهد مدل شد که در این مدل تمامی فاکتورها ثابت و تنها فاکتور متغیر شیب زیر حوضه ها بود . نتایج این مدلسازی نشان داد که در این حالت با ساخت 20 چک دم کاهش دبی اوج بین 66.4% تا 80.67% وافزایش زمان رسیدن به اوج تا حدود 3 ساعت خواهد بود که بسیار قابل توجه است. مقایسه نتایج نشان داد که استفاده از مدلهای هیدرولیکی -که با تخلیه به موقع رسوبات از مخزن چک دمها و نگهداری مناسب از آنها ، میسر خواهد بود - به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر است و بهمراه آن میتوان از اقدامات آبخیزداری و مدیریتی جهت مهار سیل استفاده نمود.

پیشرفت های اخیر در زمینه تجهیزات ماهواره ای و سنجش از دور منجر به افزایش دسترسی به داده های بارش در مقیاس های منطقه ای و سراسری شده است. با اینحال به خاطر پیچیدگی های مربوط به طبیعت غیرمسقیم برآورد های سنجش از دور، مجصولات بارش بدست آمده از این روش ها دارای عدم قطعیت هایی می باشند که استفاده از این محصولات را به عنوان ورودی به مدل های هیدرولوژیکی و اقلیمی با تردید مواجه می کند. بنابراین لازم است که دقت داده های بارش حاصل از ماهواره ها بررسی شده و عدم قطعیت آنها تحلیل شود. هرچند استفاده از محصولات بارش ماهواره ای در سال های اخیر به سرعت توسعه یافته است، اما برای کشور ایران تا کنون مطالعه گسترده وکاملی که محصولات مختلف را با هم مقایسه کرده و تحلیلی از خطای آنها ارائه کند،گزارش نشده است. بنابراین در این تحقیق تلاش شده است تا ضمن ارزیابی دقت برآورد بارش چهار محصول ماهواره ای مهم و سراسری شاملpersiann، tmpa-3b42v7، tmpa-3b42rt و cmorph در شرایط گوناگون اقلیمی و آب و هوایی مناطق مختلف کشور ایران، مدلی جهت تحلیل عدم قطعیت و تصحیح خطای دو محصول persiann و tmpa-3b42v7 ارائه گردد. مدل ارائه شده مبتنی بر کاپولاهای بیضوی گوسین و t برای توصیف ساختار وابستگی مکانی خطای بارش ماهواره ای و همچنین شبیه سازی فیلدهای خطای بارش چند متغیره می باشد. خطاهای شبیه سازی شده سپس بر برآورد های واقعی بارش ماهواره ای اعمال می شوند تا چندگانه ای (ensemble) از فیلدهای بارش ماهواره ای تصحیح شده بدست آید. هر چندگانه متشکل از تعداد زیادی از وقایع می باشد که هر واقعه بیانگر یک رخداد بارندگی ممکن است که می تواند اتفاق بیفتد. نتایج میانگین گیری شده مکانی بر روی کل کشور ایران نشان میدهد که محصول tmpa-3b42v7 با مقدار خطای مساوی 47/1- میلیمتر بر روز، ریشه میانگین مربع خطای 5/6 میلیمتر بر روز و ضریب همبستگی 61/0 بهترین برآورد ها را از مقدار بارش روزانه نسبت به سه محصول دیگر ماهواره ای مطالعه شده دارد. با اینحال باتوجه به نتایج بدست آمده از آماره های صحت سنجی مطلق، محصول persiann در تشخیص درست وقوع بارش بهتر از سایر محصولات عمل می کند. برای آزمون اعتمادپذیری و کارایی مدل توسعه داده شده، چندگانه های بارش ماهواره ای تصحیح شده با مقادیر بارش مشاهداتی حاصل از ایستگاه های باران سنجی با توجه به مقادیر آماره های مختلف مقایسه می شوند. نتایج بدست آمده از این مقایسه ها نشان می دهند که سه آماره شامل bias، rmse و cc به ترتیب با مقادیر 4/88%، 4/35% و 2/17% برای برآورد های بارش persiann تصحیح شده نسبت به غیر تصحیح شده آن (مقادیر برآورد های واقعی) بهبود می یابند. نسبت های بهبودیافته برای محصول tmpa-3b42 مربوط به آماره های فوق به ترتیب برابر 1/64%، 7/36% و 9/14% می باشند. بنابراین می توان گفت که روش بکار رفته در این تحقیق می تواند بطور قابل قبولی خطای برآورد بارش محصولات ماهواره ای را تصحیح کرده و باندی از وقایع بارش تصحیح شده را بصورت احتمالاتی ارائه کند.

برآورد و پیش¬بینی رواناب یک حوزه، نه تنها در مدیریت و بهره¬برداری صحیح از حوزه با اهمیت است بلکه در به حداقل¬رسانی خسارات ناشی از سیلاب نیز نقش مهمی را ایفا می¬کند. هدف اصلی این تحقیق پیش¬بینی دبی روزانه در حوضه آبریز گالیکش با استفاده از مدل¬های هیدرولوژیکی و مدل های پایه داده¬ای می¬باشد. بدین منظور در میان مدل¬های هیدرولوژیکی از مدل¬های ihacres و hec-hmsو از مدل های پایه-داده ای شبکه عصبی مصنوعی(ann)، الگوریتم نزدیکترین k- همسایگی (knn) و سیستم استنتاج تطبیقی عصبی-فازی (anfis) استفاده شد. پس از کالیبراسیون مدل هیدرولوژیکی و آموزش مدل¬های ann، knn و anfis، برای یک دوره مشترک نتایج مدل ها با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل¬های پایه داده ای نسبت به مدل هیدرولوژیکی دارای عملکرد بهتری در شبیه سازی فرایند بارش-رواناب می¬باشند. برای مثال ضریب همبستگی بین مقادیر مشاهداتی و شبیه¬سازی شده برای مدل های ann، knn و anfis بترتیب برابر 85/0، 83/0و 85/0 و جذر میانگین مربعات خطا نیز به ترتیب برابر 106/1، 1667/1و 1168/1 بدست آمد. در حالی که برای مدل هیدرولوژیکی ihacres ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا به ترتیب برابر 67/0 و 54/1 محاسبه شد.

همان طور که مطالعات پژوهشگران نشان داد سیگنال های اقلیمی به عنوان متغیر پیش بینی کننده در بارش، خشک سالی، سیل و ... مورداستفاده قرار می گیرند. ازاین رو هدف اصلی این پژوهش بررسی میزان تأثیر سیگنال¬های بزرگ¬مقیاس اقلیمی بر بارش و دبی حوضه آبریز مطالعاتی و درنهایت ارائه مدل پیش¬بینی بارش و دبی با استفاده از سیگنال¬های بزرگ مقیاس اقلیمی و روش-های هوش محاسباتی می باشد. در این مطالعه نقش سیگنال¬های بزرگ مقیاس اقلیمی در میزان بارش و دبی ماهانه حوضه آبریز مادرسو واقع در بالادست سد گلستان برای 3 ایستگاه باران سنجی و 3 ایستگاه هیدرومتری مهم در منطقه بررسی شد. در مقیاس ماهانه، حداکثر همبستگی مجموع بارش و میانگین دبی ایستگاه های مطالعاتی برای سیگنال¬های اقلیمی با شاخص nino 1+2 و برای داده¬های دمای سطح دریاهای گرینلند، شمال و جنوب خلیج فارس، جنوب دریای سرخ و شبکه سوران و با فشار سطح دریا خزر به دست آمد و این بدان معنا است که این شاخص بیش ترین تأثیر را بر بارش و دبی ماهانه حوضه¬ی آبریز مطالعاتی دارد. حداکثر میزان همبستگی شاخص nino 1+2 با داده¬های ماهانه ایستگاه باران سنجی و هیدرومتری گالیکش به ترتیب 40/0 و 51/0 با تأخیر 11 و 13 ماه می¬باشد. با انجام تحلیل¬ روی داده¬های دمای سطح دریا نیز بیش ترین ضریب همبستگی برای داده¬های بارش 455/0، 478/0 و 44/0 با تأخیرهای 6 و 3 و 9 ماهه و برای داده¬های دبی نیز 442/0، 576/0 و 552/0 با تأخیرهای 2 و 7 و 15 ماهه به دست آمده است. همچنین با انجام بررسی روی داده¬های فشار سطح دریا نیز بیش ترین ضریب همبستگی برای بارش و 425/0 با تأخیرهای 7 و 9 و 9 ماهه و برای داده¬های دبی نیز 594/0، 433/0، 61/0 با تأخیر 9 ماهه به دست آمده است. در کل ارتباط قوی میان بارش ایستگاه¬های تنگراه و تمر با slp دریای خزر و گالیکش با sst دریای خزر و دبی ایستگاه¬های تنگراه و گالیکش و slp دریای خزر و ایستگاه تمر با sst منطقه گرینلند وجود دارد. بیش ترین میزان همبستگی حداکثر بارش ماهانه ایستگاه تنگراه در ماه می برابر با 641/0 با sst شرق مدیترانه با تأخیر 7 ماه، برای ایستگاه تمر در ماه اکتبر برابر با 537/0 با slp غرب دریای مدیترانه با تأخیر 11 ماهه و برای ایستگاه گالیکش در ماه اوت برابر با 495/0 با slp اقیانوس اطلس با تأخیر 4 ماهه به دست آمد. بیش ترین میزان همبستگی دبی ایستگاه¬های تنگراه، تمر و گالیکش با ماه آوریل به ترتیب برابر با 937/0، 782/0 و 926/0 با تأخیر 8 ماهه و با slp خلیج عدن به دست آمد. همچنین بررسی معنی¬داری این ضرایب به دست آمده از طریق p-value نشان¬دهنده معنی دار بودن همه¬ی این ضرایب می¬باشد. در مرحله پیش¬بینی از هرکدام از این سیگنال¬ها برای پیش¬بینی بارش و دبی حداکثر ماهانه در ماه¬های دوم، سوم و چهارم میلادی سال به عنوان ماه¬های پربارش و همچنین ماه هشتم سال میلادی به عنوان ماهی که سیل¬های بزرگی مانند سیل¬های سال 1380 و 1384 در آن رخ داده استفاده شد. همچنین با استفاده از روش شبکه¬های عصبی مصنوعی چندلایه مقادیر بارش و دبی حداکثر ماهانه شبیه¬سازی شد. این شبکه ها دارای یک یا چند ورودی به عنوان سیگنال¬هایی که بیش ترین همبستگی را با مقادیر بارش و دبی حداکثر ماهانه در بررسی همبستگی دارا بود و یک خروجی به عنوان مدل پیش بینی می باشد. با استفاده از این نتایج و همچنین شبکه¬های به دست آمده از هر سری زمانی در ماه¬های مختلف می¬توان وقایع حدی بارش ودبی در ماه¬های فوریه، مارس، آوریل و اوت را با دقت نسبتاً خوبی پیش¬بینی کرد. به عنوان مثال، شاخص¬های عملکرد ازجمله ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب همبستگی و ضریب ناش- ساتکلیف برای حداکثر برای بارش ایستگاه باران¬سنجی تنگراه 067/0، 95/0 و 945/0 در ماه اوت و دبی ماهانه برای ایستگاه هیدرومتری تمر 078/0، 989/0 و 958/0 در ماه اوت، برای دوره آزمون به دست آمد. در نهایت شبکه¬های عصبی ذخیره شده برای پیش¬بینی بارش و دبی سیلاب مرداد اخیر 1393 مورد استفاده قرار گرفته و نتایج قابل¬قبولی به دست آمد.

یکی از پارامترهای مهم جهت مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی، تبخیر- تعرق (et) می باشد. تبخیر- تعرق یکی از مهمترین راههای مصرف آب در یک حوضه آبخیز است که پایش و بررسی تغییرات آن در دوره های زمانی معین می تواند ضمن نشان دادن میزان آب مصرفی در هر کاربری اراضی، در مدیریت آب در مقیاس حوضه و تعیین میزان آب مورد نیاز جهت تخصیص به هر کاربری مورد استفاده واقع شود. معمولا این پارامتر بدلیل مشکلات موجود در اندازه گیری مستقیم، به طور غیر مستقیم و بر اساس داده های هواشناسی در ایستگاههای هواشناسی برآورد می گردد. با توجه به تغیرات مکانی پارامترهای هواشناسی و نتیجتا تبخیر- تعرق، استفاده از روشهای مبنی بر سنجش از دورکه این تغییرات را در نظر می گیرند و مقادیر تبخیر- تعرق را در تمامی نقاط منطقه مورد مطالعه در اختیار ما قرار میدهند، مطلوب تر است. الگوریتم توازن انرژی سطح زمین(sebal)، یکی از روشهایی است که در برآورد تبخیر- تعرق با استفاده از تصاویر ماهواره ای در برخی از مناطق دنیا مورد استفاده قرار گرفته است. هدف این مطالعه، ارزیابی دقت تبخیر - تعرق روزانه حاصل از الگوریتم سبال در مقایسه با اندازه گیری لایسیمتری در دشت نظام آباد هشتگرد، واقع در استان البرز میباشد. برای این منظور از تصاویر ماهواره landsat 7 درمهر ماه سال 1391 استفاده شد. خطای تبخیر- تعرق محاسبه شده برای دشت مذکور با استفاده از الگوریتم سبال در مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده با استفاده از لایسیمتر در حد قابل قبول 21 درصد تعیین گردید. همچنین در این پژوهش، نتایج حاصل از الگوریتم سبال با نتایج حاصل از چند روش تجربی اندازه گیری تبخیر- تعرق، در منطقه ایستگاه هواشناسی مقایسه گردید که نتیجه معادله ی تجربی هارگریوز، بیشترین مطابقت را با نتیجه الگوریتم سبال داشت.

فعالیت های انسانی و تغییرات آب و هوا تأثیرات قابل ملاحظه ای بر چرخه ی هیدرولوژیکی دارد. در این تحقیق، با استفاده از مدل هیدرولوژیکی wetspa اثرات تغییراقلیم بر هیدرولوژی حوضه بالادست سد لتیان در دوره ی 2100-2010 بررسی شده است. در راستای ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر رواناب خروجی از ایستگاه آب سنجی رودک، مدل hadcm3 انتخاب شد و به کمک مدل lars-wg تحت سناریوهای اقلیمی a1b، a2 و b1 برای سه دوره ی زمانی آینده (2039-2010، 2069-2040، 2099-2070) ریزمقیاس گردید.