یکی از مشکلات جدی سدهای مخزنی، کم شدن حجم آنها در اثر رسوبگذاری میباشد. روشهای متفاوتی برای کنترل فرسایش و رسوبگذاری، شامل مدیریت حوضه آبریز، رسوبشویی هیدرولیکی، عبوردهی جریان غلیظ و لایروبی وجود دارد. یکی از موثرترین این روشها رسوبشویی هیدرولیکی تحت فشار می باشد که در آن رسوبهای نهشته شده در پشت سد به کمک جریان خروجی از دریچه های تحتانی خارج می گردند. در این پایان نامه به بررسی آزمایشگاهی رسوبشویی تحت فشار و اثر تغییرات سطح مقطع بر روی حجم و ابعاد حفره آبشستگی پرداخته شده است. به منظور رسیدن به اهداف این تحقیق، مدل آزمایشگاهی رسوبشویی تحت فشار در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان ساخته شد. آزمایش ها بر روی چهار دریچه باقطر های 54/2، 82/3، 08/5 و 62/7 سانتی متر، سه ارتفاع آب 36، 66 و 96 سانتی متر روی هر دریچه و حداقل 5 دبی تخلیه برای هر ارتفاع انجام گرفت. نتایج نشان داد، سطح مقطع دریچه تحتانی پارامتر مهمی در پدیده رسوبشویی هیدرولیکی می باشد و با افزایش قطر دریچه تحتانی، ابعاد حفره آبشستگی نیز افزایش می یابد. براساس داده های آزمایشگاهی روابط بدون بعدی برای تخمین پارامترهای حفره رسوبشویی بدست آمد. این روابط دارای ضریب همبستگی با حدود اطمینان بیش از 99% بوده و تخمین بسیار خوبی را ارائه می کند. تحقیقات اولیه نشان داد، انتخاب دریچه با سطح مقطع بزرگتر گزینه مناسبی برای نجات آبگیر نیروگاه خواهد بود. لیکن تحقیق در زمینه بازده(کارآمدی) رسوبشویی هیدرولیکی تحت فشار نشان داد، دریچه با سطح مقطع کوچکتر، کارآمدی بیشتری نسبت به دیگر دریچه ها دارد، که در آن با کمترین مقدار آب، بیشترین حجم رسوب خارج می گردد. در نتیجه دریچه هایی با سطح مقطع کوچکتر، بهترین گزینه برای طراحی تخلیه کننده تحتانی در مناطقی که از محدودیت منابع آب رنج می برند، می باشد. زیرا در این چنین مناطقی، تخمین اینکه چه مقدار رسوب از سد خارج می شود و چه مقدار آب برای رسوبشویی نیاز می باشد، بسیار حیاتی است. در نتیجه انتخاب بهترین دریچه تخلیه می بایست از طریق بهینه سازی بین دو قید اساسی باشد، نجات آبگیرهای نیروگاه و محدودیت منابع آب.

رودخانه مارون با طول 422 کیلومتر یکی از رودخانه های مهم استان خوزستان می باشد. نام اصلی و قدیمی این رودخانه تاب می باشد که از کوه های زاگرس سر چشمه می گیرد که پس از طی 120 کیلومتر به دریاچه سد مارون در 19 کیلومتری شمال شرق بهبهان در حوضه آبریز مارون می رسد. با توجه به اهمیت سد مارون در منطقه، در تحقیق حاضر به منظور پیش بینی و برآورد دبی ورودی رودخانه مارون به سد مخزنی روش های اتفاقی (استوکستیک) و شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. داده های مورد استفاده شامل دبی، بارش و درجه حرارت سالانه و ماهانه ایستگاه هیدرومتری ایدنک و آمار بارش ماهانه ایستگاه های چم نظام، بهبهان و خیر آباد بودند که از سازمان آب و برق خوزستان جمع آوری شدند. برای مدل سازی دبی به کمک روش های استوکستیکی از نرم افزار sams 2007 و به منظور مدل سازی دبی به روش شبکه های عصبی مصنوعی از نرم افزار qnet 2000 استفاده گردید. در مدل های استوکستیکی آمار دبی 41 سال آبی (سال های 48-1347 الی 88-1387) ایستگاه هیدرومتری ایدنک به نرم افزار معرفی شد. از میان مدل های استوکستیکی برای داده های سالانه از مدل های اتورگرسیو، اتورگرسیو میانگین متحرک و اتورگرسیو میانگین متحرک هم زمان و برای داده های ماهانه مدل های اتورگرسیو میانگین متحرک تناوبی و اتورگرسیو تناوبی چند متغیره به داده ها برازش داده شدند. نتایج مدل سازی نشان می دهد که از میان مدل های مختلف استفاده شده بر روی داده های دبی ایستگاه هیدرومتری ایدنک، مدل (carma(1,1، با توجه به معیارهای اطلاعاتی آکائیک و شوارز به عنوان مدل برتر در شبیه سازی و برآورد دبی این ایستگاه می باشد. برای مدل سازی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی سه حالت درنظر گرفته شد: الف- بررسی تأثیر توابع محرک در یادگیری شبکه عصبی مصنوعی، ب- بررسی تأثیر لایه های میانی در یادگیری شبکه عصبی مصنوعی، ج- بررسی تأثیر تعداد داده های ورودی بر روی یادگیری شبکه عصبی مصنوعی. نتایج این تحقیق نشان داد از میان مدل های شبکه عصبی مصنوعی، مدل شبکه عصبی با تابع محرک گوس و تعداد لایه های میانی برابر 3 با بیشترین ضریب همبستگی در مراحل آموزش و صحت سنجی به ترتیب برابر 617/0 و 633/0 به عنوان مدل برتر در پیش بینی و برآورد دبی رودخانه مارون تشخیص داده شد. در نهایت برای مقایسه شبکه عصبی مصنوعی و مدل استوکستیک داده ها به 70 و 30 درصد به ترتیب برای آموزش و صحت سنجی تقسیم شدند. از آن جایی که از میان مدل های استوکستیک، مدل (carma(1,1 و از میان مدل های شبکه عصبی، مدل گوس با سه لایه میانی به عنوان مدل برتر انتخاب شدند، داده های تفکیک شده به صورت 70 و 30 درصد به دو مدل فوق الذکر معرفی شدند. نتایج و مقایسه انجام شده نشان می دهد مدل شبکه عصبی با داشتن بیشترین ضریب همبستگی و کمترین خطای میانگین مربع ریشه (rmse) به عنوان مدل برتر برای شبیه سازی و بر آورد دبی رودخانه مارون شناخته شد.

فعالیت های کشاورزی از پر اهمیت ترین منابع بشری آلودگی نیترات در آب های زیر زمینی هستند و آب شویی نیترات از این سیستم ها اثر مستقیمی بر کیفیت آب زیر زمینی دارد. در طول دهه اخیر اهمیت آلودگی آب های زیر زمینی به دلیل افراط در مصرف کود های ازته در مناطق با کشاورزی متمرکز، افزایش یافته است. باید توجه داشت که افزایش عملکرد نباید به تخریب محیط زیست منجر گردد. بالا بردن تولید در واحد سطح و بهبود کمی و کیفی عملکرد محصولات نیاز به توجه خاصی دارد. تبدیل سیستم های آبیاری از روش های رایج نظیر سطحی به سیستم های پیشرفته همانند قطره?ای می?تواند نقش مهمی را در این خصوص داشته باشد، چرا که استفاده از این سیستم ها باعث افزایش راندمان مصرف آب می شود. کود آبیاری (fertigation) موثرترین روش به کارگیری آب در سبزیجات و محصولات باغی می باشد، که از طریق سیستم آبیاری قطره ای عملی می گردد. به منظور بررسی هر چه بیشتر کارایی این سیستم، آزمایشی در 4 تیمار با کشت گیاه گوجه فرنگی در منطقه بسطام شاهرود انجام گرفت که سه تیمار به آبیاری قطره ای و تیمار چهارم به آبیاری سطحی اختصاص یافت. برای آنالیز دقیق نتایج و به دست آوردن اطلاعات کامل تر، از یک مدل پیشرفته به نام hydrus-2d استفاده شد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که توزیع هفتگی کود و آبیاری یک روز در میان باعث بالا رفتن بازده مصرف آب و نیتروژن می گردد. نتیجه دیگر حاکی از آن است که متوسط عملکرد آبیاری قطره ای 56/72 تن در هکتار بوده که نسبت به تیمار آبیاری سطحی 30 درصد و نسبت به میانگین عملکرد منطقه بسطام به میزان 116 درصد افزایش نشان می دهد. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی حرکت عمقی آب و نیترات نشان داد که نفوذ آب و مواد مغذی در طول دوره رویش گیاه متناسب با عمق توسعه ریشه بوده و بنابراین در زمان نیاز گیاه در اختیار آن قرار گرفته است که نشان دهنده کارایی بالای سیستم کود آبیاری می باشد. از دیگر نتایج مفید حاصل از مدل سازی برآورد مقدار دقیق حجم آب زهکشی شده و نیترات آب شویی شده از زیر ناحیه ریشه در طول دوره رویش گیاه می باشد. آنالیز عددی نمودار های حاصل از مدل نشان داد که میزان آب زهکشی شده از زیر ناحیه ریشه تنها 3/0 درصد کل آب داده شده و میزان نیترات آب شویی شده از زیر این ناحیه 29/3 درصد کل نیترات مصرفی بوده است که این مقادیر بسیار اندک و قابل چشم پوشی بوده و بیانگر آن است که درصد بالایی از آب و مواد مغذی در منطقه توسعه ریشه تمرکز داشته است.

دشت بسطام با مساحتی در حدود 406 کیلومتر مربع در 8 کیلومتری شمال شرق شهرستان شاهرود قرار گرفته است. این دشت یکی از مهمترین دشت‎ها از نقطه نظر کشاورزی بوده که برداشت بی‎رویه از منابع آب زیرزمینی باعث افت زیادی در سطح آب این دشت گردیده است. هدف از این تحقیق مدلسازی سطح آب زیرزمینی با استفاده از مدل‎های غیرخطی شبکه عصبی مصنوعی و شبکه استنتاج تطبیقی عصبی فازی می‎باشد. برای انجام مدلسازی با شبکه عصبی مصنوعی از شبکه پروسپترون چندلایه پیشرو با توابع محرک سیگموئید، گوس، تانژانت هیپربولیک و سکانت هیپربولیک و قانون آموزش پس‎انتشار خطا (back propagation with momentum, bp) استفاده گردید. داده‎های ورودی به هر دو شبکه شامل برداشت از آب زیرزمینی، آب برگشتی کشاورزی و بارش موثر می‎باشد. نتایج بدست آمده نشان می‎دهد هر دو روش توانستند با دقت بالایی سطح آب زیرزمینی را پیش‎بینی نمایند. در مدلسازی با شبکه استنتاج تطبیقی عصبی فازی روش سوگنو از بین ساختارها و توابع عضویت مختلف، تابع عضویت ذوزنقه‎ای شکل و روش انبوهش مینیمم با ضریب همبستگی 99/0 و 91/0 به ترتیب در مراحل آموزش و صحت‎سنجی؛ و در مدلسازی با شبکه عصبی مصنوعی تابع محرک تانژانت هیپربولیک با ضریب همبستگی 99/0 و ریشه میانگین مجذور خطا 36/0 در مرحله آموزش و ضریب همبستگی 83/0 و ریشه میانگین مجذور خطا 06/1 مرحله صحت‎سنجی، بهترین جوابها با کمترین خطاها را ایجاد کردند. با مقایسه نتایج مشخص شد، از میان این دو شبکه، شبکه استنتاج تطبیقی عصبی فازی پیش‎بینی دقیق‎تری را از سطح آب زیرزمینی ارائه نمود. پس از تعیین بهترین شبکه برای انجام مدلسازی، پیش‎بینی سطح آب زیرزمینی در 2 سال آینده با سناریوهای مختلفی چون الف) مقدار برداشت و بارش در 2 سال آینده ثابت و برابر زمان حال باشد. ب) مقدار برداشت را به اندازه کاهش حجم سالانه آب در آبخوان تقلیل یابد و مقدار بارش ثابت باشد. ج) مقدار برداشت ثابت و بارش 30% کاهش یابد (دوره خشکسالی)، انجام گرفت و با هم مقایسه گردید. بر اساس نتایج بدست آمده زمانی که مقدار برداشت به اندازه کاهش حجم سالانه آب در آبخوان تقلیل یابد، مقدار افت در کل دشت از 8/1 متر به 7/0 متر کاهش یافته و در سناریو خشکسالی مقدار افت از 8/1 متر به 2 متر افزایش پیدا می‎کند.

نفوذپذیری و ظرفیت تبادل کاتیونی از مهم ترین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک، به حساب می آیند که اندازه گیری مستقیم آنها دشوار است و نیاز به وقت و هزینه زیادی دارد. با توجه به مشکلات اندازه گیری مستقیم این پارامترها در سالهای اخیر استفاده از روشهای غیرمستقیم مانند شبکه عصبی مصنوعی برای برآورد این خصوصیات مورد توجه قرار گرفته است. امروزه روش شبکه عصبی مصنوعی با کارایی بالا در مدل سازی مسایل غیر خطی کاربرد روزافزون آن را سبب شده است. در این پژوهش 100 نمونه خاک جمع آوری شده از منطقه قوشه واقع در استان سمنان مورد آزمایش قرار گرفت. نیمی از این تعداد نمونه ها از خاکهای بکر و نیمی از آنها از اراضی کشاورزی منطقه جمع آوری شد. پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک شامل هدایت الکتریکی، فراوانی نسبی ذرات، درصد آهک، نسبت جذب سدیم (sar) و وزن مخصوص ظاهری به عنوان ویژگی های زود یافت و نفوذپذیری نهایی و ظرفیت تبادل کاتیونی به عنوان پارامترهای دیر یافت مورد بررسی قرار گرفت. همچنین پارامترهای (ph)، تخلخل و ماده آلی خاک نیز اندازه گیری شدند که در طی تحقیق و پس از بررسی آنالیز حساسیت، حذف گردیدند. داده ها جمع آوری شده بصورت تصادفی به دو دسته آموزش و صحت سنجی تقسیم شدند و از آنها برای آموزش و ارزیابی مدلهای شبکه عصبی شامل پرسپترون چند لایه (mlp) و توابع پایه شعاعی rbf)) و همچنین رگرسیون خطی استفاده شد. نتایج حاصل از این تحقیق کارایی بالاتر مدل های شبکه عصبی مصنوعی را نسبت به روش رگرسیون خطی نشان می دهد. علاوه بر آن شبکه mlp دارای عملکرد بهتری نسبت به شبکه rbf در دو مرحله آموزش و صحت سنجی بوده است. همچنین به منظور تعیین همبستگی هر یک از پارامترهای ورودی با مقدار نفوذپذیری و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک از آنالیز حساسیت نیز استفاده گردید، که بر اساس نتایج به دست آمده، درصد رس و آهک خاک بیشترین همبستگی را با ظرفیت تبادل کاتیونی خاکهای کشاورزی و بکر و درصد شن و (ec) بیشترین همبستگی را با نفوذپذیری خاکهای کشاورزی و بکر، از خود نشان دادند.

با توجه به ضریب رشد جمعیت جهانی که سالانه بیش از 1/8 درصد است و محدود بودن امکانات افزایش تولید محصولات کشاورزی، تدوین الگوی بهینه مصرف آب و کود در کشاورزی از شاخص های موثر در نیل به روش راهبردی و بهره برداری پایدار از منابع آب و خاک است. برای انجام این مهم آگاهی از وضعیت توزیع رطوبت و مواد تغذیه دهنده گیاهی در خاک، طی دوره رشد محصول ضروری می باشد. از آنجا که انجام آزمایش های مزرعه ای برای تعیین مقدار بهینه آب مصرفی و مواد غذایی مورد نیاز وقت-گیر، پر هزینه و با دقت پایین است، بنابراین استفاده از مدل های کامپیوتری و حل عددی معادلات حاکم بر جریان رایج تر و دقیق تر می باشد. ولی قبل از به کارگیری چنین مدل هایی درستی نتایج آن ها باید در مقایسه با نتایج آزمایش های مزرعه ای ارزیابی شود. مدل hydrus-2d که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت یک مدل جامع برای شبیه سازی حرکت آب، املاح و گرما در داخل خاک است. برای انجام این تحقیق سیستم کود آبیاری با کشت گیاه فلفل سبز، در سال 1389 در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود واقع در بسطام پیاده گردید. مزرعه آزمایشی شامل دو بخش کود آبیاری قطره ای و کود آبیاری سطحی بود. نیاز آبی فلفل از طریق آمار تشتک تبخیر به مدت 5 سال برآورد گردید و در اختیار گیاه قرار گرفت. مقدارکود مورد نیاز نیز بر اساس منابع معتبر تعیین شد و از طریق سیستم کود آبیاری در اختیار گیاه قرار گرفت. نتایج نشان داد روند کلی توزیع رطوبت توسط مدل با روند تغییرات رطوبت به دست آمده از مزرعه و روند تغییرات غلظت نیتروژن برآورد شده توسط مدل با مقادیر اندازه گیری شده در مزرعه مطابقت دارد. نتایج دیگر تحقیق نشان داد که نحوه توزیع نیتروژن در اعماق مختلف خاک، در مراحل مختلف دوره رشد گیاه با روند توسعه ریشه گیاه مطابقت دارد. همچنین شبیه سازی های دیگر مدل نشان داد که از کل آب توزیع شده در طول دوره رشد گیاه 01/0 درصد و از کل نیتروژن توزیع شده فقط 69/0 درصد آبشویی گردیده است.

اندازه گیری رطوبت حجمی خاک و آب قابل دسترس برای گیاهان در رشته های مختلف مانند خاکشناسی، هیدرولوژی و مهندسی آب بسیار مهم است. بنابراین بررسی متعدد رطوبت خاک و میزان قابل استفاده آن برای گیاه از مهم ترین موضوعات در علم رابطه آب، خاک وگیاه است. برای تعیین رطوبت از روش های مختلفی مانند روش مستقیم (روش وزنی) و روش های غیر مستقیم مانند استفاده از دستگاه tdr و شبکه های هوش مصنوعی مانند شبکه عصبی، فازی، فازی- عصبی، الگوریتم ژنتیک می توان بهره جست. در سال های اخیر استفاده از روش های غیر مستقیم مانند شبکه عصبی مصنوعی برای برآورد ویژگی های خاک مورد توجه قرار گرفته است. لذا در این تحقیق به منظور تخمین رطوبت حجمی خاک با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی از ویژگی-های وزن مخصوص ظاهری، تخلخل، مواد آلی و زمان در سه نوع خاک با بافت سبک، متوسط و سنگین استفاده گردید ونتایج حاصل با مدل رگرسیون خطی چند متغیره و روش tdr مقایسه گردید. همچنین تغییرات زمانی رطوبت حجمی در هر سه نوع خاک برآورد شد و برای ارزیابی و تجزیه و تحلیل آماری از پارامترهای ضریب تبیین (r squared, r2)، میانگین خطای مطلق (mean absolute error, mae) میانگین مجذور ریشه خطا (root mean squared error, rmse) استفاده گردید. نتایج حاصل از این تحقیق کارایی بالاتر مدل شبکه عصبی مصنوعی را با r2(97/0، 99/0، 97/0) ، rmse (785/0، 401/0، 860/0) و mae (551/0، 312/0، 685/0) به ترتیب برای مرحله صحت یابی بافت سبک، متوسط و سنگین نسبت به روش رگرسیون چند متغیره خطی و روش tdr نشان می دهد. کلمات کلیدی: تغییرات زمانی، رطوبت حجمی خاک، رگرسیون خطی چند متغیر، شبکه عصبی مصنوعی.

ضریب انتشار پذیری خاک یک خاصیت قابل اندازه گیری محیط متخلخل و یکی از پارامتر های مهم معادله جابجایی- انتشار بوده که این معادله، مدل پایه برای بیان حرکت املاح در داخل خاک می-باشد. از آنجایی که در روش های معمول، اندازه گیری ضریب انتشار پذیری خاک نیاز به وقت و هزینه زیادی دارد و از طرفی وجود عبارات غیرخطی در روابط ضریب انتشار پذیری خاک، مدل سازی آنها را با مشکل همراه کرده است، بنابراین امروزه شبکه های غیرخطی نظیر شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان یکی از سیستم های هوشمند در پیش بینی یک چنین پدیده های پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. بعلاوه، از آنجایکه ضریب انتشارپذیری خاک به فاصله ی انتقال نیز وابسته می باشد، در این تحقیق قابلیت شبکه ی عصبی مصنوعی در برون یابی و درون یابی مقادیر ضریب انتشارپذیری مربوط به فواصل انتقال مختلف، بررسی شد. سپس نتایج مدل شبکه ی عصبی با نتایج حاصل از روش رگرسیون چند متغیره خطی (mlr) مقایسه گردید. بدین منظور از داده های آزمایشگاهی که توسط چاوشی نژاد ، (1389) از یک مدل فیزیکی به طول 1550 میلی متر، عرض 100 میلی متر و ارتفاع 600 میلی متر جمع آوری شده بود، استفاده گردید. داده های جمع آوری شده مربوط به خاک ماسه ای در پنج اندازه ی بسیار درشت، درشت، متوسط، ریز و بسیار ریز بود. آنها همچنین در آزمایشات خود از کلرید سدیم با غلظت 9 گرم بر لیتر و با پنج سرعت متفاوت به عنوان آلاینده پایدار استفاده نمودند. نمونه برداری در پنج فاصله ی 25، 50، 75، 100 و 125 سانتیمتر انجام شد که بیان کننده ی طول نمونه خاک بوده است. از میان مقادیر اندازه گیری شده، از فاصله انتقال (l) - قطر متوسط ذرات (d50) - وزن مخصوص ظاهری (?b) – تخلخل (n) - هدایت هیدرولیکی (k) - سرعت متوسط آلودگی (vc) به عنوان پارامتر های ورودی و از ضریب انتشار پذیری خاک(?) به عنوان پارامتر خروجی مدل ها استفاده گردید. همچنین معیار های آماری مانند متوسط مجذور مربعات خطا rmse))، متوسط قدر مطلق خطا mae)) و ضریب تبیین (r2) برای بررسی توانایی مدل ها در برآورد مذکور مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که شبکه عصبی مصنوعی با داشتن یک لایه ی پنهان و در حالی که تعداد نرون بر روی لایه ی پنهان با تعداد نرون بر روی لایه ی ورودی برابر بود، با تابع محرک سکانت هیپربولیک (sech) و 10000 تکرار توانست با 985/0=r2 و rmse و mae به ترتیب برابر با 0004/0 و 0003/0 در مرحله ی صحت یابی که بیان کننده خطای کم مدل می باشد، ضریب انتشار پذیری خاک را با قابلیت بالا پیش بینی نماید. همچنین شبکه ی عصبی توانست با داشتن r2 بالا و خطای بسیار کم، مقادیر ضریب انتشارپذیری مربوط به فواصل 50، 75 و 100 سانتی متر را درون یابی و مقادیر مربوط به فواصل 25 و 125 را برون یابی نماید. مقایسه ی بین نتایج مدل شبکه عصبی مصنوعی و نتایج مدل رگرسیون خطی نیز که 888/0=r2 و rmse و mae به ترتیب برابر با 0006/0 و 0004/0 را در مرحله ی صحت یابی نشان داد، بیان کننده ی دقت بالاتر و خطای کمتر مدل شبکه عصبی در مقایسه با مدل رگرسیون خطی می باشد. همچنین درصد اهمیت پارامترهای ورودی موثر بر ضریب انتشارپذیری نیز توسط شبکه عصبی که با نرم افزار qnet 2000 به اجرا درآمد، بررسی شد.

یکی از نخستین گام ها در فرآیند تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب، اختصاص ایستگاه های هیدرومتری مورد بررسی به مناطقی است که انتظار می رود ایستگاه های هیدرومتری موجود در آن ها دارای مکانیزم تولید سیلاب مشابه باشند. این فرآیند به عنوان منطقه بندی شناخته می شود. روش های منطقه بندی مبتنی بر تحلیل خوشه ای می توانند در تشخیص گروه های ایستگاه هایی که فرآیند تولید سیلاب مشابهی دارند، نقش موثری را ایفا کنند. در این پژوهش عملکرد انواع روش های تحلیل خوشه ای مانند خوشه بندی ترکیبی، خوشه بندی فازی با استفاده از الگوریتم فازی c-means و نیز خوشه بندی با بهره گیری از نگاشت های خودسازمانده کوهونن در منطقه بندی حوضه ی آبریز سفیدرود بزرگ به منظور اجرای تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب مورد بررسی قرار گرفته است.همچنین ارزیابی وضعیت همگنی مناطق حاصل و اجرای تحلیل فراوانی منطقه ای با استفاده از الگوریتم گشتاورهای خطی انجام گرفته است. نتایج به دست آمده نشان داد که در میان الگوریتم های خوشه بندی ترکیبی، ترکیب الگوریتم ward با الگوریتم k-means می تواند مناسب ترین گزینه باشد. همچنین در مورد خوشه بندی فازی با استفاده از الگوریتم فازی c-means نتایج حاصل حاکی از آن است که این الگوریتم در حوضه ی مورد مطالعه، از نظر تشکیل مناطق همگن و ارائه ی برآورد های مناسب در تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب با استفاده از الگوریتم گشتاور های خطی، عملکرد قابل قبولی دارد. افزون بر این، مشاهده شد که استفاده از خوشه بندی فازی می تواند برآورد های قابل اعتماد سیلاب را برای دوره های بازگشت طولانی تر امکان پذیر کند. در مورد نگاشت های خودسازمانده مشاهده شد که مناطق مربوط به حالت 3 منطقه ای حاصل از این روش، هم از نظر شاخص های صحت خوشه بندی و هم از جهت همگنی مناطق تشکیل شده وضعیت مطلوبی را دارا هستند.

چکیده کشاورزی مدرن و پایدار مدیریت مناسب آب و کود را در مزارع کشاورزی می طلبد. امروزه سیستم کودآبیاری موفق ترین روش توزیع مواد غذایی و آب برای گیاهان تشخیص داده شده است. برای ارزیابی مولفه های این سیستم تحقیقی در مرکز آموزش کشاورزی بسطام با مطالعه حرکت و آبشوئی پتاسیم و برآورد حجم آب زهکشی شده در این سیستم بروش مدلسازی انجام گرفت. گیاه انتخابی در این تحقیق فلفل سبز و مدل ارزیابی کننده hydrus-2d بود. خاک مزرعه تحقیق لوم شنی بود یک سیستم کامل کود آبیاری در مزرعه با لتراهای یک سانتیمتری و قطره چکانهای 4 لیتر در ساعت پیاده گردید. نتیجه حاصل از پژوهش نشان داد که متوسط عملکرد سیستم کود آبیاری 47 تن در هکتار بوده که نسبت به روش آبیاری کرتی 51 درصد عملکرد بیشتری داشته است. نتایج حاصل از شبیه سازی حرکت پتاسیم در لایه های عمقی خاک نشان داد که با طراحی درست سیستم کود آبیاری بیشترین مقدار پتاسیم توزیع شده در سیستم در طول دوره رویش گیاه متناسب با عمق توسعه ریشه گیاه در لایه های میانی تمرکز یافته و از دسترس گیاه خارج نمی شود.آبشوئی پتاسیم با دوروش توزیع هفتگی 10 دقیقه قبل و بعد از کود آبیاری برآورد شد نتایج حاصل از برآورد آبشوئی پتاسیم نشان داد که روش توزیع هفتگی 10 دقیقه قبل از کود آبیاری 5/3 درصد نسبت به 10 دقیقه بعد از آبیاری آبشوئی پتاسیم را کمتر نشان می دهد، نتیجه دیگر حاکی از آن بود که در سیستم کود آبیاری 32 درصد آبشوئی پتاسیم کمتر از آبیاری کرتی روی میدهد. همچنین نتیجه مربوط به برآورد حجم آب زهکشی نشان داد که متوسط حجم آب زهکشی در سیستم آبیاری کرتی در خاک لوم شنی معادل 55 درصد آب توزیع شده از زیر ناحیه ریشه بوده است که با توجه به متوسط 2 درصدی آب زهکشی در سیستم کود آبیاری میزان آب از دست رفته در آبیاری کرتی بسیار بالا می باشد. کلمات کلیدی: کود آبیاری، توزیع پتاسیم، شبیه سازی، آبشویی، فلفل سبز

مدل های شبیه ساز در طول چند دهه اخیر جایگاه خاصی در دانش بشری به خود اختصاص داده و کمک فراوانی به عنوان ابزار مدیریتی، پایه ای و اجرایی ایفا کرده اند. از توانایی های این مدل ها درک بهتر عوامل موثر در فرآیندهای هیدرولوژیکی حوضه های آبریز و پردازش حجم بالای داده ها در مدت زمان کوتاه می باشد. در این تحقیق از مدلswat، برای شبیه سازی رواناب و رسوب حوضه شیرین دره استفاده شده است. از انجا که پارامترهای ورودی مدل زیاد و در نتیجه مقدار خطا و عدم قطعیت در آن بالا می باشد، مدل به واسنجی و آنالیز عدم قطعیت نیاز دارد. به همین دلیل از مدل swat_cup و الگوریتم sufi_2 استفاده شد.ضریب تبیین 62% = r2 و ضریب نش _ساتکلیف 55% = ns در دوره واسنجی حاکی از رضایت بخش بودن نتایج شبیه سازی است. مقدار ضریب تبیین 52%=r2 در دوره اعتبارسنجی نیز رضایت بخش می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد که در صورت وجود آمار و اطلاعات کافی از یک دوره طولانی می توان نتایج خوبی را برای شبیه سازی حوضه ها بدست آورد و مدیران اجرایی می توانند با تکیه بر این اطلاعات و مدل ها، روش های پیش گیری مناسب در زمان مناسب را در نظر گرفته و حوضه و مردم را از خطراتی مثل سیل و اثرات آن و خشکسالی ها تا حدودی حفظ کنند.

عملکرد نامطلوب شبکه های آبیاری و زهکشی موجب نگرانی جدی دولت ها شده است. واقعیت مشهود درسطح جهانی این است که اغلب پروژه های آبیاری و زهکشی اجرا شده در سطح دنیا به اهداف مورد نظر نرسیده اند و در برخی از موارد با مشکل مواجه شده اند. توسعه ی شبکه های آبیاری و تجهیز و نوسازی شبکه های آبیاری یکی از ارکان اصلی توسعه در بخش آب و کشاورزی است و سالانه هزینه های زیادی از منابع ملی صرف توسعه ی شبکه های آبیاری و تأسیسات وابسته به آنها مثل سدهای انحرافی، آبگیرها و طرح های انتقال آب می شود. با اجرای پروژه های آبیاری و زهکشی اگر چه تا حدودی مصرف آب تحت کنترل در می آید و می توان از آب استفاده بهینه نمود اما این نکته قابل ذکر است که اگر شبکه دچار مشکل شود و معضلات رخداده مرتفع نگردد به مرور زمان، بهره برداری از شبکه ی آبیاری و زهکشی دچار مشکل شده و نه تنها از منابع آب و خاک حفاظت نمی شود بلکه باعث تخریب این منابع نیز می شود از این رو است که ارزیابی عملکرد فنی و هیدرولیکی کانال های آبیاری و زهکشی ضرورت می یابد. در این تحقیق، عملکرد فنی و هیدرولیکی کانال های استان سمنان مورد هدف بوده که پایلوت شبکه ی آبیاری و زهکشی دشت گرمسار انتخاب گردید. در این راستا ابتدا با انجام بازدید میدانی و پایش در شبکه مشکلات موجود ثبت گردید، سپس اندازه گیری های لازم صورت گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که مشکلاتی از قبیل رسوب گذاری در کانال ها، رشد علف های هرز در برم کانال ها، آبندی نامناسب درزهای انقباض در بدنه کانال ها، ترک های طولی و عرضی در برخی کانال ها، تخریب بتن در راپ ها، پرشدن تنظیم کننده های نوک مرغابی از رسوب، عملکرد نامناسب دریچه های نیرپیک و غیره از اهم نارسائی های شبکه ی آبیاری گرمسار می باشد. راندمان انتقال شبکه یکی از معیارهای سنجش عملکرد می باشد که در این تحقیق مورد محاسبه قرار گرفت و در حدود 89 درصد بر آورد گردید که با توجه به عمر شبکه خوب ارزیابی می شود. برای تعیین غلظت مواد معلق در آب شبکه برای اولین بار از ترم کدورت استفاده شد و رابطه بین کدورت و غلظت مواد معلق برای این شبکه استخراج گردید. این کار در برآورد بار مواد معلق شبکه و مدیریت رسوب مفید خواهد بود. با توجه به محاسبات هیدرولیکی در مقاطع برداشت، رژیم جریان زیربحرانی بوده و از نظر طراحی مطلوب می باشد.

سرریزهای پلکانی تاریخی چند هزار ساله دارند که معمولا در سدهای مخزنی به منظور رهاسازی ایمن سیلاب ها به کار می روند. امروزه استفاده از سرریزهای پلکانی در نقاط مختلف دنیا به علت توانایی فوق العاده آن ها در استهلاک انرژی جریان، رواج گسترده ای یافته است. در تحقیق پیش رو، هدف بررسی آزمایشگاهی افت انرژی بر روی سرریز پلکانی لبه دار و بدون لبه در رژیم جریان ریزشی می باشد. این تحقیق بر روی مدل یک سرریز 10 پله ای با شیب 45 درجه انجام شده است. لبه های طراحی شده، در ابتدا و وسط پله های مشخصی تعبیه گردید و به ازای دبی های مختلف میزان افت انرژی جریان محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در هر دو حالـت پله های لبه دار و بدون لبه با افزایش دبی جریان افـت انرژی نسبی کاهش می یابد. همچنین افت انرژی در حالت لبه دار بودن پله ها بیشتر از حالت بدون لبه بود. در حـالتی که لبه ها به طور جداگانه در ابتدا و وسط پله نصـب شدند، لبه با ارتفاع 1 سانتی متری به عنوان لبه مناسب معرفی شد. در حالتی که لبه ها همزمان در ابتدا و وسط پله نصب شدند، لبه با ارتفاع 5 سانتی متری به عنوان لبه مناسب معرفی شد. در حالتی که لبه ابتدایی پله ثابت بود و لبه وسط تغییر می کرد، با افزایش ارتفاع لبه در وسط پله افت انرژی هم بیشتر شد. همچنین استفاده از عمق آب قبل از پرش هیدرولیکی (در حالت جریان حباب دار)، باعث برآورد بیشتر افـت انرژی نسبی گردید. همچنین قرارگیری لبه بر روی پله های اولیه سرریز باعث کاهش طول حوضچه آرامـش شـد. همچنین نتایج نشان داد که تأثیر مقیـاس مدل در برآورد افت انرژی ناچیز می باشد. در مورد محل مناسب برای نصـب لبه ها نتایج نشان داد که در تمامی حالت ها استفاده از لبه با ارتفاع بیشتر مناسب تر می باشد. در حالت هایی که دو لبه مشابه در ابتدا و وسط پله قرار گرفتند، در مورد لبـه با ارتفاع 1 و 5 سـانتی متری، قرار گیری لبه در ابتدای پله مناسب تر بود ولی برای لبه 3 سانتی متری این مسئله متفاوت بود.

امروزه مسائل مربوط به ایمنی و پایداری سدهای خاکی که با هزینه های هنگفت به بهره برداری رسیده اند، دارای اهمیت خاصی می باشند. بسیاری از مخازن سدهای ساخته شده دارای مشکلات ناشی از نشت می باشند. احداث پردههای آب بند در زیر سازه های آبی از موثرترین روش ها جهت افزایش طول خزش و کاهش میزان دبی نشت می باشد. هدف از این تحقیق یافتن روابطی جهت تاثیر عمق، مکان و زاویه مناسب برای پرده های آب بند می باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل آزمایشگاهی مقدار نشت و فشار پیزومتری برای حضور یک دیوار آب بند در ابتدای سد برای تعداد 20 اختلاف هد بالادست و پایین دست و سه طول متفاوت سد با یک نوع خاک پی سد به تعداد 63 داده آزمایشگاهی برداشت گردید. نتایج بدست آمده جهت صحت سنجی مدل عددی seep/w 2007استفاده شد و نشان داد مدل عددی تطابق قابل قبول با داده های آزمایشگاهی دارد. مقادیر دبی نشت و گرادیان هیدرولیکی از مدل عددی به تعداد 4000 داده برای یک پرده آب بند و دو پرده در 4 عمق مختلف، 7 مکان، 11 زاویه، 4 اختلاف هد بالادست و پایین دست از نرم افزار استخراج گردید. نتایج نشان داد بهترین مکان برای کاهش دبی نشت و گرادیان هیدرولیکی یکی در پاشنه و دیگری در پنجه سد می باشدکه رابطه های بدون بعد برای تاثیر عمق، زاویه و مکان پرده های آب بند روی دبی نشت، گرادیان هیدرولیکی و طول معادل نشت آب ارائه گردید. همچنین نتایج نشان داد طول خزشی که از تئوری های لین و بلای استخراج می شود صرفاَ برای محیط های آزمایشگاهی مناسب بوده و در زیر سدهای خاکی حل عددی معادلات ریچاردز و لاپلاس به روش اجزای محدود از دقت بسیار بالایی برخوردارند. به منظور مطالعه روش عددی از نتایج اندازه گیری نرم افزار seep/w از بسته geostudio 2007 استفاده گردید.

وقوع خشکسالیهای متوالی و افزایش برداشت از منابع آب زیرزمینی دشت دامغان از عوامل اصلی افت سطح آب زیرزمینی محسوب میشوند. به همین دلیل ضروری است که مدیریت بهره برداری و حفاظت از منابع آب زیرزمینی به عنوان یک اصل در برنامه ریزیهای منابع آب مورد توجه قرارگیرد. در این تحقیق شبیه سازی سفره آب زیرزمینی دشت دامغان در حالت پایدار و ناپایدار با استفاده از مدل gms7.1 و کد کامپیوتری modflow به روش تفاضل محدود انجام گرفت.

جریان غلیظ یک حرکت نسبی است که بین دو لایه سیال که حتی دارای اختلاف کمی در چگالی هستند ایجاد می گردد. توزیع سرعت و چگالی در راستای افقی در جریان های غلیظ در توزیع رسوبات در جریان نقش مهم و اساسی داشته و لذا بر بسیاری از جنبه های رسوب گذاری تاثیر می گذارند. در این تحقیق پدیده جریان غلیظ به عنوان عامل انتقال رسوبات به مخازن و کانال ها توسط مدل عددی fluent شبیه سازی شد. برای کالیبره کردن مدل، از نتایج آزمایشگاهی حقی آبی و همکاران (1386) استفاده شد. هدف از این تحقیق یافتن بهینه ترین ابعاد مش و بهترین مدل آشفتگی می باشد تا با استفاده از آن بتوان خصوصیات مختلف جریان غلیظ را پیش بینی نمود. در این تحقیق متوسط سرعت جریان به ترتیب در 3 فاصله طولی 6/1، 6/3 و 6/5 متری پس از گذشت زمان 16، 34 و 54 ثانیه از شروع مدل سازی محاسبه شد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. در این تحقیق بهینه ترین ابعاد مش، ابعاد 240×300 و بهترین مدل آشفتگی، مدل k-epsilon از نوع rng تعیین شد. همچنین پیش بینی چگالی در شیب های صفر، 1، 2 و 9/2 درصدی انجام شد. خطای مدل عددی در پیش بینی سرعت جریان غلیظ 17، 10، 8 و 3 درصد بوده است. در انتها چگالی و متوسط سرعت جریان در شیب 5 درصد پیش بینی شد.