چکیده رودخانه ها به عنوان شریان های حیاتی از دیر باز مورد توجه خاص بشر بوده، ولی وقوع سیل های خطرناک باعث تخریب تأسیسات احداثی در مسیر رودخانه می شود لذا لازمه محاسبه دقیق دبی طرح ضروری است. در این راستا حوزه آبخیز رودخانه خرم آباد با وسعتی معادل1664 کیلومتر مربع حدود 16% وسعت حوزه کشکان را در بر گرفته و در خروجی این حوزه ایستگاه هیدرومتری چم انجیر با 58 سال آمار وجود دارد، در پژوهش حاضر دبی متوسط روزانه با استفاده از روش های رگرسیون چند متغیره، شبکه عصبی مصنوعی و شبکه استنتاج تطبیقی با ورودی های اقلیمی (بارش، دما و تبخیر)، کاربری کشاورزی، کاربری جنگل و شماره منحنی با 19 سال آمار روزانه شبیه سازی شد. نتایج مقایسه مجموعه کل داده های مشاهداتی با شبیه سازی شده نشان می دهد که ضریب همبستگی در روش های رگرسیون چند متغیره، شبکه عصبی مصنوعی و شبکه استنتاج تطبیقی به ترتیب 607/0، 72/0 و 807/0 بوده است همچنین میانگین مربعات خطا هر یک از سه روش رگرسیون چند متغیره، شبکه عصبی مصنوعی و شبکه استنتاج تطبیقی به ترتیب 0027/0، 002/0 و 0015/0 می باشد،با توجه به نتایج حاصله، برتری مدل شبکه استنتاج تطبیقی نسبت به دو مدل دیگر مشهود است. همچنین در مقایسه دبی متوسط سیل مشاهداتی با شبیه سازی شده از طریق شبکه استنتاج تطبیقی مشخص شد که ضریب همبستگی بین آنها 987/0 و میانگین مربعات خطا 0031/0 می باشد. علاوه بر این ها برای انتخاب توزیع فراوانی برتر ابتدا با وارد کردن داده های دبی متوسط سیل و داده های شبیه سازی شده (نرم افزار smada) مشخص شد که توزیع لوگ پیرسون نوع 3 توزیع برتر است زیرا با مقایسه فراوانی احتمال وقوع داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده در توزیع منتخب مقدار ضریب همبستگی 998/0 و میانگین مربعات خطا 80/24 را نشان می دهد. بنابراین چنین نتیجه گیری می شود که مدل شبکه استنتاج تطبیقی به عنوان مدلی مناسب برای شبیه سازی دبی متوسط سیل بوده و برای حوزه های فاقد آمار بایستی مورد استفاده قرار گیرد.

تغییر کاربری اراضی بر بسیاری از فرآیندهای طبیعی نظیر فرسایش خاک و تولید رسوب، سیلاب و تخریب خصوصیات فیزیکی شیمیایی خاک اثر می گذارد. این تغییر اکوسیستم باعث تخریب کیفیت خاک گشته و در نتیجه قدرت محصول دهی خاک برای تولید غذا به شدت کاهش می یابد، همچنین تخریب خود خاک باعث افزایش روند فرسایش و تولید رواناب و در نهایت سیلاب های مخرب می گردد لذا بررسی اثر کاربری اراضی بر رواناب دارای اهمیت می باشد. در این پژوهش برای مطالعه از حوزه ی آبخیز یلفان با مساحت 7173 هکتار که در استان همدان و جنوب شهرستان همدان قرار گرفته، استفاده شده است. منطقه از نظر موقعیت جغرافیایی بین 48 درجه و 32 دقیقه و 28 ثانیه تا 48 درجه و40 دقیقه و 4 ثانیه طول شرقی و 34 درجه و 36 دقیقه و 57 ثانیه تا 34 درجه و 45 دقیقه و 2 ثانیه عرض شمالی واقع شده است. منطقه ی مطالعاتی یلفان دارای یک ایستگاه هیدرومتری، باران سنجی و دماسنجی در پایین دست حوزه است. برای شبیه سازی رواناب حوزه ی یلفان از دو مدل cmd-ihacres و شبکه ی عصبی مصنوعی (ann) با 15 سال آمار روزانه ی دما، دبی، بارش، درصد پنج کاربری اراضی و شماره ی منحنی رواناب استفاده گردید. همچنین از سیستم اطلاعاتی جغرافیایی (gis) به منظور تهیه ی سناریوی کاربری اراضی بهره گرفته شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که مدل شبکه ی عصبی مصنوعی در دوره ی آماری 1375 تا 1389، رواناب را با ضریب ناش- ساتکلیف 74/0 شبیه سازی نمود و دارای مجذور میانگین مربعات خطا 01/0 می باشد ولی مدل cmd-ihacres در دوره ی آماری مذکور رواناب را با ضریب ناش- ساتکلیف 07/0 شبیه سازی نمود و دارای شاخص مجذور میانگین مربعات خطا 87/1 است. همچنین مجدداً از مدل شبکه ی عصبی مصنوعی (ann) به منظور ارزیابی اثر تغییرات کاربری اراضی بر رواناب با اجرای سناریوی آمایش سرزمین (مدل مخدوم) استفاده شد که نتایج آن نشان داد با در نظر گرفتن کاربری بهینه، نقطه ها ی اوج هیدروگراف دبی شبیه سازی شده 45 درصد پایین تر می آید که این کاهش می تواند به کاهش خسارات احتمالی سیلاب منجر گردد. بنابراین مدل شبکه ی عصبی مصنوعی را می توان مدل مناسبی برای شبیه سازی جریان در حوزه ی یلفان و تعیین اثرات اعمال سناریوی کاربری اراضی بر روی سیلاب معرفی کرد. نتایج این پژوهش می تواند در پیش بینی کاربری بهینه ی حوزه ی آبخیز و ارزیابی اثرات آن در میزان رواناب تولیدی به مدیران کمک قابل توجهی نماید.

تعیین مقدار نفوذپذیری در یک حوزه آبخیز، کار چندان ساده ای نبوده و آنچه که از جنبه های نظری و عملی تفهیم می شود این است که، اگر بتوان به یک رقم یا عدد متوسطی از تخمین مقدار نفوذ دست یافت کار مهمی به انجام رسیده است. مدل های نفوذپذیری، نقش مهمی را در مدیریت منابع آب و خاک به عهده دارند، بنابراین، انواع مختلفی از این مدل ها، با درجات مختلفی از پیچیدگی، جهت رسیدن به این هدف، توسعه یافته اند. اکثر روشهای برآورد نفوذپذیری خاک، بسیار پرهزینه و وقت گیر بوده و با فرض صفر بودن شیب، به تخمین نفوذپذیری، می پردازند. یکی از مدل های مفهومی و فیزیکی برآورد نفوذپذیری خاک، مدل گرین-آمپت می باشد که در برآورد میزان نفوذپذیری، اثر عامل شیب را در نظر گرفته که این مسئله از جمله نقاط قوت این مدل، می باشد. در این تحقیق حوزه آبخیز کاکاشرف واقع در استان لرستان و جنوب شرقی شهرستان خرم آباد بین 48 درجه و 39 دقیقه و 8 ثانیه تا 48 درجه و 57 دقیقه و 52 ثانیه طول شرقی، و 33 درجه و 16 دقیقه و 21 ثانیه تا 33 درجه و 23 دقیقه عرض شمالی، به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب گردید، سپس با استفاده از تلفیق مدل شبکه های عصبی مصنوعی (ann)، و مدل مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی wms، به بهینه سازی مدل تجربی گرین-آمپت، جهت برآورد میزان نفوذپذیری در این حوضه پرداخته شد. نتایج حاصل از مقایسه ی مقادیر برآوردی حاصل از این روش، با مقادیر نفوذپذیری واقعی منطقه که توسط استوانه های مضاعف صورت گرفت نشان داد که این روش می تواند با درصد خطای کم و دقت قابل قبولی (ضریب کارایی نش-ساتکلیف 713/0، مجذور مربعات خطا 258/0، ضریب همبستگی 877/0 و خطای مدل 006/0)، نرخ نفوذپذیری را در حوزه ی آبخیز کاکاشرف ، برآورد نماید. همچنین نتایج حاصل از تعیین بهترین فاکتور شیب نشان داد که، مجذور کسینوس زاویه شیب، با بیشترین مقدار ضریب کارایی نش-ساتکلیف (0.966)، و کمترین مقدار مجذور مربعات خطا (0.130)، به عنوان بهترین فاکتور شیب در حوزه آبخیز مورد نظر معرفی گردید.

حوضه آبخیز یک سیستم باز و پیچیده به شمار می رود و بسیاری از تحلیل ها و پیش بینی رفتار آتی آن مستلزم مدل سازی با روش های متفاوت آماری- ریاضی است. محدودیت منابع آب و توزیع نامتجانس آن در مناطق مختلف ایران سبب شده است که در مقایسه با بسیاری از کشورها، نسبت به پدیده تغییر اقلیم آسیپ پذیرتر باشد. در سال های اخیر با تدوین سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای توسط هیأت بین الدول تغییر اقلیم، مدل های گردش عمومی با فرضیات مختلف انتشار اجرا شده اند تا وضعیت اقلیمی دهه های آتی را پیش بینی کنند. داده های روزانه شبیه سازی شده برای آینده را می توان به عنوان ورودی مدل های هیدرولوژیکی لحاظ کرده و نتایج آن را در برنامه های بلندمدت توسعه منابع آب منظور نمود. این تحقیق شامل دو فاز اقلیمی و هیدرولوژی است. در فاز اقلیمی، داده های روزانه دمای حداقل، حداکثر، بارش و ساعات آفتابی ایستگاه سینوپتیک خرمّ آباد در دوره 2013-1983 با استفاده از مدل آماری lars-wg5.5شبیه سازی شد وپس از اطمینان از کارآیی این مدل در شبیه سازی پارامترهای هواشناسی مذکور در حوضه آبخیز رودخانه خرمّ آباد، جهت بررسی تاثیر پدیده تغییر اقلیم بر رواناب منطقه مورد مطالعه، داده های سناریوی a1b مدل hadcm3 در دوره 2040-2010 با مدل آماری lars-wg5.5 کوچک مقیاس گردید. در فاز هیدرولوژیکی، رواناب با استفاده از مدل هیدرولوژیکیswat شبیه سازی و پس از واسنجی (از1 ژانویه 2006 تا 30 آوریل 2009 با مقدار ضریب نش- ساتکلیف 83/0) و اعتبارسنجی این مدل (از 1 می 2009 تا 31 ژانویه 2010 با مقدار ضریب نش- ساتکلیف 87/0 (داده های دما و بارش خروجی مدل lars-wg5.5 به مدل swat وارد شده و تغییرات رواناب تغییر اقلیم در دوره های آتی نسبت به دوره پایه محاسبه گردید.

پدیده ذوب برف در مناطق کوهستانی که برف بخشی از بارش این مناطق را شامل می شود، از جمله موارد محدودکننده فعالیت های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی است که باید نقش آن در ایجاد رواناب به صورت مستقل بررسی گردد. در این مطالعه حوزه آبخیز هرو - دهنو در استان لرستان در مقطع زمانی 2 ساله (اول مهر 1385 تا آخر شهریور 1387) جهت مقایسه و بررسی کارایی مدل های فیزیکی srm و wetspa در شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف انتخاب شد. مدل مفهومی فیزیکی srm برای شبیه سازی و پیش بینی جریان روزانه در حوزه های کوهستانی با عمده رواناب ناشی از ذوب برف، طراحی شده است. مدل srm با استفاده از داده های اقلیمی (دما، بارش و دبی) و تصاویر ماهواره ای پوشش برف (در این مطالعه تصاویر سنجنده modis)، شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف را انجام می دهد. مدل توزیعی مکانی فیزیکی wetspa فرآیند های مختلف هیدرولوژیکی ازجمله شبیه سازی ذوب برف را به صورت سلولی و در گام زمانی ساعتی و روزانه با استفاده از روش درجه - روز و روش بیلان انرژی انجام می دهد. مدل wetspa با استفاده از داده های اقلیمی (دما، بارش، تبخیر و دبی) و نقشه های مکانی (کاربری اراضی، بافت خاک و مدل ارتفاعی رقومی) فرآیندهای مختلف را شبیه سازی می نماید. نتایج شبیه سازی مدل های srm و wetspa در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب بر اساس معیار ارزیابی ناش – ساتکلیف 0/54، 0/53، 0/68 و 0/62 به دست آمد. بر اساس نتایج حاصل از آزمون آماری t-test و مقایسه گرافیکی، مشخص شد که مدل wetspa نسبت به مدل srm در شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف از عملکرد بهتری برخوردار است. مدل wetspa به عنوان یک روش منطقی و اصلاح شده جهت شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف و به دست آوردن سطح پوشیده از برف بر پایه ی روش درجه - روز در حوزه آبخیز هرو - دهنو در یک دوره آماری 4 ساله (1385 تا 1389) به کاربرده شد. سپس نتایج سطح پوشیده از برف با تصاویر ماهواره ای (modis) و مقادیر جریان شبیه سازی شده با مقادیر اندازه گیری شده در خروجی حوزه مقایسه گردید. با توجه به نتایج، معیار ارزیابی ناش - ساتکلیف برای شبیه سازی جریان رودخانه در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 70/0 و 65/0 به دست آمد؛ بنابراین مدلwetspa دارای قابلیت مناسبی در شبیه سازی جریان رودخانه و رواناب ناشی از ذوب برف در گام زمانی روزانه است. هم چنین با مقایسه پوشش برف مستخرج از مدل با پوشش برف مستخرج از تصاویر ماهواره ای modis در دوره های زمانی یکسان مشخص شد که پوشش برف شبیه سازی شده با پوشش برف مشاهده ای تطابق خوبی دارد. در بخش روابط تجربی برآورد آب معادل برف با انجام آزمون آماری t-test مشخص شد که برآورد این روابط در مقایسه با نتایج محاسباتی مدل wetspa اختلاف معنا داری دارد.

امروزه رودخانه ها به عنوان یکی از مهم ترین منابع تامین کننده شن و ماسه مورد بهره برداری قرار می گیرند و برداشت غیراصولی و بدون مطالعه این مواد از بستر رودخانه ها خساراتی جبران ناپذیر را به بار می آورد. لذا بررسی و شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه ها قبل و بعد از برداشت مصالح جهت پیش بینی خسارات و مدیریت آن امری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار hec-ras برخی از پارامترهای هیدرولیکی جریان نظیر سرعت، عدد فرود و همچنین بار رسوب در مقاطع قبل و بعد از برداشت مصالح و در دوره بازگشت های 10، 50 و 100 ساله در قسمتی از رودخانه جراحی واقع در استان خوزستان و از محل روستای مشراگه تا 30 کیلومتر به سمت پایین دست شبیه سازی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که که سرعت جریان به علت برداشت مصالح در همه دوره بازگشت ها افزایش، در حالی که سطح و ارتفاع آب کاهش یافته است. سرعت جریان در مقطع 7 در پلان قبل از برداشت مصالح و در دوره بازگشت های فوق الذکر به ترتیب 63/1، 29/2 و 54/2 متر بر ثانیه است در حالی که در پلان بعد از برداشت به 29/3، 32/5 و 20/6 متر بر ثانیه افزایش یافته است. همچنین در این پژوهش از مدل hec-ras به منظور شبیه سازی جریان رسوبات رودخانه در شرایط قبل و بعد از برداشت مصالح استفاده شده است. مقایسه بین نتایج بدست آمده و داده های اندازه گیری نشان می دهد که معادله لارسن با داشتن خطای کمتر (5/14) نسبت به سایر معادلات برآورد بهتری داشته است. نتایج همچنین، حاکی از افزایش انتقال بار رسوب در شرایط بعد از برداشت مصالح و معدن کاوی نسبت به شرایط قبل از برداشت بود.

آگاهی از میزان و خطر فرسایش در سطح حوزه های آبخیز باعث اولویت بندی برنامه های حفاظتی برای کاهش خسارات فرسایش و رسوب می شود در این راستا حوزه آبخیز مادیان رود که در بخش میانی سلسله کوه های زاگرس قرار گرفته است به عنوان منطقه تحقیق انتخاب شد. در این تحقیق از معادله جهانی فرسایش خاک اصلاح شده که یکی از معادله هایی است که بیشترین کاربرد را در برآورد فرسایش خاک در دنیا دارد، استفاده گردید برای این منظور شش لایه مورد نیاز جهت ورودی مدل شامل فرسایندگی باران، فرسایش پذیری خاک، طول و درجه شیب، پوشش گیاهی و عملیات حفاظتی تهیه شد. در مرحله بعد مقدار فرسایش خاک در سطح حوزه با مدل عصبی- فازی 3(anfis) با سه ورودی شامل: فرسایندگی باران، فرسایش پذیری خاک و شیب برآورد شد.

تغییر در کیفیت آب های زیرزمینی بر اثر عوامل مختلف انسانی و طبیعی و تاثیر آن بر تخریب سایر منابع چه به صورت مستقیم و چه به صورت غیرمستقیم ایجاب می کند جهت تعیین روند و بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آبهای زیرزمینی بررسی گردد. در این راستا دشت سیلاخور با موقعیت طول جغرافیایی 48 درجه و 35 دقیقه تا 48 درجه و 57 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 33 درجه و 47 دقیقه تا 33 درجه و 59 دقیقه شمالی با 31 چشمه و قنات انتخاب گردید. در این پژوهش از آزمون من کندال، آنالیز خوشه ای و نرم افزار aqqa جهت بررسی تغییرات و روند کیفیت آب زیرزمینی استفاده گردید. بطوریکه آزمون من کندال نشان داد دو پارامتر کیفی so4 و ph در هیچ یک از نقاط دارای روند معنی داری نبود. اثر زمان بر پارامترهای hco3, mg, th, ec دارای روند افزایشی را نشان می دهد، پارامترهای cl, na, sar دارای روند کاهشی می-باشد. آنالیز خوشه ای نقاط نمونه برداری شده را در 4 دسته قرار داد و نمودار پایپر کیفیت آب زیرزمینی دشت را در 3 خوشه اول از نوع بی کربناته-منیزیمی و کلسیمی و در خوشه چهارم از نوع کلسیم کلرید و منیزیم کلرید تعیین نمود. و در بررسی تغییرات مکانی نقاط مورد بررسی چشمه ترشاب دارای بیشترین تغییرات و آبسرده کمترین تغییرات در همه پارامترهای کیفی بوده که نتایج نشان داد لیتولوژی منطقه بیشترین تاثیر را در تغییرات مکانی داشته است. و تکرار خشکسالی ها و کاهش سطح اراضی مرتعی و زراعی و افزایش آلودگی ها نیز در تغییرات زمانی موثر می باشد.