پیش بینی هیدروگراف سیل دارای اهمیت حیاتی به منظور هشدار سیل، مدیریت عملکرد سدهای مخزنی احداث شده به منظور کنترل سیل،تعیین پتانسیل جریان رودخانه، تولید انرژی برقابی و تخصیص آب برای آبیاری در فصول خشک سال می باشد. هدف از این تحقیق مدلسازی هوشمند هیدروگراف سیل وروردی به سد مخزنی شیرین دره به منظور مدیریت مخزن آن و همچنین ارزیابی واکنش مدل های هوش مصنوعی به خصوصیات هیدرولوژیکی هیدروگراف سیل می باشد. بدین منظور دو تا حوزه آبخیز در شرایط آب و هوایی مختلف، تحت عنوان حوزه آبخیز سد شیرین دره در استان خراسان شمالی و حوزه آبخیز جعفرآباد در استان گلستان، به منظور انجام تحقیق انتخاب شدند. در ادامه تمامی هیدروگراف های سیل ثبت شده در ایستگاه های هیدرومتری موجود در دو حوزه آبخیز گردآوری شد. سپس از این مجموعه تعداد 16 هیدروگراف سیل در حوزه آبخیز سد شیرین دره، و تعداد 18 هیدروگراف سیل در حوزه آبخیز جعفرآباد به منظور آموزش و آزمون دو مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل تطبیقی عصبی-فازی انتخاب شد. سپس داده های مربوط به این هیدروگراف ها با استفاده از روابط مربوطه برای ورود به مدل استناندارد شد. در ادامه چهار سناریوی ورودی بر اساس دبی سیل در 5 و4 ،3، 2 ساعت قبل طراحی و در هر سناریو سه سیگنال ورودی بر اساس تاًخیر دبی سیل به عنوان ورودی مدل طراحی شد. در مرحله بعد برای هر سناریوی ورودی در محیط نرم افزار neurosolution معماری های مختلفی از شبکه عصبی مصنوعی mlp بر اساس تعداد نرون عصبی در دو لایه مخفی، تابع انتقال، الگوریتم یادگیری و ضریب مومنتم تحت عنوان anns1،anns2، anns3،anns4 طراحی شد و هر سیگنال ورودی، در هر سناریو به طور جداگانه مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس بهترین سیگنال ورودی در هر سناریو با توجه به کمترین rmse در مرحله آزمون مدل به عنوان سیگنال نهایی ورودی مدل انتخاب شد و مدل شبکه عصبی مصنوعی با سیکل محاسباتی متفاوت مورد آموزش و آزمون نهایی قرار گرفت. در ادامه کار با توجه به ضعف عملکرد مدل شبکه عصبی مصنوعی mlp در شبیه سازی هیدروگراف سیل در حوزه آبخیز سد شیرین دره، به منظور مقایسه کارایی این مدل با سایر مدل ها، مدل تطبیقی عصبی-فازی (anfis)انتخاب شد، که این مدل ترکیبی از مدل شبکه عصبی مصنوعی و منطق فازی می باشد. در این مرحله نیز ساختارهای مختلفی از این مدل در محیط نرم افزار matlab براساس الگوریتم آموزشی هیبرید و توابع عضویت در هر سناریو طراحی و سیگنال های ورودی طراحی شده در هر سناریو به طور جداگانه مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور ارزیابی کارایی دو مدل از شاخص های آماری نظیر ضریب ناش-ساتکلیف، خطای حجم سیل، خطای دبی اوج و خطای زمان تا اوج در هر چهار سیگنال نهایی در هر سناریو استفاده شد. نتایج به دست آمده از محاسبه این شاخص ها حاکی از برتری مدل تطبیقی عصبی-فازی در شبیه سازی هیدروگراف سیل در مقایسه با مدل شبکه عصبی مصنوعی بود.

یکی از نگرانی های هیدرولوژیست ها و کمیته های مدیریت منابع آب از زمان های بسیار دور، پیش بینی سیلاب در حوزه آبخیز بوده است. روندیابی حوزه جهت شبیه سازی سیل در حوزه آبخیز ضروری می باشد. روندیابی هیدرولوژیکی حوزه، هیدروگراف واحد لحظه ای (iuh) را توسط معادلات پیوستگی و دبی- ذخیره محاسبه می کند و پالس های بارش مازاد را تا خروجی حوزه روندیابی می کند. یکی از مدل های روندیابی هیدرولوژیکی حوزه آبخیز، مدل ناش است. مدل ناش حوزه را بصورت مجموعه ای از مخازن خطی که بصورت سری و آبشاری بهم مرتبط اند، شبیه سازی می کند. در مدل ناش تعداد مخازن که از داده های مشاهداتی استخراج می شود، باید عدد صحیحی باشد؛ در حالی که معمولاً مقدار آن کسری بدست می آید که این مورد از نظر فیزیکی غیرواقع گرایانه است. مدل هیبرید (hm) تک مخزن های خطی مدل ناش را به دو مخزن سری، پیوسته، و نامساوی (یک واحد هیبریدی) شکافته است. درک حرکت انتقالی برای توصیف سیستم های دینامیک ضروری است، اما مدل هیبرید فاقد آن است. مدل هیبرید توسعه یافته (ehm) مدل hm را با وارد کردن یک کانال خطی میان دو مخزن هیبریدی جهت محاسبه اثرات انتقال توسعه می دهد. یکی دیگر از مدل های روندیابی هیدرولوژیکی حوزه آبخیز مدل کلارک است. تفاوت روش کلارک با دیگر روش ها انعطاف پذیری این روش است که آن را قادر می سازد با تکنولوژی های جدید مانند gis سازگار گردد. با توجه به اهمیت این موضوع، در این تحقیق جهت ارزیابی و مقایسه عملکرد مدل های روندیابی هیدرولوژیکی حوزه آبخیز (مدل های ناش، هیبرید، هیبرید توسعه یافته و کلارک)، حوزه آبخیز کلستان انتخاب شد. ابتدا پارامتر مدل ها، با استفاده از داده های مشاهداتی تخمین زده شد و سپس با استفاده از هیدروگراف واحد برآوردی، سیلاب ها شبیه سازی شدند. پارامترهای مدل ناش هم به روش گشتاور و هم از طریق سعی و خطا تعیین شدند. عملکرد مدل ها بر اساس مقایسه چشمی، ضریب ناش- ساتکلیف، خطای نسبی و خطای نسبی استاندارد سنجیده شد. نتایج نشان داد که مدل کلارک بصورت آشکارا بهتر از دیگر مدل ها عمل کرده است. همچنین نتایج نشان داد که عملکرد مدل ehm بهتر از مدل hm و مدل ناش (گشتاور) می باشد.

با هدف ارزیابی اثرات پخش سیلاب بر تغذیه مصنوعی سفره آب زیر زمینی دشت اهرم و با توجه به اینکه مدل عددی یکی از ابزارهای دقیق جهت تجزیه و تحلیل تغییرات مصنوعی آبهای زیر زمینی می باشد، پس از بررسی مدلهای مختلف، مدل عددی سه بعدی modflow انتخاب و در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. منطقه مورد مطالعه، دشت اهرم با مساحت34/127 کیلومتر مربع از حوضه آبخیز اهرم در استان بوشهر می باشد. عرصه پخش سیلاب کوثر 3 در سمت شرق و شمال شرق این دشت قرار دارد. مساحت این عرصه 1200 هکتار است. در این تحقیق عملکرد عرصه پخش مذکور در تغذیه مصنوعی سفره آب زیرزمینی دشت اهرم با استفاده از داده های هیدرولوژی، هیدروژئولوژی، بررسی های میدانی، نقشه های ژئوفیزیک، زمین شناسی و توپوگرافی و با استفاده از نرم افزارهایexcel, arcgis, processing modflow مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه با واسنجی مدل بر اساس قدیمی ترین اطلاعات، ارزیابی منابع آب زیرزمینی طی 15 دوره زمانی (نیمه دوم سال 80 لغایت 88) در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار مورد بررسی قرار گرفته است، سپس نوع دیگری از شبیه سازی بدون تغذیه مصنوعی با هدف مقایسه آن با وضعیت با تغذیه مصنوعی انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان دهنده اثرات نسبی پخش سیلاب بر تغذیه مصنوعی در دشت اهرم است، ولی این اثرات با سوء مدیریت و برداشت های بی رویه و خارج از ظرفیت آبخوان تا حد زیادی کمرنگ شده است. بیلان آبی دشت مذکور طی 7 سال شبیه سازی غیر ماندگار همچنان منفی باقی مانده است و حتی به صفر هم نرسیده است.

چکیده مدلسازی فرآیند بارش- رواناب در حوزه آبخیز از نقطه نظر، مدیریت منابع آب، مهندسی رودخانه، سازه های کنترل سیل و ذخیره سیلاب اهمیت ویژه ای دارد. در این راستا مدل های بسیاری جهت شبیه سازی فرآیندهای حوزه آبخیز وجود دارد که مدل های توزیعی از جمله آنها می باشند. wetspa یک مدل هیدرولوژیکی- توزیعی بر پایه gis می باشد که در مقیاس حوزه عمل کرده و برای پیش بینی سیلاب و مدیریت حوزه آبخیز توسعه یافته است. آبخیز چهل چای با مساحتی 9/254 کیلومترمربع در شرق استان گلستان واقع شده است. کوهستانی بودن منطقه، تغییر کاربری شدید، استفاده بیش از حد از زمین و شرایط اقلیمی حاکم در منطقه مورد مطالعه در سالهای اخیر سبب وقوع سیلاب های مخرب در منطقه شده است. توجه به شرایط مذکور و خسارت های جانی و مالی وارده، اهمیت شناخت وضعیت هیدرولوژیکی منطقه را نشان می دهد. با توجه به اینکه مدل wetspa قابلیت شبیه سازی رواناب در تمام شبکه سلولی را دارد، هدف اصلی این تحقیق شبیه سازی جریان روزانه رودخانه آبخیز چهل چای و بررسی کارایی این مدل جهت پیش بینی هیدروگراف جریان می باشد. نقشه های رقومی توپوگرافی، کاربری و خاک سه نقشه اصلی مدل بوده که در قالب gis و با پیکسل سایز90 ×90 متر به مدل وارد شدند. مدل از لایه های توپوگرافی، کاربری و خاک و همچنین آمار هواشناسی روزانه برای پیش بینی هیدروگراف های سیل و توزیع مکانی پارامترهای هیدرولوژیکی حوزه استفاده می نماید. مدل فیزیکی بوده و قادر است فرایندهای هیدرولوژیکی بارش، ذوب برف، ذخیره برگابی، ذخیره چالابی، رواناب سطحی، نفوذپذیری، تبخیر وتعرق، نفوذ عمقی، جریان زیر سطحی، جریان آب زیر زمینی را به طور پیوسته در زمان و مکان شبیه سازی نموده و تعادل آب و انرژی را در هر سلول رستری برقرار نماید. مدل برای محاسبه رواناب از روش استدلالی اصلاح شده و برای تخمین رواناب ناشی از ذوب برف از روش ضریب روز-درجه استفاده می نماید. جریان زیرسطحی برمبنای قانون دارسی و معادله موج سینماتیکی محاسبه می گردد. درحالیکه جریان آب زیرزمینی با استفاده از روش مخزن خطی و در مقیاس زیر حوزه های کوچک در رابطه با ذخیره آب زیرزمینی و ضریب افت آب زیرزمینی تعیین می گردد. رواناب در طول مسیر خود با استفاده از روش معادلات موج پخشی روندیابی می گردد که وابسته به شیب، سرعت جریان و خصوصیات مسیر جریان بوده و قادر است دبی جریان را در هر نقطهای از پایین دست که جریان به هم میپیوندد، پیشبینی نماید. نتایج شبیه سازی حاکی از تطابق خوب بین هیدروگراف های محاسبه شده و مشاهده ای بودند و مدل قادر است هیدروگراف های روزانه را با دقت خوب و با ضریب ناش- ساتکلیف 50 تا 57 درصد پیش بینی نماید. همچنین نتایج شبیه سازی بیانگر این است که مدل پارامترهای هیدرولوژیکی توزیعی و بیلان آبی را به خوبی برآورد نموده، و برای برآورد دبی جریان روزانه کاربرد دارد.

چکیده در تحقیق حاضر شبیه سازی جریان رودخانه با استفاده از مدل ابزار ارزیابی آب و خاک (swat) بر اساس داده های جمع آوری شده از آبخیز چهل چای استان گلستان که سطحی برابر با 25680 هکتار را شامل می شود، به صورت روزانه انجام شد. هدف اصلی در این تحقیق آزمون کارایی مدل swat و قابلیت استفاده از آن به عنوان شبیه ساز جریان در آبخیز چهل چای می باشد. مدل swat توسط سرویس تحقیقات کشاورزی ایالات متحده تهیه شده و به عنوان ابزاری برای بررسی اثرات اقدامات مختلف مدیریتی بر آب، رسوب و تولیدات شیمیایی اراضی کشاورزی در مقیاس آبخیزهای بزرگ در سطح جهان مورد استفاده قرار گرفته است. اطلاعات مورد نیاز برای این تحقیق شامل نقشه های توپوگرافی، کاربری اراضی و اطلاعات خاکشناسی از اداره کل منابع طبیعی استان گلستان، و همچنین اطلاعات آب و هواشناسی شامل داده های روزانه بارش، دما، رطوبت نسبی و دبی جریان از سازمان هواشناسی و شرکت آب منطقه ای استان گلستان تهیه گردید. به منظور انجام موفق مرحله واسنجی، قبل از آن یک مرحله آنالیز حساسیت پارامترها با استفاده از روش "هر بار یک پارامتر" (oat) انجام شد که در آن اثر پارامترهای مختلف بر چهار جزء مهم از بیلان آب شامل رواناب سطحی، جریان جانبی، آب زیرزمینی و تبخیر و تعرق به منظور مشخص کردن پارامترهای مهم و حساس انجام شد. بر اساس نتایج این مرحله پارامترهای ضریب تبخیر از لایه های خاک (esco)، شماره منحنی (cn)، ظرفیت آب قابل دسترس خاک (sol-awc)، نسبت نفوذ به سفره عمیق (rechrg-dp) و چگالی توده خاک (sol-bd) در بخش های مختلف بیشترین تاثیر را داشتند. واسنجی و اعتبارسنجی مدل بصورت دستی و بر اساس آمار ثبت شده هشت سال انجام شد. واسنجی مدل برای سالهای 2001 تا 2004، و اعتبارسنجی نیز بر اساس آمار سالهای 2005 تا 2008 انجام شد. شاخص های ارزیابی مختلفی برای بررسی دقت شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفت که در این بین دقت شبیه سازی روزانه با استفاده از شاخص نش- ساتکلیف در دوره واسنجی 57/0 و با شاخص r2 62/0، و در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 32/0 و 42/0 بدست آمد. استفاده از مدل واسنجی شده swat برای شبیه سازی جریان ماهانه حوزه آبخیز چهل چای به منظور بررسی اثرات اقدامات مختلف مدیریتی و یا تغییرات محیطی بر دبی جریان توصیه می شود.

چکیده کشاورزی دیم نقش مهمی در تولید غذای مردم بسیاری از کشورهای منطقه و جهان دارد و در حدود 60 درصد کل تولیدات کشاورزی از این بخش به دست می آید. تغییرات میزان بارندگی از سالی به سال دیگر و پراکنش (توزیع) آن، به همراه تغییرات درجه حرارت و عدم وقوع آن در بخشی از سال زراعی سبب افزایش خطرات در کشاورزی دیم می گردد؛ لذا پایداری تولید در این نوع کشاورزی ناچیز است. از شیوه ها و راهبردهای مدیریتی فنی- زراعی موثر در کاهش ریسک و خطر پذیری افزایش تولید، بهبود درجه ثبات و پایداری آن در زراعت دیم، می توان به مدیریت آبیاری تکمیلی بهینه اشاره نمود. نتایج تحقیقات انجام شده در کشور حاکی از کارآمد بودن این نوع آبیاری به منظور استفاده صحیح تر و کسب سود بیشتر است. برای این منظور نوع گیاه، میزان آب مصرفی، زمان کاشت، میزان افزایش عملکرد ناشی از آبیاری تکمیلی و بررسی جنبه های اقتصادی آن از جمله مسائل مهم و مرتبط است. در تحقیق حاضر محصول انتخاب شده برای مطالعه درخت پسته بوده است که در سه منطقه کرمان، رفسنجان و سیرجان به برآورد نیاز آبی آن پرداخته شد. آب مورد نیاز درخت پسته با استفاده از نرم افزار کامپیوتری cropwat محاسبه شد و همچنین برای بهینه سازی اندازه حوزه آبخیز کوچک و میزان آبیاری تکمیلی از نرم افزار برنامه ریزی خطیlinear programming)) تحت عنوان lingo ver7 استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که میزان نیاز آبی درخت پسته برای سه منطقه کرمان، رفسنجان و سیرجان به ترتیب 57/241 ، 09/213 و 12/185 میلی در دوره رشد می باشد. نتایج نشان داد که سطح بهینه حوره آبخیر کوچک برای جوابگویی بخش عمده مصرف آب مورد نیاز پسته برای هر سه منطقه مورد مطالعه 100 متر مربع به دست آمد. لذا با توجه به سطح بهینه انتخاب شده، میزان آبیاری تکمیلی بهینه برای یک درخت پسته بالغ در سه منطقه به ترتیب 3 ، 4/2 و 02/5 مترمکعب به دست آمد. در نهایت میزان تولید محاسبه شده برای یک درخت برای به ترتیب منطقه کرمان، رفسنجان و سیرجان ، در حدود 06/7 ، 8/4 و 2/6 کیلوگرم به دست آمد. کلمات کلیدی: آبیاری تکمیلی، بهینه سازی، درخت پسته، حوزه آبخیز، استان کرمان

چکیده جوامع گیاهی پویا و در حال تغییر و تحول هستند. یکی از مهمترین ویژگی های جوامع گیاهی همین تغییر و تحول آنها است. رخدادهای چرخه ای بطور مکرر در جوامع گیاهی اتفاق می افتند. مطالعه عوامل موثر بر دینامیک فواصل بین لکه ایی امری تعیین کننده در فهم فرآیندهای کلی تغییرات جوامع گیاهی است. بهره برداری پایدار از مراتع زمانی امکان پذیر است که وضعیت پویایی و تغییر در اکوسیستم مرتع شناخته شده و مورد توجه قرار گیرد. از اینرو برای مطالعه دینامیک لکه های گیاهی، مطالعه عوامل موثر در ایجاد و تغییر لکه ها ی گیاهی اهمیت دارد. این پژوهش به بررسی تاثیر چرا بر تغییر الگوی پراکنش لکه های گیاهی و همچنین مطالعه رابطه بین متغیرهای فیزیکی و شیمیایی خاک و لکه های گیاهی در مراتع منطقه اینچه برون استان گلستان می پردازد. بر اساس بررسی های میدانی، محدوده کاری در منطقه مورد مطالعه مشخص گردید. با روش دانگ شماری محدوده شدت های مختلف چرایی شدید و متوسط مشخص شد که با احتساب قرق به عنوان محدوده ی بدون چرا، سه محدوده ی چرایی تعیین گردید. در هر محدوده ی چرایی، تعداد، طول، عرض و ارتفاع لکه های گیاهی و طول خاک لخت در طول سه تراسکت 50 متری به سانتیمتر اندازگیری و مورد آزمون قرار گرفت. همچنین برای مقایسه تراکم خاک، درجه حرارت و رطوبت سطحی خاک، نفوذ پذیری, بافت خاک و ویژگی های شیمیایی خاک، در هر محدوده ی چرایی؛ در لکه های گیاهی و در فواصل خاک لخت بین آنها در 4 تکرار آزمایش و نمونه گیری خاک انجام شد. نتایج نشان می دهد طول, ارتفاع و تعداد لکه های گیاهی محدوده ی چرای شدید با میانگین 79/29 و 12/8 سانتی متر16/15 کمترین و محدوه ی بدون چرا با میانگین 16/89 و 1/23 سانتی متر و 24، بیشترین میزان طول, ارتفاع و تعداد لکه گیاهی را دارا است. محدوده ی چرای شدید با میانگین28/583 سانتی متر بیشترین طول فضای بین لکه ای و محدوده ی بدون چرا با میانگین 15/119 سانتی متر کمترین طول لکه خاک را به خود اختصاص داده است. شدت نفوذ و تراکم خاک در لکه های گیاهی سه محدوده ی چرایی اختلاف معنی دار نداشته اما در بین خاک لخت سه محدوده فوق اختلاف معنی داری در سطح 1% وجود دارد. بررسی الگوی پراکنش لکه های گیاهی در محدوده ی بدون چرا، کپه ای و در محدوده های چرایی شدید و متوسط منظم برآورد گردید.در نهایت می توان گفت شدت چرا از عوامل موثر بر دینامیک لکه های گیاهی است، بطوری که تعداد، طول و ارتفاع لکه های گیاهی تحت تاثیر شدت چرا تغییر می نمایند و نشانگر میزان چرا هستند. میزات نفوذپذیری, تراکم خاک, رطوبت خاک, درجه حرارت خاک سطحی و ... در محدوده های چرایی, بین لکه های گیاهی و فضاهای بین لکه های گیاهی دارای اختلاف هستند. واژه های کلیدی: لکه های گیاهی، نفوذپذیری خاک، رطوبت خاک، محدوده ی چرایی ، مراتع شور و قلیا، اینچه برون

در دسترس بودن آب با کمیت و کیفیت مناسب برای سلامتی دام و بهره وری بسیار مهم است. در مناطقی که آب کالایی کمیاب است، نیاز به استراتژی برای تعیین مقدار مصرف آب گوسفند به منظور تهیه کردن مقدار آب مورد نیاز، به خصوص در خشکسالی ها، لازم و ضروری است. هدف از این تحقیق تعیین نیاز آبی گوسفند در مراتع قشلاقی و بررسی برخی از عوامل تاثیرگذار بر آن است. این تحقیق در مراتع قشلاقی استان گلستان و در دو ایستگاه گمیشان و آق قلا انجام گرفت. در هر ایستگاه دو گله به منظور تعیین مقدار آب مصرفی و بررسی پارامتر های تاثیرگذار بر آن انتخاب شدند. در هر گله 10 رأس گوسفند با نژاد، سن، وزن و جنسیت یکسان به منظور مطالعه انتخاب شدند. این تحقیق با آغاز فصل چرا در آذر ماه 1389، شروع و با پایان فصل چرا در فروردین ماه 1390، پایان یافت. مقدار آب مصرفی گوسفند در طول فصل چرا دارای نوسانات بسیاری بوده. حداقل مقدار آب مصرفی در این بررسی در بهمن ماه برابر 63/0 لیتر و حداکثر مقدار آب مصرفی در اوایل فصل چرا یعنی در ماه آذر برابر 08/8 لیتر بدست آمد. مقدار آب مصرفی گوسفند تحت تاثیر فاکتور های بسیاری قرار دارد. فاکتور های تاثیر گذار بر نیاز آبی گوسفند که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفتند شامل: فاکتورهای جوی از قبیل درجه حرارت هوا، بارندگی، رطوبت نسبی هوا، سرعت وزش باد و تبخیر بود. همچنین از فاکتورهای طبیعت خوراک، رطوبت علوفه و به منظور بررسی سطح فعالیتی تاثیرگذار بر نیاز آبی گوسفند، میزان حرکت نیز در طول روزهای نمونه برداری محاسبه شد. با توجه به نتایج تمامی فاکتورهای مورد بررسی روی آب مصرفی اثرگذار بودند. بیشترین همبستگی بین فاکتور های مورد بررسی و آب مصرفی را فاکتورهای درجه حرارت هوا (85/0=r، 01/0 >p) و رطوبت علوفه (85/0-=r، 01/0>p) داشتند. در بین فاکتورهای مورد بررسی نیز فاکتور رطوبت علوفه با بالاترین ضریب تعیین (76/0=2r، 01/0>p) دارای ارتباط نمایی منفی با آب مصرفی و بعد از آن نیز فاکتور درجه حرارت هوا (73/0=2r، 01/0>p) دارای ارتباط خطی مثبت با آب مصرفی گوسفند بود. فاکتورهای درجه حرارت محیط، رطوبت علوفه و بارندگی به منظور تخمین آب مورد نیاز گوسفندان در مراتع مورد مطالعه برای استفاده در مدل رگرسیونی استخراج شدند.

در این پایان نامه بعداز مروری بر کانال-های مخابرات بی سیم و اثرات مخرب آن بر روی داده های ارسالی، به معرفی راه حل هایی برای کم کردن اثرات مخرب کانال پرداخته شده است. روش ترکیب دایورسیتی راه حل شناخته شده ای برای مقابله با پدیده تارکنندگی در کانال-های بی سیم است، ولی در مقابل هزینه هایی مانند مصرف بیشتر توان، کاهش بهره عرض باند و افزایش پیچیدگی سخت افزاری و محاسباتی را به سیستم تحمیل می کند. در سال های اخیر سعی شده با تغییر پارامترهای فرستنده و گیرنده ضمن مقابله با اثرات مخرب کانال، تا حد امکان هزینه های سیستم نیز کاهش یابد. در این پروژه سعی شده انواع روش های جدیدی که در مقالات معرفی شده اند شبیه سازی شده و مورد بررسی و مقایسه قرار گیرند. ضمن آن-که در انتها یک روش جدید نیز برای بهبود بعضی از موارد بالا ارائه شده است.

با دستیابی به مقدار کمی فرسایش و تولید رسوب در مقیاس های زمانی و مکانی مختلف، امکان برنامه ریزی، مدیریت و گزینش رویکرد بهینه حفاظت خاک فراهم خواهد شد. در این راستا مدل های شبیه سازی ابزاری برای تجزیه و تحلیل کمی و کیفی رفتار حوزه همچنین اجرا و ارزیابی برنامه های مدیریتی آّبخیزها محسوب می شوند. در این تحقیق به ارزیابی کارایی مدل هیدرولوژیکی- توزیعیwetspa در شبیه سازی رواناب، فرسایش و انتقال رسوب در آبخیز طالقان پرداخته شده است. آبخیز طالقان با مساحت 809 کیلومترمربع، در دامنه جنوبی رشته کوه البرز و در بالادست سدهای طالقان و سفیدرود واقع شده است. نقشه های رقومی مدل ارتفاع رقومی، پوشش اراضی و بافت خاک (با اندازه سلولی 85 متر) و سری های زمانی پیوسته بارش، تبخیر و دمای هوا در گام زمانی روزانه 9 سال آماری (1381-1373) ورودی های اصلی مدل می باشند. داده های دبی جریان و غلظت رسوب معلق به صورت انتخابی برای واسنجی مدل مورد استفاه قرار می گیرد. واسنجی 13 پارامتر مدل با دو روش دستی (عمدتا) و اتوماتیک برای 5 سال ابتدای دوره آماری و اعتبارسنجی مدل برای دوره 4 ساله با لحاظ کردن دوره سه ماهه warm-up در آغاز هر دوره انجام شد. نتایج ارزیابی مدل، صحت شبیه سازی دبی جریان را بر اساس معیار نش- ساتکلیف 76/82 درصد در دوره واسنجی و 79 درصد در دوره اعتبارسنجی نشان می دهد. بر اساس معیار تجمعی، نکویی برازش مدل و سطح عملکرد مدل در شبیه سازی رواناب در طبقه خیلی خوب قرار گرفت. در ادامه به منظور شبیه سازی فرسایش و انتقال رسوب با استفاده از 111 نمونه رسوب معلق واسنجی پارامترهای ماژول فرسایش صورت گرفت. نتایج، معیار نش- ساتکلیف 60 و 64 درصد را به ترتیب برای غلظت و تولید رسوب معلق نشان داد. با اعتبارسنجی مدل با وجود 15 نمونه رسوب معلق، معیار نش- ساتکلیف 4/52 و 69 درصد به ترتیب برای غلظت و انتقال رسوب معلق برآورد شد. نتایج ارزیابی مدلwetspa در آبخیز طالقان نشان می دهد مدل مولفه های هیدرولوژیکی از جمله رواناب، کنش خاک توسط قطرات باران و جریان سطحی، هدررفت خاک و ... را در مکان و زمان با دقت قابل قبول برآورد می کند. واژه های کلیدی: مدل هیدرولوژیکی- توزیعی، wetspa، فرسایش و انتقال رسوب، آبخیز طالقان، شبیه سازی

چکیده سیل به عنوان یکی از بلایای طبیعی هر ساله خسارات جانی و مالی فراوانی را در سرتاسر جهان به بار می آورد؛ بنابراین یکی از دغدغه های مهم در هیدرولوژی شبیه سازی هیدروگراف سیل و بخصوص دبی پیک سیلاب ها می باشد. برای شبیه سازی هیدروگراف سیل، روش های زیادی وجود دارند؛ که با استفاده از داده های بارش- رواناب، شبیه سازی هیدروگراف را انجام می دهند. کمبود داده های بارش- رواناب در حوزه هایی که فاقد ایستگاه هیدرومتری می باشند باعث شده که محققان و پژوهشگران، به دنبال روش-هایی باشند که بتوانند بدون نیاز به اطلاعات، هیدروگراف سیل را برای حوزه شبیه سازی کنند. وجود ارتباط بین ژئومورفولوژی و هیدرولوژی از طریق خصوصیات فیزیکی حوزه از قبیل نسبت سطح، نسبت انشعاب، نسبت طول، طول آبراهه اصلی و شیب آبراهه اصلی، که از عوامل موثر در جریان یافتن آب در سطح حوزه ها می باشند؛ این امکان را فراهم می آورد. روش هیدروگراف واحد لحظه ای ژئوموفولوژی(giuh)، با استفاده از عوامل فیزیکی ذکر شده، پاسخ هیدرولوژی حوزه آبخیز را شبیه-سازی می کند. این مطالعه با هدف ارزیابی کارایی روش هیدروگراف واحد لحظه ای ژئوموفولوژی "وو" در شبیه سازی هیدروگراف سیل در حوزه شیرین دره در استان خراسان شمالی، انجام گردید. برای این کار، هشت واقعه بارش رواناب متناظر، در یک دوره زمانی10 ساله انتخاب گردید و سپس این کار به دو روش "ناش" و هیدروگراف واحد لحظه ای ژئوموفولوژی "روسو" انجام گرفت و کارایی روش giuh، به دو طریق "وو" و "روسو" و همچنین روش "ناش"، با استفاده از شاخص های مختلف، از جمله ناش-ساتکلیف، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش مذکور از دقت قابل قبولی در شبیه سازی هیدروگراف، دبی پیک، زمان تا اوج، حجم جریان و همچنین ابعاد و شکل هیدروگراف برخوردار است. متوسط معیار ناش ساتکلیف، برای روش های giuh وو، giuh روسو و ناش به ترتیب، 61/0، 11/0، 56/0- را نشان داد. کلید واژگان: giuh، نسبت انشعاب، نسبت طول، نسبت سطح، معیار ناش- ساتکلیف

مدلسازی فرایندهای هیدرولوژی این توانایی را دارد که اطلاعات بهتری برای مدیریت حوضه به دست آورده، دید بهتر و جامع تری نسبت به حوضه ایجاد نماید. در این تحقیق بیلان آب و جریان خروجی حوضه آبخیز چهل چای مدلسازی گردید. برای مدلسازی بیلان آب و جریان خروجی از محیط pcraster استفاده گردید. pcraster که یک محیط gis و مدلسازی دینامیک عمومی است که برخلاف سایر محیط های gis مثل arcview و arc gis که محیط gis استاتیک می باشند، قابلیت دینامیک محیط pcraster امکان ساخت مدل های دینامیک زیست محیطی توزیعی پیوسته (itertive spatio-temporal environmental models) را فراهم می کند. این نرم افزار قابلیت های فراوانی برای شبیه سازی و مدل سازی فرایندهای مختلف هیدرولوژیکی و طبیعی دارد. در این تحقیق عوامل و پارامترهای دخیل در بیلان آب شامل بارش، ذوب برف، تبخیر و تعرق، رطوبت خاک، رواناب سطحی ناشی از بارش، آب پایه و جریان زیرقشری در نظر گرفته شده و با استفاده از روابط موجود بیلان آب مدلسازی گردیده و دبی خروجی روزانه حوضه از مجموع دبی رواناب، جریان زیرقشری و آب پایه به دست آمد. پس از کسب نتایج اولیه برای واقعی تر شدن نتایج شبیه سازی فرایند واسنجی مدل برای دوره آماری مدلسازی (87-1386) انجام گرفت. برای تعیین اعتبار و کارایی مدل فرایند اعتبارسنجی با استفاده از یک دوره آماری سه ساله برای سال های هیدرولوژیکی 86-1385، 85-1384 و 84-1383 انجام گردید. نتایج به دست آمده از مدلسازی با داده های دبی مشاهداتی ثبت شده در خروجی حوضه با استفاده از ضریب نش – ساتکلیف و ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) مورد ارزیابی قرار گرفتند. ضریب نش- ساتکلیف برای دوره واسنجی 7/0 و برای دوره اعتبارسنجی 5/0 به دست آمد. با توجه به این که در منابع علمی بیان شده است که اگر ضریب نش- ساتکلیف بالای 36/0 باشد، نتایج مورد قبول است، نتایج ارزیابی نشان دادند که مدل از کارایی مطلوب و قابل قبولی برخوردار است. در این تحقیق با داشته های موجود مدلی ساخته شد که از کارایی مناسبی برخوردار بود.

با پیش‏بینی و دستیابی به تغییرات اقلیمی در آینده واثرات آن بر چرخه هیدرولوژیکی، امکان برنامه‏ریزی و مدیریت بهتر حوزه‏آبخیز فراهم خواهد شده در این راستا مدل‏های شبیه‏سازی ابزاری جهت تجزیه و تحلیل و ارزیابی رفتار آبخیزها محسوب می‏شوند. در این تحقیق برای شبیه سازی تاثیر سناریوهای بارش برهیدروگراف جریان در حوزه زیارت از مدل wetspaاستفاده گردیده است. wetspa یک مدل هیدرولوژیکی-توزیعی بر پایه gis می باشد مدل فیزیکی بوده و قادر است فرایندهای هیدرولوژیکی بارش، ذوب برف، ذخیزه برگابی، ذخیره چالابی، رواناب سطحی، نفوذپذیری، تبخیر و تعرق، نفوذ عمقی، جریان زیرسطحی، جریان آب زیرزمینی را به طور پیوسته در زمان و مکان شبیه سازی نموده و تعادل آب و انرژی را در هر سلول رستری برقرار می نماید. مدل از لایه های توپوگرافی، کاربری و خاک و همچنین آمار هواشناسی ساعتی برای پیش بینی هیدروگراف های سیل و توزیع مکانی پارامترهای هیدرولوژیکی حوزه استفاده می نماید. برای واسنجی مدل سری‏های زمانی پیوسته بارش، تبخیر، دما و دبی یک دوره دو ساله (88-87) با آمار ساعتی و برای اعتبار‏سنجی از یک سال (89) استفادهگردید. بر اساس معیار ناش‏ساتکلیف 3/74درصد در دوره واسنجی و1/62 درصد در دوره اعتبار‏سنجی صحت شبیه‏سازی را نشان می‏دهد و بر اساس معیارجمعیکارایی مدل در طبقه خوب قرار دارد. در ادامه به منظور شبیه‏سازی اثر سناریوهای بارش بر جریان از دو سناریوی اقلیمی 2a و 1b و دو دوره (2030-2011) و(2080-2099) استفاده شد که نتایج نشان می ‏دهند که در هر دوره رواناب افزایش یافته و بیشترین افزایش مربوط به ماه‏های دسامبر و نوامبر می‏باشد نتایج ارزیابی مدل wetspa در حوزه زیارت نشان می‏دهند که مدل مولفه‏های هیدرولوزیکی را با دقت قابل قبول براورد می‏کند

سیستم های جمع آوری و دفع آبهای سطحی ناشی از بارندگی از اجزا مهم برنامه ریزی و عمران مناطق شهری هستند و هرگونه سهل انگاری در طراحی صحیح آنها می تواند برای جوامع بشری مشکل آفرین باشد. در طراحی شبکه جمع آوری آبهای سطحی با افزایش و وسیع تر شدن سطح شبکه مقدار خطاهای طراحی افزایش می یابد. برای کاهش این خطا نیاز به طراحی دقیق شبکه می باشد.استفاده از مدلهای رایانه ای کمک شایانی به طراحی دقیق نموده و در به دست آوردن طرح اقتصادی نقش بسیار مفید دارند. در این مطالعه به منظور تعیین ابعاد بهینه شبکه زهکشی شهر گرگان از مدل هیدرولوژی- هیدرولیکی swmm استفاده شده است. در این مطالعه برای واسنجی مدل از چهار واقعه بارندگی در تاریخ های 22/11/1390 ،30/11/1390، 1/12/1390، 2/12/1390 استفاده شد و سرعت رواناب متناظردر خروجی زیر حوزه های منتخب برداشت شد. شاخص های کارایی مدل در این تحقیق شامل ناش - ساتکلیف، ریشه مربع خطا و بایاس در برآورد دبی اوج وحجم جریان نیز می باشد، نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد که دبی اوج و حجم جریان شبیه سازی انطباق خوبی با مقادیر مشاهداتی دارد (7/0ns=، 006/0rmse=، 44/11bias%=) و از نتایج بدست آمده در فرایند واسنجی برای برآورد مقدار بهینه پارامترها استفاده شد. به منظور ارزیابی و تست اعتبار سنجی مدل از دو واقعه2/2/1391 و16/2/1391، استفاده شد نتایج حاصل از ارزیابی ، کارایی و دقت مدل را تایید می کند که در مورد هر دو واقعه مذکور شاخص های کارایی مدل، در حد قابل قبولی است (69/0ns=، 00043/0rmse=، 1/8bias%=)، پس از ارزیابی کارایی مدل، بارش طرح با دوره بازگشت های طراحی محاسبه شد و مدل با دوره بازگشت های طراحی با توجه به پارامترهای بهینه و ابعاد شبکه زهکشی موجود اجرا گردید. دبی اوج عبوری از مجاری، بر اساس شدت بارش های طراحی مشخص شد و با توجه به نتایج حاصل از مدل بر اساس وجود و یا عدم وجود اضافه بار و شرایط سیلابی در محل گره ها و مجاری، کفایت شبکه موجود برای انتقال رواناب سطحی با دوره های بازگشت طراحی ارزیابی گردید با توجه به نتایج حاصل از مدل، در دوره بازگشت های دو، پنچ و ده سال به ترتیب 48/12 ، 58/30 و 11/ 40 درصد از طول مجاری شبکه زهکشی موجود شرایط بحرانی و سیلابی نیز دارند. درنهایت ابعاد بهینه مجاری سیلابی برای هر کدام از دوره بازگشت های طراحی با توجه به تیپ ابعاد بهینه از طریق آزمون سعی و خطا توسط مدل تعیین گردید. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که مدل swmm دقت مورد نیاز را برای شبیه سازی رواناب شهری را دارد و از این مدل می توان برای طرح های مدیریت رواناب شهری و طراحی شبکه جمع آوری و دفع آبهای سطحی استفاده نمود .

رطوبت خاک با اینکه بخش ناچیزی از بیلان آبی جهان را تشکیل می دهد، اما تقریباً همه فرآیندهای هیدرولوژیکی که در سطح یا نزدیک سطح زمین رخ می دهند را کنترل می کند. این متغیر، میزان رشد گیاه و تولید محصول، توزیع مکانی پوشش گیاهی، دمای خاک و تجزیه مواد آلی را کنترل می نماید. لذا اطلاع از میزان رطوبت خاک در مطالعات هیدرولوژیکی، آبیاری و زراعت امری اجتناب ناپذیر است. اگرچه رطوبت خاک پارامتری کلیدی است اما سخت و هزینه بر بودن اندازه گیری و تغییرات شدید زمانی و مکانی آن، سبب عدم پایش رطوبت خاک با توزیع مکانی مناسب گردیده است. یکی از راه حل های ممکن برای برآورد رطوبت خاک استفاده از مدل های شبیه سازی می باشد. از اینرو این تحقیق با هدف امکان بررسی تهی? نقش? رطوبت پیشین خاک با استفاده از مدل beach در حوض? آبخیز کچیک، که به علت وجود سازندهای لسی تحت تأثیر فرسایش شدید قرار دارد، انجام گرفته است. بیچ، یک مدل ساده بیلان آبی است که نقش? رطوبت خاک را در دو لای? سطحی و عمقی، با گام زمانی روزانه تهیه می کند. اندازه گیری های رطوبت خاک نیز در دو عمق cm15-0 و cm100-15، با استفاده از دستگاه رطوبت سنج (روش tdr)، از آبان ماه 1389 الی تیر ماه 1390 انجام گرفت. جهت ارزیابی مدل بیچ از معیارهای شاخص تطابق، ضریب همبستگی، متوسط خطا و مجذور میانگین مربعات خطا استفاده گردید. سپس با استفاده از روش های آماری به بررسی تغییرات مکانی- زمانی داده های مشاهداتی رطوبت خاک و عوامل موثر بر آنها پرداخته شد. نتایج ارزیابی مدل نشان داد که مقادیر ضریب همبستگی و شاخص تطابق برای لای? سطحی بیشتر از لای? عمقی می باشد. مقدار متوسط خطا نیز نشان داد که مدل اغلب در کاربری مرتع و یا در نقاطی که به دلیل قرار گرفتن در نزدیکی خروجی حوضه، رطوبت بالاتری را دارا می باشند، در لای? سطحی مقدار رطوبت کمتری را برآورد می کند. به طور کلی ارزیابی هم? معیارها نشان داد که مدل بیچ با هر دو روش شماره منحنی و مخزن برای لای? سطحی بهتر عمل می کند. بررسی های آماری نشان دادند که تغییرات لای? سطحی نسبت به لای? عمقی بیشتر بوده است. نقاطی که در خط القعرها قرار داشتند، میانگین اختلاف نسبی مثبت داشتند، یعنی نسبت به میانگین هر دوره مقدار رطوبت بالاتری را نشان دادند که بیانگر مناطق مرطوبتر حوضه می باشند. تعداد اندکی از نقاط وجود داشتند که رتب? خود را تحت هر دو شرایط رطوبتی حداقل و حداکثر حفظ کردند. مساحت حوض? بالادست، طول دامن? بالادست و شیب با رطوبت لایه عمقی و شاخص رطوبت توپوگرافی با رطوبت لای? سطحی، در شرایط مرطوب مخصوصاً در زمستان همبستگی بیشتری را نشان دادند. با مشخص شدن کارایی مدل بیچ در حوضه آبخیز کچیک مخصوصاً برای رطوبت لای? سطحی خاک، بنابراین این مدل برای مدیران و کارشناسان امکان تخمین رطوبت خاک را در هر روز از سال و در هر نقطه از حوض? آبخیز کچیک فراهم می آورد.

مدلسازی فرایند بارش- رواناب و پیشبینی دبی رودخانه یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلابها، طراحی سازههای آبی در حوزه های آبخیز و مدیریت خشک سالی است. هدف این تحقیق شبیه سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز کسیلیان با مدل wetspa و روش های هوشمند مانند شبکه عصبی مصنوعی و شبکه فازی - عصبی تطبیقی است. wetspa یک مدل پیوسته هیدرولوژیکی- فیزیکی است که قابلیت پیش بینی سیلاب در مقیاس حوزه آبخیز با گام های زمانی مختلف را داراست و روشهای هوشمند هم جزء مدل های جعبه سیاه میباشند که امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. مدل wetspa از لایه های توپوگرافی، کاربری اراضی و بافت خاک و همچنین آمار هواشناسی روزانه برای پیش بینی هیدروگراف-های سیل استفاده میکند و روش های هوشمند با استفاده از اطلاعات ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری موجود شبیه سازی را انجام می دهد. نتایج شبیه سازی با مدلwetspa نشان داد که این مدل به خوبی توانسته جریان پایه رودخانه را با معیار ناش ساتکلیف 64/0 در مرحله صحت سنجی شبیه سازی نماید ولی در شبیه سازی جریان های سیلابی با خطا همراه است که دلیل آن را می توان به کوچک بودن حوزه و کوتاه بودن زمان پیمایش اشاره کرد. این مدل به خوبی توانسته بیلان آب حوزه آبخیز کسیلیان را شبیه سازی کند. آنالیز حساسیت پارامترهای مدل نشان داد که ضریب افت آب زیر زمینی از بیشترین حساسیت و ضریب روز درجه بارش از کمترین حساسیت برخوردار است. همچنین شبکه فازی - عصبی تطبیقی و شبکه عصبی مصنوعی با ورودی باران با یک روز تأخیر و تبخیر با یک روز تأخیر با معیار ناش ساتکلیف 80/0 و 54/0 در دوره آزمون پاسخ های قابل قبول تری نسبت به مدل wetspa با معیار ناش ساتکلیف 24/0 داشته اند.

درک و پیش بینی فرآیند های تولید رواناب و انتقال آن به نقطه خروجی حوزه آبخیز یکی از اساسی ترین مباحث در علم هیدرولوژی محسوب می شود. برای تعیین هیدروگراف سیل در خروجی حوزه آبخیز می توان از مدل های بارش- رواناب رخدادی استفاده کرد. این تحقیق روش روندیابی موج سینماتیک را مورد هدف قرار داده و در ابتدا ضمن بررسی ویژگی ها و شرایط استفاده از این روش و بیان خصوصیات هیدرولیکی جریان رواناب در سطح حوزه و فرضیات روش روندیابی موج سینماتیک با اتکا به منابع، بسط محاسباتی روش مذکور تشریح شد. در گام بعدی با تشریح وضعیت رواناب در سطح حوزه (از لحاظ بخش رواناب سطحی روی دامنه و بخش جریان متمرکز در آبراهه های حوزه) و ترسیم مدل مفهومی کتاب باز حوزه موردمطالعه اقدام به روندیابی بارش مازاد در سطح حوزه شده است. در این تحقیق جهت محاسبه بارش مازاد از روش شماره منحنی و ضریب رواناب پتانسیل مدل wetspa استفاده شد. برای ارزیابی کارایی مدل، آمار سیلاب های حوزه آبخیز جعفرآباد در دوره آماری (1389-1369) تهیه و پس از آنالیز داده ها تعداد 13 واقعه مناسب سیلاب و بارش متناظر مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ارزیابی کارایی مدل در شبیه-سازی هیدروگراف سیل، از شاخص های معیار ناش- ساتکلیف، اریبی مدل در برآورد حجم جریان، درصد خطا در دبی اوج، ضریب واریانس، کارایی مدل در شبیه سازی دبی های بالا، ضریب تبین و ضریب تبین وزنی استفاده گردید. میزان معیار ناش- ساتکلیف حاصل از مقایسه هیدروگراف های محاسباتی ای که ضریب رواناب از طریق روش شماره منحنی به دست آمده بود برابر با 51/0 و برای معیار رواناب مدل wetspa برابر با 67/0 به دست آمد. عواملی همچون یکنواخت فرض نمودن میزان و شدت بارش در سطح حوزه، جدا نمودن آب پایه از هیدروگراف مشاهداتی به روش مستقیم، استفاده از روش های شماره منحنی و ضریب رواناب پتانسیل مدل wetspa برای محاسبه بارش مازاد، وجود خطا در داده های مشاهداتی و در نظر گرفتن فرضیات روش موج سینماتیک که با واقعیت همخوانی ندارند و باعث ساده سازی بیش از حد شرایط طبیعی جریان می شوند را می توان از دلایل اصلی اختلاف فاز زمانی میان هیدروگراف های شبیه سازی شده و هیدروگراف های مشاهداتی بیان نمود، که منجر به پایین بودن نسبی شاخص های ارزیابی می شود. با توجه به فرضیات و محدودیت های مدل، به نظر می رسد که مدل موج سینماتیک جهت شبیه سازی هیدروگراف سیل رگبارها نسبتاً مناسب می باشد.

سیل یکی از پدیده هایی است که همه ساله می تواند زیان های جانی و مالی فراوانی را به بار آورد. یکی از روش های کارآمد مدیریت سیل، پهنه بندی شدت و نوع آن است. هدف اصلی این تحقیق پهنه بندی خطر و خسارت سیل در بازه ای به طول 21 کیلومتر از بستر اصلی رودخانه گرگانرود در حوضه آبخیز سد بوستان در دو شرایط کاربری فعلی و سناریوی آمایشی است. بدین منظور از تلفیق دو مدل توزیعی- مفهومی مادکلارک در محیط مدل هیدرولوژیکی hec-hms و مدل هیدرولیکی hec-ras استفاده گردید. اطلاعات مورد نیاز برای اجرای مدل مادکلارک در محیط hec-hms شامل فایل شبکه بندی حوضه، شماره منحنی و بارش (شبکه های بارش راداری) با سیستم مختصات shg و ساختار dss می باشد. در این تحقیق فایل های ورودی مدل hec-hms با استفاده از سیستم wms، در ابعاد شبکه سلولی 200×200 متر تهیه گردید. نقشه های بارش شبکه بندی با گام زمانی 15 دقیقه در محیط pcraster و نقشه شماره منحنی شبکه بندی توسط gis، به اندازه ابعاد سلولی شبکه های راداری تهیه شدند. هر یک از نقشه ها به ترتیب با استفاده از نرم افزارهای asc2dss و hec-geohms به فرمت dss تبدیل و جایگزین فایل های نرم افزار wms گردیدند. پس از واسنجی و اعتبارسنجی، مدل برای دوره بازگشت های 2، 5، 10، 25، 50، 100 و 200 سال در دو شرایط کاربری فعلی و سناریوی آمایشی اجرا گردید. دبی پیک هیدروگراف ها به همراه مشخصات هندسی رودخانه و مقاطع عرضی (316 نمونه) تهیه شده توسط نرم افزار hec-georas و ضرایب زبری، جهت شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه وارد نرم افزار hec-ras شد و پس از اجرای مدل نقشه پهنه ی خطر سیل در 5 کلاس با استفاده از gis تهیه گردید. نتایج آزمون آماری نشان داد که پهنه های خطر سیل با دوره بازگشت های مختلف در کاربری آمایشی به طور معنی داری (01/0 p <)، کاهش می یابد. نقشه خسارت عددی و ریالی سیل، پس از شناسایی و کلاس بندی تعداد و درجه آسیب پذیری عناصر در معرض خطر در 5 کلاس تهیه گردید. نتایج نشان داد که عدد کلاس خسارت احتمالی در کاربری فعلی بزرگ تر از کاربری آمایشی است. نتایج حاصل از آزمون معنی داری نشان داد که میزان خسارت ریالی در کاربری سناریوی آمایشی به طور معنی داری (01/0 p <)، افزایش یافته است. که علت آن را می توان به وجود مساحت بیش تری از اراضی کشاورزی به عنوان عناصر با ارزش تر در پهنه های سیل گیر کاربری آمایشی نسبت داد.

عدم تناسب کاربری اراضی با توانایی اراضی از جمله دلایل افزایش سیلاب و کاهش کیفیت آب در آبخیزهای جهان محسوب می‏شود. آبخیز زیارت یکی از سرچشمه‏های حوضه آبخیز رودخانه قره‏سو در شمال ایران می‏باشد که با این مشکل مواجه است. بر این اساس آبخیز زیارت به‏عنوان آبخیز مورد مطالعه این تحقیق انتخاب گردید. آبخیز مذکور با مساحتی در حدود 9700 هکتار در جنوب شهر گرگان در استان گلستان واقع شده است. این تحقیق کارایی مدل swmm را در برآورد اثرات توسعه شهری و تغییر کاربری اراضی بر برخی از خصوصیات جریان رودخانه‏ای در آبخیز زیارت گرگان ارزیابی می‏کند. مـدل swmm با استفاده از بارش روزانه سال آبی 88-1387 (برای شرایط تغییر شدید کاربری اراضی) اجرا شد و سپس با استفاده از پارامترهای قابل واسنجی در مدل، واسنجی گردید. در این مطالعه مقادیر حجم رواناب و tds شبیه‏سازی شدند. در مرحله‏های واسنجی، اعتبارسنجی و استفاده از مدل واسنجی‏شده برای شرایط گذشته (قبل از توسعه شهری و تغییر شدید کاربری اراضی)، به‏منظور ارزیابی مدل در بخش رواناب، از پنج شاخص کارایی مدل شامل نش- ساتکلیف، ریشه میانگین مربع خطا، انحراف حجم جریان، اریبی در برآورد حجم جریان و واریانس شبیه‏سازی در برآورد حجم جریان استفاده شد. همچنین برای ارزیابی مدل در بخش کیفیت آب (tds) از خطای استاندارد (se) استفاده گردید. نتایج حاصل از واسنجی رواناب مدل نشان داد که حجم جریان شبیه‏سازی انطباق خوبی با مقادیر مشاهداتی دارد (85/0cns=، 049/0=rmse، 168/0-=dv، 76/10=bias% و 96/0=cvar). به‎منظور اعتبارسنجی مدل از بارش روزانه سال آبی 89-1388 استفاده شد. نتایج حاصل از ارزیابی، کارایی و دقت مدل را تأیید می‏کند (68/0cns=، 101/0=rmse، 156/0=dv، 56/26=bias% و 12/1=cvar). با توجه به مناسب بودن نتایج مدل در مراحل مدل‏سازی فوق، از مدل واسنجی‏شده برای شبیه‏سازی جریان رودخانه‏ای برای شرایط گذشته (قبل از توسعه شهری و تغییر شدید کاربری اراضی) استفاده گردید. همچنین مدل برای شبیه‏سازی کیفیت آب در مورد پارامتر tds، واسنجی شد و خطای استاندارد بین داده‏های شبیه‏سازی و مشاهداتی در حد قابل قبول کاهش داده شد (%25/19=se). نتایج اعتبارسنجی مدل برای tds در سال آبی 89-1388 رضایت‏بخش بود (%51/12=se). از مدل کیفیت آب واسنجی شده برای شبیه‏سازی پارامتر tds برای شرایط گذشته استفاده گردید. نتایج استفاده از مدل واسنجی‏شده برای شرایط گذشته نشان داد که کارایی مدل در بخش رواناب (63/0cns=، 083/0=rmse، 119/0=dv، 39/21=bias% و 89/0=cvar) و کیفیت آب (%27/22=se) در حد قابل قبولی می‏باشد. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که مدل swmm برای شبیه‏سازی خصوصیات جریان نظیر tds و به‏ویژه رواناب آبخیز زیارت از دقت قابل قبولی برخوردار است و از این مدل می‎توان برای طرح‏های مدیریت رواناب و کیفیت آب آبخیز مورد مطالعه و آبخیزهای مشابه استفاده نمود. کلید واژه: swmm، شاخص کارایی، تغییر کاربری اراضی، رواناب و کیفیت آب، آبخیز زیارت

آبخیز زیارت با مساحت 81/95 کیلومترمربع در استان گلستان واقع شده است. نقشه های رقومی شامل مدل ارتفاع رقومی، پوشش اراضی و بافت خاک (با اندازه سلولی 30 متر) و سری های زمانی پیوسته بارش، تبخیر و دمای هوا در گام زمانی ساعتی 4 سال آماری (1390-1386) ورودی های اصلی مدل wetspa می باشند. داده های دبی جریان و رسوب معلق برای واسنجی مدل مورد استفاده قرار می گیرد. واسنجی 13 پارامتر با دو روش دستی و خودکار برای 3 سال ابتدای دوره آماری و اعتبارسنجی مدل برای دوره 1ساله انجام شد. نتایج ارزیابی مدل، صحت شبیه سازی دبی جریان را براساس معیار نش- ساتکلیف 02/67 درصد در دوره واسنجی و 81/74 در صد در دوره اعتبار سنجی نشان می دهد. براساس معیار تجمعی نکویی، برازش مدل و سطح عملکرد مدل در شبیه سازی رواناب در طبقه خیلی خوب قرار گرفت. در ادامه به منظور شبیه سازی فرسایش و انتقال رسوب با استفاده از50 نمونه رسوب معلق مشاهداتی واسنجی پارامترهای ماژول فرسایش صورت گرفت. ارزیابی شبیه سازی فرسایش براساس معیار نش-ساتکلیف برای غلظت رسوب معلق و انتقال رسوب به ترتیب 08/63 و 22/72 درصد می باشد. با اعتبارسنجی مدل با وجود14 نمونه رسوب معلق، معیار نش- ساتکلیف 61/51 و 78/41 درصد به ترتیب برای غلظت رسوب معلق و انتقال رسوب معلق برآورد شد. سپس سناریوهای تغییر کاربری اراضی و توسعه مناطق مسکونی در محیط gis تهیه شد وبه عنوان ورودی به مدل واسنجی شده وارد شدند. سپس با مقایسه مولفه های فرسایش و انتقال رسوب نتایج نشان می دهد که با افزایش وسعت مناطق مسکونی مقدار غلظت رسوب معلق از23/0گرم بر لیتر در سال در سناریو وضعیت فعلی به 27/2 گرم بر لیتر در سال در سناریو چهارم رسید و مقدار انتقال رسوب معلق از 253 گرم بر ثانیه در سال در وضعیت فعلی به 1143 گرم بر ثانیه در سال در سناریو چهارم رسید.

سیل به عنوان یک چالش زیست محیطی در حوزه های آبخیز و پیش بینی آن با رویکردهای دقیق و سریع همواره مورد توجه آبخیزنشینان، مدیران و برنامه ریزان بوده است. یکی از روش های مدیریتی مواجهه با سیل پهنه بندی می باشد. هدف اصلی این تحقیق پهنه بندی سیل بازه ای به طول 75 کیلومتر از رودخانه اترک است. بدین منظور از تلفیق مدل توزیعی- هیدرولوژیکی wetspa و مدل هیدرولیکی hec-ras استفاده گردید. ورودی‏های اصلی مدل wetspa، نقشه مدل رقومی ارتفاعی (dem)، کاربری اراضی، بافت خاک از منطقه مورد مطالعه با فرمت رستری و ابعاد سلولی 100متر و داده‏های هیدرومتئورولوژی سال های 1383 تا 1390 شامل بارش 25 ایستگاه، دما و تبخیر اندازه گیری شده 5 ایستگاه هستند. مدل با ترکیب این داده‏ها و لایه‏ها در محیط gis، هیدروگراف خروجی حوزه و توزیع مکانی خصوصیات هیدرولوژیکی حوزه آبخیز را شبیه‏سازی می‏کند. نتایج شبیه سازی تطابق نسبتا خوبی بین هیدروگراف های محاسبه شده و اندازه گیری شده در خروجی حوزه نشان داد. مدل wetspa بر اساس معیار ناش- ساتکلیف، هیدروگراف های روزانه را با دقتی بیش از 60 و 53 درصد به ترتیب برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی و بر اساس معیار تطبیق داده شده ناش- ساتکلیف، دبی های حداکثر را با دقت 77 و 78درصد به ترتیب برای این دو دوره برآورد می کند. پس از واسنجی و اعتبارسنجی، مدل برای دوره بازگشت های 2، 5، 10، 25، 50، 100 و 200 سال اجرا گردید. دبی پیک هیدروگراف ها به همراه مشخصات هندسی رودخانه و مقاطع عرضی (1500 مقطع) تهیه شده توسط نرم افزار hec-georas و ضرایب زبری، جهت شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه وارد نرم افزار hec-ras شد و پس از اجرای مدل پهنه های سیل با استفاده از gis تهیه گردید مساحت پهنه های سیل به دست آمده از مدل hec-ras بیانگر این مطلب است که با افزایش دوره بازگشت سیل، سطح وسیع تری از اراضی، تحت تأثیر سیل قرار می گیرند. نتایج آزمون آماری نشان داد که وسعت اراضی در معرض خطر سیل در دوره های بازگشت بزرگتر از 25 سال تفاوت چندانی با هم ندارند و بخش عمده ای از خسارت به پهنه های دشت سیلابی زیر 25 سال وارد شده است.

تغییرات کاربری اراضی در اثر فعالیت های انسانی یکی از موضوعات مهم در برنامه ریزیهای منطقه ای می باشد. با توجه به مزیت ها و قابلیت های مدل های هیدرولوژیکی توزیعی، این مدل ها جهت بررسی تغییرات کاربری اراضی و برآورد کمی این تغییرات مناسب می باشند. در این تحقیق به ارزیابی اثرات سناریوهای تغییر کاربری اراضی (افزایش مناطق مسکونی) بر روی هیدروگراف سیل با استفاده از مدل wetspaدر حوزه زیارت با مساحت 15/95 کیلومترمربع پرداخته شده است. این مدل می تواند فرآیندهای هیدرولوژیکی مانند بارش، ذوب برف، ذخیره برگابی، ذخیره چالابی، رواناب سطحی، نفوذپذیری، تبخیر و تعرق را شبیه سازی می کند. تغییر کاربری اراضی مثل توسعه مناطق مسکونی، جنگل زدائی باعث تغییر سامانه هیدرولوژی حوزه شده است. جهت اجرای مدل از داده های هیدرومتئورولوژی ساعتی از سال 1386 تا 1390 شامل داده های بارش، تبخیر و تعرق و دما به عنوان داده ورودی مدل استفاده شد. همچنین سه نقشه اصلی مدل رقومی ارتفاعی، بافت خاک و کاربری اراضی در محیط gis با ابعاد سلولی 30 در 30 متر آماده شدند. نتایج شبیه سازی انطباق خوبی بین هیدروگراف شبیه سازی شده و هیدروگراف مشاهداتی نشان می دهد و همچنین مدل هیدروگراف ساعتی را با توجه به معیار ناش- ساتکلیف 68/0 در مرحله واسنجی و 74/0 در مرحله اعتبار سنجی پیش بینی می نماید. جهت استفاده از مدل برای شبیه سازی اثر سناریوهای تغییر کاربری-اراضی، آنالیز حساسیت و عدم قطعیت با استفاده از نرم افزار pest انجام شد. با توجه به نتایج آنالیز عدم قطعیت می توان گفت که می توان از مدل wetspa برای بررسی اثر سناریوهای تغییر کاربری-اراضی (افزایش مناطق مسکونی) بر روی هیدروگراف سیل استفاده کرد. سپس سناریوهای تغییر کاربری اراضی (افزایش مناطق مسکونی) در محیط gis طراحی و جهت شبیه سازی به مدل واسنجی شده وارد شدند. با مقایسه هیدروگراف خروجی و بیلان آبی در وضعیت موجود کاربری اراضی با نتایج شبیه سازی شده از پنج سناریو، تغییرات در فرآیندها و پارامترهای هیدرولوژیکی بررسی شد و در نهایت نتایج حاکی از آن است که شبیه سازی این تغییرات در سناریوها توسط مدل با توجه به نتایج آنالیز عدم قطعیت مدل قابل قبول می باشد و با افزایش مناطق مسکونی، در تمام سناریوها دبی پیک و حجم رواناب افزایش می یابد.

شناسایی مناطق مولد سیل و رتبه بندی زیر حوزه ها از نظر سیل خیزی در مدیریت حوزه های آبخیز بزرگ، نقش مهمی دارد. از این رو هدف اصلی این تحقیق،شناسایی پهنه های سیل خیزحوزه آبخیزو همچنین رتبه بندی زیرحوزه ها از نظر میزان سهم هر زیر حوزه از هیدروگراف سیل ودبی اوج سیل در محل خروجی حوزه در واحد سطح با استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی مکان wetspa و تکنیک های gis می باشد. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، حوزه ی آبخیز سد بوستان است که یکی از مهمترین حوزه های سیل خیز استان گلستان به شمار می آید. به جهت تحقق اهداف تحقیق، حوزه مورد مطالعه در محیط arcview به10 زیر حوزه تقسیم شد. نقشه مدل رقومی ارتفاعی (dem)، کاربری اراضی و بافت خاک منطقه مورد مطالعه (با فرمت رستری و ابعاد سلولی 90 متر تهیه شدند) و داده‏های هواشناسی و هیدرومتری، ورودی‏های اصلی مدل هستند. شبیه سازی هیدروگراف جریان با مدل wetspa به جهت تحقق اهداف تحقیق در دو گام زمانی انجام شد. ابتدا شبیه سازی هیدروگراف جریان با گام زمانی روزانه در یک دوره آماری 5 ساله (1385-1381) انجام شد که 3 سال آخر دوره برای واسنجی و 2 سال ابتدای دوره برای اعتبار سنجی استفاده شد. نتایج واسنجی و اعتبارسنجی مدل با گام زمانی روزانه، براساس معیار ناش- ساتکلیف به ترتیب 8/69% و 59% بدست آمد. نتایج واسنجی مدل با گام زمانی ساعتی، براساس معیار ناش- ساتکلیف برای رویداد های سیلاب انتخابی در تاریخ های 22/6/85، 5/1/84 و4/12/83 به ترتیب از چپ به راست با دقت 97/69%، 31/64% و 3/53% بدست آمد. نتایج شبیه سازی بدست آمده نشان دهنده تطابق خوب بین هیدروگراف های مشاهد اتی و محاسباتی است. به جهت تعیین شدت سیل خیزی و میزان مشارکت هر یک از زیر حوزه ها، مدل را با رگبار طرحی با زمان تداوم 12 ساعت و دوره بازگشت های 2 و 10 سال اجرا کرده و دبی خروجی کل حوزه با تاثیر تمام زیر حوزه ها محاسبه شد. سپس ده بار دیگر و در هر بار اجرای مدل، با فرض عدم وقوع بارندگی در یکی از زیر حوزه ها، دبی خروجی کل حوزه محاسبه گردید. بدین ترتیب میزان سهم هر یک از زیر حوزه ها در تولید دبی خروجی کل حوزه بدست آمد و بر این اساس رتبه بندی زیرحوزه ها انجام شد.نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد زیر حوزه های شماره 10، 3 و 2 به ترتیب سیل خیزترین زیر حوزه ها می باشند.همچنین نتایج حاصل از بررسی تاثیردور ه ه ای بازگشت مختلف دررتبه بندی زیرحوزه ها ازنظر تاثیردرسیل خروجی حوزه نشان داد با وجود آنکه دبی زیرحوزه ها دردوره های بازگشت بالابیشتراست ولی افزایش دوره بازگشت تغییرمحسوسی در تعیین سهم هر زیر حوزه از دبی پیک کل حوزه ایجاد نمی کند.

مدلسازی در ارزیابی و شناخت سیستم آبخیزها از نقطه نظر درک بهتر روند مسائل هیدرولوژیکی و فرسایش خاک اهمیت ویژه دارد. مدل فرسایش- رواناب kineros2، یک مدل هیدرولوژیکی توزیعی فرسایش- رواناب و از نوع فیزیکی بوده که در سازمان کشاورزی امریکا و سرویس تحقیقات کشاورزی جهت تشریح فرآیندهای برگاب، نفوذ، رواناب سطحی و فرسایش حوضه آبخیز پایه گذاری شده است. مدلkineros2، جهت روندیابی جریان سطحی از روش موج سینماتیکی و برای نمایش حوضه آبخیز از شبکه ای از کانال هاوصفحاتاستفاده مینماید. این مدل برای شبیه سازی رواناب و فرسایش حاصل از رویدادهای منفرد در آبخیزهای کوچک، کمتر از 100 کیلومتر مربع طراحی شده است. داده های اصلی مورد نیاز مدل شامل نقشه های dem، کاربری اراضی و همچنین داده های بارش حوضه آبخیز بوده و قابلیت شبیه سازی هیدروگراف های سیلاب با گام زمانی دقیقه را دارد. برای ارزیابی کارایی مدل، تعداد 8 واقعه سیلاب و بارش متناظر حوضه آبخیز زیارت انتخاب و به دو دسته 4 تایی تقسیم، که از دسته اول جهت اجرا و واسنجی و از دسته دوم جهت اعتبارسنجی مدل استفاده گردید. جهت انجام واسنجی از روش دستی و از روش یک پارامتر در هر بار جهت بررسی آنالیز حساسیت پارامترها استفاده گردید. پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع، ضریب مانینگ، میانگین حرکت مویینگی، ظرفیت برگاب مورد واسنجی قرار گرفتند. به منظور ارزیابی کارایی مدل در دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی از شاخص های ضریب ناش- ساتکلیف، درصد خطا در دبی اوج، معیار جمعی، ضریب تبیین و ضریب تبیین وزنی استفاده گردید. که برای دوره واسنجی متوسط ضریب ناش- ساتکلیف 665/0 و برای مرحله اعتبارسنجی797/0 بدست آمد. نتایج ارزیابی مدل kineros2، در حوضه آبخیز زیارت نشان میدهد که مدل مولفه های هیدرولوژیکی را با دقت قابل قبول برآورد می نماید.

سیل گیری در اثر طغیان رودخانه ها در کشور ما پدیده ای است که به دلیل تواتر بلند زمانی وقوع آن، کمتر مورد عنایت قرار گرفته و پس از وقوع و ایجاد خسارات به سرعت به دست فراموشی سپرده شده است. هزینه های زیاد ساختمانی مقابله با سیلابها و عدم توجه کافی به روشهای مدیریتی از جمله دلایل این موضوع است. تغییراتی که در حوزه های آبخیز توسط انسان ایجاد می شود موجب تشدید سیلاب در رودخانه ها گردیده است. از طرف دیگر تجاوز به حریم رودخانه ها و عدم رعایت حفاظت رودخانه در سیلاب دشتهای آن باعث ایجاد خسارت هایی شده است. پیش بینی درست ظرفیت دبی و توزیع آن در رودخانه های سیلابی جهت طراحی، بهره برداری و نگهداری از رودخانه ها بسیار حائز اهمیت بوده و اهمیت این موضوع را در پیش بینی سیل و انجام اقدامات لازم در مقابل خطرات سیل دو چندان می کند. این تحقیق که در بخشی از حوزه آبخیز زیارت انجام شده، به بررسی ظرفیت کانال در بازه مورد مطالعه (از ایستگاه هیدرومتری ناهارخوران تا پل سید مسعود) با هدف تعیین آستانه سیلاب طغیانی پرداخته است. برای این منظور ابتدا از طریق مدل هیدرولوژیکی nash، هیدروگراف سیلاب با کالیبره کردن مقادیر n و k حاصل شده و با داشتن مقاطع عرضی، با استفاده از مدل hec-ras پروفیل سطحی آب با هیدروگراف های حاصل از مدل هیدرولوژیکی رسم شده است و بازه و مقاطع پُر خطر شناسایی شده و مقطع پُر هر یک از آنها بدست آمده است. جهت بدست آوردن هیتوگراف متناظر هیدروگراف، ابتدا توزیع زمانی بارش به روش pilgrim محاسبه شده و چارک های بارشی در توزیع زمانی 1، 2، 3، 6 و 9 ساعته ایجاد شده است و با وارد کردن توزیع بارشی به مدل، هیدروگراف متناظر رسم شده است.

تغییر اقلیم و تبعات آن به عنوان یکی از چالش های امروز بشر شناخته شده است. با توجه به اهمیت موضوع، محققان تلاش می نمایند تا به نقش این پدیده در زمینه های مختلف، از تغییر دمای آب دریاها تا مهاجرت انسان بپردازند. تحقیق مذکور نیز با هدف ارزیابی و پیش بینی تأثیر تغییر اقلیم بر تولید اکوسیستم مرتعی و در نهایت تأثیر آن بر آسیب پذیری معیشت بهره برداران در دهه های آینده صورت گرفته است. تعیین آسیب پذیری معیشت بهره برداران به همراه مولفه های موثر بر آن در مناطق مختلف، یکی از راهکارهای مدیریتی است و این امکان را برای برنامه ریزان و سیاستگذاران فراهم می کند تا با شناخت نقاط ضعف و قوت هر جامعه نسبت به ارائه راهکارهای مناسب برای هر منطقه اقدام نمایند. جهت نیل به هدف فوق، در این تحقیق از هفت مولفه اصلی جهت سنجش شاخص آسیب پذیری استفاده گردید. ابزار مورد استفاده جهت این سنجش شامل پرسشنامه، مدل اقلیمی و مدل اکولوژیکی بوده است. بررسی و پیش بینی سناریوهای تغییر اقلیم با مدل های اقلیمی (hadcm3, lars-wg) صورت گرفت، تا نحوه تغییر پارامترهای اقلیمی تحت سناریوهای اقلیمی در دهه های آینده مشخص گردد. سپس مدل اکولوژیکی (biome-bgc) جهت پیش بینی تغییر تولید مراتع، با استفاده از پارامترهای خروجی مدل های اقلیمی اجرا شده است. از خروجی مدل های مذکور به عنوان زیر مولفه های، شاخص آسیب پذیری معیشت استفاده شده است تا به همراه سایر زیر مولفه های منتج از تجزیه و تحلیل پرسشنامه، شاخص نهایی آسیب پذیری معیشت تعیین گردد. روند مذکور علاوه بر تعیین آسیب پذیری معیشت بهره برداران، امکان معرفی مولفه هایی که بیشترین نقش را در میزان آسیب پذیری دارند، را نیز فراهم می¬کند. به همین دلایل محقق تلاش نموده است ضمن حفظ پیوستگی مطالب، پایان نامه را در هر فصل در سه بخش اقلیمی (بخش الف)، اکولوژیکی (بخش ب) و اجتماعی (بخش ج) ارائه دهد تا روش¬ها و نتایج هر بخش بطور جداگانه برای خواننده محترم قابل لمس باشد.

تصمیم¬گیران در بخش آبخیزداری و منابع آب، مدل¬ها را برای پشتیبان تصمیمات خود اتخاذ می¬کنند. این مدل-های هیدرولوژیکی ساده هستند و در نتیجه درجاتی از ریسک و عدم¬قطعیت را دارند. عدم قطعیت جز جدایی ناپذیر مدل¬های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی است و ارزیابی مناسب از عدم¬قطعیت در مدل¬های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی ممکن است برای جلوگیری از تصمیمات پرخطر، هزینه¬های بالا در چرخه عمر محصولات و طراحی سازه¬ها کمک کند. نقشه¬برداری طغیان رود به عنوان خروجی مدل هیدرولیکی نقش عمده¬ای در انتقال اطلاعات خطر سیل به تصمیم گیرندگان و برای اهداف برنامه¬ریزی و عملیات¬های امدادی دارد. اما شبیه¬سازی و پیش¬بینی میزان طغیان سیل شامل ترکیب عدم¬قطعیت در سطوح مختلف، از جمله داده-های ورودی (همچون ضریب زبری مانینگ در دشت سیلابی و کانال، دبی، شرایط مرزی و مدل رقومی ارتفاعی زمین) و ساختار مدل می¬باشد. هدف از انجام این تحقیق کمی¬سازی عدم¬قطعیت در نقشه¬های پهنه-بندی سیل در بازه¬ی انتهایی گرگانرود می¬باشد. در این منطقه به دلیل بارش¬های شدید، سیل باعث خسارت زیادی می¬شود. به عنوان اولین گام ابتدا پهنه¬بندی سیل با مدل hec-ras انجام گرفت و در ادامه با شبیه-سازی مونت¬کارلو نمونه¬برداری تصادفی از فضای پارامتر(ضریب زبری دشت سیلابی و کانال) صورت پذیرفت و مدل 500 بار اجرا شد، نتایج با پهنه مشاهداتی براساس فاکتور f مورد ارزیابی قرار گرفت و عدم-قطعیت با glue برآورد شد. برآورد عدم¬قطعیت dem با توجه به rmse محاسبه شده از نقاط gps و نقاط درون یابی شده انجام شد و روش بدون فیلتر برای تولید dem های تصادفی اعمال شد (از محدوده rmse). برای ترکیب عدم قطعیت ناشی از ضرایب زبری و dem مجددا نمونه¬برداری از فضای پارامتر صورت گرفت و مدل با نمونه¬برداری جدید اجرا شد و با اعمال حد آستانه 30 درصد، کران بالا و پایین عدم-قطعیت بدست آمد. منحنی سطح پاسخ حاصل از نمونه¬برداری مونت¬کارلو نشان داد که بالاترین عملکرد f برابر 0/671زمانی است که ضریب زبری برای دشت سیلابی بین 0/029 تا 0/033 و برای کانال 0/030 تا 0/033 است. برای مشخص کردن اثر ضریب زبری از نقشه پیش¬بینی سیل (cj) استفاده شد و برای نشان دادن عدم¬قطعیت آن روش آنتروپی مورد استفاده قرار گرفت که نشان داد بخش¬های مرکزی حساسیت بیشتری دارد. ترکیب عدم¬قطعیت ناشی از dem و ضرایب زبری و اعمال حد آستانه 30 درصد نشان داد که محدوده عدم¬قطعیت بین 0/855139 و 1/113933کیلومتر مربع قرار گرفته و باند عدم¬قطعیت برابر با 0/248894کیلومتر مربع می¬شود.

زمان تمرکز یکی از مهم ترین عوامل هیدرولوژیکی در طراحی سازه های کنترل سیلاب، سرریز سدها، پل ها، آب بندها و سیستم های تخلیه فاضلاب می باشد. زمان تمرکز، مدت زمانی است که آب لازم دارد تا از دورترین نقطه حوزه آبخیز به نقطه خروجی برسد. زمان تمرکز از راه های متفاوتی محاسبه می گردد و نتایج آن ها نیز متفاوت است که علت آن نادیده گرفتن وضعیت مسیر جریان آب از نظر زبری بستر، پوشش گیاهی، شعاع هیدرولیکی در نقاط مختلف، بریدگی ها و آبشارها و سایر عوامل می باشد. در این تحقیق به بررسی کارایی و صحت روش های تجربی محاسبه زمان تمرکز از جمله کرپیچ، nrcs، ین – چاو، هاکتایز- سزن و برانسبی ویلیامز در مقایسه با مقادیر زمان جریان محاسبه شده توسط مدلwetspa در حوزه های آبخیز گرگانرود، زیارت و هرو- دهنو پرداخته شده است.

چکیده ندارد.