چکیده: ارزش اقتصادی حاصل از بهره برداری بهینه از ظرفیت پذیرش آلودگی در سیستم های منابع آب و کاهش هزینه های تصفیه بار آلودگی، از مهمترین مسایل مورد توجه در مدیریت کیفی منابع آب محسوب می شود. سازمان مسئول حفاظت محیط زیست برای کنترل تخلیه آلاینده ها به مجاری پذیرنده آبهای سطحی، مجوز تخلیه ای به هر یک از واحدهای تخلیه کننده بار آلودگی اختصاص می دهد. در سیستم تجارت مجوز تخلیه بار آلودگی، واحدهایی که می توانند آلودگی را بیشتر از حد لازم حذف کنند، مجوز استفاده نشده خود را به واحدهایی که بار آلودگی آنها بیش از مقدار تعیین شده است، می فروشند. هدف بکارگیری عدم قطعیت در تخمین توابع هزینه و ارزیابی رودخانه کارون با استفاده از آن، جهت پایین آوردن هزینه های کاهش بار آلودگی است. در این تحقیق با توجه به جهت جریان یکطرفه آب در رودخانه، از سیستم نسبت - تجارت (trs) برای کنترل منابع آلاینده و مدیریت کیفی رودخانه استفاده شده است. این سیستم با در نظر گرفتن میزان خود پالایی رودخانه و چگونگی پخش و انتقال آلاینده ها، نسبت-تجارت بین واحدها را تعیین می کند و به کمک یک روش بهینه سازی، الگوی بهینه تجارت را ارائه می دهد. در اینجا با توجه به عدم قطعیت های موجود در تخمین توابع هزینه، مدلی برای تجارت مجوز تخلیه آلاینده ها در رودخانه کارون پیشنهاد گردیده است. م

محدودیت های کمی و کیفی منابع آب و افزایش جمعیت از جمله مواردی است که لزوم توجه به چگونگی مصرف آب و برخورد با مشکلات ناشی از کم آبی توسط برنامه ریزی منابع آب و ارائه روش هایی جهت استفاده بهینه از آنها را نمایان می سازد . با توجه به لزوم خود کفایی در این بخش می بایست بر طبق قوانین مناسبی حجم مخزن سد را به گونه ای تعیین نمود تا برداشت از مخزن در هر دوره زمانی با اطمینان به ایجاد کمترین کمبود صورت گیرد . با انتخاب این حجم نمونه می توان تعداد شکست (عدم تامین نیاز پایین دست ) را به حداقل رساند . در این تحقیق ابتدا بر اساس روابط حاکم بر جریان های ورودی و خروجی از مخزن سد ، حجم مخزن سد و میزان تبخیر از مخزن سد به تعیین حجم بهینه مخزن سد پرداخته می شود . برای این منظور از سه روش آبدهی ، برنامه ریزی پویا و برنامه ریزی احتمالاتی پویا استفاده می شود . سپس بر اساس حجم تعیین شده بهینه سد ، دبی های ورودی و نیازها با استفاده از روش شبیه سازی تعداد شکست ها محاسبه می شود . در ادامه شاخص های عملکرد دو روش dp و sdp محاسبه می گردد . در نهایت با مقایسه نتایج حاصل از دو روش برنامه ریزی پویا و برنامه ریزی احتمالاتی پویا ، برتری روش برنامه ریزی احتمالاتی پویا بر روش برنامه ریزی پویا در تامین نیازهای آبی پایین دست سد نشان داده می شود .

: امروزه برنامه ریزی برای غلبه بر کمبود آب و خشکسالی یکی از مسایل حیاتی در مدیریت منابع آب است. برای مدیریت منابع آب نیاز به داده های هیدرومتری کافی و قابل اعتماد است. اکثر ایستگاههای هیدرومتری کشور فاقد آمار کافی می باشند. بنابراین برای انجام این امر نیاز به تولید آمار مصنوعی است. در تولید آمار مصنوعی باید از روشهایی استفاده نمود که هم طبیعت احتمالاتی داشته باشد و هم خصوصیات اصلی داده ها را حفظ نماید. روش زنجیره مارکوف روش مناسبی برای این امر می باشد. در این تحقیق با استفاده از روش زنجیره مارکوف سالانه و ماهانه به تولید آمار مصنوعی سالانه و ماهانه در دو ایستگاه هیدرومتری اهواز و ملاثانی بر روی رودخانه کارون پرداخته شد و خشکترین و مرطوبترین سری تولید شده استخراج گردید. همچنین با توجه به اینکه آمار ایستگاه اهواز دقیقتر از ایستگاه ملاثانی است، این ایستگاه به عنوان ایستگاه مبناء انتخاب گردید و همبستگی آمار ایستگاه ملاثانی با آمار آن محاسبه گردید. سپس با استفاده از روش زنجیره مارکوف چندمکانی به تولید آمار مصنوعی سالانه و ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ملاثانی پرداخته شد و خشکترین و مرطوبترین سری تولید شده استخراج گردید. در نهایت با استفاده از آمار خشکترین و مرطوبترین سری ،پیش بینی شد که چند سال متوالی خشکسالی و چند سال متوالی ترسالی اتفاق خواهد افتاد تا بتوان با مدیریت مناسب منابع آب شرایط بحرانی پیش رو را کنترل نمود .

یکی از چالش های اساسی فرآروی صنعت سد سازی، عدم تطابق نیازهای به روز با مشخصات عمل کردی بسیاری از سدهای موجود می باشد. بدین معنی که سدهای زیادی، توانایی های لازم برای تامین نیازهای آبی و تولید انرژی را، به علل مختلف، از دست داده اند. انباشت رسوبات، طراحی براساس اطلاعات هیدرولوژیکی و آماری نادرست و رشد فزاینده جمعیت از جمله عواملی هستند که می توان در این زمینه نامبرد. یکی از راهکارهای احیا و به روز رسانی مشخصات این سدها، افزایش ظرفیت ذخیره آنها به کمک ترفیع است. در این تحقیق نمونه های مختلفی از افزایش ارتفاع سدها در جهان در قالب تاریخچه، گردآوری شده است. روش های مختلف افزایش ظرفیت ذخیره مخزن سدها، به تفکیک و با تاکید بر روش های نوین، ارائه گردیده و نحوه عمل کرد سیستم فیوزگیت به عنوان یکی از گزینه های اصلی و جدید برای ارتقای حجم مخزن سد و افزایش ظرفیت تخلیه سرریز، مفصلا تشریح شده است. به منظور ارزیابی عمل کرد این سیستم، فیوزگیت ها از لحاظ هیدرولیکی و فنی به کمک شاخص های دقیقی، با شیوه متداول نصب دریچه های قطاعی مقایسه شده اند. به این منظور فضای طراحی با محوریت اصلاح سرریز، به منظور اعمال تغییرات در یک سازه موجود به دقت مورد بررسی قرار گرفته و درجات آزادی شناسایی شده اند. طراحی فیوزگیت ها براساس یک شیوه مدون و اصولی صورت پذیرفته است. از ملزومات طراحی و ارزیابی این سیستم، تهیه مدل شبیه سازی مخزن و مدل روندیابی سیلاب می باشد که در این راستا مطالعات جامعی انجام شده و مدل های کاربردی و پویا استخراج گردیده است. تهیه جداول دبی-اشل به عنوان اصلی ترین مشخصه سرریز که منعکس کننده بخش عمده ای از تغییر پارامترهای تخلیه سرریز مبتنی بر فیوزگیت هاست، به طور خاص در این پروژه مورد توجه قرار گرفته است. گام های طراحی و پیاده سازی به دقت پیموده شده و در نهایت براساس شاخص های ارزیابی یک مقایسه کمی و کیفی صورت گرفته است. نتایج اخذ شده، بهبود مشخصات مخزن و کارایی سرریز را در شرایط بکارگیری فیوزگیت ها، نشان می دهد. کاربرد این سیستم در یک سد نمونه در مقایسه با دریچه های قطاعی افزایش 7 درصدی در ظرفیت مخزن و بهبود شاخص های ریسک منابع آب را نشان داد. از نتایج فنی حاصل از این تحقیق می توان به شناخت ماهیت دینامیک سازه های فیوزگیت در مواجهه با سیلاب های شدید اشاره کرد.

در سال های اخیر، جریان غیر اشباع موضوع بسیاری از تحقیقات بوده است. زیرا نگرانی در مورد اثر منفی فعالیت های صنعتی، شهری و کشاورزی بر جریان زیر سطحی افزایش یافته است. پیش بینی حرکت سیال در منطقه غیر اشباع در بسیاری از شاخه های علوم و مهندسی یک امر مهم تلقی می شود. در همه مطالعات انجام شده، حرکت سیال در محیط متخلخل غیر اشباع از معادله ریچاردز تبعیت می کند. با توجه به اینکه این معادله، غیر خطی است، حل تحلیلی آن به جز در حالت های ساده امکان پذیر نیست. بنابراین معمولا برای حل معادله جریان غیر اشباع از روش های عددی استفاده می شود. در این تحقیق از روش عددی حجم محدود برای حل معادله ریچاردز و تعیین رطوبت و بار فشار در خاک غیر اشباع استفاده شده و یک مدل رایانه ای تهیه شده است. جهت تخمین پارامترهای هیدرولیکی خاک، برنامه retc با این مدل رایانه ای لینک شده است. همچنین در این مدل رایانه ای می توان از توابع هدایت هیدرولیکی و منحنی رطوبتی گاردنر، بروکز-کری یا وانگنختون استفاده نمود. در ادامه، نتایج مدل رایانه ای تهیه شده با داده های اندازه گیری شده آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که روش حجم محدود، مقادیر بار فشار و رطوبت را به درستی تخمین می زند. نتایج حاصل از روش های حجم محدود و تفاضل محدود در حل فرم ترکیبی معادله ریچاردز کاملا مطابقت دارد. ولی روش تفاضل محدود در حل فرم بار فشار معادله ریچاردز نتایج خوبی ارائه نمی دهد در حالی که نتایج حل فرم بار فشار معادله ریچاردز به روش حجم محدود، قابل قبول بوده و با داده های آزمایشگاهی کاملا مطابقت دارد.

یکی از مهمترین مسائلی که در زمینه ی مطالعات منابع آب مطرح است، پیش بینی عمق، دبی و دیگر مشخصات جریان ناپایدار در نقاط کلیدی رودخانه های طبیعی است که با عنوان روندیابی سیل نامگذاری می شود. روندیابی سیل در طراحی سازه هایی که در محدوده سیلاب قرار دارند، طراحی و بهینه سازی مخازن و هم چنین کاهش خسارتهای وارده به شهرها و تاسیسات مجاور رودخانه ها، نقش به سزایی دارد. روش های روندیابی به دو گروه کلی شامل روندیابی هیدرولوژیکی و روندیابی هیدرولیکی تقسیم بندی می گردند. در روندیابی هیدرولوژیکی به کلی از معادله اندازه حرکت صرف نظر و تنها از معادله پیوستگی در یک بعد استفاده میشود و این در حالی است که در روندیابی هیدرولیکی از معادله پیوستگی و تمام یا قسمتی از معادله اندازه حرکت بهره گرفته می شود . با در نظر گرفتن فرم کامل معادله اندازه حرکت معادله ی سنت – ونانت حاصل می گردد که حل تحلیلی ندارد و می بایست از روشهای عددی مانند: روش خطوط مشخصه، روش های تفاضل محدود، روش های حجم محدود استفاده کرد. در این پایان نامه به صورت جزیی تر به بررسی روش ضمنی چهار نقطه که یکی از روش های تفاضل محدود به شمار می آید و به گواه بسیاری از منابع مرجع از دقت و سرعت قابل قبولی برخوردار است، پرداخته می شود . حال اگر در روندیابی هیدرولیکی تعدادی از جملات معادله مومنتم مورد استفاده قرار گیرد روندیابی حاصل با عنوان روندیابی تقریبی خوانده می شود. روند یابی هیدرولیکی تقریبی خود به سه روش : موج پخشیدگی، موج کینماتیکی و موج دینامیکی دسته بندی می شود . در بسیاری از مسائل عملی می توان از جملات شتاب به دلیل کوچک بودن آنها در مقایسه با دیگر جملات معادله سنت- ونانت صرف نظر کرد که در نتیجه ترکیب معادلات به حالت ساده شده موج دیفیوژن تبدیل می گردد. در سال های اخیر با توجه به نتایج قابل قبول این روش در روندیابی سیل و همچنین در نظر گرفتن مسائل ناشی از پدیده پس زنی آب (1)، استفاده از مدل موج دیفیوژن در روندیابی جریان های ناپایدار کاربرد روز افزون پیدا کرده است. به همین دلیل و دلایل دیگری که در فصول آتی به آن پرداخته می شود در این پایان نامه به بررسی روش موج دیفیوژن می پردازیم. شایان ذکر است که در این پایان نامه به صورت موردی به بررسی سیلاب های رودخانه کارون در بازه ملاثانی– اهواز پرداخته می شود. با توجه به مطالعات گسترده ای که در این بازه انجام گردیده است می توان گفت دلایلی که تکرار یا تجدید مطالعات هیدرولوژی در هر منطقه را موجه جلوه می دهد عبارتند از: 1- افزایش طول دوره آماری موجود نسبت به زمانی که مطالعات قبلی انجام پذیرفته است. 2- دستیابی به اطلاعات و داده های دقیق تر با گذشت زمان 3- پدید آمدن روش های محاسباتی دقیق تر و کامل تر 4- اهداف اختصاصی و نیازهای ویژه مطالعاتی طرحهای جدید و کمبود یا عدم پرداخت مطالعات قبلی به جنبه های خاص و مورد نظر طرحهای جدید

بهینه سازی سیسمتهای واقعی منابع آب به دلیل عدم قطعیت در جریانهای ورودی به مخازن سدها دارای پیچیدگیهایی است که در بیشتر موارد با روشهای بهینه سازی معمول امکانپذیر نبوده و یا انجام آن به لحاظ اقتصادی توجیهی ندارد. به همین دلیل محققین در این زمینه به دنبال استفاده از روشهای بهینه سازی کاوشی همچون الگوریتم ژنتیک بوده اند. در این پایان نامه بر اساس دبیهای ورودی به مخزن سد کرج و نیازهای آبی پایین دست آن (شرب و کشاورزی) و مسأله تبخیر، مقدار بهینه حجم مخزن، در قالب مدل آبدهی تعیین می گردد. به منظور بررسی شرایط مختلف جریان ورودی، بر اساس توزیع احتمالاتی حاکم بر آنها، به وسیله زنجیره مارکوف چندین سری زمانی دبی ورودی تولید می شود. سپس به ازاء حالات خاص سریها (خشک و مرطوب) مقدار بهینه حجم مخزن سد نیز تعیین می گردد. سیاستهای استخراج شده به روشهای dp و ga که با رویکرد حداقل سازی مجموع انحرافات از نیاز پایین دست، برای حالات مختلف حجم به دست آمده اند شبیه سازی می شود و نتایج ماههای شکست و شاخصهای عملکردی برای همه حالات جریان ورودی بررسی و مقایسه می گردند. تعداد زیاد شکست، عدم کفایت حجم مخزن با وجود نیازهای فراوان پایین دست و دبیهای ورودی حتی در حالت مرطوب ترین سری تولید شده را نشان می دهد.

هرچند در دهه های اخیر پیشرفت های قابل توجهی در زمینه توصیف و مدل سازی توابع هیدرولیکی در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی به دست آمده، لیکن تحلیل های دقیق در مقیاس مزرعه ای اندک بوده است. عمده ترین علت این امر را می توان به پیچیدگی های ذاتی ناشی از ناهمگنی خاک در مقیاس مزرعه ای نسبت داد. این ناهمگنی موجب می شود تا هر گونه توصیف کمّی فرآیندهای هیدرولیکی خاک با مقداری نااطمینانی توأم گردد. هدف از این پژوهش، بیان کمّی فرآیندهای هیدرولیکی خاک با استفاده از روش های نوینی همچون هندسه فرکتالی، فرامقیاس سازی و k- نزدیکترین همسایه در مقیاس مزرعه ای بود. بدین منظور، در مرحله نخست، تغییرپذیری مکانی ویژگیهای فیزیکی و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از طیف فرکتالی چندگانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که توزیع فرکتالی متغیرهای جرم ویژ? ظاهری، شن و سیلت به شکل قابل قبولی از الگوی خطی پیروی کرده و مماس با خط 1:1 امتداد یافته-اند که این بیانگر ماهیت فرکتالی یگانه توزیع این متغیرهاست. بر خلاف متغیرهای فوق، متغیرهای رس، کربن آلی و ضریب آبگذری اشباع خاک در دو انتهای توزیعشان تمایل به افتادگی داشته و حالت محدب به خود می گیرند. بنابراین می توان نتیجه گرفت؛ توزیع این متغیرها از نوع فرکتالی چندگانه می باشد. این امر بیانگر لزوم مطالعه روابط بین ویژگیهای هیدرولیکی خاک و ضریب آبگذری اشباع آن در مقیاسهای مختلف می باشد. بنابراین در مرحله دوم، رویکرد فرامقیاس سازی تصادفی برای تخمین ضریب آبگذری اشباع خاک، در سه مقیاس بالاتر از مقیاس مشاهده ای به کار گرفته شد. برای مقایسه بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده توسط مدل از آماره های ضریب همبستگی پیرسون (8/0=r)، کارآیی مدل (5/0=ef)، ریشه میانگین مربعات خطا (22/42=rmse)، ضریب تبیین (76/0=cd) و ضریب جرم باقی مانده (11/0=crm) استفاده شد. نتایج نشان داد که رویکرد پارامتریک استفاده شده برای تخمین ضریب آبگذری اشباع (فرامقیاس سازی تصادفی)، افزون برتمایل به بیش برآوردی تخمینها (بر اساس آماره های cd و crm) کارآیی متوسطی(بر اساس آماره ef) در تخمین مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع دارد. بنابراین در مرحله سوم، رویکرد غیرپارامتریک k - نزدیکترین همسایه، برای تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از دیگر ویژگیهای کمکی خاک شامل توزیع اندازه ذرات، هدایت الکتریکی عصاره اشباع (ece)، رطوبت اشباع (s?)، درصد کربن آلی (oc)، مقدار مواد خنثی شونده (tnv) و جرم ویژ? حقیقی و ظاهری بکار گرفته شد. بر اساس روش ارزیابی تقاطعی، برای تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع هر نمونه خاک هدف، تعداد ده نمونه خاک که حداکثر تشابه با خاک هدف را داشتند، از بانک مرجع که حاوی 151 نمونه خاک بود، انتخاب و مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع آنها برآورد گردید. استفاده از آماره های ضریب هبستگی پیرسون (80/0=r)، ریشه میانگین مربعات خطا (5/71=rmse)، ضریب تبیین (32/1=cd)، کارآیی مدل (65/0=ef) و ضریب جرم باقیمانده (046/0-=crm) نشان داد که در بیشتر موارد، این تکنیک بصورتی قابل قبول توانایی تخمین ضریب آبگذری اشباع را دارد. مقایسه کمّی دو رویکرد پارامتریک فرامقیاس سازی و غیرپارامتریک k - نزدیکترین همسایه، نشان داد که تکنیکk-nn می تواند به عنوان روشی جایگزین برای تخمین ویژگیهای هیدرولیکی خاک بکار رود.

ایستگاههای باران سنجی نقش مهمی را درتولید اطلاعات هیدرولوژیکی جهت مطالعات و اقدامات اجرایی دارند. این مساله سالهاست که مورد توجه محققین قرار گرفته و تا کنون تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است . تاسیس و نگهداری ایستگاه برای متولیان امر هزینه هایی در بر دارد که نتایج این تحقیق می تواند کمک زیادی در صرفه جویی اقتصادی مربوطه داشته باشد. واضح است که بررسی کلیه حالات در انتخاب یک زیر مجموعه برای شبکه موجود باران سنجی جهت ارزیابی کیفیت تخمین در بسیاری از اوقات کاری غیر عملی است . هدف از انجام تحقیق، بهینه سازی ایستگاههای شبکه باران سنجی موجود جهت برآورد مکانی توزیع بارش است. در این راه از روش زمین آمار(کریجینگ) توسط یک مدل شبیه ساز و همچنین الگوریتم ژنتیک جهت دستیابی به بهترین ترکیب ممکنه استفاده گردید . الگوریتم ژنتیک با دریافت اطلاعات مورد نیاز از مدل شبیه ساز به بهینه سازی ترکیب ایستگاهها (جستجوی کمترین خطای تخمین ممکنه) در حالات مختلف می پردازد.کاربرد این مدل برای منطقه ای در حوضه رودخانه گوادلهورس اسپانیا بکار گرفته شد . نتایج برای حالات مختف 1 تا 10 ایستگاهه بدست آمد و مورد تحلیل قرار گرفت .همچنین تاثیر تغیر پارامترهای مدل تئوری واریوگرام،تقسیط بلوک و مقایسه حالات تخمین بلوکی و نقطه ای در در روش کریجینگ برای نتایج حاصله بررسی شد.

رسوب گذاری در مخازن سدها یکی از مشکلات بزرگی است که امروزه بسیاری از سدها با آن مواجه می باشند. بر اساس گزارش کمیته ملی سدهای بزرگ (icold ) ، در حال حاضر در جهان بیش از 40000 سد بزرگ وجود دارد که برای تامین آب، تولید انرژی و کنترل سیلابها مورد استفاده قرار می گیرند. از طرفی در اثر رسوبگذاری هر ساله پطور متوسط بین 0.5 تا 1 درصد از حجم کل ذخیره این سدها از دست می رود که برای جبران این کاهش نیاز است سالانه بین 300 تا 400 سد بزرگ در جهان ساخته شود. با توجه به اهمیت موضوع، شبیه سازی عددی روند رسوب گذاری در مخازن سدها در مرحله بهره برداری می تواند کمک شایانی در مدیریت بهره برداری از مخزن سدها نماید. سد مخزنی مارون واقع در جنوب شرقی استان خوزستان، یکی از سدهای بسیار مهم در منطقه می باشد که با توجه به جوان بودن سد مارون، این بررسی جهت تعیین میزان و نحوه توزیع رسوبات در مخزن سد مارون و اثرات وقوع جریانات غلیظ در آن صورت گرفته است. بدین منظور از مدل های رایانه یی tcm ، که قابلیت شبیه سازی جریانات غلیظ را دارد، و مدل gstars 3.0 استفاده شده است. اجرای مدل ها در دوره های زمانی 5 الی 100 ساله، برای وضعیت رسوبگذاری در مخزن سد در صورت اعمال مدیریت و خروج جریانهای غلیظ و در شرایط عادی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این تحقیق حاکی از کاهش حدود 91 میلیون متر مکعب از حجم مخزن طی 50 سال بهره برداری، به میزان 0.15 درصد در سال با متوسط ورودی سالیانه رسوبات به حجم 92/2 میلیون متر مکعب می باشد، که در پایان دوره ی 50 ساله بهره برداری 7.75 درصد از حجم کل مخزن سد مارون از رسوبات پر می گردد.

روشهای عددی سهم عمده ای در حل مسائل مختلف دارند . در این بین،المان محدود و تفاضل محدود بسیار رایج تر از موارد مشابه می باشند. سه مدل flac,plaxis،,وseep/w بر اساس روشهای فوق مسائل را انالیز میکنند که در این پژوهش، به کمک آنها،مسئله تراوش در سد کرخه بررسی شده است.

نیروگاه?های جریانی، نیروگاه?های کوچکی هستند که در مسیر رودخانه?هایی که دارای شیب و دبی مناسب باشند، جهت تولید نیروی برق احداث می?شوند. معمولاً با ساخت بندهای کوچک در امتداد رودخانه، هد و حجم آب مورد نیاز این نیروگاه?ها تأمین می?گردد. اما به دلیل کوچک بودن حجم مخزن، عمده?ترین مشکل آنها در رودخانه?های با بار رسوبی بالا، مسأله رسوب می?باشد، که اگر به این امر توجه کافی نشود در کمتر از چند سال مخازن از رسوب پر شده و علاوه بر آن در کوتاه مدت باعث تخریب قطعات توربین می?گردد. از این رو باید با شبیه?سازی رسوب?گذاری و رسوب?شویی، وضعیت مخزن از نظر میزان احیای حجم مخزن در دراز مدت مورد بررسی قرار گیرد.در این پژوهش، ابتدا با استفاده از مدل ریاضی srh-1d به شبیه?سازی فرایند رسوب?گذاری در سد کرخه پرداخته می?شود تا از کارایی مدل اطمینان حاصل شود. سپس به شبیه?سازی رسوب?گذاری و رسوب?شویی در سد?های جریانی دز پرداخته می?شود و پس از آنالیز حساسیت?های مختلف، به مقایسه نتایج با مدل gstars 3 می پردازیم. نتایج شبیه?سازی سد?های جریانی دز، نشان دهنده کاهش ظرفیت ذخیره این مخازن، در سال?های اولیه می?باشد. رسوب شویی های انجام شده توانسته است حجم مفید مخزن را در طول سی سال در حالت ایده آل نگه دارد. به طوری که در چند ده سال آخر میزان تغییرات حجم مخزن به 0.5 میلیون متر مکعب محدود می شود.

تحقیق انجام شده، شبیه سازی انتقال رسوب در رودخانه دز به وسیله مدل های شبه دوبعدیgstars 2.1 و یک بعدی hec-ras 4.0 می باشد. در این پژوهش، مدل ها توسط تئوری های مختلف انتقال رسوب اجرا شد، تا علاوه بر اینکه نتایج حاصله با داده های آماری مقایسه و بهترین رابطه برای برآورد بار کل رسوب رودخانه مشخص شود، خروجی های دو مدل نیز با هم مقایسه شود، و تفاوت میان یک مدل شبه دوبعدی و یک مدل یک بعدی، نیز مشخص شود. هر دو مدل پس از واسنجی ، صحت سنجی نیز شدند. نتایج نشان می دهد که برای شبیه سازی، مدل شبه دوبعدی gstars 2.1 بسیار کارآمدتر از مدل یک بعدی hec-ras 4.0 می باشد. برای هر دو مدل ضریب مانینگ 045/0 و دمای آب 20 درجه سانتی گراد بهترین نتایج را نشان می دهد. در میان فرمول های محاسبه انتقال رسوب، فرمول توفالتی کم ترین میزان خطا را در برآورد حجم رسوب انتقالی به خود اختصاص داده است.

چکیده بیان کمّی تغییرپذیری مکانی ویژگی های هیدرولیکی خاک برای برنامه ریزی، مدیریت و بهره برداری بهینه از آن اهمیت فراوان دارد. اندازه گیری نفوذ آب به خاک به عنوان یکی از مهمترین ویژگی های هیدرولیکی، بسیار پرهزینه و زمان بر است. تعیین تغییرپذیری مکانی فرآیند نفوذ آب به خاک در مزرعه از دیدگاه کشاورزی دقیق بسیار مهم است. هدف از این پژوهش، کمّی سازی تغییرپذیری مکانی پارامترهای مدل های نفوذ آب به خاک با استفاده از هندسه فرکتالی، زمین آمار و مقیاس سازی بود. بدین منظور، نفوذ آب به خاک در 161 سایت و در یک شبکه منظّم 500×500 متری، با استفاده از استوانه های دوگانه با بار ثابت اندازه گیری شد. کلی? داده های حاصله به سه مدل انتخابی نفوذ آب به خاک برازش داده شدند. سپس، بهترین مدل برای هر ایستگاه تعیین گردید. با استفاده از روش حداقل مجموع مربعات، مدل فیلیپ با بیشترین ضریب تبیین به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. به طور کلی، سرعت نفوذ پایه در بیشتر ایستگاه ها کم (11/31-11/1) و میانگین آنها 69/6 سانتی متر بر ساعت بود. جرم ویژ? ظاهری، مقدار رطوبت خاک، فراوانی نسبی انداز? ذرات خاک، توزیع انداز? خاکدانه ها (asd)، مقدار کربن آلی، درصد اشباع خاک، ec، ph خاک، میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (mwd) و میانگین هندسی قطر خاکدانه ها (gmd) نیز اندازه گیری شدند. میان یابی پارامترهای نفوذ در نقاط فاقد داده با روش های کریجینگ، وزن دادن عکس فاصله و کوکریجینگ، و با برازش مدل های خطی، نمایی، گوسی و کروی بر نیم تغییرنمای تجربی انجام شد. برای دستیابی به بهترین روش میان یابی از اعتبارسنجی متقاطع و آماره های میانگین اریب خطاها، میانگین مطلق خطاها، مربع میانگین خطاها و جذر میانگین مربعات خطاها استفاده شد. با بهترین روش درون یاب، نقشه پراکنش مکانی پارامترها تهیه گردید. فاکتور مقیاس-سازی بر اساس ضریب جذبی ( ) و ضریب انتقالی ( ) محاسبه و داده های نفوذ اندازه گیری شده، مقیاس بندی شد. فاکتور مقیاس سازی بهینه (opt?) از روش حداقل مربعات محاسبه گردید. فاکتورهای مقیاس سازی میانگین حسابی، هندسی و هارمونیکِ و نیز محاسبه شدند. پارامترهای فرکتالی توزیع انداز? خاکدانه ها با استفاده از سه مدل فرکتالی مختلف محاسبه گردیدند. نتایج نشان داد که، برآورد ضریب a مدل کوستیاکوف روش کوکریجینگ با مدل کروی و فاکتور کمکی جرم ویژ? ظاهری بر روش کریجینگ ارجحیت داشت. لیکن، برای ضریب b مدل کوستیاکوف روش کریجینگ با مدل نمایی بهترین بود. برای برآورد ضریب s مدل فیلیپ، روش کوکریجینگ با مدل کروی و با فاکتور کمکی میانگین رطوبت اولی? خاک بر روش کریجینگ برتری داشت. برآورد ضریب انتقالی مدل فیلیپ با روش کریجینگ و مدل نمایی نیز دقّت مناسبی داشت. رطوبت اولی? خاک، جرم ویژ? ظاهری، درصد رس، سیلت، شن، ماد? آلی و درصد اشباع خاک به عنوان فاکتورهای کمکی نتایج نسبتاً قابل قبولی برای برآورد پارامترهای نفوذ ارائه کردند. ضرایب جذبی و انتقالی مدل فیلیپ، تغییرات گسترده ای داشت. این دو پارامتر به ترتیب بر اساس عامل مقیاس سازی s? و a? محاسبه و سپس داده های نفوذ آب به خاک مقیاس بندی گردید. مقیاس سازی حاصله از a? بهتر از مقیاس سازی s? بود. مقیاس بندی داده های نفوذ آب به خاک بر اساس فاکتور مقیاس سازی بهینه و فاکتورهای مقیاس سازی حاصل از میانگین هارمونی s? و a? بهتر از دیگر فاکتورهای مقیاس سازی بودند. برای بیان کمّی ساختمان خاک در پهن? وسیع از هندس? فرکتالی و شاخص های mwd و gmd استفاده شد. نتایج نشان داد که asd از رفتاری فرکتالی برخوردار بوده و همبستگی های خوبی بین بُعد فرکتالی و پارامترهای نفوذ ایجاد گردید. بر اساس نتایج این پژوهش نتیجه گیری می شود که اگر چه پارامترهای مدل های نفوذ تغییرپذیری گسترده ای داشتند و روش های مقیاس سازی، هندسه فرکتالی و روش های زمین آماری در برآورد آن ها با داده های محدود، دقت بالایی داشتند و در این بین روش مقیاس سازی بهترین بود.

تاریخ آبرسانی از روزگاری آغاز می گردد که بشر زندگی گروهی را برگزید و اولین شهرها را در کنار دریاها و رودخانه ها ساخت. فکر انتقال آب و ابداع تکنیک های آبیاری و آبرسانی نیز از زمانی به وجود آمد که منابع آب موجود از نظر کمی و کیفی، جوابگوی نیازهای آدمی نبود. اولین لوله های توزیع آب (مجاری بسته) در جزیره کرت یونان (1500 سال قبل از میلاد مسیح) یافت شدهاند. نخستین بار در سال 1301، ایجاد شبکه های لوله کشی به منظور کاربرد آب های طبیعی در آبرسانی شهرهای ایران مورد بررسی قرار گرفت. در طراحی شبکه های آب شهری، بایستی حداقلی از فشار در محل تحویل آب به مصرف کننده (مشترک) تأمین گردد. بدیهی است در صورت عدم تأمین این فشار، آب در اختیار مشترک قرار نمی گیرد و سبب ایجاد نارضایتی مصرف کننده می شود. برای رفع مشکل کمبود فشار در شبکه، نخستین گام آن است که نقاط دارای کمبود فشار در شبکه شناسایی شوند. بنابراین نیاز است تا از طریق شبیه سازی، این نقاط را شناسایی کرده و به شیوه های مناسب نسبت به رفع مشکل کمبود فشار آن ها اقدام نمود. در این پژوهش به ارزیابی شبکه آب شهرستان آغاجاری با استفاده از نرم افزار مدل سازی شبکه، watergems جهت شناسایی نقاط دارای کمبود فشار و ارائه راهکارهای مناسب جهت اصلاح آن ها پرداخته شد. بدین منظور ابتدا نقشه شبکه آب شهرستان آغاجاری تهیه گردید، برای تهیه این نقشه از تجهیزات سخت افزاری (دستگاه gps، دستگاه gpr، فشارسنج روغنی، دبی سنج kroneh) و نرم افزاری (autocad، watergems، gps pathfinder، ekko mapper) متنوعی استفاده شد. پس از تهیه نقشه شبکه، مصارف آب گره ها با استفاده از آمار امور مشترکینِ آب اداره آبفای آغاجاری در مدل وارد شد و مدل اجرا گردید. پس از اجرای اولیه، جهت افزایش دقت مدل، کالیبراسیون مدل با اسـتفاده از الگوریتم ژنتیک صورت گرفته و صحت سنجی داده های خروجی مدل با استفاده از مقایسه فشار قرائت شده از فشارسنجی میدانی و مدل انجام گرفت. با اطمینان از داده های خروجی کالیبراسیون، مدل دوباره (با داده های خروجی از کالیبراسیون) اجرا شده و از نتایج آن در ارزیابی مدل و ارائه پیشنهادات مناسب جهت اصلاح شبکه استفاده شد. در پایان پیشنهادات ارائه شده در مدل بررسی گشته، نتایج و تاثیرات اجرای آنها بر فشار آب دریافتی مشترکین در شبکه آب شهر آغاجاری ارائه گردید. بدیهی است که با اجرای پیشنهادات ارائه شده در عمل، مشکلات عمده شبکه توزیع آب شهر آغاجاری برطرف خواهد شد. کلمات کلیدی: watergems، کالیبراسیون، الگوریتم ژنتیک، صحت سنجی، فشارسنجی میدانی

مطالعات هیدرولیک جریان در رودخانه هایی که در محدوده ی با اهمیت روستایی و شهری عبور می کند، از اقدامات اساسی در مهندسی رودخانه می باشد. در این میان رودخانه ی کارون از مشکل سازترین رودخانه ها به لحاظ فرسایش و رسوب گذاری است. در سال های اخیر به منظور ساماندهی رودخانه کارون ، عملیات لایروبی بر روی این رودخانه در محدوده ی شهر اهواز، توسط سازمان آب و برق خوزستان انجام شده است که عدم حصول نتیجه ی مطلوب در این طرح، ضرورت ارزیابی هیدرولیکی سناریوهای مختلف ساماندهی رودخانه ی کارون را در این محدوده نشان می دهد. برای این منظور در مطالعه حاضر سناریوهای مختلف و معیارهای تصمیم گیری مورد نظر با توجه به شرایط رودخانه ی کارون برای این محدوده معرفی شد. در ادامه سناریوهای مختلف در برنامه hecras4 شبیه سازی و برنامه برای هر حالت اجرا شد. پس از استخراج و بررسی و مقایسه ی نتایج پارامترهای هیدرولیکی سناریوهای مختلف، بهترین سناریو برای ساماندهی رودخانه در محدوده ی مورد نظر، با توجه به معیارهای تصمیم گیری، معرفی شد. نتایج نشان داد که طرح لایروبی تصویب شده سازمان آب و برق در محدوده ی شهر اهواز، تغییرات بسیار ناچیزی در پارامترهای هیدرولیکی رودخانه کارون در این محدوده به وجود آورده است و بهترین سناریو برای ساماندهی رودخانه ی کارون در این محدوده، سناریوی کاهش عرض می باشد.

بررسی پدیده سیلاب به عنوان یکی از بلایای طبیعی که سالانه در نقاط مختلف جهان رخ داده و موجب ایجاد خسارات سنگین جانی و مالی می گردد امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. اصلی ترین شاخص در بررسی سیلاب که درک صحیحی از رفتار آنرا برای ما میسر می کند نمودار هیدروگراف سیلاب در خروجی حوضه های آبریز است و یافتن روش های مناسب جهت تخمین هیدروگراف سیلاب خروجی از حوضه های آبریز و دبی بیشینه ایجاد شده در اثر بارش های مختلف، یاریگر مهندسین طراح در طراحی و اجرای سازه هایی چون سدها و پل ها در مناطق مستعد بروز سیلاب است. در تحقیق پیش رو تلاش شده است با تکیه بر مفهوم هیدرگراف واحد و هیدروگراف واحد لحظه ای روش های مختلف رسم هیدروگراف خروجی برای یک حوضه آبریز در چندین واقعه بارندگی را با مقادیر مشاهده ای مقایسه کرده و روش هایی که در پیش بینی سیلاب دقت بالاتری دارند برای استفاده گسترده تر معرفی گردند. برای دستیابی به هیدروگراف های قابل قبول تأثیر دو پارامتر اصلی در محاسبه هیدروگراف واحد لحظه ای یعنی نمودار زمان-مساحت حوضه آبریز و ضریب فروکش کردن سیل با بررسی روش های مختلف رسم خطوط همزمان پیمایش و محاسبه ضریب فروکش کردن سیل مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحقیق حاضر حاکی از برتری روش موج سینماتیک در رسم خطوط همزمان پیمایش، روشی که از تلفیق مفاهیم هیدرولیکی در مباحث هیدرولوژی بهره می برد، در مقایسه با سایر روش ها است. همچنین برای رسیدن به پیش بینی مطلوب دبی بیشینه ایجاد شده توسط بارش های مختلف، تأثیر روش های مختلف رسم خطوط همزمان پیمایش در محاسبه نمودار زمان-مساحت حوضه آبریز که اساس روش زمان-مساحت در محاسبه دبی بیشینه سیلاب را تشکیل می دهد بررسی شده و با مقایسه خطای هر روش از مقدار مشاهده ای، بهترین روش ها تعیین شده اند. در مورد روش زمان-مساحت برای محاسبه دبی بیشینه نیز روش موج سینماتیک در رسم خطوط همزمان پیمایش و محاسبه هیستوگرام زمان-مساحت، عملکرد مطلوب تری نسبت به سایر روش ها دارد.

انتشارپذیری مهم ترین و مبهم ترین پارامتر موجود در معادله توده ای- انتشار در محیط متخلخل است. با وجود اینکه انتشارپذیری طولی عامل مهمی در انتقال و اختلاط املاح بشمار می رود، اما پژوهشهای مختلف آزمایشگاهی و صحرایی نشان می دهند که انتشار پذیری جانبی نیز اهمیت خاصی دارد و برای تعیین شکل توده آلاینده باید از انتشارپذیری طولی و جانبی استفاده شود. بنابراین، برخلاف بسیاری از مطالعات گذشته، عوامل تاثیرگذار بر انتشارپذیری باید حداقل در دو بعد طولی و جانبی بررسی شوند. بدین منظور، یک مدل فیزیکی مستطیلی شکل از جنس پلکسی گلاس به ابعاد110 سانتیمتر (طول)، 23 سانتیمتر (عرض) و70 سانتیمتر (ارتفاع) طراحی و ساخته شد. خاک مورد استفاده در این پژوهش ماسه کوارتزی همگن و در سه اندازه ریز، متوسط و درشت و به ترتیب با اندازه میانگین ذرات (d50) 21/0، 36/0 و 47/1 میلیمتر بود. کلرید (کلرور) سدیم به عنوان آلاینده پایدار انتخاب شد. آزمایشها در دو مرحله انجام شد. آزمایشهای مرحله اول (مقدماتی) شامل آزمایشهای انتقال با غلظت های متفاوت آلاینده، آزمایشهای انتقال با شدت جریانهای متفاوت و آزمایشهای با ضخامت های متفاوت آبخوان و آزمایشهای اصلی که شامل آزمایش بررسی انتشار بر خاک با میانگین اندازه ذرات متفاوت بودند. در آزمایشهای با غلظت متفاوت، از آلاینده با غلظت های 25/2، 5/4، 75/6، 9 و 18 گرم بر لیتر با آب استفاده شد. شدت جریانهای معادل دبی 30، 45 و 60 میلی لیتر بر دقیقه در آزمایشهای بررسی تاثیر شدت جریان استفاده شد. همچنین در آزمایشهای تاثیر ضخامت آبخوان بر انتشارپذیری از ضخامت های 16، 24، 32، 40، 48 و 56 سانتیمتر استفاده شد. در آزمایشهای اصلی پارامتر متغیر اندازه میانگین ذرات خاک بود. در این آزمایشها دبی جریان 30 میلی لیتر بر دقیقه و ضخامت آبخوان 56 سانتیمتر و اختلاف غلظت 5/4 گرم برلیتر بود. مقادیر غلظت در نقاط مختلف طول و عمق مدل با استفاده از روش هدایت سنجی اندازه گیری شد. مدل جریان آب زیرزمینی سه-بعدیmodflow با شرایط مرزی موجود برای شبیه سازی جریان آب در شرایط ماندگار استفاده شد. برای حل معادله توده ای– انتشار نیز از مدل سه بعدی انتقال (mt3d) استفاده شد. ترکیب های مختلف انتشارپذیری طولی و نسبت انتشارپذیری جانبی به انتشارپذیری طولی برای محاسبات مدل جهت حصول بهترین ترکیب بین غلظتهای اندازه گیری شده و محاسبه شده در دو نوبت مورد استفاده قرار گرفت. در تعیین انتشار پذیری طولی و جانبی دو پارامتر اصلی برای تطبیق غلظتهای مشاهداتی و محاسباتی حداکثر غلظت در دو توده و نیز شکل آنها بود. بطور کلی، نتایج حاصل از آزمایشهای اختلاف غلظت بین آلاینده و آب بر انتشارپذیری دو بعدی نشان داد که در هر دو خاک ماسه-ای درشت و متوسط با افزایش اختلاف غلظت، حداکثر غلظت نسبی در توده آلاینده به صورت غیر خطی کاهش می یابد. همچنین مقادیر انتشارپذیری طولی برای مقادیر اختلاف غلظت25/2 تا 18 گرم بر لیتر با روندی صعودی در خاکهای ماسه ای متوسط به ترتیب بین 96/0 تا 54/1 میلیمتر و در خاک ماسه ای درشت به ترتیب بین14/1تا 63/9 میلیمتر بود. مقادیر انتشارپذیری جانبی برای مقادیر اختلاف غلظت 25/2 تا 18 گرم بر لیتر با روندی صعودی در خاکهای ماسه ای متوسط به ترتیب بین 18/0 تا 39/0 میلیمتر و در خاک ماسه ای درشت به ترتیب بین20/0 تا 11/2 میلیمتر تعیین شد. همچنین نسبت انتشارپذیری جانبی به طولی برای مقادیر اختلاف غلظت مذکور با داشتن روندی صعودی در خاکهای ماسه ای متوسط به ترتیب بین 19/0 تا 253/0 و در خاک ماسه ای درشت به ترتیب بین 18/0 تا 219/0 بود. آزمایشهای بررسی تاثیر میزان شدت جریان و میانگین اندازه ذرات بر انتشارپذیری دو بعدی به صورت توامان انجام شد. با افزایش دبی از 30 به 60 میلی لیتر بر دقیقه، انتشارپذیری طولی در خاکهای ماسه ای ریز، متوسط و درشت به ترتیب72، 51 و 55 درصد افزایش یافتند. همچنین با افزایش دبی از 30 میلی لیتر به 60 میلی لیتر، انتشارپذیری جانبی در خاکهای ماسه ای ریز، درشت و متوسط به ترتیب51، 18 و 18 درصد افزایش یافتند. نسبت انتشارپذیری جانبی به طولی نیز در سه خاک ماسه ای ریز، متوسط و درشت به ترتیب 5/12، 27 و 26 درصد کاهش نشان داد. نتایج به دست آمده نشان داد در دبی های30 تا 60 میلی لیتر بر دقیقه، با افزایش میانگین اندازه ذرات متوسط مقدار انتشارپذیری طولی طی روندی افزایشی، در خاک ماسه ای ریز بین 76/0 تا 31/1 میلیمتر، در خاک ماسه ای متوسط بین 05/1 تا 59/1 میلیمتر و در خاک ماسه ای درشت بین 67/4 تا 28/7 میلیمتر در نوسان بود. همچنین مقدار انتشارپذیری جانبی نیز با داشتن روند افزایشی در دبی های 30 تا 60 میلی لیتر بر دقیقه، در خاک ماسه ای ریز بین 16/0 تا 24/0 میلیمتر، در خاک ماسه ای متوسط بین 21/0 تا 25/0 میلیمتر و در خاک ماسه ای درشت بین 9/0 تا 07/1 در نوسان بود. با افزایش میانگین اندازه ذرات، نسبت انتشارپذیری جانبی به طولی نیز در دبی های 30، 45 و 60 میلی لیتر بر دقیقه در خاک ماسه ای ریز به ترتیب 21/0، 197/0 و 18/0، در خاک ماسه ای متوسط 202/0، 184/0 و 16/0 و در خاک ماسه ای درشت نیز به ترتیب 19/0، 16/0 و 14/0 بود. آزمایشهای بررسی تاثیر ضخامت آبخوان به انتشارپذیری دو بعدی تنها در خاک متوسط انجام شد. مقادیر متوسط انتشارپذیری طولی در ضخامت های 16، 24، 32، 40، 48 و 56 سانتیمتر به ترتیب 59/2، 52/1، 34/1، 04/1، 05/1 میلیمتر بود. نتایج نشان داد که ضخامت آبخوان رابطه مستقیمی با انتشارپذیری جانبی ندارد. همچنین نسبت انتشارپذیری جانبی به طولی با دارا بودن روند افزایشی برای ضخامت های ذکر شده به ترتیب 082/0، 115/0، 145/0، 172/0، 185/0، 202/0 بود.

پل ها از جمله مهم ترین سازه‏های رودخانه ای هستند. یکی از موثرترین عوامل تخریب پل ها، آبشستگی موضعی اطراف پایه پل می باشد. همه ساله پل های زیادی در سراسر جهان به دلیل در نظر نگرفتن نقش عوامل هیدرولیکی تخریب می شوند. بنابراین شناخت این پدیده، پیش ‏بینی دقیق میزان آبشستگی و لحاظ کردن آن در طراحی پل ها بسیار ضروری است. آبشستگی در تک پایه ‏ها توسط محققان زیادی مورد مطالعه قرار گرفته در حالی که در زمینه آبشستگی گروه پایه‏ ها تحقیقات قابل توجهی موجود نمی باشد. مکانیزم جریان اطراف گروه پایه پل آن قدر پیچیده است که بدست آوردن یک مدل تجربی عمومی که بتواند تخمین درستی از عمق آبشستگی ارائه کند، بسیار مشکل است. در این مطالعه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ann) و سیستم فازی- عصبی استنتاجی تطبیقی (anfis)، 4 مدل جهت برآورد پروفیل بستر آبشسته اطراف گروه پایه‏ های سه تایی پل طراحی گردید؛ 3 مدل بعددار با استفاده از 8 پارامتر ورودی شامل زمان، شکل پایه، اندازه پایه، عمق جریان، سرعت متوسط جریان، سرعت بحرانی و مختصات طولی و عرضی نقاط بستر، در نرم ‏افزارهای qnet و matlab به طور مجزا طراحی گردید که خروجی آن ها عمق آبشستگی (در صورت منفی بودن خروجی) یا ارتفاع پشته رسوبات (در حالت مثبت بودن خروجی) می باشد. مدل دیگری نیز با استفاده از 10 پارامتر ورودی بی بعد و شبکه‏ های عصبی در محیط matlab طراحی شد. بیش از 120000 داده آزمایشگاهی که توسط موسسه تحقیقات آب وزارت نیرو، طی 33 آزمایش در شرایط آب زلال جمع آوری شده بود در آموزش و ارزیابی مدل ها به کار رفت. هر سه مدل شبکه عصبی، شبکه‏ های پرسپترون چند لایه می باشند که به روش پس انتشار خطا و الگوریتم یادگیری مارکوارت– لونبرگ آموزش می بینند. تأثیر روش های مختلف نرمال کردن داده ‏ها بر روی سرعت اجرا و دقت شبکه‏ های عصبی مورد بررسی قرار گرفت. هم‏چنین به منظور بی بعد کردن پارامترها و طراحی دقیق ترین مدل بی بعد، دو روش مختلف امتحان گردید و در نهایت بی بعد کردن پارامترهای طول، عرض و عمق آبشستگی با استفاده از عمق جریان نتایج بهتری دربرداشت. در مدل فازی- عصبی نیز از الگوریتم دسته‏ بندی کاهشی داده‏ ها به منظور تعیین تعداد قوانین استفاده شد و مدل با استفاده از روش هیبرید آموزش دید. در طراحی این مدل از پارامترهای بعددار استفاده شده است. نتایج نشان داد که مدل فازی- عصبی دارای دقت پیش‏ بینی بیشتری نسبت به 3 مدل دیگر می باشد (r^2=0.98) و ((rmse=0.003(m). این مدل همانند مدل شبکه عصبی بعددار تهیه شده با qnet، شامل 25 مدل هوشمند می باشد که هر مدل به تخمین پروفیل بستر آبشسته در طول خاصی در اطراف گروه پایه اختصاص دارد. آنالیز حساسیت انجام شده بر روی شبکه‏ های عصبی مربوط به نواحی مختلف نیز نشان داد که تأثیر پارامترهای ورودی در بخش های مختلف اطراف گروه پایه یکسان نمی باشد و در طول ناحیه آبشسته تغییر می کند.

سیلاب ناشی از شکست سدها به دلیل ویژگیهای خاص هیدرولیکی از جمله فاجعه آمیزترین حوادث در طی دو قرن اخیر بوده است. دراین نوع سیلاب حجم قابل توجهی از آب در مدت زمان کوتاهی در پایین دست رودخانه رها شده و موجب پیدایش امواج سیلابی در اراضی پایین دست میگردد. با توجه به اندک بودن زمان تصمیم گیری و فرار، سرعت بسیار زیاد سیلاب، وجود مراکز جمعیتی و یا قرارگیری تاسیسات حساس در حریم رودخانه، نیاز به بررسی اثرات سیلاب احتمالی ناشی از شکست سد در اراضی پایین دست احساس میشود. برای محاسبه سیلاب ناشی از شکست سد یک مدل عددی دو بعدی به روش حجم محدود برای حل معادلات آب های کم عمق به کار گرفته شده است. به منظور مدل سازی در دو بعد از شبکه بندی بی ساختار مثلثی کمک گرفته شده است. شبکه بندی محیط حل به روش دلانی و با استفاده از نرم افزار غیر تجاری انجام پذیرفته است.برای محاسبه توابع شار از روش حل تقریبی ریمان hll استفاده شده است که این امر باعث گردیده مدل بتواند بستر خشک و ناپیوستگی ها را مدل سازی کند.برای دست یافتن به دقت مرتبه دوم مکانی و جلوگیری از نوسانات کاذب از یک محدود کننده شیب کمک گرفته شده است.در بحث گسسته سازی زمانی از یک روش صریح استفاده شده است و به منظور دستیابی به دقت مرتبه سوم زمانی از روش runge-kuttaسه مرحله ایی کمک گرفته شده است. نتایج آزمونهای مختلف برای صحت سنجی این مدل ارائه گردیده است که حاکی از کارایی مدل می باشد.سه نوع آزمایش برای صحت سنجی مدل ارائه شده است.در آزمایش اول شکست سد با بستر تر در پایین دست مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج آن با مدل عددی roe-upwind مقایسه شده است. در آزمایش دوم شکست سد با بستر خشک بررسی شده است که در این آزمایش نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی بررسی شده است که نشان از توانمندی مدل در مدل سازی سلول های خشک می باشد. در آزمایش آخر مدل جهش هیدرولیکی که یک مثال معروف در مقالات شکست سد می باشد بررسی شده است در نهایت از این مدل برای شبیه سازی شکست سد سلمان فارسی و جره استفاده شده است.

یکی از راه های کنترل فرسایش قوس خارجی استفاده ازآبشکن ها می باشد.از آنجا که آبشکن ها مانعی در برابر جریان می باشند، خود تحت فرسایش قرار می گیرند. یکی از روش های حفاطت آبشکن ها استفاده از سنگ چین می باشد. در این تحقیق هدف بررسی اثر هندسه آبشکن های t و l شکل و قطرسنگ چین بر پایداری سنگ چین پیرامون آبشکن هامی باشد. بر این اساس فلومی با قوس 90 درجه انتخاب گردید. ابتدا آزمایش هایی به منظور تعیین محدوده فرسایش پذیر انجام شد. پس از این مرحله آبشکن ها در محدوده مورد نظر نصب شدند. در هر کدام از آبشکن ها چهار زاویه دماغه، سه طول دماغه و سه قطر سنگ چین در نطر گرفته شده بود. با انجام آزمایش ها مشخص گردید با افزایش زاویه دماغه در آبشکن های tوl شکل پایداری سنگ چین ها کاهش می یابد. همچنین مشخص گردید با افزایش طول دماغه در آبشکن هایt و l شکل پایداری سنگ چین ها نیز کاهش می یابد. نتایج تحقیق حاضر با نتایج آبشکن های مستقیم در قوس مقایسه گردید و مشخص شد سنگ چین پیرامون آبشکن هایt وl شکل پایداری بیشتری دارد. همچنین مشخص گردید آبشکن t شکل عملکرد بهتری نسبت به آبشکن l شکل دارد. بر این اساس آبشکن tشکل با طول دماغه 50 درصد طول جان و زاویه دماغه 90 درجه به عنوان آبشکنی که بهترین عملکرد را از نظر پایداری سنگ چین پیرامون دارد، معرفی گردید. در نهایت روابطی بر اساس عدد فرود و عدد پایداری به منظور طراحی سنگ چین پیرامون آبشکن هایt و l شکل ارائه گردید.

باران یکی از مهمترین پارامترهایی است که در سیکل هیدرولوژی دخالت دارد. درصد زیادی ازحجم بازندگی در مناطق مختلف تحت تاثیر عواملی چون تشکیلات و ساختار زمین شناسی، پوشش گیاهی، شیب زمین و شکل حوضه به رواناب سطحی تبدیل می شود. سیلاب نیز نتیجه رواناب ناشی از بارندگی های شدید یا ذوب ناگهانی برف است. در حوضه های آبریز، اندازه گیری تمام کمیت های مورد نیاز برای تحلیل رواناب میسر نمی باشد لذا انتخاب مدلی که بتواند در عین سادگی ساختار و با استفاده از حداقل عوامل، رواناب حاصل از بارندگی را به طور قابل قبولی پیش بینی کند امری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق ابتدا به بررسی اهمیت تحلیل ابعادی در فرموله کردن روابط ریاضی پرداخته شده سپس پارامترهای موثر که در رواناب حوضه تاثیرگذار بوده مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از تحلیل ابعادی منجر به تشکیل گروه های بدون بعد شده است. با استفاده از داده های بارش- رواناب حوضه آبریز کسیلیان به برازش منحنی که محورهای قائم و افقی آن گروه های بدون بعد می باشند، اقدام گردیده است.در ادامه مدل erzen نیز برای داده های حوضه آبریز کسیلیان بررسی و منحنی مربوطه بدست آورده شده است. مدل condrat که حاصل تلفیق گروه های بدون بعد و روش شماره منحنی است نیز بررسی و نمودار های مربوطه ارائه شد. سپس با استفاده از نرم افزار hec-hms ، پارامترهای تاثیرگذار در روش های هیدروگراف واحد اشنایدر، scs و کلارک برای هفت رویداد بهینه شد.در انتها صحت سنجی مدل ها با استفاده از 6 رگبار حوضه آبریز کسیلیان انجام شده و با روش جذر میانگین مربعات، اختلاف نسبی دبی پیک و ضریب همبستگی خطای مدل ها نسبت به داده های مشاهداتی تخمین زده شد. با صحت سنجی مدل ها مشخص شد که مدل های حاصل از تحلیل ابعادی جواب های بهتری نسبت به مدل های نرم افزار hec-hms بدست می دهند. مدل condrat در توزیع بارش farmer-fletcher و scs type i دبی پیک رگبارها را به خوبی تخمین می زند.

در این مطالعه ابتدا خصوصیات آماری اساسی از قبیل روند، ایستایی و نرمال بودن سری های هیدرولوژیکی حوضه آبریز کسیلیان واقع در استان مازندران در دوره آماری 1349 تا 1388 مورد بررسی قرار گرفت. تمامی سری های زمانی ثبت شده، با این فرض اساسی در هیدرولوژی به کار برده می شوند که توزیع فراوانی داده های مورد نظر از توزیع نرمال تبعیت کرده و ایستا هستند اما در بسیاری از موارد داده های ثبت شده متغیرها، توزیعی نامتقارن دارند و در برخی موارد (مانند وجود روند، خاصیت فصلی بودن و غیره) ناایستا می باشند. در این مطالعه برای بررسی وجود روند از ویرایش سوم آزمون من – کندال، برای تشخیص نرمال بودن داده ها از آزمون چولگی و برای تعیین ایستایی یا ناایستایی سری های هیدرولوژیکی حوضه آبریز کسیلیان از روش های adf، dfgls، ers، kpss و pp استفاده شد. نتایج آزمون من– کندال اصلاح شده برای سری های ماهانه و سالانه بارش نشان می دهد که در 40 سال گذشته روند کاهشی خفیفی در منطقه مورد مطالعه وجود داشته و در چهار دهه اخیر 77 میلی متر کاهش بارندگی رخ داده است. همچنین آزمون من– کندال اصلاح شده برای سری ماهانه و سالانه دبی ایستگاه درزیکلا حوضه آبریز کسیلیان نشان دهنده وجود روند کاهشی غیرمعنی دار می باشد. نتایج آزمون من– کندال اصلاح شده برای سری های ماهانه و سالانه دمای حوضه آبریز کسیلیان نیز روند افزایشی دما را نشان می دهد و می توان نتیجه گرفت که افزایش دما در منطقه سبب کاهش بارندگی شده است و این امر در کاهش آبدهی حوضه آبریز کسیلیان موثر می باشد. نتایج آزمون چولگی نشان داد که سری های سالانه، ماهانه و روزانه بارش و دبی نرمال نبوده و چولگی در سری وجود دارد. با بررسی توابع انتقال مختلف، یکی از توابع با داشتن کمترین مقدار چولگی توانست تقارن سری های مورد مطالعه را بهبود بخشد. بعد از نرمال کردن، ایستایی سری ها با روش های adf، dfgls، ers، kpss و pp مورد آزمون قرار گرفت. نتایج آزمون های ایستایی برای سری های نرمال و استاندارد سالانه، ماهانه و روزانه نشان می دهد که همه سری های نرمال و استاندارد ایستا می باشند اما با حذف خاصیت تناوبی از داده ها (استاندارد کردن) ایستایی سری های مورد بررسی بهبود یافت. درنهایت از روش برنامه ریزی ژنتیک به منظور یافتن رابطه مناسب برای متغیر خروجی حوضه (دبی جریان) استفاده گردید و برای مدل سازی جریان روزانه حوضه آبریز کسیلیان از مدل برنامه ریزی ژنتیک استفاده گردید. بدین منظور 85 درصد داده ها برای آموزش و 15 درصد نیز برای تست در نظر گرفته شد. بهترین عملکرد برنامه ریزی ژنتیک در مدل سازی جریان روزانه حوضه آبریز کسلیلیان با سه تاخیر زمانی در ورودی های مدل به دست آمد و ضریب همبستگی و میانگین مربعات مجذور خطا برای این الگو به ترتیب 900/0 و ( )495/0 محاسبه گردید.

تغییر اقلیم عبارتست از تغییرات رفتاری آب و هوایی در طول یک افق زمانی بلند مدت که توسط اطلاعات ثبت شده در یک منطقه قابل مشاهده است این تغییر رفتار متاثر از عواملی چون فعالیت های خورشیدی ،آتشفشانها ، جریانهای اقیانوسی وگازهای گلخانه ای در اتمسفر می باشد. این تغییرات منجر به دگرگونی در وضع آب و هوا ، تغییر توزیع مکانی وزمانی بارش و نوع آن(باران یا برف) ، جریانهای سطحی ، تبخیر ، تغذیه سفره آبهای زیر زمینی و کیفیت آب می شود. در این تحقیق روند تغییرات متوسط ماهیانه وسالانه دبی ، حداقل و حداکثر مطلق دماهای ماهیانه و سالانه، میانگین حداقل ها و حداکثرهای دمای ماهیانه و سالانه ، میانگین دماهای ماهیانه و سالیانه ، یک سوم حداقل و حداکثر دماهای ماهیانه وسالانه ، مقادیر بارندگی سالیانه و ماهیانه در دو ایستگاه هیدرومتری تله زنگ و تنگ پنج بختیاری در بالا دست سد دز با استفاده از آزمونهای ناپارامتری من - کندال ، آزمون سن برای تعیین شیب و عرض از مبدا خط روند وآزمون پیتت برای تعیین وجود شکست در آمار مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج نشان داد در ایستگاه تنگ پنج بختیاری به جزء ماه خرداد دبی دارای یک روند افزایشی می باشد. این امر در ایستگاه تله زنگ نیز قابل مشاهده است (در این ایستگاه فقط ماههای خرداد و تیر روند کاهشی دارند). دلیل مشابهت روند در این دو ایستگاه این است که این دو در یک منطقه قرار دارند و ایستگاه تنگ پنج بختیاری در بالادست ایستگاه تله زنگ قرار گرفته و اثرات کاهشی یا افزایشی دبی ایستگاه تنگ پنج بختیاری تقریباً با اختلاف یک ماه بعد در ایستگاه تله زنگ قابل مشاهده است. در بررسی روند و نقطه شکست در آمار بارندگی مشاهده می شود که فروردین و آذر در ایستگاه تنگ پنج بختیاری و ماههای اردیبهشت، آبان و آذر در ایستگاه تله زنگ روند مثبت دارند. در این دو ایستگاه به دلیل نزدیکی به یکدیگر بارندگیها روند مشابه ایی از لحاظ کاهشی و افزایشی بودن دارند. ایستگاه تنگ پنج بختیاری تنها در ماه اسفند دارای نقطه شکست است که دلیل آن می تواند کوچکی حوضه آبریز آن باشد. با مقایسه بین روندهای دما مشخص می شد که عموماً دما در فصول زمستان و بهار در ایستگاه تنگ پنج بختیاری روند کاهشی و در تابستان و پاییز روند افزایشی دارد. در ایستگاه تله زنگ روندهای متفاوتی در دماها مشاهده می گردد ولی به طور کلی می توان نتیجه گرفت که در بهار روند دما کاهشی و در سایر فصول (خصوصاً) پاییز روند افزایشی است.

در جریان کانالهای روباز مواقعی پیش می آید که مجموعه ای از موانع در مسیر حرکت آب قرار می گیرند. به عنوان نمونه هایی از این موانع می توان به پایه های پل در مسیر رودخانه، پایه های اسکله در دریا، رشد گیاهان و درختان در بستر رودخانه و پایه های هر سازه هیدرولیکی دیگر در یک مجرای روباز اشاره نمود. با عبور آب از بین این موانع، در لبه ابتدایی موانع لایه مرزی و در لبه انتهایی آن جداشدگی خطوط جریان اتفاق می افتد که سبب تشکیل ورتکس نوسانی در پایین دست موانع می شود؛ نوسان های ورتکس دارای فرکانس و طول موجی منظم می باشند که همین نوسان را به جداره کانال نیز انتقال می دهند. از همپوشانی نیروهای نوسانی ایجاد شده ناشی از هر کدام از موانع، امواج سطحی که راستای انتشارشان عمود بر جهت جریان آب است، تشکیل می شود. این امواج عمود بر جریان، به صورت امواج عرضی، خطی (با دامنه کم) و ایستا (که توسط دیواره های قائم فلوم آزمایشگاهی به طور کامل بازتاب می شود و انتقال جرمی را موجب نمی شود) طبقه بندی می شوند. این امواج با حداکثر دامنه، زمانی شکل می گیرند که فرکانس ورتکس با فرکانس طبیعی مجرای حرکت آب تطبیق یافته و تشدید صورت پذیرد. در این حالت تعداد صحیحی از گره ها در عرض مجرا جا می گیرند که تعداد آن ها، همان نوع موج می باشد. به دلیل اهمیت ویژه انتقال رسوبات در پروژه های آبی و ارتباط تنگاتنگ با مسائل اقتصادی تا کنون تحقیقات فراوانی در زمینه تأثیر عوامل مختلف بر روی میزان رسوبات، انجام گرفته است و با توجه به اینکه در حدود 70 تا 90 درصد کل بار رسوبی رودخانه ها را بار معلق تشکیل می دهد، این سهم بالا، اهمیت بار معلق را به عنوان بخش تعیین کننده ای از بار کل رسوب روشن تر می سازد. لذا ارائه ی راهکارهای نوین در جهت کنترل بار معلق عبوری از مقاطع مختلف رودخانه ها و کاهش میزان رسوبات معلق منتقل شده به پایین دست کانالهای اصلی و همچنین به درون آبگیرها جهت بهینه کردن آبگیری نقش بسزایی در پیشبرد مطالعات مهندسی رودخانه خواهد داشت. به دلیل جدید بودن بررسی تأثیر امواج عمود بر جریان بر حرکت رسوبات معلق در مجاری روباز تا کنون کارهای تحقیقاتی جامعی صورت نگرفته، بنابراین شناخت چگونگی این مسئله می تواند گامی مهم در جهت کنترل انتقال رسوبات در مجاری روباز باشد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر امواج عمود بر جریان بر غلظت رسوبات معلق بوده است. در این تحقیق در مجموع 108 آزمایش صورت پذیرفت که بر حسب قطر متوسط ذرات مورد استفاده، به دو بخش تقسیم شد. بخش اول آزمایشات برای قطر متوسط ذرات 127/0 میلی متر و بخش دوم برای قطر متوسط ذرات 345/0 میلی متر بود و آزمایشات در یک فلوم آزمایشگاهی مستطیلی مستقیم به طول 8 متر، عرض 1 متر و ارتفاع 60/0 متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران انجام شده است و یک دیواره جداکننده به ارتفاع 60 سانتیمتر از جنس پلاکسی گلاس که عرض فلوم را در 4 متر انتهایی طول آن به دو قسمت مساوی تقسیم می کند استفاده شد. در این آزمایشات فواصل طولی، عرضی و آرایش موانع، تراکم ، قطر، دبی، عمق و سرعت جریان متغیر بوده و در هر نوع آزمایش، با تغییر عمق و سرعت جریان به وسیله دریچه انتهایی فلوم، امواج مختلفی در یک قسمت از دو قسمت عرض فلوم تشکیل شد که حداکثر دامنه موج عرضی مشاهده شده در آزمایشات 44 درصد عمق متوسط جریان بوده است. در تحقیق حاضر با توجه به استفاده از قطرهای مختلف در دبی های متغیر، چهار نوع موج عرضی در فلوم مشاهده شد. قطر موانع از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار بر روی چگونگی شکل گیری امواج عمود بر جریان در کانالهای روباز و تأثیر آن ها بر غلظت رسوبات معلق تشخیص داده شد، به همین منظور در آزمایشات صورت گرفته در تحقیق، موانع استوانه ای با سه قطر مختلف به اندازه های 12، 25 و 42 میلیمتر مورد استفاده قرار گرفت و همین امر از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار بر روی شکل گیری چهار نوع موج عرضی در فلوم و تأثیر آن ها بوده است. اندازه گیری ها نشان داد که بطور کلی میزان دبی جریان آب عبوری از بازه بدون مانع بیشتر از بازه موانع می باشد و این اختلاف دبی عبوری از دو طرف دیواره جداکننده با کاهش عمق و یا به عبارتی در موج های نوع 2، 3 و 4، افزایش می یابد. بیشترین میزان دبی جریان عبوری از بازه بدون مانع نسبت به کل دبی ورودی 90 درصد و کمترین این نسبت، 54 درصد بوده است. نتایج رسوبی آزمایشات نشان داد که در شرایط عدم وجود موج در فلوم، غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون مانع برابر یا بیشتر می باشد اما در شرایط حضور موج در فلوم، غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون مانع کاهش می یابد و رسوبات معلق بیشتری تحت اثر موج به بازه بدون مانع انتقال می-یابند و از میان نوع موج ها، موج نوع 1 بیشترین تأثیر را بر کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع و همچنین افزایش انتقال ذرات به بازه بدون مانع داشته است. لذا پس از انجام آنالیز ابعادی و انجام تجزیه و تحلیل های آماری با استفاده از نرم افزار spss پارامترهای بدون بعد موثر بر کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع نسبت به بازه بدون مانع تحت اثر امواج عمود بر جریان برای هر دانه بندی به طور جداگانه مشخص شد و تأثیر هر یک از آن ها مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت رابطه ای کلی جهت محاسبه درصد کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع تحت اثر امواج عرضی در کانالهای روباز برای هر دو نوع دانه بندی بدست آمده است. روابط ریاضی ارائه شده در تحقیق برای پیش بینی درصد کاهش غلظت رسوبات معلق در پایین دست بازه موانع تحت اثر امواج عرضی، با استفاده از بخش دیگری از اندازه گیری های انجام شده در تحقیق حاضر که در استخراج روابط دخالت نداشته-اند، مورد صحت سنجی قرار گرفت، نتیجه آن نشان داد که روابط ریاضی ارائه شده پیش بینی نسبتاً خوبی را داشته اند.

یکی از روش های رایج دفع آلودگی پساب های صنعتی و هیدروکربنی، رهاسازی آن ها در خاک است. این روش سبب تغییر کیفیت آب و خاک و آلودگی آب های زیرزمینی می شود. به منظور بررسی کمّی ویژگی های هیدرولیکی خاک های آلوده به مواد هیدروکربنی کلر دار، منحنی های نگهداشت برای سیالات پرکلرواتیلن، تری کلرواتیلن و آب در پنج نوع محیط متخلخل متفاوت شامل بافت های sandy loam، silty loam، silty clay و clay و شن خلیج فارس در شرایط دو فازی به دست آمد. هدایت هیدرولیکی اشباع محیط های متخلخل برای پرکلرواتیلن، تری کلرواتیلن و آب به روش بار ثابت تعیین شد. پارامترهای مدل های ون گنوختن، بروکس -کوری و کوسوگی در شرایط دو فازی به دست آمد. هدایت هیدرولیکی غیراشباع پرکلرواتیلن، تری کلرواتیلن و آب در شرایط دو فازی بر مبنای مدل های معلم-ون گنوختن، معلم-بروکس کوری و معلم- کوسوگی برآورد شد. مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع سیالات پرکلرواتیلن، تری کلرواتیلن و آب برای شن خلیج فارس به ترتیب 26/492، 133/530 و 450 سانتی متر بر روز بود و در بافت رسی برای سیالات پرکلرواتیلن، تری کلرواتیلن و آب به ترتیب 06/18، 65/24 و 67/14 سانتی متر بر روز به دست آمد. نگهداشت سیالات در همه محیط های متخلخل مورد آزمایش به ترتیب آب، پرکلرواتیلن و تری کلرواتیلن بود و مقدار هدایت هیدرولیکی عکس این رویه بود. نتایج نشان داد که در حالت دو فازی پارامتر مکش ورود هوا به خاک (?) نسبت به پارامترهای توزیع تخلخل (n، و ? ) حساسیّت بیشتری به تغییرات ویژگی های فیزیکی سیالات دارد. تری کلروتیلن نسبت به دو سیال دیگر گرانروی و کشش سطحی بیشتری داشته و باعث می شود کمترین نگهداشت و بیشترین هدایت هیدرولیکی را در محیط های متخلخل داشته باشد.

بطور معمول شبکه های توزیع آب شهری به این صورت طراحی می شوند که در ابتدا یک دوره طراحی (معمولاً 25 ساله) در نظر گرفته می شود. سپس بر اساس تحلیل های مختلف اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و ... جمعیت شهر برای انتهای طرح تخمین زده می شود. از طرفی دیگر میزان سرانه مصرف آب ساکنین شهر تعیین می گردد. با داشتن این اطلاعات، متوسط مصرف آب در انتهای طرح قابل محاسبه خواهد بود. سپس با اعمال ضریب مشخصی بر مبنای اقلیم، حداکثر دبی روزانه و سپس بر اساس ضریب دیگری بر مبنای جمعیت شهر، دبی حداکثر ساعتی را تعیین می نمایند. این دبی ملاک طراحی شبکه های آبرسانی محسوب می شود. به این معنی که قطر لوله ها، مشخصات مخازن و ایستگاه های پمپاژ برای مصرف در ساعت 12 ظهر مرداد ماه 25 سال آینده (انتهای دوره طرح) بدست می آید یعنی مبنای طراحی زمانی است که عمر طرح به پایان رسیده و می بایست طرح های علاج بخشی و توسعه وارد عمل شوند. در کاربردهای پیشرفته مشخصات شبکه با استفاده از روشهای بهینه سازی تعیین می شود. اگرچه در این شرایط تا حد ممکن شبکه اقتصادی می شود اما مبنا همچنان ثابت است و هدف تأمین نیازهای شبکه برای انتهای دوره طرح است.

برای تعیین سیاست های بهره برداری (مدیریت تقاضا) در طول دوره های خشک سالی نیاز به استفاده از مدلهای بهینه سازی و شبیه سازی به صورت توام می باشد. استفاده از قوانین جیره بندی (hedging) در طول دوره خشکی و یا مشرف به خشکی، یک رویه معمول در مدیریت منابع آب است. در این روش با وجود آنکه مخزن قادر به تامین کل نیازها است، تنها قسمتی از نیازها تامین می گردد تا بتوان برای کمبودهای احتمالی آینده (که شاید شدیدتر از کمبود فعلی هستند) مقداری آب ذخیره نمود. در این روش کمبودهای کوچک بر کمبودهای بزرگ برتری دارند. در این روش برای شروع جیره بندی، یک حجم آستانه معرفی می گردد، که این حجم برای کلیه ماه های تعریف می گردد. زمانی که حاصل جمع ذخیره موجود مخزن و ورودی پیش بینی شده کمتر از این حجم آستانه باشد، سیاست جیره بندی آغاز می گردد. حجم آستانه از یکی از دو روش الف: استفاده از ذخیره مخزن جهت شروع کاهش نیاز ب: استفاده از مجموع ذخیره و جریان ورودی مخزن در بازه زمانی جاری، تعیین می شود. به طور کلی هدف این روش حداقل کردن حداکثر کمبود است.

دشت بهادران در منطقه ای کویری، واقع در مرکز ایران و در فاصله 90 کیلومتری جنوب شرقی شهرستان یزد قرار دارد. در سالهای اخیر برداشت بیش از حد مجاز از آبهای زیرزمینی منطقه، مدیریت و برنامه ریزی تغذیه مصنوعی دشت ضروری بنظر می رسد. نظر به اینکه تعداد اندازه گیریهای لازم برای تعیین پارامترهای هیدرولیکی و هیدروژنی موثر(s,t و ...) جهت محاسبه بیلان آبی بسیار زیاد و پر هزینه می باشد، معمولا از مدلهای ریاضی (کامپیوتری) جهت این امر استفاده می شود. در ابتدا این مدلها باید براساس داده های واقعی موجود کالبیره شده و سپس برای مطالعات بعدی مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق از مدل کامپیوتری csufdmکه یک مدل جریان دو بعدی برای محیط متخلخل اشباع، همگن و ایزوتروپ می باشد، استفاده شده، است . در این مدل حل معادله دیفرانسیلی جریان غیر دائمی به روش تفاضلهای محدود انجام می گیرد.کالیبراسیون مدل با تغییر دادن هدایت هیدرولیکی، ضریب ذخیره، میزان تغذیه، شرایط مرزی و سایر پارامترهای سفره در زمان و مکان انجام شد. برای اطمینان از اینکار تراز سطح ایستابی محاسباتی و مشاهداتی تا حصول تطابق قابل قبول بین آنها مورد مقایسه قرار گرفت . و بالاخره از مدل کالیبره شده جهت محاسبه بیلان آبی دشت ، تعیین دبی مجاز برداشت منطقه و پیش بینی وضعیت سفره آب زیرزمینی استفاده گردید. با توجه به منفی بودن بیلان آبی دشت ، تغذیه مصنوعی با یک الگوی فرضی در اجزاء انتخابی شبکه صورت گرفته و تغییرات تراز سطح ایستابی و عکس العمل آبخوان در اثر اعمال تغذیه مصنوعی در زمان و مکان بررسی شد و در پایان رهنمودهای لازم ارائه گردیده است .

حوضه آبریز کسیلیان با وسعت 68/4 کیلومترمربع معرف مناطق وسیعی از قسمتهای کوهستانی البرز شمالی محسوب می شود که در 18 کیلومتری شرق پل سفید واقع شده است و دارای آب و هوای معتدل و مرطوب می باشد، در این تحقیق روشهای مختلف تبدیل بارش به جریان سطحی، بدلیل تفاوتهای محسوس در مقیاس های زمانی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است . در روشهایی مانند ضریب جریان در مقیاس طولانی مدت نظیر ماه و سال، وضعیت جذب و دفع آب در سطح حوضه بصورت استاتیک قابل ارزیابی است . بعبارت دیگر جریان سطحی اندازه گیری شده در نقطه خروجی حوضه های آبریز برآیند موازنه دراز مدتی است که در آن کلیه عوامل دخیل از قبیل توزیع زمانی بارش ، تبخیر و تعرق، نفوذ و حرکت آب در سطح و لایه های زیرین و بالطبع تلفات مربوط به اثرات خود را بطور کامل اعمال می کنند. در مقیاس کوتاه مدت و بخصوص روشهایی که در آنها رواناب در طول یک پدیده خاص بارش مورد برآورد قرار می گیرد نظیر روش scs یا cn، شرایط بدلیل تاثیر ناچیز عوامل اتلاف بخصوص تبخیر و تا حدودی نفوذ طبیعتا مقدار رواناب و به تبع آن ضرایب جریان بمراتب بیشتر از مقادیر حاصله از شرایط یاد شده در مقیاس دارز مدت می باشد. در انتها با بررسی روشهای مختلف تعیین رواناب با توجه به امکانات آماری و خصوصیات حوضه آبریز کسیلیان مناسبترین رابطه برای تعیین رواناب سطحی سالیانه این حوضه ارائه شئه است و در این راستا ضرایب cn (شماره منحنی) و c (ضریب جیان سطحی) حوضه تعیین شده است .

در این پایان نامه مدل اینرسی صفر به منظور شبیه سازی مرحله پیشروی آبیاری جویچه ای بکار گرفته شده و معادلات مربوط به آن به روش المان محدود (روش گالرکین) حل گردیده است . روش حل با اعمال روش المان محدود (روش گالرکین) و بکارگیری المانهای یک بعدی برای حل عددی معادلات اینرسی صفر بنا شده است . همچنین یک مدل کامپیوتری به منظور شبیه سازی مرحله پیشروی آبیاری جویچه ای ارائه شده است . با منظور نمودن عمق واقعی جریان به جای عمق نرمال از ابتدای جویچه دقت و دامنه کاربرد مدل بیشتر شده است . مدل از معادله نفوذ کوستیاکف -لوییز به منظور توصیف تابع نفوذ استفاده می کند. به منظور آزمون نتایج مدل، از 4 سری نتایج آزمایشهای صحرایی در مزرعه های موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی کرج در دزفول و مشهد استفاده گردیده است . مقایسه نتایج مدل با داده های صحرایی نشان می دهد که روش المان محدود می تواند به عنوان یک ابزار موثر و مناسب برای شبیه سازی مرحله پیشروی آبیاری جویچه ای برای حل عددی مدل اینرسی صفر بکار رود. همچنین نتایج مدل با نتایج مدل اینرسی صرف بسته نرم افزاری sirmod مقایسه و نتیجه این مقایسه نشان می دهد که مدل اینرسی صفر روش المان محدود ارائه شده در این پایان نامه فواصل پیشروی را در زمانهای اولیه بهتر از مدل اینرسی صفر بسته نرم افزاری sirmod پیش بینی می نماید. همچنین استفاده از گام های زمانی بیشتر و کاهش زمان و هزنیه اجرا از دیگر نتایج بکارگیری روش المان محدود در این پایان نامه می باشد.

تغذیه سفره آب زیرزمینی در اثر نفوذ آب باران، اثرات بسزائی بر کمیت و کیفیت آب سفره دارد. اساس مدیریت منابع آب زیرزمینی مبتنی بر دانشی است که فرآیند نفوذ را در سیستم آبخانه بررسی می کند. در این پایان نامه با بسط یک مدل تابع انتقال مقدار شار ورودی به سطح سفره در اثر فرآیند نفوذ تخمین زده می شود. در این مدل توزیع زمانی پیشرفت گردایان هیدرولیکی رو به پائین (نفوذ موثر) بوسیله یک تابع توزیع گامای اصلاح شده بیان می گردد. بدین صورت است که گرادیان هیدرولیکی رو به پائین، یک پالس نفوذ را آشکار می نماید. نفوذ موثر بیانگر مقدار فرونشت عمقی آبی است که در یک بارندگی تولید شده و پس از کسر اجزاء مختلف بودجه آبی در ناحیه غیراشباع خاک به مانند تبخیر و تعرق، تلفات ، رواناب و ... از مقدار ناخالص بارندگی نحاسبه می گردد. با بهره گیری از اصل برهم نهی، شار تغذیه در اثر یک رشته بارندگی های پی در پی محاسبه می شود. در این تحقیق تاخیر زمانی دریافت شار تعذیه به سطح سفره نسبت به زمان وقوع بارش بعنوان معیاری برای تعیین خصوصیت هیدرولیکی خاک شناخته می شود. پارامترهای موجود در مدل با استفاده از داده های حقیقی ایستگاه هواشناسی و مزرعه آزمایشی زهکشی واقغ در canada, nova scotia, truro و روش بهینه سازی تعیین می شوند. تطابق خوبی میان نتایج حاصل از مدل با نتایج حاصل از مزرعه زهکشی وجود دارد.