نام پژوهشگر: رضا مدرس

تعیین ضریب پایداری سد خاکی با استفاده از شبکه عصبی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه شیراز - دانشکده مهندسی عمران 1390
  رضا مدرس   ناصر طالب بیدختی

هدف از انجام این پ‍ژوهش بررسی 6 پارامتر مهم و تأثیر گذار در پایداری سدهای خاکی شامل ارتفاع سد، عرض تاج سد، شیب دامنه سد، ضریب اصطکاک داخلی، وزن مخصوص خاک و ضریب چسبندگی خاک می باشند. پس از جمع آوری اطلاعات، آن ها به نرم افزار plaxis انتقال داده و شاخص های فوق مورد بررسی قرار گرفت سپس آن ها را وارد نرم افزار آماری spss19 نموده و در ابتدا با استفاده از شاخص‏های آمار توصیفی مانند میانگین، انحراف معیار، کمترین و بیشترین میزان اقدام به توصیف متغیرها نموده و در مرحله بعد به ‏منظور به کارگیری آزمون‏های پارامتریک (آزمون‏های رگرسیون خطی ساده و چندگانه) پیش فرض های لازم همچون آزمون کولموگورف-اسمیرنوف جهت ارزیابی نرمال بودن مشاهدات، آزمون دوربین واتسون برای بررسی مستقل بودن خطاها از شاخص vif استفاده شد. پس از تایید مفروضه های مذکور، آزمون در یک مرحله با استفاده از روش رگرسیون خطی ساده به بررسی تأثیر هر کدام از متغیرهای مستقل بر ضریب پایداری پرداخته و در مرحله دیگر با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه با ورود یک‏جای همه متغیرها به مدل، اقدام به بررسی تأثیر متغیرها بر ضریب پایداری شده است. همچنین برای معرفی یک مدل شبکه عصبی مصنوعی مناسب مشاهدات با تغییر تعداد لایه ها و نرون های لایه پنهان، یک مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون یک لایه معرفی شد؛ و در پایان میزان کارایی دو روش رگرسیون ساده و چندگانه و شبکه عصبی مصنوعی با هم مورد مقایسه قرار گرفتند و روش برتر معرفی شد. نتایج حاصل از این پ‍ژوهش نشان داد میزان حساسیت شبکه عصبی مصنوعی برابر 98% است که میزانی بسیار بالا می باشد. همچنین به ترتیب سه متغیر شیب خاکریز با ضریب اهمیت 100%، ضریب اصطکاک داخلی سد با ضریب اهمیت 5/31% و ارتفاع سد با ضریب اهمیت 28%، به ترتیب بیشترین تأثیر را بر روی ضریب پایداری هر مدل و متغیرهای عرض تاج سد با ضریب اهمیت 3/8%، وزن مخصوص خاک 4/9% و چسبندگی خاک 4/14% به ترتیب کمترین ضریب اهمیت را بر ضریب پایداری سد داشته اند

ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر الگوی بارش ماهانه حوضه سد زاینده رود با استفاده از مدل های gcm
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده منابع طبیعی 1393
  مسعود زارعی فرد   رضا مدرس

تغییر اقلیم سبب تاثیر بر روی منابع آب و تغییر در میزان، زمان و نوع بارش، تاثیر در کیفیت آب، افزایش خشکسالی، افزایش تقاضا برای آب، تغییر در نوع مدیریت منابع آب و همچنین افزایش سطح آب دریاها و مشکلات ناشی از آن می¬شود. حوضه آبریز زاینده رود از مهم¬ترین حوضه¬های آبریز ایران است که آب مورد نیاز بسیاری از شهرها و دشت¬های کشاورزی مرکزی ایران را تامین می¬کند. از این رو پیش¬بینی¬های اقلیمی جهت استفاده در برنامه ریزی¬های کلان حوضه آبریز زاینده رود ضروری به¬نظر می¬رسد. در این مطالعه به منظور بررسی اثر تغییر اقلیم بر الگوی بارش ماهانه حوضه ابتدا خروجی¬های دو مدل گردش عمومی جو csiro3.5 و cgcm3 تحت دو سناریوی a2 و b1 با استفاده از روش¬های idw و تغییر دلتا برای دو دوره 2050-2021 به عنوان دوره نزدیک و 2100-2071 به عنوان دوره دور ریزمقیاس گردید. و سپس با استفاده از روش کریجینگ متوسط بارندگی در هر سه دوره پهنه بندی شد. نتایج نشان می¬دهد که میزان بارندگی در دوره اول به میزان 5 تا 15درصد کاهش، و در دوره دوم افزایش می¬یابد. میزان بارندگی در فصل پاییز تقریبا 20 تا 30 درصد افزایش و در فصل¬های زمستان و بهار 20 تا 25 درصد کاهش می¬یابد. پراکنش بارندگی در سطح حوضه در دوره¬های آتی تغییراتی جزئی داشته است. بطوریکه در قسمت-های شمال شرقی، مرکز و بخش¬هایی از غرب حوضه بارندگی کاهش و دربخش¬هایی از جنوب و شمال حوضه افزایش می-یابد.تغییرات دمایی حوضه نشان می¬دهد که دمای حداقل و حداکثر حوضه تحت تاثیر تغییر اقلیم 2 تا 6درجه سانتی¬گراد افزایش می¬یابد. که این افزایش دما در دوره 2100-2071 نسبت به دوره 2050-2021 بیش¬تر است. همچنین میزان افزایش دما در فصل تابستان و زمستان و در مدل cgcm3 به میزان 2 تا 3 درجه سانتی¬گراد بیش¬تر از مدل csiro3.5 است. اقلیم¬بندی حوضه نشان می¬دهد که اقلیم حوضه از نظر رطوبتی تغییر قابل ملاحظه¬ای درآینده نخواهد داشت و تنها از نظر دمایی از اقلیم خیلی سرد به سرد تبدیل خواهد شد. تغییرات دمایی حوضه می¬تواند با تاثیر بر رژیم بارش، میزان بارش و نوع آن بر روی منایع آب موجود تاثیرگذاشته و همچنین تغییرات بارش در طی فصول مختلف می¬تواند بر روی فرسایش خاک و تغذیه منابع آب زیرزمینی تاثیر بسزایی بجای بگذارد. از این رو داشتن اطلاعاتی هرچند با قطعیت کم می¬تواند با ارائه¬ی چشم¬اندازی از آینده ما را در مدیریت صحیح منابع آب و استفاده از سوخت¬های فسیلی و انرژی¬های پاک جایگزین یاری کند تا در آینده با مشکلات کم¬تری روبه¬رو باشیم.

تخمین بارندگی در مناطق کوهستانی حوزه سد زاینده رود با استفاده از روش های زمین آمار
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده منابع طبیعی 1393
  فرشاد جلیلی   رضا مدرس

ریزش های جوی خصوصاً بارندگی جهت بسیاری از تحلیل ها و طراحی های هیدرولوژی حائز اهمیت می باشند. متاسفانه در بیشتر موارد داده های ایستگاه های اندازه گیری دارای بارندگی ناکافی و پراکندگی مکانی نامناسب جهت تحلیل می باشند. علاوه بر این تخمین صحیح توزیع مکانی بارش شبکه بسیار متراکمی از ادوات نیاز دارد که هزینه ی بالای نصب و عملکرد را طلب می نماید. در چنین وضعیتی، شبیه سازی داده های بارش در نقاط اندازه گیری نشده از اهداف اصلی مطالعات منابع آب است و در مدیریت این منابع نقش کلیدی دارد. لذا در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روش های تعیینی شامل پلی گون تایسن و وزن دهی فاصله معکوس و روش های زمین آمار شامل کریجینگ معمولی و عمومی در یک دوره آماری 20 ساله تولید داده بارندگی به طور روزانه برای منطقه حوزه سد زاینده رود انجام گیرد. جهت صحت سنجی داده های تولید شده از داده های واقعی سه ایستگاه شاهد شامل چلگرد، چادگان و میرآباد موجود در حوزه که از روش تحلیل خوشه ای انتخاب گردیده اند، استفاده گردیده است. با استفاده از تعداد تراکم ایستگاه 27، 15، 10 و 5 ایستگاه فرآیند درون یابی برای هر کدام از سه ایستگاه شاهد یا استفاده از روش جک نایف انجام گرفت. نتایج حاصل از داده های تولید شده با استفاده از چهار پارامتر مقایسه ای شامل ضریب همبستگی، ریشه دوم مربعات خطا، میانگین خطای مطلق و میانگین خطای اریب هم به طور روزانه و هم برای فصول مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. مدل گوسین به عنوان بهترین مدل جهت برازش شدن به نیمه پراش نگار انتخاب گردید. برای ایستگاه چادگان، درون یابی با استفاده از روش های مختلف نشان دادکه درون یابی با استفاده از بهینه ترین حالت تعداد ایستگاه ها(یعنی 27 عدد)، روش کریجینگ معمولی بهترین روش می باشد. سپس هر چه از تعداد ایستگاه کاسته می شود، کارایی روش های زمین آمار کمتر می شود و عمدتاً روش معکوس فاصله و تایسن برتری می یابد. نتایج درون-یابی برای ایستگاه میرآباد از برتری روش کریجینگ عمومی برای درون یابی برای همه تراکم ایستگاه ها حکایت داشت. ایستگاه چلگرد به دلیل دور بودن از سایر ایستگاه ها شرایط متفاوتی داشت. در درون یابی با استفاده از تعداد 5 ایستگاه شرایط برای هر سه ایستگاه کاملا متغیر بوده و تنها روش تایسن نتایج بهتری ارائه داده است. برای هر سه ایستگاه بهترین روش برای تولید داده برای فصول مختلف متغیر بوده است ولی به طور کلی روش های کریجینگ معمولی زمانی که تعداد ایستگاه ها زیادتر بودند(تعداد 27 عدد) و همچنین در موقعی از سال که بارندگی بیشتری وجود داشت(فصل زمستان) نسبت به بقیه روش ها برتری داشتند. به علاوه روش های تعیینی از جمله تایسن در زمانی که تعداد ایستگاه ها کمتر(تعداد 5 ایستگاه) و بارندگی کمتری وجود داشت(فصل تابستان) نتایج بهتری ارائه دادند. شایان ذکر است که همیشه افزایش در تعداد ایستگاه ها منجر به افزایش در دقت داده ها نمی گردد. در این تحقیق نتایج حاصل از درون یابی با استفاده از تعداد 15 ایستگاه ضعیف تر از 10 ایستگاه بوده است. در درون یابی با استفاده از تعداد 15 ایستگاه ساختار فضایی ضعیفی برای روش های زمین آمار وجود داشت و این مورد به دلیل نحوه چیدمان ایستگاه ها در سطح حوزه بوده است. گاهی اوقات با تعداد ایستگاه کمتر ولی چیدمان بهتر درون یابی بهتری انجام می گیرد. می توان گفت که انتخاب بهترین روش درون یابی به تعداد ایستگاه بهینه، نحوه پراکنش آنها در سطح حوزه و همچنین شرایط اقلیمی منطقه مورد نظر بستگی دارد. نتایج حاصل از این تحقیق قابل استفاده در بسیاری از مطالعات و خصوصاً مدل های هیدرولوژیک می باشد.

ارزیابی تاثیر خشکسالی و فعالیت های انسانی بر منابع آب زیرزمینی (حوزه ی آبخیز زاینده رود)
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده منابع طبیعی 1393
  عاطفه اطرج   مهدی بصیری

استان اصفهان یکی از استان های خشک در مرکز کشور است که دو سوم آب مورد نیاز آن از منابع آب زیرزمینی تامین می شود. به علت خشکسالی های اخیر و کاهش آورد رودخانه زاینده رود، تقاضای آب زیرزمینی افزایش یافته و این امر باعث افت سطح آب زیرزمینی در اغلب دشت های این حوضه شده است. بدین منظور یافتن اثرات بارندگی و بررسی تغییرات آن بر روی سطح آب زیرزمینی ضروری است. در این مطالعه به تحلیل روند سطح آب های سفره ای آب زیرزمینی دشت های استان اصفهان و شاخص خشکسالی آب زیرزمینی (swi) و رابطه آن با خشکسالی های هواشناسی (spi) و همچنین تعیین تأخیر زمانی وقوع این دو نوع خشکسالی به منظور کاربرد آن در مدیریت منابع آب در حوزه ی آبریز زاینده رود در استان اصفهان که مهمترین رودخانه در فلات مرکزی ایران به شمار می رود، پرداخته شده است. با توجه به نتایج دو شاخص مورد مطالعه، به طور کلی پس از خشکسالی ها و یا ترسالی های هواشناسی با شدت و تداوم بالا، خشکسالی و یا ترسالی هایی در سطح آب های زیرزمینی رخ داده است. با توجه به شاخص spi، در دهه ی اخیر دو خشکسالی مهم، یکی در انتهای سال 2007 تا ابتدای سال 2010 و دیگری در انتهای سال 2010 تا ابتدای سال 2012، در اکثر ایستگاه های سینوپتیک رخ داده است که با توجه به نتایج شاخص swi، تاثیر آن بر سطح آب های زیرزمینی اکثر دشت ها قابل مشاهده است. براساس نتایج به دست آمده، تاثیر بارش بر سطح آب های زیرزمینی در مقیاس های طولانی مدت بیشتر از مقیاس های کوتاه مدت می باشد. در سال های اخیر تاثیر تغییرات بارش در ایستگاه های مورد نظر، بر دشت ها ی مورد مطالعه متفاوت تر شده است، که این موضوع تقریبا از سال 2002 تا سال 2013، در اکثر دشت ها دیده می شود. در مقیاس های زمانی کمتر (3، 6 و 9 ماه)، تاثیر بارش بر سطح آب های زیرزمینی یکسان است، اما این آثار در مقیاس های بالاتر، یعنی 12 ماه و به مقدار بیشتر در 24 ماه، متفاوت و البته افزایش می یابد، که این آثار در سال های 2002، 2007، 2008، 2010 و 2012 کاملا قابل مشاهده می باشد. سال های اشاره شده مربوط به سال هایی است که یک واقعه ی ترسالی و یا خشکسالی رخ داده است. روند ضرایب همبستگی در اکثر مقیاس های مورد مطالعه در 5 مورد از دشت ها دارای روند مثبت (افزایش تاثیر بارش بر سطح آب های زیرزمینی) و در 5 مورد دارای روند منفی (کاهش تاثیر بارش بر سطح آب های زیرزمینی) می باشد. بیشترین تاثیر تغییرات بارش در هر یک از ایستگاه های مورد نظر بر سطح آب های زیرزمینی دشت های مورد مطالعه، در زمان های تاخیر 12 و 24 ماه می باشد. نتایج نشان می دهد که روند بارش سالانه در شمال غربی حوضه دارای روند منفی و در جنوب شرقی دارای روند مثبت می باشد. همچنین بیشترین روند مثبت بارش ماهانه مربوط به ماه پاییزی در شمال و شرق حوضه و بیشترین روند منفی بارش ماهانه مربوط به ماه بهاری در شمال و غرب حوضه می باشد. نتایج روند سطح آب زیرزمینی چاهک های پیزومتری نشان می دهد که، سطح آب های زیرزمینی در تمامی دشت ها کاهش یافته است.