مساحت کل حوضه قره چای 14455 کیلومتر مربع است که 11000 کیلومتر مربع آن در استان همدان واقع شده است. منطقه مورد مطالعه، بخش جنوب غربی این حوضه با مساحت 3453 کیلومتر مربع است. در این پژوهش، رسوب شناسی، منشا رسوبات، رخساره های رسوبی و مورفولوژی رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مطالعات رسوب شناسی و تعیین منشا، رسوبات بستر، دیواره کانال و پهنه سیلابی رودخانه مطالعه شدند. نتایج آنالیز اندازه ذرات نشان می دهد رسوبات بستر این رودخانه عمدتاً از نوع گراول و گراول ماسه ای گلی است و روند کلی تغییرات اندازه ذرات، کاهش به سمت پایین دست رودخانه است که در بعضی بازه ها دارای ناپیوستگی می باشد. دلیل این ناپیوستگی ها، ورود رسوبات گراولی از شاخه های فرعی و تغییر در شیب بستر رودخانه است. مطالعه منشا رسوبات در بخش گراولی و ماسه ای رسوبات بار بستر و به چهار روش مطالعه چشمی، برش نازک، جداسازی کانی های سنگین و آنالیز xrd (نمونه بار معلق) انجام گرفت. در بین ذرات گراولی خرده های شیستی و خرده های آذرین به ترتیب با 25 درصد و 20 درصد و در بخش ماسه ای فلدسپات ها و کوارتز به ترتیب با 30 درصد و 12 درصد بیش ترین فراوانی را دارند. در بخش کانی های سنگین نیز مگنتیت و گارنت فراوان تر از بقیه کانی ها هستند که هر دو منشا دگرگونی دارند. در آنالیز xrd کانی های کوارتز، کلسیت، ایلیت-میکا و پلاژیوکلاز به ترتیب فراوان ترین کانی های موجودند. از بین رخساره های موجود در منطقه، gm و gms در بالادست رودخانه و sm، ,sh st و fm در پایین دست رودخانه بیش تر مشاهده می شوند. طبقه بندی های متنوعی که هر یک براساس معیارهای خاصی بنا نهاده شده اند برای تقسیم بندی رودخانه ها معرفی شده اند. در این پژوهش از سه روش طبقه بندی مورفولوژیکی برای تعیین نوع رودخانه منطقه مطالعه استفاده شده است. کانال اصلی عمدتاً بدون پشته و یا جزایر رسوبی است. بر اساس طبقه بندی برایس از نظر نسبت شاخه شاخه شدن، رودخانه عمدتاً از تیپ a و در برخی بازه ها تیپ b است. از نظر انشعاب فقط در یک ایستگاه رودخانه یلفان تیپ e مشاهده شد ولی رودخانه عمدتاً از نوع تک کانالی (تیپ a) است. در مناطقی که رودخانه در بستر سنگی جریان دارد و یا شیب منطقه زیاد است، پیچش عمدتاً ناشی از موانع مورفولوژیکی در مسیر رودخانه است. بنابراین بر اساس طبقه بندی چیتال در این مناطق پیچش از نوع منظم و مسطح بوده و رودخانه تقریباً مهاجرت جانبی ندارد. در مناطق کم شیب دشت، جایی که رودخانه در رسوبات کواترنری جریان دارد، نرخ جابه جایی جانبی و حفر بستر افزایش می یابد و پیچ های نوع دیگری نیز به وجود آمده اند. از نظر پیچش رودخانه در بالادست عمدتاً مستقیم (پیچش کم تر از 25/1) است و در پایین دست عمدتاً بین 3/1 تا 5/1 است، نسبت کف کنی در بالادست بین 1 تا 4/1 است و در پایین دست اغلب 5/1 تا 2 می باشد، نسبت عرض به عمق در بالادست کم (اغلب کم تر از 2) و در پایین دست عمدتاً 10 تا 15 است. بنابراین بر اساس طبقه بندی روسگن تیپ غالب کانال در بالادست a و در پایین دست عمدتاً b است