چکیده شبیه سازی بارش –رواناب یک حوضه امکان برآورد دبی اوج و تحلیل رابطه بین بارش و رواناب را فراهم می-کند.همچنین به منظور تحلیل و طراحی پروژه های مهندسی آب به آمار و اطلاعات هیدرولوژی دقیق طولانی مدت منطقه وپروژه، نیاز می باشد ولی هیدرولوژیست ها اغلب با کمبود این اطلاعات روبرو هستند.استفاده از روش ارائه شده توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا (scs) در بررسی هیدروکلیماتولوژیکی روابط بارش و رواناب در حوضه آبخیز کشکان با بهره گیری از مدل hec-hms، موضوع اصلی این تحقیق را تشکیل می دهد. حوضه آبخیز کشکان واقع در استان لرستان با وسعت 39/9287 کیلومتر مربع و شیب متوسط 56/19 درصد به دلیل اهمیت آن در تولید رواناب به عنوان مطالعه موردی به صورت 7 زیر حوضه فرعی انتخاب شده است. آمار استفاده شده در تحقیق، بارش و دبی روزانه 7 ایستگاه، در یک دوره آماری 40 ساله (1348-1387) می باشد که به صورت میانگین روزانه در مدل سازی بکار برده شده است. در این راستا مجموعه عوامل اقلیمی که اثرات توأمان آنها به صورت شرایط بارندگی وارد عمل می شود و نیز عوامل فیزیکی حوضه (پوشش گیاهی، خاک، کاربری اراضی و...) که در تبدیل بارندگی به رواناب نقش اساسی دارند، مورد توجه قرار گرفته اند. مدل ریاضی مورد استفاده در این تحقیق، مدل hec-hms است که یک سیستم مدل سازی هیدرولوژیکی بوده و می تواند با استفاده از خصوصیات حوضه و ایستگاه های بارندگی شاخص، برای حوضه مورد نظر واسنجی شده و نهایتاً مدل ساخته شده قادر است مقادیر بارندگی ایستگاه های بالادست خروجی حوضه کشکان (ایستگاه پلدختر-کشکان)را گرفته و رواناب ناشی از آن را تعیین کند. بدین ترتیب بستری برای بکارگیریمدل فوق الذکر نیز فراهم آورده شده است و می توان به بررسی کارایی آن پرداخت. در این تحقیق با در نظر گرفتن داده های موردنیاز مدل hec-hms و همچنین روش scsشبیه سازی حوضه آبخیز کشکان انجام شده و اطلاعات بدست آمده از شبیه سازی با اطلاعات مشاهداتی مورد تحلیل قرار گرفته اند. نتایج تحقیق حدود 94 درصد شباهت بین رابطه بارش و رواناب محاسباتی و رابطه بارش و رواناب مشاهده ای را نشان داده و با استفاده از آزمون t استیودنت با سطح اعتماد 95 درصد اثبات شد که اختلاف معناداری میان هیدروگراف مشاهده ای و شبیه سازی شده وجود ندارد همچنین نتایج حاصله نشان دادکه برآورد دبی حداکثر و ارتفاع رواناب از طریق مدل در مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در بیش از 80 درصد (صحت برآورد مدل) یکسان هستند.وهمچنین،بیش از 65 درصد صحت مدل را در واسنجی پارامترها ی نگهداشت اولیه(ia)، شماره منحنی (cn) و زمان تأخیر زیرحوضه ها نشان می دهد که برخی از پارامترهای محاسبه ای در مقایسه با مقادیر اولیه مطابقت می کند.

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

تغییر اقلیم نوسان کلی و گسترده در آب و هوای یک منطقه است که در حال حاضر روند گرم شدن دمای کره زمین را بخشی از این پدیده قلمداد می¬کنند. تبعات منفی این پدیده تا آنجا می¬تواند مخرب باشد که در بین ده عامل تهدید آمیز زندگی بشری در قرن بیست و یکم (مانند فقر، سلاح¬های هسته¬ای، کمبود غذا و غیره) مقام اول را به خود اختصاص داده است. در این تحقیق حوزه آبخیز قره سو کرمانشاه به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب و برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مولفه¬های بیلان¬آب در حوزه مراحل زیر انجام شد: 1- ارزیابی توانمندی مدل ریزمقیاس نمای آماریlars-wg 2- بررسی عدم¬قطعیت ده مدل گردش عمومی و سناریو¬های آنها 3- انتخاب دو مدل echo-g و hadcm3 به ترتیب تحت دو سناریوی انتشار a2 و a1b 4- از مدل هیدرولوژیکی wetspa نیز برای شبیه¬سازی مولفه¬های بیلان آب حوزه و از نرم افزار pest جهت واسنجی، اعتبارسنجی، آنالیز حساسیت، عدم-قطعیت پارامتر¬های مدل استفاده و سپس تغییرات هیدرولوژیکی حوزه برای آینده شبیه¬سازی شد. بر اساس نتایج معیار ارزیابی نش- ساتکلیف مدل wetspa در مرحله واسنجی 0/75 و در مرحله اعتبار سنجی 0/73 بوده است. علاوه بر این، بررسی وضعیت هیدرولوژیکی حوزه نشان داد که مولفه¬های بیلان آب و دبی جریان نسبت به تغییر اقلیم از حساسیت زیادتری برخوردار هستند. به طوری که دبی جریان سالانه حوزه آبخیز قره¬سو تحت سناریوی a2 و a1b به ترتیب به میزان 42/2 و 39/2 درصد در دوره آینده (2030-2011) نسبت به دوره پایه (2008-1989) کاهش می¬یابد. همچنین، با استفاده از مدل هیدرولوژیکی wetspa مشخص شد که میزان تبخیر و تعرق پتانسیل در دو سناریوی a2 و a1b برای دوره آینده به ترتیب به اندازه 4 و 4/7 درصد افزایش داشته است. ولی میزان کاهش مولفه-های بارش، رواناب کل، تغییر ذخیره رطوبت خاک و تغییر دخیره آب زیرزمینی در سناریوی a2 به ترتیب به اندازه 4/4، 32/7، 321/3، 4 و 24/8 درصد و در سناریوی a1b به اندازه 0/8، 28/4، 323/7، 7/4 و 24/7 درصد بوده است. نتایج پیش¬بینی مدل lars-wg نشان داد که میزان دمای حوزه در هر دو سناریو افزایش می¬یابد ولی تغییرات بارش در سطح حوزه متفاوت خواهد بود. علاوه بر این، بر اساس نتایج برنامه pest از بین نه پارامتر مورد بررسی، پارامتر¬های فاکتور تصحیح برای تبخیر و تعرق پتانسیل (kep) و ضریب درجه- روز باران (krain) به ترتیب با مقادیر حساسیت نسبی 0/00004 و 0/17446 دارای بیشترین و کمترین حساسیت بوده اند.

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

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

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

چکیده دگرگونی اقلیم یک پدیده طبیعی است که در مقیاس زمانی بلندمدت به وقوع می پیوندد. ارزیابی اثرات تغییراقلیم و پیامدهای احتمالی آن بر فرآیندهای هیدرولوژیکی حوزه آبخیز کمک فراوانی به چالش های مدیران و برنامه ریزان منابع آب در دوره های آتی خواهد نمود. تغییرات عمده در میزان بارندگی، تغییرات فصلی و تداوم خشکسالی از جمله آثار قابل پیش بینی گرمایش جهانی هستند. در این پژوهش خشکسالی های هیدرولوژیکی دوره آتی ( تا سال 2040) حوزه آبخیز باراندوزچای در استان آذربایجان غربی با مساحت 1088 کیلومترمربع پیش بینی و ارزیابی گردید. به دلیل نبود ایستگاه سینوپتیک در داخل حوزه از ایستگاه های مجاور ارومیه، مهاباد و پیرانشهر و از روش چند ضلعی تیسن استفاده گردید. سپس وزن هر یک از پارامترهای اقلیمی ( دمای حداقل، دمای حداکثر، بارندگی و تابش خورشیدی) در مدل ریزمقیاس نمایی lars-wg دخالت داده شد. با استفاده از خروجی 9 نه مدل گردش عمومی جو و داده های مشاهداتی دوره ی پایه ( از سال 1992 تا 2009) و روش وزنی، مدل های cncm3 و apcm4 که بیشترین وزن را داشتند به عنوان مدل های مورد بررسی انتخاب شدند. واسنجی و اعتبارسنجی مدل lars- wg انجام گردید و داده های روزانه اقلیمی دوره آینده تا سال 2040 با استفاده از دو سناریوی a1b و a2 مدل cncm3و سه سناریوی a1b، a2 و b1 مدل apcm4 تولید گردید. در ادامه بعد از واسنجی مدل بارش- رواناب ann-mlp در دوره پایه و ذخیره بهترین ساختار شبکه، سری زمانی روزانه رواناب خروجی از حوزه باراندوزچای تا سال 2040 میلادی تحت 5 سناریوی ذکر شده در دومدل، شبیه سازی گردید. آنالیز خشکسالی های هیدرولوژیکی با روش حد آستانه و نرم افزارtlm انجام گرفت. در نهایت میزان و حجم کمبود خشکسالی های هیدرولوژیکی حوزه برای دوره ی آینده مشخص گردید. نتایج حاصل نشان دهنده افزایش میزان دما و بارندگی و نیز افزایش میزان رواناب خروجی در دوره آتی تحت همه سناریوهای مورد مطالعه بود. با وجود این که تغییر در الگوی زمانی بارندگی ها و به تبع تغییر در الگوی زمانی رواناب خروجی از حوزه مشاهده می-گردد، نتایج بیانگر کاهش حجم کمبود خشکسالی ها در دوره های آتی نسبت به دوره پایه است.

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