در طراحی یک سازه هیدرولیکی مشخص بودن دبی سیلاب طرح در محل احداث سازه ضروری می باشد. گاهی موارد دبی های پیک در محل احداث سازه هیدرولیکی اندازه گیری نشده اند و یا اینکه طول دوره اندازه گیری آن ها کوتاه است در این پایان نامه هدف به دست آوردن توزیع احتمال چنین مکانی با کمک آمار و اطلاعات موجود در دو مکان بالادست می-باشد. از آنجا که منطقه مذکور محل احداث یک سازه هیدرولیکی می باشد لذا دقت روش تاثیر بسزایی در هزینه ساخت دارد از این رو برای بررسی دقت مدل پیشنهاد شده مقادیر احتمال توأم را از چند روش به دست آمده است بدین ترتیب که ابتدا داده های بالادست با استفاده از روش box-cox نرمال شده و سپس با استفاده از کاپلا شبیه سازی شده اند. یک کاپلا توزیعی چندمتغیره است که توزیع های حاشیه ای آن روی بازه (0،1) به طور یکنواخت توزیع شده اند. سپس مقادیر این احتمال توأم با استفاده از توزیع نرمال دومتغیره به دست آمده است و در روش دوم از کاپلای گوسی استفاده شده است در روش دیگر فرض میشود داده ها توزیع گاما دارند و در انتها این نتایج مقایسه شده اند. مشاهده می شود که مقادیر به دست آمده اختلاف ناچیزی دارند و روش از دقت خوبی برخوردار است.

برغم گذشت بیش از نیم قرن از آغاز مطالعات بر روی تحلیل فراوانی سیل، همواره روشهای جدیدی در این شاخه بسیار مهم از هیدرولوژی ارائه میشود، که بیانگر اهمیت بسیار زیاد آن است. از طرف دیگر بی توجهی به تحلیل فراوانی میتواند موجب خسارت های جبران ناپذیر شود. از اینرو همواره افزایش دقت در این زمینه مورد توجه محققین مختلف بوده است. در این پایان نامه ضمن معرفی حوضه رودخانه پلرود رودسر بعنوان مطالعه موردی، به بررسی دادههای آماری ایستگاه طوللات واقع بر آن پرداخته شده است. سپس موجکها باختصار معرفی شده اند و تحلیل فراوانی با استفاده از 5 تابع مختلف موجک (هار، دوبچیز3، دوبچیز10، سیملت4 و کویفلت2) بر روی این دادهها انجام شده و نتایج آن ارائه شده است. بدلیل کثرت زیاد دادههای دبی بسیار کوچک در سری کامل، در سه مرحله دادههای دبی کوچکتر از 80%، 90% و 95% کوچکترین داده حداکثر سالانه، جهت کاهش تأثیر دادههای بسیار کوچک در مدل موجکی حذف شد. سپس ضمن انجام تحلیل فراوانی با برازش سریهای جزئی و حداکثر سالانه به توزیعهای آماری مختلف، نتایج با حالت تحلیل موجکی مقایسه شده اند. در نهایت مقایسه نتایج موجک با سریهای جزئی و سری حداکثر سالانه بیانگر این نکته بسیار مهم است که دقت تحلیل و انتخاب روش، مبتنی بر طبیعت دادهها و ناحیه مورد مطالعه است. در مطالعه حوضه پلرود بدلیل اینکه تنها 06/0% از دادهها بیش از 200 مترمکعب برثانیه هستند و تعداد 10داده ای که بین 200 تا 537 مترمکعب برثانیه قرار دارند در سالهای مختلف پخش هستند در نتیجه روش حداکثر سالانه تخمین دست بالا را نتیجه میدهد. برآیند بسیار مهم این مطالعه آنست که مهمترین عامل در افزایش دقت تحلیل فراوانی انتخاب روش با توجه به دادههای مورد مطالعه و منطقه مورد مطالعه است.

یکی از چالشهای مهم در جهان کنونی رقابت برای دسترسی به منابع آب است که یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر منابع آب، پدیده تغییر اقلیم می باشد. لذا ارزیابی اثرات این پدیده بر فرآیندهای هیدرولوژیکی و به ویژه دبی رودخانه ها می تواند کمک فراوانی برای حل چالشهای مدیران و برنامه ریزان منابع آب در دوره های آتی باشد. در این تحقیق اثرات تغییر اقلیم بر دبی رودخانه پلرود واقع در استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از خروجی دو مدل اقلیم جهانی تحت سناریوی انتشار a2 و همچنین داده های اقلیمی دما و بارش دو ایستگاه رشت و بندرانزلی استفاده شد. به منظور ریزمقیاس نمایی خروجی های دو مدل اقلیم جهانی، نرم افزار asd مورد استفاده قرار گرفته و پارامترهای دما و بارش برای سه دوره سی ساله 2040-2011، 2070-2041 و 2100-2071 پیش بینی شدند. در ادامه داده های پیش بینی شده دما و بارش و همچنین داده های دبی مشاهداتی ایستگاه هیدرومتری طول لات، به مدل شبکه عصبی، معرفی و تغییرات دبی در دوره های آتی مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسه پارامترهای اقلیمی مشاهداتی و شبیه سازی شده حاکی از آن بود که asd در مدلسازی دما توانایی بالایی از خود نشان داده است. میزان r2 (ضریب تعیین) به دست آمده در همه پارامترهای درجه حرارت و بارش برای مدل cgcm3 از مقادیر بالاتری نسبت به مدل hadcm3 برخوردار بود. این ضریب برای پارامتر بارش در مقایسه با پارامترهای درجه حرارت از مقادیر کمتری برخوردار بود. مقادیر پیش بینی شده برای پارامترهای درجه حرارت برای هر سه دوره سی ساله آینده در اکثر موارد دارای روندی افزایشی بودند. میزان این افزایش در مورد پارامتر درجه حرارت حداکثر و با استفاده از مدل cgcm3 برای ایستگاه رشت به میزان 48/0، 88/0 و 33/1 و برای ایستگاه بندرانزلی به میزان 70/، 07/1 و 55/1 درجه سانتی گراد بود. در مورد شاخص درصد روزهای مرطوب و میانگین پارامتر بارش با استفاده از مدل cgcm3، برای ایستگاه رشت تقریباً در اکثر ماه ها روند کاهشی، و برای ایستگاه بندرانزلی در ماه های سرد روند کاهشی و در ماه های گرم روند افزایشی مشاهده شد. در پیش بینی دبی با کمک شبکه عصبی مصنوعی که با استفاده از مدل cgcm3 انجام گرفت، ماه های گرم دارای روندی افزایشی و ماه های سرد روندی کاهشی به دنبال داشتند.

دانشمندان متعقدند که افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر باعث تغییر اقلیم خواهد شد. مدل های جهانی اقلیم (gcms) برای تخمین میزان این تغییرات در آینده گسترش یافته اند. اما قدرت تفکیک پایین مدل های جهانی اقلیم، استفاده از آنها را برای مطالعات هیدرولوژیکی و محلی ناممکن کرده است. اکثر مدل های جهانی اقلیم دارای قدرت تفکبک بیشتر از 2 درجه عرض و طول جغرافیایی هستند. بنابراین لازم است که مقیاس خروجی این مدل ها را کاهش داد. در این مطالعه، یک روش کاهش مقیاس آماری مبتنی بر رگرسیون، برای مدل کردن بارندگی و درجه حرارت (حداقل و حداکثر) روزانه در شمال ایران مورد ارزیابی واقع شده است. محاسبات کاهش مقیاس با استفاده از مدل asd انجام شده است که در این مدل انتخاب متغیرها با استفاده از رگرسیون گام به گام انجام می شود. برای واسنجی مدل رگرسیونی از داده های ncep و برای ساخت سناریوی اقلیمی تا سال 2100 از مدل cgcm2a2 استفاده شده است. ایستگاه های مورد مطالعه 5 ایستگاه واقع در حاشیه دریای خزر هستند. روند تغییرات اقلیمی با استفاده از شیب سن تخمین زده شده است. نتایج نشان دهنده قابلیت بالای روش در مدل کردن درجه حرارت و پیچیدگی مدل کردن بارندگی است. درجه حرارت (حداقل و حداکثر) مشاهده شده و مدل شده روند صعودی داشته و شدت افزایش درجه حرارت حداقل بیشتر از درجه حرارت حداکثر است. روند تغییرات بارندگی مشاهده شده در همه ایستگاه ها مشابه نبوده اما بارندگی مدل شده در اکثر ایستگاه ها روند نزولی دارد.

عدم توجه مدل های بهینه سازی شبکه های توزیع آب به فاکتور های کارایی شبکه چون اطمینان پذیری، و تمرکز بیش از حد بر کمینه کردن هزینه ها، عمده ترین دلیل ناکارآمدی این مدل ها شناسایی شده است. لذا برای ارائه نتایج کارا لازم است بهینه سازی به صورت چندهدفه و با درنظرگرفتن فاکتورهای مختلف موثر در عملکرد شبکه صورت پذیرد. بنابراین، در این پژوهش بهینه سازی فازی شبکه های توزیع آب به صورت دو هدفه با توابع هدف مینیمم کردن هزینه ی شبکه (تابع هدف اقتصادی) و مینیمم کردن مجموع هد مازاد گره ای در شبکه ، به عنوان معیاری از اطمینان پذیری، مورد بررسی قرار می گیرد. برای بررسی این مسئله یک مدل عددی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در matlab نوشته می شود. به منظور تحلیل هیدرولیکی شبکه از نرم افزار epanet استفاده می شود که با matlab لینک می گردد. به علاوه، به دلیل حضور عدم قطعیت در شبکه های آبرسانی، عدم قطعیت موجود در سیستم نیز با استفاده از منطق فازی در مدل وارد می شود. با در نظر گرفتن ضریب هیزن ویلیامز به عنوان پارامتر فازی مستقل، تأثیر آن در هزینه شبکه و در پارامترهای وابسته ی دبی و فشار مورد بررسی قرار می گیرد. با استفاده از توابع عضویت به هریک از هزینه ها یک درجه تعلق اختصاص داده می شود که نشان دهنده میزان اعتبار آن هزینه است. نتایج حاصل از این مدل عددی نشان می دهد که در ازاء افزایش هزینه ی سرمایه گذاری سیستم، هد مازاد گره ای کاهش یافته و در نتیجه اطمینان پذیری شبکه افزایش می یابد.

تأثیر تغییر اقلیم بر منابع آب با استفاده از خروجی های مدلهای جهانی اقلیم و روشهای ریزمقیاس نمایی می تواند پیش بینی شود. عدم قطعیت در پیش بینی تغییر اقلیم، منجر به نتایج متفاوت در مدلسازی می شود. از این رو در نظر گرفتن آن به تصمیم گیرندگان کمک می کند که پیش بینی های مختلف هیدرولوژیکی را با اطمینان تفسیر کنند. در این مطالعه، از نتایج دو مدل ریزمقیاس نمائی آماری sdsm)، (asdو داده های مختلف دو مدل جهانی اقلیم (cgcm3 وhadcm3 ) جهت آشکارسازی عدم قطعیت و از توابع عضویت مثلثی برای فازی کردن نتایج استفاده شده است. در مدلهای ریزمقیاس نمائی آماری، دما و بارش به عنوان متغیرهای وابسته بر اساس همبستگی بالا با داده های مشاهداتی و داده های ncep مربوط به دوره ی 1961-1990، به عنوان متغیرهای مستقل، کوچک مقیاس شده اند. کالیبراسیون و شبیه سازی مدل به ترتیب در دوره 1960-1975 و 1976-1990 انجام می شود و از r2 و rmse برای ارزیابی مدلها استفاده شده است. دما و بارش برای دوره های 2011-2040، 2041-2070 و 2071-2100 تحت سناریوهای مختلف و مدلهای جهانی پیش بینی شده است. در ایستگاه تهران افزایش دما در دوره ی 2071-2100 نسبت به دوره ی پایه تحت سناریوهای مختلف بین 51/0 و 67/4 درجه برای دمای ماکزیمم و تغییرات بارش بین 77/2- و 1/5+ میلیمتر پیش بینی شده است. همچنین، در ایستگاه تبریز نیز افزایش دما در دوره ی 2071-2100 نسبت به دوره ی پایه بین 56/0 و 68/4 درجه تحت سناریوهای مختلف برای دمای ماکزیمم و تغییرات بارش بین 18/7- و 56/2+ میلیمتر نتیجه شده است. سپس با استفاده از منطق فازی مدلی برای پیش بینی عدم قطعیت پارامترهای دما و بارش توسعه یافته است. عملکرد توابع عضویت برای دمای حداکثر و حداقل مربوط به دو ایستگاه تهران و تبریز نشان می دهد در ماه های سرد سال و بعضاً پربارش عدم قطعیت کمتر درحالیکه نتایج توابع عضویت برای ماه های تابستان بخصوص جولای و آگوست عدم قطعیت بیشتری ایجاد کرده است. همچنین در بارش ایستگاه تهران در ماه های مارس، آوریل و آگوست و در بارش ایستگاه تبریز، ماه های ژانویه و می، دارای بیشترین عدم قطعیت در نتایج است. درنهایت می توان نتیجه گرفت پدیده-ی بارش به علت پیچیدگی توزیع زمانی و مکانی در مقایسه با دما عدم قطعیت بیشتری را به دنبال دارد.

چکیده جریان رودخانه ها یکی از مهمترین مولفه های چرخه ی هیدرولوژیکی هستند که هر تغییر در آن می تواند بر دیگر قسمت های چرخه و همچنین بر روی تمام سازه های ساخت بشر مرتبط با آن اثر بگذارد. پیش بینی دقیق دبی برای طراحی و ساخت سازه های هیدرولیکی نظیر سدها، آب-بندها، کانال ها و پل ها بسیار ضروری و مهم است. در این تحقیق، برای پیش بینی دقیق دبی سیلاب از دو روش، رگرسیون خطی پایه موجکی (wr) و سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی پایه موجکی (wanfis)، استفاده شده است. مدل wr از ترکیب دو روش، انتقال گسسته ی موجک و رگرسیون خطی، بدست می آید. همچنین مدل wanfis، از ترکیب دو روش، انتقال گسسته ی موجک و سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی، حاصل می شود. داده-های دبی روزانه ی ایستگاه رودخانه ی پلرود در استان گیلان در شمال ایران به عنوان ورودی به این مدل ها اعمال شده است. نتایج بدست آمده از هر دسته از مدل ها با استفاده از شاخص های آماری rmse، mae، r2 و se با یکدیگر مقایسه شدند. همچنین، نتایج مقایسه آشکار می کند که، مدل هایی که در پیش پردازش داده های دبی ورودی آن ها از انتقال گسسته ی موجک استفاده شده است، نسبت به مدل هایی که داده های دبی ورودی آن ها بدون پیش پردازش با استفاده از انتقال گسسته ی موجک مورد استفاده قرار گرفته است، دقت بیشتری دارند. با توجه به شاخص های آماری، می توان گفت مدل های wanfis عملکرد نسبتا بهتری را نسبت به مدل های wr نشان می دهند، هرچند در شبیه سازی هیدروگراف جریان هر دو مدل به یکدیگر خیلی نزدیک هستند. واژه های کلیدی: دبی جریان، رگرسیون خطی پایه موجکی، رودخانه ی پلرود، سیستم استنتاج عصبی-فازی پایه موجکی، مدل سازی و پیش بینی.

شبکه های توزیع آب یکی از پرهزینه ترین کارهای زیرساختاری عمومی هستند زیرا به سرمایه گذاری بالایی برای ساخت و همچنین هزینه ی چشمگیر نگهداری، نیاز دارند. از اینرو تحقیقات مربوط به طراحی بهینه ی این سیستم ها، با احتمال صرفه جویی های اساسی در هزینه، انجام می شوند. در سه دهه ی اخیر استفاده از الگوریتم ها ی هوش مصنوعی یا روش های مبتنی بر جستجوی تصادفی در بهینه سازی، کاربرد وسیعی پیدا کرده است. در تحقیق پیش رو، ضمن مرور برخی از کارهای انجام شده در بهینه سازی، اقدام به بررسی روشی تازه شد و در ادامه کارایی این الگوریتم، تحقیق گردید. برای این منظور شبکه توزیع آب هانویی تحلیل شد و نتایج مورد بحث و بررسی قرار گرفت. در بین الگوریتم ها، تکامل تفاضلی (de) روش نسبتا جدیدی است که اخیرا برای بهینه سازی و طراحی سیستم های توزیع آب مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، نوعی الگوریتم تکاملی تفاضل خود تطبیق (sade) برای بهینه سازی و طراحی سیستم های توزیع آب پیشنهاد می شود. مسئله اساسی دیگر که امروزه به صورت ویژه مورد توجه قرار می گیرد، چند هدفه بودن طراحی است. در واقع نگاه یک جانبه به کمینه کردن هزینه یک شبکه و بدون توجه به معیار های مهم دیگر مانند قابلیت اعتماد، معقول به نظر نمی رسد. لذا به منظور بررسی اثر بخشی الگوریتم sadeدر بهینه سازی، طراحی شبکه توزیع آب هانویی به صورت چند هدفه نیز صورت گرفت. ابتدا تحلیل به منظور کمینه کردن هزینه انجام شد و سپس تابع هدف به صورت کمینه کردن هزینه و بیشینه کردن قابلیت اطمینان تعریف شد. نتایج نشان می دهند که الگوریتم پیشنهادی، عملکرد خوبی به لحاظ اطمینان به راه حل، دارا است.

چکیده ندارد.

بررسی رفتار رودخانه ها نیازمند تجزیه و تحلیل مدلهای هیدرولوژیکی می باشد، این مدلها شامل استخراج شبکه آبراهه ای و بدست آوردن اطلاعات مربوط به آن مانند طول و شیب آبراهه می باشد، این بحث در پروژه های سدسازی و آبی بسیار حائز اهمیت است. با توجه به مسیر آبراهه ها، می توان بهترین مکان را برای احداث سد تعیین کرد. در این مطالعه حوزه رودخانه کارون به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شده است. با استفاده از روشهای جهت منفرد جریان ( d8)، جهت مثلثی جریان ( d8)، جهت چند گانه جریان ( md8) و جهت چندگانه مثلثی جریان ( md8) امتداد مسیر آب برای حوزه رودخانه کارون تعیین شده است. نتایج بدست آمده بیانگر آنست که الگوریتم d8، جهت جریان را بدون پراکندگی وmd8 نسبت به الگوریتم های دیگر جریان را با پراکندگی بیشتر پیش بینی می کند. با توجه به نتایج روش d8 بدلیل سرعت بالای محاسبات در آن و تطبیق بهتر آن با مدل رقومی ارتفاعات به عنوان برترین روش انتخاب گردید، یکی از معایب استفاده از روش d8 زمانی است که در مجاورت سلول مرکزی، بیش از یک پیکسل دارای شرایط یکسانی برای دریافت جریان باشند. از آنجا که اساس الگوریتم d8، در یک جهتی بودن آن است، اولین پیکسل حائز شرایط، در جهت عقربه های ساعت، از سمت شرق را انتخاب می کند که این جهت الزاماً جهت صحیح نمی باشد. در این پایان نامه الگوریتمی تحت عنوان الگوریتم modir8 و یا الگوریتم d8 اصلاح شده ارائه گردیده است. نتایج حاصل از این الگوریتم و الگوریتم d8 در حوزه رودخانه کارون با هم مقایسه گردیده اند که الگوریتم modir8 در مناطق مسطح جهت بهتری را نسبت به d8 تعیین می کند و مدلی واقعی تر از مسیر جریان ارائه می دهد.