هدف اصلی این رساله را می توان مدل سازی عددی توامان جریان دوبعدی سطحی (بخش بالایی آب)، و سه بعدی پایینی (بخش ژرف) در جریان های دریایی با در نظر داشتن مسئله شوری و گرما تحت عنوان مدل تلفیقی معرفی نمود. مدل سازی دوبعدی بر پایه معادلات آبهای کم ژرفا (میانگین ژرفایی) پایه گذاری شده است، به طوریکه گام زنی محاسباتی جریان های غیردائمی در مدل دوبعدی - که بخش های کم ژرفای محیط آبی را پوشانده است و در بخش های ژرف، سطح بالایی بدنه آبی را به صورت یک لایه می پوشاند - صورت می پذیرد. بخش های ژرف بدنه آبی با حل معادلات شبه تراکم پذیر سه بعدی با توجه به تاثیر تنش برشی ناشی از سرعت در معادلات سطح بالایی و ملحوظ نمودن تاثیر فشار حاصل از تغییرات ژرفای آب (در معادلات آبهای کم ژرفا) به تعادل می رسند. مدل سازی موقعیت سطح آزاد آب، با استفاده از مدل دوبعدی میانگین ژرفایی، با محاسبه ژرفای بخش های ساحلی کم ژرفا و ضخامت لایه بالایی بخش های ژرف انجام می پذیرد. برای محاسبه جریان های سه بعدی در بخش های ژرف، شکل تراکم ناپذیر معادلات ناویه-استوکس در حالت دائمی حل می شود. جهت گسسته سازی معادلات هر دو مدل دوبعدی و سه بعدی، از روش گالرکین حجم محدود بهره گیری می شود. برای ایجاد قابلیت مدل سازی مسائل با مرزهای هندسی پیچیده، گسسته سازی حوزه فیزیکی بوسیله شبکه بندی بی ساختار در بخش دوبعدی با اجزاء مثلثی و در بخش سه بعدی با اجزاء هرمی صورت می پذیرد. گام زنی محاسباتی مدل تلفیقی، بر اساس روش رانج-کوتای سه مرحله ای صریح پایه گذاری شده است. مدل سازی آشفتگی برای مدل دوبعدی بر اساس مدل های صفر معادله ای جبری، زیرمقیاس شبکه و مدل آشفتگی دو معادله ای و برای مدل سه بعدی بر اساس مدل زیرمقیاس شبکه و مدل دو معادله ای صورت می پذیرد. در رساله حاضر، با توجه به ارزیابی های صورت گرفته، مدل سازی حوزه های دریایی مورد نظر با استفاده از مدل دو معادله ای انجام می شود. پس از اطمینان صحت نتایج بخش های مختلف مدل تدوین شده، کارائی و توان مدل عددی تلفیقی در حل مسائل واقعی به چالش کشیده شده است. برای این منظور، در پژوهش حاضر دو حوزه دریایی خلیج فارس و دریای خزر مد نظر قرار گرفته اند. در جریان های دریایی خلیج فارس، مساله مهم، اثر غالب جریان های جزر و مدی و کم ژرفا بودن دریا است. این درحالی است که در دریای خزر، منشا ایجاد چرخه های دریایی سطحی وزش باد است. همچنین مسئله توزیع فاحش اعماق متفاوت در دریای خزر موجب می گردد که بتوان بخشی از دریا ژرف، و بخش دیگر راکم ژرفا در نظر گرفت که این پدیده به نوبه خود رهیافتی را برای متمایز نمودن بخش دوبعدی و سه بعدی در مدل تلفیقی مهیا می سازد و کاربرد مدل تلفیقی را توجیه می نماید.

فرآیند بارش-رواناب یک پدیده بسیار پیچیده در علم آبشناسی و شناخت آن در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل سازی هر چه دقیق تر این فرآیند می تواند ضریب اطمینان بالایی در طراحی سازه های هیدرولیکی، ساماندهی رودخانه و برنامه ریزی برای سیستم های هشدار سیل را ممکن نماید. جهت مدل سازی این فرآیند روش های مختلفی نظیر روش های مفهومی و عددی وجود دارد. روش های مبتنی بر هوش مصنوعی و استخراج دانش پنهان در داده های آبشناسی در دهه اخیر مورد توجه محققین علوم آب قرار گرفته است. از لحاظ تئوری برای مدل کردن یک سیستم لازم است که روابط ریاضی صریح بین ورودی ها و خروجی ها بطور دقیق معلوم باشد. استخراج چنین رابطه صریح بسیار مشکل است و در بسیاری از مسایل این روابط نامعلوم هستند. در این حالت روش های محاسبات نرم که محاسبات را در شرایط غیردقیق انجام می دهند مورد توجه قرار می گیرند. یکی از انواع روش های مبتنی بر هوش مصنوعی، روش گروهی کنترل داده ها(gmdh) است. در این روش به تدریج یک مدل پیچیده در طول ارزیابی مجموعه اطلاعات ورودی و خروجی تولید می شود. در این تحقیق برای شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب حوضه آبریز پلرود که در شمال کشور ایران و درشرق استان گیلان واقع شده است، یک مدل مبتنی بر روش gmdh توسعه داده شده است. نتایج بدست آمده از این روش با نتایج شبکه های عصبی مصنوعی(ann) در شبیه سازی بارش-رواناب مقایسه شده است. همچنین برای ارزیابی دقت مدل سازی توسط این دو مدل از یکسری شاخص های آماری نظیر مجموع مربعات میانگین خطای نسبی (msre)، درصد مجموع مطلق میانگین خطای نسبی (mpre)، ضریب راندمان (ce) و انحراف نسبی (rb) استفاده شده است. نتایج حاصل از این دو روش حاکی از عملکرد بالای این روش ها مخصوصاً مدل توسعه داده شده gmdh در پیش بینی و شناسایی روابط پیچیده بین متغیرها در مسائل مختلفی نظیر پیش بینی رواناب ناشی از بارندگی می باشد.

جریان در رودخانه ها و آبراهه های طبیعی به ویژه در مواقع سیلابی، بسیار پیچیده و از سوی دیگر در زندگی بر روی کره زمین بسیار تأثیرگذار است. بسیاری از مجاری جریان آب در طبیعت به صورت مقاطع مرکب است که بررسی جریان در این مقاطع بسیار پیچیده تر از بررسی جریان در مقاطع ساده می باشد. به دلیل انتقال مومنتم ناشی از تقابل جریان کم عمق و کم سرعت سیلاب دشت و جریان کانال اصلی، ماهیت جریان در این مقاطع کاملاً سه بعدی است. هدف از تحقیق حاضر توسعه یک مدل عددی برای شبیه سازی جریان در مقاطع مرکب است. مدل بر اساس معادلات دوبعدی متوسط عمقی ناویر-استوکس در مختصات کارتزین توسعه داده شده است. برای گسسته سازی معادلات از روش حجم محدود با شبکه بندی staggered استفاده شده و معادلات اصلی با روش تصویری حل شده است. لزجت گردابه ای در مدل توسعه داده شده با استفاده از مدل های تلاطم سهموی و اسماگورینسکی محاسبه شده است. دقت و کارایی مدل با شبیه سازی جریان حول آبشکن سنجیده شده و جریان در دو کانال مرکب آزمایشگاهی مختلف برای بررسی و صحت سنجی مدل توسعه داده شده، مورد شبیه سازی قرار گرفته است. بر اساس صحت سنجی نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی ، مدل توسعه داده شده پروفیل عرضی و مقدار سرعت متوسط عمقی را به خوبی شبیه سازی کرده است.

منابع آب زیرزمینی یکی از مهم ترین منابع آب به شمار می روند که شناخت صحیح و بهره برداری اصولی از آنها بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک می تواند در توسعه پایدار بسیاری از فعالیت های کشاورزی، اجتماعی و اقتصادی آن منطقه تأثیر بسزایی داشته باشد. برای آگاهی از وضعیت نوسانات سطح آب زیرزمینی در چنین مناطقی لازم است پیش بینی دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی انجام شود. با پیش بینی دقیق نوسانات سطح آب زیرزمینی می توان در برنامه ریزی های تأمین آب، مدیریت منابع آب و همچنین ارائه الگوهای توسعه پایدار بهره گرفت. در این تحقیق مدلسازی تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت آباده با استفاده از سری های زمانی و شبکه های عصبی مصنوعی مورد مطالعه قرار گرفت. بدین ترتیب که ابتدا داده های لازم جهت مدلسازی شامل پارامترهای هواشناسی همانند دما، تبخیر و بارندگی به همراه اطلاعات سطح ایستابی چاه های مشاهده ای و میزان پمپاژ از چاه ها برای سال های آماری 1372 تا 1390 از سازمان آب منطقه ای استان فارس تهیه گردید. پس از استاندارد کردن داده ها، در سری های زمانی چند متغیره، داده ها به دو قسمت آموزش و آزمون و در شبکه های عصبی مصنوعی به سه قسمت آموزش، اعتبارسنجی و آزمون تقسیم شدند. سپس بهترین مدل سری زمانی arima-x و شبکه های عصبی مصنوعی برای هر چاه انتخاب شد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص گردید که شبکه های عصبی مصنوعی عملکرد بهتری در مقایسه با سری های زمانی چند متغیره (arima-x) برای مدلسازی عمق آب زیرزمینی را دارا می باشند همچنین در مواردی که مدلسازی توسط سری های زمانی چندمتغیره و شبکه های عصبی مصنوعی نتایج نزدیک به هم را ارائه می کنند، استفاده از سری های زمانی چندمتغیره بدلیل پیچیدگی کمتر و جعبه سیاه نبودن ترجیح داده می شود.

شبکه های آبرسانی شهری از جمله زیر ساخت هایی هستند که با توجه به هزینه های زیادی که در زمینه های ساخت، مصالح و نگهداری دارند، مورد توجه محققان قرار گرفته اند. با وجود روش های متعدد تحلیل شبکه های توزیع آب، همواره محققان در پی یافتن روشی دقیق و سریع، با حجم محاسبات کم هستند. نظریه گراف در ریاضیات شاخه ای از توپولوژی است که با جبر و نظریه ماتریس ها پیوند مستحکم و تنگاتنگی دارد.در این تحقیق با استفاده از نظریه گراف یک رابطه بین خصوصیات اجزاء شبکه (شامل لوله، گره، پمپ، منبع و غیره) به صورت ماتریس برقرار می شود. با انتخاب یک گره مرجع و متصل کردن تمام گره ها به گره مرجع تمام شرایط مرزی گره ای به شرایط مرزی یالی تبدیل می شوند. سپس یک روش عددی برای محاسبه فشار (یا دبی) مورد استفاده قرار می گیرد. جهت همگرایی سریع تر روش از تابعی که مقادیر افت هد (یا دبی) را برای تکرار بعدی تعدیل می کند استفاده شده است. در این روش رابطه افت بر اساس می باشدکه در مقایسه با روشی که رابطه افت بر اساس است، با در نظر گرفتن مصارف گره ای مختلف با دامنه زیاد، سرعت همگرایی بالاتری دارد. همچنین روش پیشنهادی در مقایسه با روش های نیوتن رافسون و گرادیان سرعت همگرایی بالاتری دارد.

آبشکن ها یکی از سازه های مهم ساماندهی رودخانه به شمار می آیند که برای حفاظت و شکل دادن به سواحل و آبراهه ها مورد استفاده قرار می گیرند. اقدامات ساماندهی از جمله احداث آبشکن، در رفتار رودخانه تغییراتی را به دنبال داردکه مطالعه و شناخت این تغییرات حائز اهمیت می باشد. در این مطالعه به شبیه سازی هیدرولیکی بازه ای از رودخانه تالار استان مازندران که نیاز مبرم به عملیات ساماندهی دارد، پرداخته شد. بدین منظور ابتدا به شبیه سازی عددی الگوی جریان و تغییرات بستر آبراهه در اطراف سازه های آبشکن پرداخته شد و توانایی مدل عددی دو بعدی در مدل سازی جریان و رسوب در اطراف آبشکن منفرد و سری آبشکن ها ارزیابی گردید. مقایسه ی نتایج با داده های آزمایشگاهی قابلیت بالای این مدل را در شبیه سازی الگوی جریان و بستر در اطراف آبشکن ها نشان داد. در ادامه با تعریف سه سناریوی فرضی برای جانمایی آبشکن ها، با استفاده از دو مدل عددی یک بعدی و دو بعدی به شبیه سازی هیدرولیکی بازه ای از رودخانه تالار پرداخته شد. نتایج نشان داد که احداث آبشکن ها به طور کلی سبب افزایش مشخصه های جریان، مخصوصا در محل احداث سازه ها می گردد. از میان سناریوهای در نظر گرفته شده، مطلوب ترین سناریو از نظر موفقیت در حفاظت و ساماندهی سواحل رودخانه تالار معرفی گردید.

در تحقیق حاضر ابتدا آشوب پذیری سری های زمانی بارش، رواناب و دبی در دو ایستگاه پل کهنه و قورباغستان واقع بر رودخانه قره سو در کرمانشاه در سه مقیاس روزانه، هفتگی و ماهانه بررسی شد. سپس توانایی روش های پیش بینی موضعی و شبکه عصبی مصنوعی در مدل سازی این سری ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که بر اساس دو روش توان لیاپانف و بعد همبستگی، سری زمانی بارش در مقیاس روزانه آشوبناک نبوده و رفتاری کاملا تصادفی دارد در حالیکه در دو مقیاس هفتگی و ماهانه دارای رفتار آشوبناک است. مقدار بعد محاط این سری زمانی در مقیاس های مختلف بین 4 تا 10 و زمان تأخیر بین 3 تا 4 به دست آمده است، همچنین بعد همبستگی بین 4 تا 7 می باشد و سری زمانی رواناب در تمامی مقیاس ها به جز مقیاس هفتگی در ایستگاه پل کهنه، آشوبناک بوده و مقدار بعد محاط این سری زمانی در مقیاس های مختلف بین 3 تا 67 و زمان تأخیر بین 3 تا 11 به دست آمده است، همچنین بعد همبستگی بین 1 تا 5 می باشد. سری زمانی دبی نیز رفتاری آشوبناک داشته و مقدار بعد محاط این سری زمانی در مقیاس های مختلف بین 4 تا 39 و زمان تأخیر بین 3 تا 79 به دست آمده است، همچنین بعد همبستگی بین 1 تا 6 می باشد و قابلیت پیش بینی بیشتری نسبت به سری های زمانی بارش و رواناب دارد بطوریکه نتایج پیش بینی این سری زمانی با استفاده از دو روش موضعی و شبکه عصبی مصنوعی این قابلیت را تایید نموده و بهترین ضریب همبستگی (r) و جذر میانگین مربعات خطا (rmse) بین داده های مدل سازی شده و داده های واقعی در سری زمانی دبی روزانه به دست آمده که مقادیر آن با روش موضعی به ترتیب 992/0 و 01/2 و با روش شبکه عصبی 980/0 و 48/1 می باشد. بهترین نتایج ضریب همبستگی در سری زمانی بارش توسط دو روش موضعی و شبکه عصبی مصنوعی در مقیاس ماهانه به دست آمده که به ترتیب برابر 676/0 و 700/0 و در سری زمانی رواناب با روش موضعی در مقیاس هفتگی برابر 801/0 و روش شبکه عصبی در مقیاس روزانه برابر 930/0بهترین نتایج حاصل از پیش بینی می باشند. در نهایت بررسی نتایج، قابلیت بالای روش پیش بینی موضعی را در تخمین سری های زمانی هیدرولوژیکی آشوبناک، نشان داد.

تالاب های مصنوعی توسط انسان و با هدف تصفیه ی فاضلاب و کنترل سیلاب ها ساخته می شوند. یکی از معیارهای اصلی برای طراحی و ساخت یک تالاب مصنوعی، محاسبه ی راندمان هیدرولیکی تالاب است که این شاخص خود به وسیله ی توزیع و موقعیت زمان ماند هیدرولیکی تالاب مشخص می شود. در این تحقیق سعی بر آن است تا با استفاده از یک مدل عددی دوبعدی به شناسایی خصوصیات هیدرولیکی و هیدرودینامیکی جریان درون یک سری تالاب مصنوعی پرداخته شود. معادلات حاکم مورد استفاده در مدل مورد نظر، معادلات آب-های کم عمق یا به عبارت دیگر معادلات میانگین عمقی هستند که به وسیله ی روش حجم محدود گسسته سازی و بر روی شبکه ی بی سازمان مثلثی حل شده اند. مهم ترین عامل اثرگذار بر راندمان هیدرولیکی، نسبت طول به عرض (ضریب شکل) تالاب است. بررسی نتایج مربوط به افزایش ضریب شکل در یک گروه نه تایی از تالاب های مستطیلی فرضی، مبین افزایش غیرخطی راندمان هیدرولیکی با افزایش ضریب شکل می باشد. به طوریکه این تغییرات برای ضرایب شکل کمتر از دو، شدید (افزایش راندمان تا %50)، مابین دو تا 10، ملایم (افزایش راندمان از %50 تا %67) و بیشتر از 10 (راندمان %67 برای ضریب شکل 10 و راندمان %71 برای ضریب شکل 25) تقریباً ثابت است. در ادامه اثر عواملی همچون گردشدگی رئوس تالاب ها، وجود مانع مقابل جریان ورودی و تغییر محل ورود و خروج جریان بر راندمان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که گردشدگی رئوس تالاب ها باعث افزایش راندمان می شود که این افزایش در ضرایب شکل یک تا چهار (افزایش راندمان %32 تا %69 نسبت به حالت بدون گردشدگی) مشهودتر است. همچنین بررسی نتایج، حاکی از افزایش راندمان هیدرولیکی در حالت وجود مانع در برابر جریان ورودی است، به نحوی که هر چه مانع به ابتدای تالاب نزدیکتر باشد، افزایش راندمان بارزتر است. تغییر وضعیت ورود و خروج جریان نیز یکی از راه کارهای افزایش راندمان است. هنگامی که جریان به صورت یکنواخت وارد تالاب می شود و از وسط یال مقابل به صورت نقطه ای خارج می شود، در ضریب شکل های بالا (بالاتر از 16) راندمان تا حدود %90 نیز می رسد. در نهایت پیشنهاد می شود در صورت وجود محدودیت اراضی جهت احداث تالاب مصنوعی، حداقل ضریب شکل، 2 (معادل راندمان %50) انتخاب شود.

به علت کمبود آب های سطحی در اغلب مناطق کشورمان،آب برای مصارف گوناگون از آب های زیر زمینی تأمین می شود. در سال های اخیر نرخ رشد جمعیت در شهر کرمان افزایش یافته و ضمن اینکه مقدار بهره برداری از چاه ها افزایش یافته، مقادیر عظیمی از پساب های خانگی ،صنعتی و کشاورزی به آب های زیر زمینی وارد شده است که سبب پایین آمدن و خشک شدن آب چاه ها و بالاآمدگی آب های زیر زمینی در ناحیه شهری شده است و علاوه بر این ،آب های زیر زمینی دچار آلودگی شده است . برای مقابله با افت سطح ایستابی، بالاآمدگی آب های زیر زمینی منطقه شهری و کاهش میزان آلودگی، مدل ریاضی بخشی از دشت کرمان- باغین تهیه و بر اساس آن گزینه های مدیریتی مورد بررسی قرار گرفت. مدل ریاضی این بخش از آبخوان با روش تفاضل محدود تهیه شده است. مدل منطقه ای به مساحت 356.6کیلومتر مربع و با 8364 سلول تهیه گردید. تخمین پارامترهای هیدرولیکی و ضریب ذخیره به دو روش دستی و خودکار pest انجام گرفت. پس از واسنجی و صحت سنجی مدل منطقه ای، از آن به عنوان ابزار مدیریتی استفاده گردید سه گزینه مدیریتی در مدل برای 3 و5 سال آینده مورد بررسی قرار گرفت گزینه اول کاهش 10 درصدی برداشت از چاه های بهره برداری، گزینه دوم کاهش 20 درصدی برداشت و گزینه سوم کاهش 30 درصدی برداشت بود. نتایج حاصل از پیش بینی های حاصل از مدل نشان می دهد کاهش 20 و 30 درصدی تأثیر خوبی بر روند کاهش سرعت تغییرات سطح آب زیرزمینی دارد.

یکی از سازه های جانبی پر هزینه و پر اهمیت سدها، سرریز می باشد که وظیفه تخلیه ی حجم مازاد و دبی طرح را بر عهده دارد. سرریز نیلوفری بیشترین شباهت را به سرریز اوجی دارد از این جهت که هر دو سرریز لبه پهن هستند اما از نظر شرایط استفاده کاملاً متفاوت می باشند. از سرریز نیلوفری در دره های تنگ و یا در مکان هایی که امکان ساخت سرریز بر روی بدنه سد نباشد و همچنین سد های خاکی استفاده می شود اما با وجود کاربری های منحصر به فرد، این سرریز دارای مشکلاتی از قبیل ایجاد پدیده مضر گرداب و کاویتاسیون می باشد. البته راه کارهایی برای حل این پدیده ارائه شده است که شامل احداث گرداب شکن و مکان یابی صحیح محل احداث سرریز در مخزن نسبت به جریان ورودی و دیواره ی سد می باشد. در تحقیق حاضر، یک مطالعه ی آزمایشگاهی بر روی مدل سرریز نیلوفری سد 15 خرداد به این صورت انجام شد که پس از ساخت مدل فیزیکی سرریز نیلوفری سد 15 خرداد در مقیاس 1:152و مخزن سد و توپوگرافی آن، 154 آزمایش به منظور تعیین تعداد مناسب و جهت مناسب گرداب شکن نسبت به جریان ورودی در شرایط وجود توپوگرافی و عدم وجود توپوگرافی انجام شد. در این آزمایشات برای تعداد مختلف گرداب شکن در شرایط مختلف دبی خروجی به همراه هد روی سرریز برداشت شد و پس از رسم نمودار های دبی-اشل، تعداد 5 گرداب شکن در حالت عدم وجود توپوگرافی و 3 گرداب شکن در حالت وجود توپوگرافی به عنوان بهترین تعداد گرداب شکن و تغییر جهت 15 درجه نسبت به زاویه صفر در حالت وجود توپوگرافی به عنوان بهترین تغییر جهت شناخته شد. همچنین در این آزمایشات مشخص شد که وجود توپوگرافی منطقه سد 15 خرداد موجب کاهش ضریب دبی خروجی مدل سرریز نیلوفری 15 خرداد می شود.

امروزه از خطوط لوله در زمینه های گوناگونی از جمله سیستم های انتقال آب، انرژی، ارتباطات و... استفاده می شود. خطوط لوله در نقاط مختلف جهان تحت تاثیر بارهای مختلفی قرار می گیرند. به دلیل نامشخص بودن نیروهای استاتیکی وارد بر خطوط لوله مدفون و غیر یکنواخت بودن مشخصات خاک، تخمین دقیق رفتار لرزه ای خطوط لوله غیر ممکن است. اما بررسی رفتار خطوط لوله در برابر بار استاتیکی و دینامیکی ضروری است. در این تحقیق؛ رفتار دینامیکی خطوط لوله مدفون تحت پدیده زمین لرزه مورد بررسی قرار گرفته است. روش ارائه شده، بر اساس مدل سازی سه بعدی قسمتی از خط لوله انتقال آب و خاک اطراف آن با نرم افزار اجزای محدودansys 14 می باشد. بار دینامیکی به صورت تاریخچه زمانی حداکثر شتاب زمین در هنگام زلزله و بارهای استاتیکی نظیر بار ترافیک، فشار داخلی آب و شتاب ثقل به مدل مورد نظر اعمال شده است و ضمن در نظر گرفتن اندرکنش و لغزش احتمالی بین خاک و لوله، مطالعات پارامتریک گسترده ای براساس قطر، طول و عمق دفن لوله و پارامترهای خاک صورت پذیرفت طبق نتایج به دست آمده با افزایش طول لوله و کاهش قطر آن تغییر مکان لوله افزایش می یابد و با افزایش عمق کارگذاری لوله تغییر مکان آن کم می شود. همچنین عکس العمل لوله در خاک چسبنده از خاک ماسه ای بیشتر است. در نهایت برای کاهش تغییرمکان لوله مدفون تحت اثر زمین لرزه از مهارهایی چون جعبه فولادی و یونولیتی و بلوک بتنی استفاده گردید؛ بلوک بتنی بین 33 تا 56 درصد، جعبه فولادی بین 29 تا 49 درصد و یونولیت بین 15 تا 34 درصد تغییرمکان لوله را تحت زلزله کاهش داده اند؛ بلوک بتنی، جعبه فولادی و جعبه یونولیتی به ترتیب بهترین عملکرد را داشته اند و لازم به ذکر است که ابعاد یونولیت بکار رفته از بتن و فولاد بیشتر است.

آب های زیرزمینی یکی از مهم ترین منابع تأمین آب شرب و کشاورزی کشور ما می باشد. یکی از مهم ترین عوامل در بهره برداری از این منابع، کیفیت این منابع می باشند. در بررسی کیفیت و کمیت آب های زیرزمینی معمولاً تعداد محدودی چاه، معرف اطلاعات سطح وسیعی از منطقه می باشد و این چاه ها اغلب به صورت نامنظم در سطح منطقه پراکنده شده اند. معمولاً به منظور تخمین مقادیر کمی و کیفی آب زیرزمینی در مناطق فاقد برداشت داده بین این چاه ها، از روش های آمار کلاسیک و زمین آماری استفاده می شود. در بررسی های آمار کلاسیک، نمونه ها فاقد اطلاعات موقعیتی بوده و در نتیجه، یک نمونه ی مشخص هیچ گونه اطلاعاتی در مورد مقدار همان کمیت در نمونه دیگری به فاصله ی معلوم را در برنخواهد. در مقابل، روش های زمین آماری بر این چالش فائق آمده اند. اما مهم ترین ضعف این روش، شرط نرمال بودن داده هاست که در شرایط طبیعی کمتر مشاهده می شود. داده های کیفیت آب زیرزمینی اغلب دارای چولگی هستند که در آن ها فرض نرمال بودن توزیع داده های رعایت نمی شود. حساسیت این روش به داده های پرت نیز از دیگر معایب این روش است. در این پژوهش سعی شده که رویکرد نوینی برای پیش بینی مکانی پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از تابع مفصل ارائه گردد. در این رویکرد امکان استفاده از تمامی خانواده های تابع مفصل نظیر خانواده ارشمیدسی که انعطاف پذیری بالایی برای برازش بر داده ها دارند، در مقوله ی کیفیت آب های زیرزمینی فراهم آمده است. بدین منظور از داده های کیفیت آب مربوط به 107 چاه مشاهده ای دشت کرمان و راور شامل بی کربنات، سولفات، کلسیم و کل جامدات محلول (tds) مربوط به تابستان و زمستان 1392 استفاده گردید. نتایج حاصل از این روش با استفاده از شاخص های آماری rmse و r2 با روش های idw، کریجینگ، کریجینگ با تبدیل لگاریتمی و کریجینگ با تبدیل box-cox مقایسه گردید و به عنوان نمونه میزان rmse برای غلظت کل جامدات محلول در تابستان 1392 با استفاده از میانه تابع مفصل 957 و با استفاده از روش کریجینگ 1025 میلی گرم بر لیتر بدست آمد. مقدار این شاخص های آماری برای تمامی پارامترهای کیفیتی دلالت بر بالاتر بودن دقت روش ارائه شده نسبت به روش های مذکور داشت که می تواند تاثیر بسزایی در بهینه سازی شبکه ی پایش کیفیت آب منطقه داشته باشد.

در این پایان نامه از روش عددی لاگرانژی و بدون شبکه هیدرودینامیک ذرات هموار شده (sph) برای شبیه سازی امواج شکست سد و موج تنها (مشابه با موج ایجاد شده در آبیاری موجی) استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان امواج با استفاده از روش sph گسسته سازی شده و با الگوریتم دو گام جزئی حل می شوند. این الگوریتم شامل دو مرحله است. در مرحله اول معادله ناویه-استوکس بدون در نظر گرفتن جمله فشار برای تمامی ذرات حل می شود (مرحله پیش بینی) و اما به دلیل ارضاء نشدن شرط تراکم ناپذیری، مرحله دیگری که در آن معادله پواسون برای اعمال جمله فشار و حاکمیت پیوستگی حل می گردد (مرحله تصحیح)، در محاسبات وارد می شود. بعد از انجام این مراحل سرعت، موقعیت، چگالی و فشار برای تمامی ذرات محاسبه می شود، و محاسبات بالا تا رسیدن به زمان مورد نظر در مسأله تکرار می شوند. به منظور مدل سازی مسأله حرکت موج تنها بر روی محیط متخلخل (غیر صلب و نفوذ پذیر)، با اضافه کردن معادلات جریان در محیط متخلخل و تغییرات لازم در شرایط مرزی و در نظر گرفتن مسأله برای دو قسمت محیط متخلخل (خاک) و محیط آب، کد مورد نظر برای حل مسأله در محیط متخلخل تهیه شده است. به منظور صحت سنجی نتایج در کلیه مسائل مدل سازی شده از درصد میانگین خطای نسبی استفاده شده است. ارزیابی دقت و عملکرد مدل عددی بیانگر قابلیت بالای مدل عددی مورد نظر در شبیه سازی حرکت موج تنها و موج شکست سد بر روی محیط صلب و محیط متخلخل است. همچنین در این تحقیق تأثیر فاصله اولیه بین ذرات و نیز تأثیر نوع تابع هموار استفاده شده برای تقریب توابع بر نتایج مدل سازی بررسی شده اند و در ادامه دو مورد شبیه سازی دیگر، یکی پیش روی امواج حاصل از شکست سد بر روی محیط متخلخل و دیگری برخورد موج حاصل از شکست سد با یک مانع صلب و مستطیلی شکل نیز مدل سازی شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی موج تنها بر روی محیط متخلخل نشان دهنده دقت خوب مدل عددی تهیه شده می باشد. به طوریکه درصد میانگین خطای نسبی برای نتایج مدل سازی عددی نسبت به نتایج تئوری 3/54 درصد برآورد شده است.

در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل کمبود میزان بارندگی و دسترسی به آبهای سطحی استفاده از آبهای زیرزمینی بسیار رایج است. متأسفانه به دلیل غیر قابل رویت بودن آبهای زیرزمینی، بسیاری از مردم در مورد اهمیت آنها و آثار زیانبار آلودگی محیط برآنها آگاهی کافی ندارند. هدف از این تحقیق بررسی کیفیت آب زیرزمینی دشت کرمان با استفاده از نرم افزار gis و استفاده در صنعت، شرب و کشاورزی می باشد. در این تحقیق از نقشه دشت کرمان و اطلاعات کیفی مربوط به 43 پیزومتر و همچنین 4 چشمه و 5 قنات (جمعأ 52 نقطه نمونه برداری) در طول سالهای 1373 تا 1391 استفاده شده است. نتایج نشان داد به دلیل شیب آبخوان که از شرق به غرب می باشد، مناطق شرقی دشت که در ارتفاعات بالاتری قرار داشتند، دارای کیفیت بهتری برای شرب و کشاورزی بودند و مناطق غربی در ارتفاع پایین تر به دلیل انتقال آلودگی ها به این مناطق، شوری و تبخیر زیاد دارای کیفیت بدتری بودند. همچنین مناطق شرق و جنوب شرقی دشت برای استفاده در صنعت نسبتأ حساس مناسب بودند. در بعضی مناطق مثل خیابان جهاد، اختیارآباد و اطراف این مناطق به دلیل بالا آمدن سطح آب در اثر ورود فاضلابها مقادیر پارامترهای شیمیایی به دلیل انحلال خاک با سایر نمکهای موجود در فاضلاب، افزایش یافته است. می توان علت بالا بودن غلظت پارامترها در مناطق اختیارآباد، نقشینه، فتح آباد و حجت آباد 1 تجمع این عناصر بر اثر فرو کش کردن و بسته شدن زهکش طبیعی فاضلاب کرمان در اختیار آباد در سال 77 دانست. توپوگرافی منطقه (شیب آبخوان)، انحلال فاضلاب، بالا آمدن سطح ایستابی، نامناسب بودن شرایط آب و هوایی مانند کم بودن میزان بارندگی، بالا بودن درجه حرارت و شدت تبخیر و وجود نمکهای تبخیری در سطح دشت باعث بالا رفتن غلظت املاح و کاهش کیفیت آب شده است.

امروزه سدها نقش موثری در توسعه صنعت آب دارند. در کشور ما سدهای زیادی ساخته شده که عمده آنها سدهای خاکی و پاره سنگی می باشند. کنترل ایمنی و پایداری سدهای خاکی از نظر امنیت اجتماعی و اقتصادی، از اهمیت بسزایی در دوره بهره برداری برخوردار است. برای این منظور، پس از ساخت سدهای خاکی پارامترهای فیزیکی مهمی در آنها اندازه گیری می شوند که از مهمترین آنها، پایداری شیروانی های آنهاست. آنچه در این نوشتار ارائه می شود، آنالیز استاتیکی سد هسته آسفاتی رودخانه شور با استفاده از روش المان محدود می باشد. در این تحقیق برای شبیه سازی رفتار سد از نرم افزار plaxis که یک نرم افزار قدرتمند بر پایه روش المان محدود می باشد برای محاسبه ضریب اطمینان شیروانی های سد رودخانه شور استفاده شده است. هچنین مبانی مربوط به مدل موهر- کلمب، المان محدود و روش phi-c reduction نیز به کار برده شده است سپس مدل دو بعدی از 9 مقطع سد با استفاده ازاین نرم افزار مورد تحلیل قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده شیروانی های سد رودخانه شور،از پایداری مناسبی در مقابل لغزش برخوردار هستند.

یکی از مهم ترین اهداف تحلیل شبکه توزیع آب محاسبه پارامتر های هیدرولیکی از جمله دبی، هد و سایر موارد مربوط به شبکه می باشد. هرچه محاسبه این پارامترها دقیق تر باشد تصویر واقعی تری از عملکرد شبکه بدست خواهد آمد. اما در بیشتر مواقع ممکن است شبکه مورد مطالعه با مشکل رو به رو شود، در این صورت آنالیزها ونتایج مربوط به سیستم با خطا مواجه خواهد شد. از جمله این موانع می توان به دو مورد اشاره کرد: 1- نقصان فشار در شبکه مورد مطالعه. 2- وجود عدم قطعیت در پارامتر های ورودی. این دو مسئله سبب تحلیل نامطلوبی از عملکرد شبکه خواهد شد. به همین جهت در این مطالعه این دو موضوع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. جهت بررسی تأثیر نقصان فشار موجود در یک شبکه، قید تقاضای تابع فشار معرفی شده است در واقع با اعمال تابعی بین فشار و میزان تقاضای هر گره، تحلیل شبکه مورد نظر صورت گرفته است. سپس با استفاده از یک مطالعه موردی نتایج حاصل مورد بحث وآنالیز قرار داده شد. همچنین جهت بررسی تأثیر عدم قطعیت موجود در پارامتر های ورودی (ضریب زبری و میزان تقاضا) بر پارامتر های خروجی (دبی و افت لوله) از روش dsw استفاده شده است.

با توجه به تأثیر چرخه آب بر تمام جنبه های زندگی بشر منابع آب زیرزمینی به عنوان مهمترین منبع تأمین آب شیرین دارای اهمیت زیادی هستند. لزوم توجه به این منابع و جلوگیری از تخریب آنها نیازمند به رویکرد جامع و برنامه ریزی بلند مدت دارد. تراز سطح آب زیرزمینی عامل مهمی است که امکان قضاوت صحیح در مورد روند تغییرات آبخوان و مدیریت لازم را ایجاد می کند. در این تحقیق از اطلاعات ماهانه مربوط به 33 چاه مشاهده ای در دشت شهرکرد طی سال های 1378 تا 1389 به منظور مدلسازی سطح آب زیرزمینی استفاده شده است. در ابتدا رابطه مختصات دشت شهرکرد و تغییرات سطح آب زیرزمینی با روش های ماشین بردار پشتیبان (svm)، تحلیل تفکیک خطی (lda) و تحلیل تفکیک درجه دوم (qda) مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاکی از برتری ماشین بردار پشتیبان بر سایر روش ها بوده است. در ادامه، تراز سطح آب زیرزمینی دشت شهرکرد با مدل های رگرسیون خطی چند متغیره (mlr)، شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (mlp) و مدل رگرسیونی ماشین بردار پشتیبان (svr) با توابع کرنل پایه شعاعی (rbf) و خطی (linear) پیش بینی شده است. با توجه به کارایی مدل های غیرخطی پرسپترون چند لایه و ماشین بردار پشتیبان در پیش بینی تراز سطح آب زیرزمینی نسبت به مدل خطی mlr، غیرخطی بودن رفتار سری زمانی آب زیرزمینی مسجل می شود. مقایسه نتایج دو روش svr حاکی از برتری تابع کرنل rbf بر حالت خطی داشته است.