تغییر کاربری سرزمین از مهم ترین فرآیندهای تغییر دهنده چهره زمین و هم چنین کشور ایران است. به علاوه، اثرات تجمعی و تأخیری به وجود آمده توسط این تغییرات، در مقیاس زمانی و مکانی کوچک قابل تشخیص نیست. این اثرات اغلب زمانی بروز می یابند که تغییرات رخ داده اند و بازگشت به نقطه آغازین امکان پذیر نیست. به همین جهت، مدل سازی این تغییرات و پیش بینی آن ها در آینده نقش مهمی در تشخیص به موقع اثرات، عوامل و فرآیندهای دخیل در تغییر دارد. در همین راستا، مطالعه حاضر به بررسی کاربری های حوضه آبخیز تجن، در استان مازندران و آشکارسازی تغییرات ایجاد شده در آن طی سال های 1986 تا 2007، می پردازد. به علاوه، با استفاده از رهیافتی بر پایه شبکه های عصبی مصنوعی و مدل مارکف، مدل سازی تغییرات کاربری سرزمین و پیش بینی تغییرات انجام می شود. در نهایت، با توجه به نتایج مدل سازی تغییرات کاربری و پوشش سرزمین، اثرات سناریوهای متفاوت کاربری بر عمق و حجم روان آب تولید شده در حوضه با استفاده از مدل l-thia بررسی می گردد. نتایج بدست آمده از آشکارسازی تغییرات در این مطالعه، نشان دهنده کاهش خالص کاربری جنگلی، کاهش و افزایش کاربری مرتع/ کشاورزی، افزایش اراضی بایر/ بدون پوشش، آب ها و تالاب ها و کاربری شهری طی دوره مطالعاتی است. مدل سازی تغییر کاربری و پوشش سرزمین با استفاده از متغیرهای هدایت کننده بیوفیزیکی و اجتماعی اقتصادی انجام گرفت و تغییرات تا سال 2028 پیش بینی شد. نتایج نشان داد، با توسعه مناطق شهری و کاهش سطوح جنگل ها طی این 42 سال، 2/22 سانتی متر بر میانگین عمق روان آب و 19/94 متر مکعب بر میانگین حجم روان آب سالانه ی حوضه (در واحد پیکسل) افزوده شده است. نتایج این تحقیق نشانگر پتانسیل بالای استفاده هم زمان از شبکه های عصبی مصنوعی و مدل مارکف، به عنوان یک رهیافت جدید در مدل سازی تغییرات کاربری و پوشش سرزمین است. همچنین، مدل سازی تغییرات کاربری و پوشش سرزمین و بررسی اثرات آب شناختی آن اطلاعات ارزشمندی برای مدیریت آبخیز، کاربری سرزمین و مناطق شهری فراهم می نماید.