توسعه برداشت از آب های زیرزمینی به اندازه ای که مقدار تخلیه آبخوان از تغذیه آن بیشتر شود، موجب برهم خوردن تعادل در آبخوان شده و به صورت زمانی یا مکانی موجب کاهش ارتفاع هیدرولیکی می گردد. این پدیده کاهش فشار آب منفذی، افزایش تنش موثر وارد بر ذرات آبخوان شده و تحکیم لایه هایی از رسوبات ریزدانه را به دنبال دارد، که نتیجه آن به صورت نشست در سطح زمین نمایان می شود. در سال های اخیر افزایش برداشت از آبخوان دشت نیشابور واقع در شمال شرقی ایران، گزارش شده است که نتیجه آن افت سطح آب با میانگین 90 سانتی متر در سال و ثبت حداکثر نرخ نشست موضعی 19 سانتی متر در سال، بوده است. ایده های مطرح در این تحقیق در دو بخش مجزا بر روی دشت نیشابور پیاده شده است. در بخش اول ابتدا بر روی برآورد پارامترهای موثر بر نشست دشت نیشابور تمرکز شده است. پارامترهای مورد بررسی شامل ضخامت موثر لایه های ریزدانه تراکم پذیر و ذخیره ویژه کالبدی پلاستیک آبخوان (s_skv)، می باشند که به طور مستقیم در محاسبات مربوط به نشست های برگشت ناپذیر، وارد می شوند. نتیجه کار ارایه روشی مبتنی بر آنالیز تنش-کرنش برای تعیین مقادیر ذخیره ویژه کالبدی پلاستیک آبخوان بوده است. تعمیم این روش منجر به تهیه نقشه توزیع مقادیر s_skv برای رسوبات ریزدانه پراکنده در سطح دشت نیشابور گردید. سپس شبیه سازی نشست دشت نیشابور در بازه زمانی 1380 تا 1390 انجام، و با سناریوی ادامه پمپاژ فعلی، مقدار نشست های آتی شبیه سازی شده است. نتیجه حاصل از شبیه سازی وضع موجود و سناریوی پیش بینی نشان داد که مجموع تراکم ناشی از نشست آبخوان از 0.808 میلیارد مترمکعب در دهه 80 به 0.741 میلیارد مترمکعب در دهه 90 خواهد رسید. در بخش دوم تحقیق به موضوع بهینه سازی چندهدفه بهره برداری از آبخوان با رویکرد کاهش نشست پرداخته شده است. در این راستا تحقق اهدافی نظیر کاهش نشست و کاهش کسری مخزن آبخوان درعین دستیابی به بیشینه پمپاژ مورد نظر بوده است. متغیرهای تصمیم، ضرایب کاهش دبی پمپاژ از آبخوان بوده و از روش nsga ii برای حل مسأله بهینه سازی و دستیابی به پاسخ های بهینه استفاده است. برای ارتباط بین مدل شبیه ساز جریان آب زیرزمینی-نشست آبخوان و مسأله بهینه سازی، پس از مقایسه نتایج دو روش شبکه های عصبی مصنوعی و ماتریس پاسخ واحد، از روش شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است. جبهه های بهینه پارتو نشان دادند به دلیل اینکه، اهدافی نظیر رسیدن به بیشینه پمپاژ و کمینه کسری مخزن در نقطه مقابل یکدیگر قرار دارند، نتیجه حاصل از حل مدل بهینه سازی سه هدفه (کمینه تراکم، کمینه کسری مخزن، بیشینه پمپاژ)، متفاوت با نتایج مدل بهینه سازی دو هدفه(تراکم کمینه-پمپاژ بیشینه) به دست آمد. در نهایت به ازای مقدار مشخصی از تراکم آبخوان نتاج بهینه سازی سه هدفه مقدار، برداشت بهینه کمتری را ارائه داد تا در کنار دو هدف دیگر، هدف کاهش کسری مخزن آبخوان نیز محقق گردد.

در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران، مدیریت کمّی منابع آب زیرزمینی از اهمیت بسزایی برخوردار است. بهینه سازی شبکه پایش تراز آب زیرزمینی، برای رسیدن به دقت قابل قبول در درون-یابی تراز آب همواره مورد نظر پژوهشگران بوده است. هدف اصلی پژوهش حاضر، ارایه یک فرآیند در تعیین موقعیت بهینه ی چاه در شبکه پایش تراز آب زیرزمینی با منظور نمودن تغییرات زمانی تراز آب در آینده با استفاده از روش های زمین آماری در نرم افزار arcgis بود. تابع هدف بهینه سازی این پژوهش، جستجوی مقدار بیشینه ی میزان کارایی چاه در کاهش خطا بود که بدین منظور معیاری تحت عنوان "کارایی چاه در کاهش خطا" با نماد اختصاری wereتعریف شد. فرآیند بهینه‏سازی در یک دیدگاه سازماندار بر روی اطلاعات دشت نیشابور پیاده گردید. در این راستا، به منظور بررسی میزان تاثیرپذیری موقعیت چاه بهینه در شبکه پایش در زمان، ابتدا تغییر موقعیت چاه بهینه در هر یک از سال های آبی 80-1379 تا 93-1392 در این دشت بررسی گردید. نتایج حاکی از آن بود که موقعیت-های چاه بهینه در شبکه پایش تراز آب در سال‏های مختلف تغییر می کنند که این امر ناشی از بهره‏برداری‏های متفاوت و شرایط هیدرولوژیکی بود. با تایید این فرضیه در گام بعدی سه سناریوی بهره-برداری در آینده (حفظ روند موجود در بهره برداری از آب، کاهش پمپاژ آب به میزان 40 درصد و کاهش پمپاژ آب با در نظر گرفتن کمینه کردن نشست منطقه‏ای) در این دشت تعریف شدند و برای هر یک از سناریوها، نقطه ی بهینه ای در شبکه پایش برای ده سال آینده بر مبنای معیار were تعیین شد. در انتها با در نظر گرفتن میزان احتمال وقوع برای هر یک از سناریوها نیز، یک موقعیت نهایی بهینه چاه برای شبکه پایش مشخص گردید. نتیجه این تحقیق نشان داد که در صورتی که در سال 1393 اضافه نمودن یک چاه پیزومتری در شبکه پایش آب زیرزمینی دشت نیشابور مدنظر باشد، موقعیت بهینه پیشنهادی در مجموع خطای درون‏یابی تراز آب را بر روی مکان و زمان (تا ده سال آینده) حداقل می‏نماید.