امروزه سیستم های چندمخزنی اغلب نیازمند دستیابی به اهداف مختلفی هستند که تصمیم گیری های مربوط ‏به مدیریت این منابع آبی را پیچیده می کند. علاوه بر این، بسیاری از توابع هدف دارای روابط غیرخطی ‏هستند و در نتیجه حل آنها به کمک روش های بهینه سازی سنتی بسیار مشکل و عملاً غیرممکن است. از ‏حدود دو دهه پیش، الگوریتم های فراکاوشی دریچه جدیدی بر روی حل مسائل پیچیده منابع آب گشوده ‏اند. ‏ در این پایان نامه استفاده از الگوریتم جفت گیری زنبورعسل، در بهینه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. ‏برای این منظور ابتدا صحت مدل با حل یک مثال ریاضی و یک مدل بارش-رواناب تأیید شده است. در ‏ادامه برای بررسی عملکرد الگوریتم در بهینه سازی سیستم های مخازن، ابتدا سیستم تک مخزنی دز به ‏عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و در قالب دو مدل کوتاه مدت وبلندمدت حل شده است و نتایج آن با ‏نتایج الگوریتم شناخته شده ژنتیک مقایسه شده است. ‏ سپس یک سیستم سه مخزنی در حوزه آبریز کرخه واقع در جنوب غربی ایران، به عنوان مطالعه موردی ‏دوم انتخاب شده و بهینه سازی آن در دو دوره کوتاه مدت وبلندمدت اجرا شده و نتایج آن با نتایج دیگر ‏الگوریتم های فراکاوشی مانند الگوریتم ژنتیک و مورچه مقایسه شده است. در ادامه مدل شبیه سازی این ‏سیستم با هدف تأمین نیاز زیست محیطی و کشاورزی پایین دست به طور یکسان، تهیه شده و از این مدل در ‏ترکیب با مدل بهینه سازی استفاده شده است. همچنین برای بررسی نتایج مدل شبیه سازی از نرم افزار ‏hec-ressim‏ استفاده شده است.‏

با توجه به ضرورت پیش بینی جریان (کوتاه مدت، بلندمدت) در زمینه های هیدرولوژی و مدیریت منابع آب از قبیل تعیین ورودی مخازن، پیش بینی سیل و سیاست های بهره برداری، مدل های پیش بینی جریان بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در چند سال اخیر استفاده از تصاویر ماهواره ای به دلیل مشکلات مربوط به ایستگاه های زمینی (نقطه ای بودن ایستگاه، صعب العبور بودن نصب ایستگاه در نقاط مرتفع،...) بسیار مورد توجه قرار گرفته است. لذا، به منظور افزایش عملکرد مدل علاوه بر جریان میانگین ماهانه، بارش ماهانه، دمای میانگین ماهانه و آب معادل برف حاصل از ایستگاه های اندازه-گیری برف از تصاویر ماهواره ای modis و avhrr/2 نیز برای مدل پیش بینی استفاده شده است. با استفاده از الگوریتم برف سنجی سطح پوشش برف تفکیک شده و با تلفیق سطح پوشش برف با آب معادل برف، حجم آّب معادل برف به عنوان ورودی مدل پیش بینی در نظر گرفته می شود. در این مطالعه، از مدل anfis برای پیش بینی بلند مدت جریان (ماهانه و فصلی) بخش هایی از حوزه تهران منتهی به دریاچه نمک که عمده منابع آب آن مصرف شرب است، استفاده شده است. طول دوره آماری 19 سال (1368-1386) لحاظ گردیده است .به منظور مقایسه، نتایج روش anfis با نتایج حاصل از روش ann مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین به منظور بررسی نقش روش های انتخاب داده (cross-validation) برای آموزش و تست از روش k-fold برای هر دو مدل پیش بینی استفاده شده است و این روش با روش های متداول مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده برتری روش anfis با بهره گیری از روش k-fold نسبت به روش مشابه ann در پیش بینی بلند مدت و مدلهای پیچیده تر می باشد.. به منظور افزایش تعداد داده و بهبود عملکرد مدل، از تبدیل حوزه به چند زیر حوزه استفاده شده است. نتایج نشان داد که روش زیرحوزه بندی عملکرد مدل را به صورت قابل توجهی بهبود می بخشد.

دریاچه ارومیه به عنوان پهناورترین دریاچه داخلی کشور و دومین دریاچه شور جهان و قابل مقایسه با دریاچه شور امریکا در بسیاری از جهات، از مهمترین و با ارزشترین اکوسیستم های آبی ایران بوده و یکی از مناطق بین المللی ذخایر طبیعی کره زمین از سوی سازمان جهانی یونسکو شناخته شده است. پتانسیل آب و خاک مناسب در حوزه دریاچه ارومیه شرایطی را فراهم آورده است که در جهت حفظ، بهبود و بهره برداری بهینه از این منابع با ارزش، پروژه های آبی متعددی بر روی رودخانه های جاری در سطح حوزه مورد مطالعه قرار گیرد. بدیهی است طراحی و اجرای این پروژه ها بدون در نظر گرفتن اثرات مخرب زیست محیطی و اجتماعی آنها، مسایل و مشکلاتی را فراهم می سازد که پایداری این طرح ها را با خطر جدی مواجه ساخته و همچنین بر شاخص های کمی و کیفی آب دریاچه اثر گذار خواهد بود. به دلیل عواملی نظیر خشکسالی، مصرف بیش از اندازه منابع آب سطحی و زیرزمینی در حوزه دریاچه ارومیه و احداث لجام گسیخته مخازن و پمپاژ چاه ها، تراز دریاچه در طول سالهای اخیر کاهش چشمگیری داشته است. بی شک هر گونه کاهش در تراز یا مساحت دریاچه ها باعث اثرات منفی بر فعالیت های اقتصادی، اجتماعی، کشاورزی و اکوسیستم منطقه می شود و عدم توجه به عوامل موثر در کاهش آن، خسارات جبران ناپذیری را به دنبال دارد. بنابراین، مطالعه تغییر اقلیم و تاثیر آن بر منابع آبی و مشخص کردن عوامل موثر در تغییرات تراز و سعی در کاهش و جبران این پیامدها برای این سیستم حوزه آبریز حساس ضروری است. در این تحقیق سعی شده است تأثیر طرح ها و مخازن به عنوان عامل انسانی و تغییراقلیم به عنوان عامل طبیعی اثر گذار در حوزه آبریز دریاچه ارومیه بر کاهش تراز آب دریاچه ارومیه در دوره زمانی 85-1345 مورد بررسی قرار گیرد. هدف از این تحقیق تعیین سهم مخازن احداث شده در حوزه آبریز و نیز سهم تغییرات اقلیمی بر نوسانات تراز سطح آب دریاچه ارومیه می باشد. برای این منظور، پس از آماده و بازسازی داده های هواشناسی و هیدرولوژی ایستگاه های حوزه در یک دوره پایه آماری 85-1345 و بررسی روند تغییرات پارامترهای اقلیمی و هیدرولوژی حوزه آبریز دریاچه ارومیه در طول دوره آماری مورد نظر، سیستم منابع آب حوزه آبریز مدل سازی شده و در گام بعدی تراز بدست آمده از مدل با تراز مشاهداتی کالیبره گردیده است. سپس با استفاده از سناریوهای حذف تغییر اقلیم و حذف مخازن سهم و میزان تأثیر پذیری هر یک از آنها در مقدار کاهش تراز دریاچه به خصوص در دهه اخیر مشخص می گردد.

تهران یکی از شهرهای بزرگ جهان با جمعیتی نزدیک به سیزده میلیون نفر می‏باشد. ‏جمعیت تهران و به طبع آن نیازهای آبی شهر در حال افزایش می‏باشد. از طرفی منابع تامین آب ‏تهران در حوزه‏های نزدیک به آن محدود بوده و در حال حاضر برنامه‏ای برای تامین نیازهای رو به ‏گسترش آتی موجود نمی‏باشد. به همین دلیل این شهر طی دو دهه گذشته شاهد کمبودهای شدید ‏تامین آب شرب مردم بوده است. ‏ ناهنجاری‏ها و نوسانات در روند پارامترهای هواشناسی از جمله بارندگی و دما یکی از ‏ویژگیهای طبیعی چرخه‏ی اتمسفری میباشد. خشکسالی شامل یک دوره‏ی پیوسته و پایدار (از ‏چند ماه تا چندین سال) است که در این دوره مقدار آب موجود در منابع آبی منطقه به حد‎ ‎قابل ‏توجهی کاهش می‏یابد و دچار کمبود می‏شود. به طور کلی خشکسالی، کمبود آبی است که روی ‏جنبه‏های مختلف زندگی اجتماعی انسان مانند کشاورزی، انرژی برقابی، صنعت و نیاز‏های دیگر ‏آبی اثر منفی می‏گذارد. تعداد خشکسالی‏ها در شهر تهران به دلیل افزایش نیاز شرب طی دهه‏های ‏اخیر افزایش چشمگیری داشته است به طوریکه هر ساله خطر وقوع یک خشکسالی دیگر احساس ‏می‏شود. این‎ ‎مشکلات‎ ‎به خصوص‎ ‎از‎ ‎آن‎ ‎جهت‎ ‎که‎ ‎این‎ ‎شهر‎ ‎به لحاظ‎ ‎موقعیت‎ ‎سیاسی و‎ ‎اقتصادی‎ ‎به ‏عنوان‎ ‎پایتخت‎ ‎دارای‎ ‎جایگاه‎ ‎ویژه‎ ‎است‎ ‎توجه‎ ‎و‎ ‎راهکارهای‎ ‎علمی‎ ‎می‏طلبد‎.‎‏ در چنین شرایطی استفاده ‏بهینه از منابع آب موجود در چارچوب یک سیاست اصولی با الویت بندی تامین نیازهای مختلف ‏آبی اجتناب ناپذیر است. در این راستا استفاده از مدل‏های جیره بندی می‏تواند نقش مهمی در ‏بهره‏برداری صحیح از منابع تامین کننده آب تهران داشته باشد. ‏ این پایان نامه در شش فصل تهیه گردیده است. در فصل دوم، به‎ ‎مروری‎ ‎بر‎ ‎تاریخچه ‏جیره‏بندی، الگوریتم‏های جست‏وجوی هارمونی و شبکه عصبی پرداخته می‏شود. در فصل سوم، به‎ ‎معرفی‎ ‎سیستم‎ ‎آبرسانی‎ ‎تهران‎ ‎و‎ ‎منابع‎ ‎آبی‎ ‎موجود‎ ‎در‎ ‎سیستم شامل‎ ‎مخازن‎ ‎اطراف‎ ‎تهران‎ ‎پرداخته‎ ‎شده ‏می‏شود. سپس‎ ‎تاریخچه،‎ ‎اهداف‎ ‎و‎ ‎مشخصات‎ ‎هر‎ ‎یک‎ ‎از مخازن شرح‎ ‎داده‎ ‎می‏شود‎.‎‏ همچنین‎ ‎به‎ ‎مجموعه‎ ‎چاه‏های‎ ‎موجود‎ ‎در‎ ‎منطقه‎ ‎به‎ ‎صورت‎ ‎خلاصه‎ ‎اشاره‎ ‎خواهد‎ ‎شد‎.‎ در فصل چهارم، برخی‎ ‎از‎ ‎روش‏ها‎ ‎و‎ ‎سیاست‏های جیره‏بندی و معادلات حاکم بر آن‏ها به ‏طور کامل شرح داده می‏شود. همچنین تعدادی از الگوریتم‏ها و ابزارهای متفاوت بهینه‏سازی توضیح ‏داده می‏شود. روش‏های مورد استفاده در این تحقیق، سیاست جیره‏بندی گسسته، سیاست جیره‏بندی ‏دو نقطه‏ای، انواع الگوریتم‏های بهینه‏سازی جست‏وجوی هارمونی شامل الگوریتم‏های ‏‎ hs، ‏ihs‏ ، ‏‎ ‎ghs ‎، ‏ehs‏ و ‏sghs‏ ، شبکه عصبی و در نهایت مدل‏سازی توسط برنامه ‏weap‏ می‏باشد.‏ در‎ ‎فصل‎ ‎پنجم، نتایج‎ ‎بدست‎ ‎آمده‎ ‎از مدل‏سازی‎ ‎سیستم‎ ‎آبرسانی‎ ‎تهران‎ ‎توسط‎ ‎روش‏هایی‎ ‎که‎ ‎در‎ ‎فصل‎ ‎چهارم‎ ‎شرح‎ ‎داده‎ ‎شد‎ ‎مورد‎ ‎تجزیه‎ ‎و‎ ‎تحلیل‎ ‎قرار‎ ‎می‏گیرد. پس‎ ‎از‎ ‎آن مقایسه‏ای میان‎ ‎نتایج‎ ‎به ‏دست‎ ‎آمده‎ ‎در‎ ‎تمامی‎ ‎روش‏های‎ ‎مورد‎ ‎استفاده‎ ‎صورت‎ ‎می‏پذیرد‎ ‎و‎ ‎در‎ ‎انتها‎ ‎نقاط‎ ‎ضعف‎ ‎و قدرت‎ ‎هر‎ ‎روش‎ ‎بررسی می‏شود و کارائی‎ ‎هر‎ ‎یک‎ ‎در‎ ‎مدل سازی سیستم‎ ‎آبرسانی‎ ‎تهران‎ ‎مورد‎ ‎ارزیابی‎ ‎قرار‎ ‎می‏گیرد‎.‎‏ فصل ششم به جمع‏بندی مطالب گفته شده می‏پردازد و در نهایت در فصل هفتم مراجع و ‏منابع استفاده شده در این تحقیق معرفی می‏شود.‏

در جامعه امروز با توجه به کاهش منابع آب، استفاده بهینه از آن ها به عنوان یک هدف کلی مدنظر بوده و با چنین دیدگاهی، اولین قدم برای استفاده مطلوب از منابع موجود، برنامه ریزی جهت بهره برداری در مدت زمان مشخص است که اولویت اول در برنامه ریزی، بهینه سازی می باشد. بر این اساس در تحقیق پیش رو بررسی کاربرد الگوریتم های بهینه سازی گروه گربه، بهینه سازی موازی گروه گربه، بهینه سازی گروه ذرات بهم آمیخته و جهش قورباغه بعنوان روشهای جدید مطرح در این زمینه که حل مسائل را در یک فضای پیوسته جستجو می کنند، مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا صحت مدل ها با حل مسأله پایه فروشنده دوره گرد و مسأله معروف چهار مخزنه لارسون تایید شده است. در ادامه برای بررسی عملکرد الگوریتم ها در بهینه سازی سیستم های مخازن، سیستم تک مخزنی دز بعنوان مطالعه موردی انتخاب شده است و در قالب دو مدل کوتاه مدت و بلندمدت با گامهای ماهانه بهره برداری از مخزن حل شده است و نتایج حاصل از الگوریتم ها با بهینه مطلق و نتایج الگوریتم شناخته شده ژنتیک مقایسه شده است. پس از آن از الگوریتم قطرات آب هوشمند گسسته بعنوان یکی از جدیدترین روشهای فراکاوشی و روشی که حل مسائل را در یک فضای گسسته جستجو می کند، برای حل مسأله سیستم تک مخزنی دز در قالب دو مدل کوتاه مدت و بلندمدت استفاده شد. نتایج به دست آمده از حل این سیستم نشان داد که الگوریتم قطرات آب هوشمند مانند الگوریتم مورچگان به جوابهای بهینه سراسری دست یافته است. اما الگوریتم قطرات آب هوشمند نسبت به aco بلحاظ زمان حل، برتری نسبی نشان می دهد.

در این پایان نامه ابتدا با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با ساختار‏‏‏‏‏‏‏‏‏های بهینه‏ی حاصل شده از سعی و خطا جریان متوسط ماهانه حوزه لیقوان در قالب مدل بارش-جریان محاسبه شده است. سپس، از مدل نروفازی (anfis) به منظور بهبود عملکرد مدل‏های آموزشی بهره گرفته شده است. شایان ذکر است در مدل انفیس تعیین ساختار فازی اولیه نقش مهمی را ایفا می‏نماید؛ در این راستا روش‏های کلاسه بندی متداول شاملfuzzy c means (fcm) و subtractive برای تعیین تعداد اولیه قوانین فازی و توابع عضویت در ساختار فازی مورد بررسی قرار گرفت و نهایتا کارایی و قابلیت مدل‏های fcm-anfis و subtractive-anfis ارزیابی و مقایسه شد. از آمار 41 سال بارش ایستگاه‏های تبریز، زینجناب، قرمزیگل و دمای ایستگاه لیقوان برای پیش بینی جریان زیر‏حوزه در ایستگاه هروی (واقع در خروجی حوزه) استفاده شده است. نتایج نشان می‏دهد در مدلسازی با شبکه عصبی پرسپترون چند لایه شاخص nse برابر 72/0 می‏باشد. همچنین، شاخص nse برای مدل‏های fcm-anfis و subtractive-anfis به ترتیب 84/0 و 8/0 بدست آمد. در مرحله بعد، به منظور افزایش دقت برآورد‏ مدل‏ها از روش موجک برای آماده سازی داده‏های ورودی استفاده شد. به همین منظور مدل‏های هیبریدی عصبی- موجک (wavelet-ann)، و مدل‏های هیبریدی انفیس- موجک که بر اساس ساختار کلاسه‏بندی شامل دو مدل مجزای fcm-wanfis و subtractive-wanfis می‏شود؛ برای توسعه مدل‏های پیش‏بینی جریان ماهانه زیر‏حوزه لیقوان به کار گرفته شد. در کاربرد تبدیل موجک گسسته، ابتدا موجک مادر مناسب و تعداد مراحل تجزیه‏ی سیگنال‏های ورودی به کمک آنالیز حساسیت تعیین شد. بدین منظور موجک‏های مختلف و متداول sym2، sym3، haar، db3، db4 و coif1 مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت موجک sym2 به عنوان مناسب‏ترین موجک مادر با تعداد مراحل تجزیه 3 انتخاب شد. در مدل‏های توسعه یافته هیبریدی، شاخص nse مدل‏های wavelet-ann، subtractive-wanfis و fcm-wanfis به ترتیب برابر 87/0، 95/0 و 97/0 بدست آمد. نتایج بیانگر آن است که عملکرد مدل‏های انفیس بهتر از مدل‏های شبکه عصبی (ann) می‏باشد. همچنین، تجزیه سیگنال با استفاده از آنالیز موجکی گسسته باعث افزایش کارایی و دقت مدل‏ها می‏شود. مضافا آنکه fcm-wanfis بهترین کارایی را در پیش‏بینی جریان حوزه لیقوان بخصوص در نقاط پیک جریان دارا است.

با در نظر داشتن ضرورت مدیریت سیستمهای چندمخزنی منابع آب، به منظور تحقق اهداف چندگانه و با توجه به پیچیدگیهای محاسباتی چنین مسائلی، گسترش الگوریتمی توانمند جهت یافتن سیاست بهینه ی بهره برداری از سیستمهای چندهدفه-چندمخزنی و ارائه ی راهکاری جهت دستیابی به توازنی معقول در برآورده نمودن اهداف مختلف مطرح در چنین سیستمهایی، از اهداف اصلی تحقیق حاضر بوده است. در همین راستا، ابتدا با ایجاد اصلاحاتی ساختاری بر روی الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی، الگوریتمی جدید گسترش یافته و منجر به ارائه ی روشی کارآمد در حل مسائل پیوسته با ابعاد بالا و بازه های جستجوی وسیع گردیده است. توانمندی الگوریتم پیشنهادی، در حل توابع پایه ی متعدد و چندین مسئله ی کاربردی مورد ارزیابی قرار گرفته و عملکرد آن در مسائل مختلف در مقایسه با سایر الگوریتمهای بهینه سازی تحلیل شده است. همچنین یک الگوریتم چندهدفه ی فراکاوشی با دقت عملکرد بالا بر مبنای الگوریتم پیشنهادی این تحقیق، گسترش یافته است. سیاست بهینه ی بهره برداری از سیستم های چندمخزنی با اهداف دو و سه گانه با استفاده از الگوریتم چندهدفه ی توسعه یافته در این رساله، استخراج شده و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفته اند. برآورده ساختن همزمان اهداف اصلی مطرح در چنین سیستمهایی نظیر تأمین نیازهای زیست محیطی، کشاورزی، تولید انرژی برقابی و کنترل سیلاب بدلیل ماهیت متضاد آنها غالباً ناشدنی است. لذا، در دست داشتن الگوریتمی که قادر به یافتن سطوح تبادل بهینه ی اهداف باشد ضروری است. عملکرد الگوریتم چندهدفه ی پیشنهادی در بررسی های صورت گرفته بسیار مناسب بوده و می توان استفاده از آنرا در زمینه های کاربردی با خصوصیات مشابه توصیه نمود. در ادامه، راهکاری مناسب جهت تجزیه و تحلیل و استخراج سیاست های بهینه ی بهره برداری از سیستمهایی که در آنها کنترل سیلاب در کنار تولید انرژی و تأمین نیازهای کشاورزی مطرح است ارائه شده است . مطابق نتایج حاصله، تدوین سیاستهای بهینه ی بهره برداری برای دوره ی زمانی بلندمدت با استفاده از مدل توسعه یافته امکان پذیر می باشد. جهت آزمون قابلیت کاربردی مدل توسعه یافته از یک سیستم چهارمخزنی در حوضه ی کارون استفاده شده است.

حوضه آبریز ارومیه در سال¬های اخیر گرفتار بحران کم¬آبی شدیدی بوده که منجر به افت قابل¬توجه تراز سطح آب دریاچه و کاهش نگران¬کننده سطح آن گردیده است. عوامل متعددی در این رابطه عنوان شده¬اند که از مهم¬ترین آن¬ها می¬توان به احداث سدها و مخازن، برداشت¬های بی¬رویه از منابع آب سطحی و زیرزمینی برای مصارف مختلف (خصوصاً کشاورزی) و تغییر اقلیم اشاره نمود. در این زمینه مطالعات متعددی انجام شده و راهکارهای مختلفی نیز ارائه گردیده است. در همین راستا و باتوجه به اهمیت فراوان موضوع، در پایان¬نامه حاضر سیستم منابع و مصارف آب حوضه آبریز ارومیه با روش¬های متفاوتی مدلسازی شده و ضمن بررسی سناریوهای مختلف مدیریتی در کنار تغییر اقلیم، تعدادی از مطرح¬ترین راهکارهای ارائه شده برای بهبود شرایط دریاچه ارومیه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این¬منظور ابتدا مدل حوضه آبریز دریاچه ارومیه با استفاده از مولفه¬های موثر در بیلان آبی حوضه و دریاچه و با محوریت دریاچه ارومیه تهیه و سپس کالیبراسیون مدل با استفاده از پارامترهای موثر پیگیری و به انجام رسید. تأثیر مولفه¬های مختلف بر وضعیت دریاچه در دو دوره زمانی پایه و آتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به¬دست آمده از بررسی نقش مولفه¬های مختلف در وضعیت کنونی دریاچه با استفاده از آمار مشاهده شده در دوره پایه حاکی از آن است که برداشت¬های بی¬رویه از منابع آب حوضه برای مصارف کشاورزی (بدون لحاظ مخازن و سدهای عمده) موثرترین عامل تأثیرگذار بر تراز سطح آب دریاچه به¬شمار می¬رود. در دوره آتی نیز با استفاده از مطالعات تغییر اقلیم، وضعیت حوضه آبریز و دریاچه ارومیه تحت سناریوهای تغییر اقلیم مطالعه گردید و سپس راهکارهای علاج¬بخشی در قالب سناریوهای مدیریت حوضه آبریز مطرح و تأثیر هریک از آن¬ها بر وضعیت دریاچه در شرایط تغییر اقلیم بررسی گردید. همچنین مشخص شد که از میان سه سناریوی منتخب a2، a1b و b1 در مطالعات تغییر اقلیم، سناریوی انتشار a1b منجر به بیشترین کاهش در تراز سطح آب دریاچه ارومیه خواهد گردید. در ادامه سناریوهای مختلف با توجه به دو تراز حداقل اکولوژیک دریاچه (1/1274 متر) و حداکثر سطح آب مشاهده شده (4/1278 متر) مورد مطالعه قرار گرفت وحدفاصل این دو تراز به¬عنوان دامنه مطلوب تراز درنظر گرفته شد. برای انتخاب گزینه¬های برتر فرض گردید تراز سطح آب دریاچه ارومیه در این گزینه¬ها در بیشتر از 90 درصد طول دوره آتی در دامنه مطلوب تراز قرار خواهد داشت. بر این اساس از مجموع 192 گزینه بررسی شده در مطالعه حاضر، تعداد 49 گزینه برتر انتخاب شده و به¬عنوان گزینه¬های مطلوب معرفی گردید. از سوی دیگر، 117 گزینه به¬دلیل آن¬که منجر به افت تراز سطح آب دریاچه به زیر حداقل تراز اکولوژیک و یا تجاوز آن از حداکثر تراز مطلوب در بیشتر از 80 درصد طول دوره آماری گردیده¬اند در گروه گزینه¬های مردود معرفی شده-اند.

برآورد دقیق سطح پوشش و حجم آب معادل برف از اهمیت ویژه ای در مطالعات منابع آب حوزه های آبریز برخوردار است. این امر بخصوص در مناطقی که برف سهم زیادی در نزولات جوی دارد، حائز اهمیت می باشد. از طرفی استفاده از تصاویر ماهواره ای به دلیل مشکلات مربوط به ایستگاه های زمینی، شامل نقطه ای بودن ایستگاه و کمبود تعداد ایستگاهها و داده های اندازه گیری شده به دلیل صعب العبور بودن و بدی آب و هوا، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق از مدل شبکه عصبی با گام زمانی روزانه و با پارامترهای ورودی دما، بارش، تبخیر، شاخص فصلی و آب معادل برف (swe) بدست آمده از تصاویر سنجنده amsr-e در حوزه مطالعاتی که شامل زیر حوزه های طالقان، کرج، لتیان و فیروزکوه می باشد، برای پیش بینی جریان در دوره 2002 الی 2012 استفاده شده است. در این راستا آب معادل برف بدست آمده از تصاویر ماهواره ای با داده های زمینی مقایسه گردید که با توجه به اختلاف بین داده ماهواره ای و زمینی در محل ایستگاه ها نسبت به اصلاح تصاویر ماهواره ای اقدام گردید. برای این منظور از دو روش رگرسیون خطی و idw استفاده شد. لکن با توجه به اینکه این روش ها صرفا محدود به دوره اندازه گیری زمینی در فصل زمستان می باشند امکان ترمیم آب معادل برف از طریق آنها در سایر دوره ها به خصوص فصل بهار امکان پذیر نمی باشد. لذا با تلفیق روش idw و اختلاف swe حاصل از تصاویر ماهواره در دو زمان متوالی، روش تلفیقی idw-biasتوسعه داده شد. این روش ضمن موثر بودن قادر است swe مشاهداتی را با استفاده از تصاویر ماهواره برای کل طول سال ترمیم نماید. نتایج مدل پیش بینی نشان می دهد که متغیرهای باران و آب معادل برف بیشترین تاثیر را در برآورد جریان رودخانه دارا هستند. نظر به اینکه سهم برف در ارتفاعات افزایش می یابد با در نظر گرفتن حوزه های آبریز در ارتفاعات بالادست مشخص گردید که تاثیر swe نیز افزایش می یابد. از طرفی مشخص است که تاثیر برف بر روی جریان رودخانه با تاخیر صورت می گیرد و لزوما همچون باران بصورت همزمان نمی باشد. لذا با بررسی تاثیر آب معادل برف با تاخیرهای یک الی سه ماهه در مدل با گام روزانه مشخص گردید که ایجاد تاخیر نسبت به حالت همزمان نتایج بهتری دارد، مضافا اینکه swe با تاخیر 3 ماهه بهترین نتیجه را به همراه دارد. در مرحله بعدی جهت ایجاد رابطه مناسب برای مدل با گام ماهانه، ابتدا swe ماکزیمم فصلی در زمستان اصلاح گردید و سپس نسبت به استخراج رابطه بینswe(max) فصل زمستان و جریان ماهانه در فصل بهار اقدام گردید. نتایج نشان می دهد که اصلاح انجام شده تاثیر موثری روی شاخص های ارزیابی مدل دارد.

حوزه دریاچه ارومیه با تخصیص مساحتی در حدود 5200 کیلومتر مربع، یکی از مهم ترین حوزه های 6گانه کشور می باشد. در سال های اخیر عواملی از جمله خشکسالیها و بخصوص برداشت های بی رویه از منابع آب منطقه منجر به مشکل کم آبی شدیدی در سطح این حوزه پر اهمیت شده است. این کم آبی علاوه بر کاهش آب در دسترس، اثرات دیگری از جمله مشکلات زیست محیطی جدی در حوزه را به همراه داشته است. با توجه به سرعت رو به رشد افت وضعیت اقلیمی در حوزه دریاچه ارومیه و تاثیرات این پدیده بر شرایط زیست محیطی و اقتصادی در این منطقه، کاهش تراز سطح آب دریاچه طی سال های اخیر به عنوان تهدیدی جدی برای منطقه شناخته شده است. از این رو در این پایان نامه سعی شده است، با بررسی تغییرات پارامترهای هیدروکلیماتولوژی و مقایسه نتایج حاصل از آنالیز روند در دادهای موجود در چهار دهه اخیر، عوامل موثر در ایجاد بحران دریاچه ارومیه مشخص گردد. برای این منظور آنالیز روند بر روی مقادیر ماهیانه و سالیانه داده های بارش، دما و رواناب در حوزه با استفاده از روش غیرپارمتریک من- کندال انجام گرفت. نتایج حاصل از آنالیز روند روی این داده ها طی دوره مورد مطالعه نشان دهنده روند کاهش در مقادیر داده های بارش (در محدود اندک طبق این روش) و در پی آن کاهش شدید جریان ایستگاه های هیدرومتری حوزه می باشد. نکته قابل توجه اما افزایش چشمگیر مقدار دما در کلیه ایستگاه های دماسنجی حوزه (به غیر از چند مورد) می باشد. سپس با استفاده از روش شیب روند جزئیات دیگری از رفتار متغیرهای هیدرولوژی مورد بررسی قرار گرفت. در این روش از داده های حوزه ای بجای آمار ایستگاهی استفاده شد. بنابرین، نتایج این روش سیمای بهتری از روند تغییرات در سطح حوزه بخصوص برای بارش بدست می دهد. برای این کار بازه مورد مطالعه به دو بازه نرمال (از ابتدای دوره مورد مطالعه تا سال 1378) و بحرانی (1390-1378) تقسیم بندی شده و در هر دو بازه شیب خطوط روند مورد بررسی قرار گرفت. تقسیم بندی این دو بازه زمانی بدلیل شروع افت شدید تراز آب از سال 1378 تا آخرین سال آماری دوره مورد مطالعه می باشد. با این حال مقایسه خطوط روند کاهشی رواناب ورودی به دریاچه در قیاس با جریان عبوری از ایستگاه های بالادست حوزه که کمتر دستخوش تغییرات بشری قرار گرفته اند و شیب روند بارش، دما، رطوبت نسبی و تبخیر نشانگر این واقعیت است که عوامل اقلیمی نمی تواند به تنهایی دلیل افت شدید تراز سطح آب دریاچه در سال ها اخیر باشد. مضافا آنکه مشخص گردید افزایش استفاده از منابع آب در پی توسعه بی رویه کشاورزی، آبیاری و تا حدودی صنعت و شرب در کنار خشکسالی های اخیر از دلایل اصلی کاهش سطح آب دریاچه ارومیه در طی سال های اخیر می باشد. در ادامه با استفاده از مدل شبیه سازی جامع حوزه که در نرم افزار weap تهیه شده است نسبت به بازسازی رفتار سیستم تحت شرایط جدید اقدام بعمل آمد. سپس، با استفاده از روش شبکه عصبی تکاملی تعداد زیادی مدل شبیه سازی سطح آب دریاچه تهیه گردید و نتایج آنها با یکدیگر و با نتایج حاصل از مدل weap مورد مقایسه قرار گرفت.