تحقیقات منابع آب ایران
سال:1397 | دوره:14 | شماره:5 |تعداد مقالات:34

با توجه به محدودیت منابع آب و ارزش آن در کشاورزی، به کارگیری هر راهکاری برای صرفه جویی در مصرف و استفاده بهینه از آب موجود امری مهم و ضروری است. یکی از این راهکارها کم آبیاری می باشد. هدف این مطالعه، ارزیابی اثر درصدهای مختلف کاهش آب مصرفی در دوره های مختلف رشد بهعنوان سناریوهای کم آبیاری بر بهینه سازی مصرف آب و الگوی کشت غالب )گندم، جو، چغندرقند، ذرت دانهای، ذرت علوفهای و یونجه) در شبکه آبیاری دشت قزوین می باشد. به منظور بیشینه کردن درآمد مزرعه، از روش برنامه ریزی ریاضی اثباتی (PMP) به همراه روش حداکثر آنتروپی (ME) مشروط بر توابع واکنش عملکرد محصولات نسبت به آب در فضای سایر محدودیت ها، استفاده شد. اطلاعات موردنیاز این پژوهش با استفاده از روش نمونه گیری خوشه ایدومرحله ای از طریق تکمیل 144پرسشنامه در سال زراعی 95-1394بدست آمد. نتایج نشان داد که با اعمال کم آبیاری در بهترین حالت یعنی سناریوی اول (کاهش 5 درصد کم آبیاری در مرحله رسیدن برای محصولات گندم، جو، ذرت علوفه ای، ذرت دانه ای و چغندرقند و 5 درصد کم آبیاری در مرحله رشد رویشی محصول یونجه)، علی رغم صرفه جویی در مصرف آب به میزان 2/5 درصد، امکان افزایش درآمد مزرعه به میزان 4/0 درصد وجود دارد. از طرفی دیگر، بسته به شدت بحران و مقدار کمبود آب، تصمیم گیری برای تعیین راهبرد کم آبیاری و الگوی کشت منطقه متفاوت است، به نحوی که اگر بیشتر حفاظت منابع آب منطقه موردنظر باشد، نتایج سناریوهای دوم و سوم، بهترین گزینه برای استفاده بهینه از زمین و کمینه آب موجود خواهد بود.

پیش بینی صحیح تغییرات تراز سطح آب مخازن به عنوان یکی از مسائل مهم جهت مدیریت، طراحی، بهره برداری از سدها و تامین نیازهای آبی مطرح می باشد. در این مطالعه بر پایه پنج مدل نرم رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS)، شبکه عصبی (ANN)، شبکه عصبی شعاعی (RBFNN) و شبکه عصبی مبتنی بر رگرسیون عمومی (GRNN) و استفاده تلفیقی از نتایج آن ها به عنوان ورودی به یکی از این پنج مدل، ساختاری تحت عنوان ماشین هوشمند نظارت شده (SICM) جهت برآورد تراز سطح آب ماهانه مخزن سد امیرکبیر کرج پیشنهاد گردید. داده های مورد استفاده شامل تراز سطح آب، بارندگی، تبخیر، حجم ورودی و خروجی از مخزن سد بوده و ارزیابی مدل های مذکور توسط نه شاخص خطا صورت گرفت و با استفاده از روش تصمیم گیرنده ویکور، بهترین مدل از میان مدل های مذکور انتخاب گردید. پس از انجام بررسی های لازم در میان مدل های نرم مورد استفاده، مدل ANN با ضریب راندمان نش و میانگین مجذور خطای به ترتیب 89/0 و 37/23 متر مربع به عنوان بهترین مدل شناخته شد. نتایج بدست آمده از رویکرد پیشنهادی نشان می دهد که مدل نظارت شده (هیبریدی) شبکه عصبی (SICM-ANN) با افزایش ضریب راندمان نش به 94/0 و کاهش میانگین مجذور خطا به 85/12 متر مربع (بیش از 45 درصد کاهش) توانسته عملکرد بالایی را در پیش بینی صحیح میزان تراز سطح آب ماهانه مخزن سد کرج ارائه نماید. بر این اساس استفاده هیبریدی از مدل های نرم می تواند در کاهش چشمگیر خطای پیش بینی تراز سطح آب نسبت به مدل های منفرد به طور موثری بکار گرفته شود.

در مدیریت سامانه های منابع آب، عدم قطعیتهای ذاتی گوناگونی وجود دارد که همزمان با طولانیتر شدن افق طرح، تشدید میشود. در میان آنها، عدم قطعیتهایی که به تغییر اقلیم و تبعات آنها مربوط هستند، چالش های زیادی را بوجود میآورد که از آنها تحت عنوان عدم قطعیت عمیق نیز یاد میگردد. بدین منظور، این مقاله از روش تصمیمگیری پایدار که به مدل SWAT برای شبیهسازی های آب و خاک اتصال یافته استفاده میکند. منطقه مطالعاتی تحقیق، حوضه زرینه رود میباشد که اراضی کشاورزی زیادی را در خود جای داده است و تامین کنننده اصلی آب دریاچه ارومیه نیز میباشد. در این مرحله، مقاله به ارزیابی مدیریت فعلی حوضه به عنوان راهکار سازگاری می پردازد که برای آن تعدادی معیار شامل: ورودی های به دریاچه، تغییر در ذخائر آب زیرزمینی، تبخیر و تعرق و عملکرد محصول تعریف شده است. نتایج نشان داد که مدیریت فعلی برای شرایط تغییر اقلیم استوار نمیباشد و در بسیاری از موارد شکست خواهد خورد. این شکستها همزمان با کاهش بارندگی و افزایش دما بیش از 75/0 درجه سانتیگراد بیشتر خودنمایی میکنند. این مهم تاکیدی است بر تدوین راهبردهای جدید که بخوبی با چارچوب مدل توسعه یافته قابل انجام و ارزیابی میباشد.

صنعت برق ایران به دنبال راه هایی برای کارایی بهتر در تولید، توزیع و انتقال انرژی برق در سال های اخیر است. تغییر قوانین در جهت رقابتی شدن، صنعت برق در ایران را دستخوش تغییر نموده است. با وجود ناطمینانی ها در قیمت بازار، میزان آب ورودی سدها، رفتار بازیگران، دسترسی به اطلاعات و درنتیجه افزایش ریسک، برنامه ریزی و تصمیم گیری برای تولیدکنندگان انرژی برقابی برای کسب حداکثر سود در بازار برق دشوارتر شده است. در این وضعیت، اتخاذ یک روش تصمیم گیری درست برای بهره برداری بهینه از نیروگاه ها همواره یکی از دغدغه های اصلی این تولیدکنندگان است. در این تحقیق یک مدل پویای تولید-سودآوری، به منظور مدل سازی عملیات یک سیستم مخزنی برقابی و روند سودآوری تولیدکننده بسط داده شده که با استفاده نرم افزار Stella در یک محیط شبیه سازی شیءگرا با رویکرد پویایی-های سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. اطلاعات سری زمانی سالهای 1394-1384 بصورت ماهانه مورد استفاده قرار گرفته و پیش بینی ها برای یک دوره 24 ماهه انجام شده است. این پژوهش برای مطالعه سودآوری نیروگاه های برقابی با استفاده از اطلاعات سد کارون1 در حوزه آبریز کارون بزرگ صورت گرفته است. در این تحقیق نااطمینانی وضعیت جریان ورودی آب و قیمت برق برای این تولیدکننده به وسیله مدل گومز پیش بینی شده و وارد مدل شده است. روش-های رهاسازی آب و هزینه های جریمه به صورت سناریوهای جداگانه مورد بررسی قرار گرفته اند.

حفاظت و مدیریت کیفیت آب رودخانه ها به عنوان یکی از منابع طبیعی ارزشمند در شرایط تشدید بحران کمی منابع آب بیش از پیش حائز اهمیت است. در این تحقیق، ضمن شناسایی منابع آلاینده، سناریوهای متعدد کنترل آلودگی های رودخانه زرینه رود برای دستیابی به استاندارهای کیفیت آب برای حیات آبزیان مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور دستیابی به اهداف تحقیق، سه دوره نمونه برداری پارامترهای کیفیت آب، پایش منابع آلاینده رودخانه و پایش وضعیت پوشش گیاهی بستر از نقاط مختلف رودخانه زرینه رود در فصول مختلف سال 1396 انجام گردید. با استفاده از داده های گردآوری شده، مدل هیدرولیک و کیفیت آب رودخانه در محیط QUAL2KW آماده سازی و سپس واسنجی و صحت سنجی گردید. ارزیابی رفتار هیدرولیک و کیفیت آب رودخانه زرینه رود متاثر از سناریوهای مختلف نشان می دهد که در طی فصول خشک، کنتیک واکنش و فرآیند انتقال هر دو بر تغییرات غلظت پارامترهای کیفیت آب اثرگذار هستند، در حالی که در فصل تر، فرآیند انتقال غالب و اثرگذار است. متعاقبا، تحلیل منابع آلاینده نشان می دهند منابع گسترده مانند زباله ها و فضولات انباشته شده در ساحل رودخانه بیشترین سهم را در آلودگی آب (مواد مغذی) دارند و از بین منابع نقطه ای و آلاینده های کشاورزی، منابع نقطه ای سهم بیشتر آلایندگی را در فصل تابستان و پاییز و آلاینده های کشاورزی سهم بیشتر را در فصل بهار دارند. بررسی سناریوهای مختلف مدیریت کیفیت رودخانه در فصل پائیز نشان می دهند محدود نمودن BOD5 فاضلاب کارخانه قند به مقدار 210 میلی گرم بر لیتر در شرایط کنونی، سبب می گردد تا غلظت اکسیژن خواهی بیوشیمیایی رودخانه در حد استاندارد برای حیات آبزیان بماند.

هم زمانی سیلاب ساحلی و درون شهری به عنوان تهدیدی برای مناطق توسعه یافته شهری ساحلی به شمار می رود. برای رویارویی با چالش های جدید مدیریت سیلاب در این مناطق در درجه اول باید درک مناسبی از مخاطرات ناشی از سیلاب فراهم شود. بدین منظور در این تحقیق به شناسایی شدت و فراوانی وقوع سیل بر پایه ی اطلاعات طوفان های تاریخی منطقه موردنظر با استفاده از روش های آماری پرداخته شده است. پنج تابع توامان برای تعیین دوره بازگشت هم زمان سیلاب درون شهری و ساحلی بر داده های هیدرولوژیکی برازش داده شده و درنهایت با استفاده از آزمون های کلموگروف اسمیرنوف و خطای ریشه حداقل مربعات بهترین آن ها انتخاب شده است. سپس به منظور افزایش کیفیت و مدیریت برنامه های توسعه شهری، استفاده از نقشه های سیلاب به عنوان یک ابزار مفید در تصمیم گیری استفاده شده است. ازین رو نرم افزار WMS مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، در تعیین گستره و عمق آب گرفتگی ناشی از سیلاب ترکیبی 100 ساله بر منطقه برانکس در شهر نیویورک به کار گرفته شده است. راهکارهای مدیریتی کنترل سیلاب (BMP) به عنوان روش های کاهنده اثرات مخرب سیلاب در پنج گروه مقاومت، تاخیر، عقب نشینی، ذخیره و تخلیه طبقه بندی شده اند. سپس با استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره شاخص عملکرد راه کارها براساس پنج فاکتور درجه کاهش خطر، زیبایی، هزینه های ساخت، هزینه های نگهداری و بهره برداری و سطح سازگاری با طبیعت تعیین شد و در نهایت یکی از راه کارها به عنوان استراتژی برتر کنترل سیلاب معرفی گردیده است.

مدلسازی فرآیند بارش-رواناب با انبوهی از پارامترها و داده های اقلیمی همراه است که ارائه یک مدل شبیه ساز مناسب با حداقل خطا از چالش های مطالعات گذشته بوده است. عدم اطمینان و قطعیت بر صحت داده ها و پارامترهای ورودی مدل های شبیه سازی منجر به تولید خطا می شود که تاثیر قابل توجهی بر پیش بینی های بلند مدت و سیاست های مدیریتی می گذارد. در این مطالعه از مدل مفهومی آب و خاک SWAT به منظور شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب در زیر حوضه آبریز چلگرد استفاده می شود. به منظور ارائه یک مدل مناسب، تکنیک داده گواری فیلتر کالمن مجموعه ای (EnKF) جهت به روزرسانی و اصلاح منابع تولید خطا در مدلسازی به کار برده می شود که این منابع شامل پارامترها و داده های ورودی مدل می باشد. نتایج بدست آمده از مدل اصلاحی ارائه شده با معیار ارزیابی Nash-Sutcliff سنجیده شده که مدل اصلاحی با ضریب 0. 86 عملکرد بهتری نسبت به مدل توسعه یافته بدون تکنیک EnKF از خود نشان می دهد و همچنین ضریب Nash-Sutcliff برای دوره صحت سنجی به 0. 82 ارتقاء می یابد.

با توجه به پیچیدگی های موجود در محیط های شهری، در سال های اخیر ریسک سیلاب در حوضه های شهری افزایش یافته است. برای ایجاد یک مدیریت صحیح شهری و استفاده بهینه از آب های سطحی، باید شناختی دقیق از فرآیند پیچیده بارش-رواناب در محیط های شهری به دست آید. از مشکلات حوضه های شهری عدم وجود پارامترهای ورودی دقیق، عدم شناخت از فرآیند تولید رواناب، عدم وجود سیستم اندازه گیری جریان در خروجی زیر حوضه های شهری برای واسنجی، عدم قطعیت پارامترهای ورودی و نتایج مدل های ریاضی و عددی همچون SWMM می باشد. این تحقیق به بررسی و تحلیل عدم قطعیت به روش GLUE در سطوحی از منطقه 2 شهرداری کلان شهر تبریز با مدل سیلاب شهری SWMM پرداخته است. به منظور کمی کردن عدم قطعیت، محدوده اولیه پارامترهای ورودی شامل شماره منحنی، درصد نفوذناپذیری، ضریب زبری سطح نفوذپذیری و ضریب زبری سطح نفوذناپذیری تعیین و با استفاده از الگوریتم GLUE عملیات نمونه برداری اولیه از فضای پارامتری توسط روش نمونه گیری مربع لاتین انجام شد. با توجه به نتایج شبیه سازی ها و مقادیر رخدادهای به هنگام مشاهداتی، 20 درصد از کل خروجی ها و سری پارامترهای تولید شده به عنوان شبیه سازی های قابل قبول جدا شدند. مطابق نتایج ارزیابی نمودارهای توزیع پسین، پارامترهای ورودی درصد نفوذناپذیری و ضریب زبری سطح نفوذناپذیری به عنوان پارامترهای حساس و تاثیرگذار بر شبیه سازی مدل شناخته شدند و محدوده بهیه پارامترها تعیین شد.

این مطالعه با هدف ارزیابی و مقایسه حساسیت دو مدل کیفیت آب NSFWQI و IRWQISC نسبت به پارامترهای کیفی با استفاده از روش های مبتنی بر واریانس، روی رودخانه پسیخان با نمونه برداری ماهانه در سال 94 در 13 ایستگاه، منتخب انجام شده است. براساس نتایج تحلیل حساسیت فصلی پارامتر BOD بیشترین حساسیت را در هر دو مدل نشان داد. کیفیت آب براساس شاخص NSFWQI در ایستگاه های بالادست "متوسط" و در ایستگاه های پایین دست، "بد" بود در حالیکه شاخص IRWQISC کیفیت آب رودخانه در بالادست را "خوب" و در پایین دست "نسبتا بد" گزارش نمود. آنالیز حساسیت مدل NSFWQI به صورت مکانی براساس رویکرد Factor Prioritization پارامتر DO را موثرترین عامل بر واریانس خروجی مدل معرفی کرد و برهمین اساس به کمک رویکرد Factor Fixing نشان داده شد که با ثابت کردن پارامتر DO می توان واریانس خروجی را تا حد زیادی کنترل و عدم قطعیت مدل مزبور را تا حد زیادی کاهش داد. در مدل IRWQISC در ایستگاه های بالادست، پارامتر DO و در ایستگاه های پایین دست پارامتر BOD بیشترین تاثیر را در واریانس خروجی مدل داشت. بر این اساس در ارزیابی کیفی با شاخص IRWQISC تعداد دفعات و اندازه گیری دقیق دو پارامترDO و BOD دارای اهمیت زیادی در مقابل 9 پارامتر دیگر قلمداد گردید. نتیجه مهم دیگر مطالعات آن است که ضرایب وزنی پارامترهای کیفی در مدل IRWQISC تطابق مناسبی با اثرگذاری آنها درخروجی مدل برای نمایش وضعیت کیفی ندارد و این امر مطالعه بیشتری برای پذیرش آن به عنوان یک استاندارد بومی در ایران گوشزد می نماید.

مدل های مختلف هیدرولوژیکی نیمه توزیعی و توزیعی توانایی بسیار بالایی در شبیه سازی جامع حوضه های آبریز دارند اما این مدل ها همچنان نیاز به توسعه دارند تا بتوانند به شرایط واقعی حوضه های آبریز نزدیک شوند. برای شبیه سازی حوضه های آبریز کارستی با استفاده از مدل های هیدرولوژیکی مرسوم احتیاج به تغییراتی در کدهای مدل می باشد. مدل SWAT بدلیل متن باز بودن و رایگان بودن این امکان را فراهم آورده است که شرایط مختلف حوضه آبریز را در آن پیاده سازی و پیکره بندی کرد. در این پژوهش مدل جدیدی به نام SWAT-ML توسعه یافته است که در آن مناطق کارستی دارای خصوصیات متفاوت هیدرولوژیکی می باشند. محدوده مورد مطالعه حوضه کارستی دریاچه مهارلو انتخاب و دوره آماری شبیه سازی از سال 1980 تا 2013 برای واسنجی و اعتبارسنجی رواناب سطحی، رواناب پایه، محصولات کشاورزی و تبخیر تعرق واقعی می باشد. مدل با متوسط ضریب تبیین و نش ساتکلیف 65/0 واسنجی شد و همچنین مشخص شد که مدل SWAT توانایی زیادی در برآورد مقادیر عملکرد محصولات کشاورزی دارد. مدل توسعه یافته نشان داد که در شبیه سازی حوضه آبریز کارستی عملکرد بهتری نسبت به مدل SWAT دارد و مقادیر بیلان محاسبه شده توسط مدل SWAT و SWAT-ML دارای تفاوت معناداری نسبت به بیلان هیدروکلیماتولوژی می باشند.

یکی از شرایط لازم برای تشکیل و استمرار بازار آب کارا، فراهم نمودن بسترهای قانونی مناسب برای نظارت دقیق بر فرآیند مبادلات و حل مشکلات احتمالی است. روح حاکم بر ساختار حقوقی آب کشور، مشوق و حمایت کننده تشکیل بازار آب است. با این حال برخی از مستندات قانونی هم چون مواد 27 و 28 قانون توزیع عادلانه آب وجود دارند که روند مبادله آب را محدود کرده اند. هر چند که دستورالعمل نحوه اجرای این مواد قانونی توسط وزارت نیرو اصلاح گردیده اما هم چنان ابهاماتی در استفاده از این دستور العمل در شرایط بازار آب وجود دارد. به همین منظور در این مقاله ابتدا با مطالعه و بررسی قوانین مرتبط با نظام حقوقی آب کشور ضمن شناسایی قوانین مشوق و بازدارنده بازار آب، برخی از چالش های حقوقی مبادله آب ارائه شده است. در ادامه با بررسی وضعیت مبادلات موجود در محدوده پایلوت دشت برخوار، چالش ها و ملاحظاتی که برای موفقیت این بازار وجود دارد، مشخص شده است. براساس بازدیدهای میدانی صورت گرفته در منطقه، عموما مبادلات بین بخشی مورد توجه است. به طوری که صنایع وابسته به بخش کشاورزی و صنایع ساختمانی به صورت بالقوه و بالفعل، تمایل به خرید آب از چاه های کشاورزی دارند. نتایج نشان می دهد که برای تشکیل بازار آب کارآمد لازم است با تقویت قوانین تشویقی و اصلاح قوانین بازدارنده، مواردی هم چون صدور سند جداگانه و مستقل از زمین برای برداشت ها، اصلاح و تعدیل پروانه های بهره برداری، تجهیز چاه های منطقه به کنتورهای هوشمند و ایجاد تشکل های آب بران زیرزمینی مورد توجه قرار گیرد.

افزایش تقاضا و بهره برداری بیش از حد از آبخوان ها در ایران باعث شده تا بیش از 50 درصد آن ها در شرایط بحرانی قرار گیرند. برای جبران و توقف افت تراز سطح آب زیرزمینی، نیاز به مدیریت جامع منابع آب بوده که لازمه اش شبیه سازی شرایط پیچیده و انتخاب رویکرد مدیریتی مناسب می باشد. لذا پژوهش حاضر با هدف ارائه ی رویکرد مدیریتی مبتنی بر شرایط یک آبخوان تحت تنش شدید، با استفاده از مدل MODFLOW انجام شده است. بدین منظور آبخوان روانسر-سنجابی کرمانشاه، که 15 متر افت در طول 23 سال داشته، انتخاب شد. پس از واسنجی و ارزیابی مدل و نیز تهیه نقشه توزیع مکانی افت واقعی دوره 94-86، آبخوان به چهار پهنه افت شامل 0 تا 5، 5 تا 10، 10 تا 20 و 20 تا 45 متر تفکیک و سپس گزینه های مختلفی از ترکیب سناریوها برای جبران افت هر کدام از این پهنه ها اعمال شد. سناریوی اول شامل شرایط هشت سال اخیر منابع، مصارف و تغذیه آبخوان بوده که نتایج حاکی از 2/7 متر افت طی هشت سال آتی خواهد بود. در سناریوهای دوم و سوم با تاثیر شرایط خشکسالی و ترسالی، نتایج نشان داد که سطح آب به ترتیب 4/8 و 2/5 متر افت خواهد نمود. نتایج سه سناریوی اول نشان داد تاثیر نوسانات اقلیمی عامل اصلی تاثیرگذار بر افت سطح آب نیست. نتایج سناریوی چهارم با ترکیب های متفاوت 10 تا 70 درصدی کاهش نرخ بهره برداری نشان داد ترکیب ده درصدی در پهنه یک و 20 درصدی در سایر پهنه ها بهترین نتیجه را در بهبود وضعیت آبخوان فراهم می نماید.

تلاش به منظور شبیه سازی عدم قطعیت متاثر از پارامترها و یا ساختار اصلی مدل ریاضی و یا مفهومی منجر به ارائه روش های مختلف احتمالاتی، امکانی و خلاقانه شده است. در مقاله حاضر با استفاده از ساختار UNEEC-P به تخمین رفتار غیرقطعی پارامتری در مدل بیلان ماهانه پرداخته شده است. نوآوری ارائه شده در این مقاله مبتنی بر استفاده از مدل مفهومی اصلی (مدل بیلان آبی ماهانه) به جای استفاده از مدل های رگرسیونی به منظور تخمین حد بالا و پایین غیر قطعی نتایج است. مدل مفهومی مورد استفاده، مدل بیلان آبی ماهانه با سه پارامتر است که در حوضه آبریزی کوچک با مساحت 82 کیلومتر مربع در جنوب فرانسه مورد استفاده قرار گرفته تا نتایج عدم قطعیت پارامتری حاصل از استفاده روش GLUE و در دامنه غیر قطعی [95، 5] شبیه سازی شود. همچنین به منظور ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی نتایج حاصل از مدل بیلان با نتایج مدل رگرسیون عمومی شبکه عصبی مصنوعی (GRNN) مقایسه شده است. با هدف ارزیابی دقت و اعتبار آماری ساز و کار نوین پیشنهادی در این مقاله، علاوه بر شاخص های ارزیابی معمول تشابه و عدم تشابه، از شاخص AIC نیز استفاده شده است. مشخصات آماری متعددی همچون میانگین مربعات خطا (MSE)، میانگین مربعات خطای نرمال شده (NMSE)، شاخص Nash-sutcliff، ضریب همبستگی و AIC دال بر مطلوبیت بیشتر استفاده از روش ارائه شده و همچنین بهبود نتایج حاصل از ساختار مفهومی ارائه شده در مقایسه با نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی به تفکیک دوره کالبیدن و ارزیابی است.

در دهه گذشته، یادگیری ماشین یک روش مناسب برای مدل سازی تجربی بارش-رواناب به عنوان یک مکمل مفید برای مدل های هیدرولوژیکی مطرح شده است، به ویژه در حوضه هایی که داده ها برای مدل های داده محور محدود هستند. در این تحقیق از مدل های جعبه سیاه (نروفازی و ماشین بردار پشتیبان) و مدل های جعبه خاکستری (TOPMODEL و HBV) برای شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب روزانه در حوضه نوده خاندوز که در رودخانه گرگانرود قرار دارد، استفاده شد و عملکرد آن ها با توجه به دقت پیش بینی رواناب مقایسه گردید. برای مدل های جعبه سیاه، سه سری ورودی شامل دبی، دما و بارندگی در 9 سناریوی متفاوت بر اساس داده های سری زمانی انتخاب گردید. مقایسه مقادیر میانگین مربعات خطا و ضریب تعیین نشان می دهد مدل نروفازی با دبی تا سه گام زمانی قبل و دمای گام زمانی قبل عملکرد بهتری نسبت به سایر سناریوها دارد. به طور کلی مدل های جعبه سیاه رواناب را در مرحله واسنجی و صحت سنجی با دقت بیشتری نسبت به HBV و TOPMODEL شبیه سازی کرده اند. مقایسه دقیق عملکرد کل مدل ها نشان داد که مدل های نروفازی و ماشین بردار پشتیبان رواناب را در فصل های گرم با دقت کمتری نسبت به فصل های سرد پیش بینی کرده است.

ارزیابی پتانسیل آسیب پذیری آلودگی آب زیرزمینی برای حفاظت از آب های زیرزمینی که متاثر از استفاده زیاد از کود است، ابزار مناسبی می باشد. آب زیرزمینی دشت ارومیه به علت وجود کارخانه های مختلف و کشاورزی، پتانسیل آلوده شدن را دارد. در این تحقیق از مدل دراستیک اصلاح شده و دراستیک که یک مدل جهانی است آسیب پذیری ذاتی آلودگی دشت ارومیه بررسی شد. اصلاح این مدل بر اساس بازبینی رتبه ها و وزن های فاکتورهای مختلف، با استفاده از روش های ساده آماری و در محیط GIS و با درنظر گرفتن مقدار همبستگی با غلظت نیترات آب زیرزمینی انجام شد. نتایج نشان داد که محیط آبخوان (A) همبستگی معنی دار با غلظت نیترات ندارد و از معادله اولیه حذف گردید. بیش ترین و کم ترین همبستگی معنی دار را فاکتورهای جنس خاک (s) و عمق تا سطح ایستابی (D) داشتند و به ترتیب وزن های 5 و 7/2 به آن ها اختصاص یافت. اصلاح رتبه ها و وزن ها منجر به بهبودی نتایج پهنه بندی شد، به گونه ای که همبستگی شاخص دراستیک با غلظت نیترات نسبت به دراستیک اولیه، حدود 11 درصد افزایش داشت. بر اساس شاخص دراستیک اصلاح شده از کل دشت ارومیه، 3/4، 8/30 و 9/64 درصد به ترتیب در محدوده ی آسیب پذیری کم، خیلی کم و بدون خطر آلودگی قرار داشت.

افزایش تقاضا و منابع آب ناکافی دلیل اصلی افزایش مناقشات بین ذینفعان حوضه های آبریز به خصوص حوضه آبریز سفیدرود شده است. در این تحقیق، تخصیص پایدار منابع آب با دیدگاه بهره وری سود اقتصادی و برقراری عدالت اجتماعی انجام شده است که می تواند در کاهش درگیری های بین ذینفعان مفید واقع شود. پایداری در تخصیص آب به معنای تامین حداقل نیازهای زیست محیطی در برنامه ریزی های منابع آب است که از محدودیت های مدل برنامه ریزی است. در این مطالعه، مدل بهینه سازی چندهدفه تخصیص منابع آب برای تامین حداقل نیازهای بخش محیط زیست، صنعت و کشاورزی در حوضه سفیدرود توسعه داده شد که هدف اول آن حداکثرسازی میانگین بهره وری اقتصادی و هدف دوم آن حداکثرسازی برقراری عدالت در تخصیص آب است. برای اندازه گیری عدالت از ضریب جینی استفاده شده است. برای حل مدل بهینه-سازی چندهدفه توسعه یافته از الگوریتم ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) استفاده شد که از بین مجموعه جواب های بهینه بدست آمده، بهترین جواب با نگرش تعادلی انتخاب گردید. زیرا این نگرش همزمان با بررسی سود اقتصادی ایجاد شده در هر یک از استان های ذینفع، برقراری عدالت در بین استان ها را نیز در نظر می گیرد. در ادامه، برای ارزیابی مدل بهینه سازی توسعه یافته، سناریوهایی بر اساس پارامترهای مقدار آب در دسترس و درصد تلفات انحراف آب تعریف شد، که نتایج نشان داد، این پارامترها تاثیر قابل توجهی در میزان بهره وری اقتصادی و برقراری عدالت در بین ذینفعان و در برنامه ریزی منابع آب حوضه دارد.

در تحقیق حاضر با بهره گیری از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS )، مدلی جامع به منظور مکان یابی مناطق مستعد اجرای تغذیه مصنوعی آبخوان زیرزمینی به روش پخش سیلاب، تهیه شده است. بدین منظور دشت خوی که در سالیان اخیر با افزایش بهره برداری از سفره آب زیرزمینی، بیلان آبی منفی داشته است، به عنوان مطالعه موردی انتخاب گردید. شانزده معیار شیب، کاربری اراضی، ژئومورفولوژی، زمین شناسی، فاصله از گسل، جاده، آبراهه، چاه، چشمه و قنات، میزان بارش، دما، تبخیر و تعرق، هدایت الکتریکی، گرادیان هیدرولیکی، ضخامت بخش غیراشباع آبرفت، قابلیت انتقال آبخوان و نفوذپذیری سطحی خاک در قالب چهار خوشه فیزیکی، اقلیمی، هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی دسته بندی شدند. پس از آماده سازی لایه های اطلاعاتی و تعیین وزن هر کدام از طریق نظرسنجی از کارشناسان، تلفیق لایه ها به روش Weighted Sum در محیط ArcGIS، انجام گردید. با حذف مناطق دارای محدودیت، پهنه مورد مطالعه در پنج کلاس طبقه بندی شد و تعداد شش سناریو در مناطق بسیار مناسب، پیشنهاد گردید. اولویت بندی سناریوها با اجرای مدل پیشنهادی منجر به معرفی سناریوی سوم به عنوان برترین گزینه شد. نتایج حاکی از آن است که در پهنه های غیروسیع، به دلیل تشابه بالای خصوصیات اقلیمی و هیدرولوژیکی سایت های منتخب، تصمیم نهایی تاثیر اندکی از این شاخص ها خواهد پذیرفت.

پدیده تغییر اقلیم با تغییر در میزان بارش و دمای هوا بر سیستم هیدرولوژی یک حوضه و به دلیل تعامل میان سیستم ها، بر زیرسیستم های کشاورزی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی اثرگذار بوده که شدت این اثرات نامساعد بسته به آسیب پذیری سیستم متفاوت می باشد. در این راستا بکارگیری نشانگرهای امنیت آبی در ارزیابی راهکارهای سازگاری موثر بر آسیب پذیری، کمک شایانی می نماید. در این پژوهش حوزه آبریز طشک بختگان که دارای تعامل بالایی بین سیستم های مختلف است، بعنوان منطقه مطالعاتی انتخاب گردید. در این راستا، در ابتدا به منظور شبیه سازی تغییرات اقلیم منطقه، متغیرهای بارش و دما از نتایج سه مدل گردش عمومی جو اقیانوس تحت سناریوی انتشار گازهای گلخانه ای RCP2. 6 در دوره 2020-2049 استخراج شده و جهت مدیریت عدم قطعیت ناشی از روش های ریزمقیاس نمائی، از سه روش ریزمقیاس نمایی چندایستگاهی استفاده گردید. در ادامه مدل شبیه ساز پویای یکپارچه منطقه در مقیاس حوزه آبریز تهیه شده و اثرات سناریوی تغییراقلیم و راهکارهای سازگاری با آن در حوضه برای دوره آتی شبیه سازی گردید. در نهایت با استفاده از نتایج مدل شبیه ساز، مقدار نشانگرهای امنیت آبی در ابعاد اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی در دوره پایه و در دوره آتی تحت اثر تغییراقلیم تعیین شده و میزان اثرگذاری راهکارهای سازگاری در کاهش آسیب پذیری بر اساس تغییردر این نشانگرها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که جهت کاهش آسیب پذیری سیستم در دوره آتی می بایست ضمن افزایش بهره وری اقتصادی آب در بخش کشاورزی توسط افزایش راندمان آبیاری، فعالیت کشاورزی نیز کاهش یافته و به منظور جبران خسارت اقتصادی و اجتماعی، فعالیت در بخش صنعت افزایش یابد.

پایش و تحلیل شرایط خشکسالی ازاصلیترین نیازهای مدیریت منابع آب به شمار میرود. در این پژوهش شاخصهای SPIو SPEIجهت ارزیابی خشکسالی منطقه اسفراین-سبزوار مقایسه شدند. از آنجایی که منطقه مطالعاتی مورد نظر فاقد آمار کافی و بلندمدت جهت ارزیابی خشکسالی است، داده-های بازتحلیلERA-Interimجهت تلفیق باداده های دیدبانی مورداستفاده قرارگرفت. برای این منظوربااستفاده ازرابط وب، اسکریپتPython، ECMWF WebAPIو نرم افزار ArcGIS؛ داده های اقلیمی بارش ودما برای هر یک از ایستگاه هادردوره آماری 1979 تا 2016 استخراج شد. پس ازاصلاح اریبی داده هابراساس داده های دیدبانی، داده های تلفیقی بارش و دما برای دوره آماری مورد نظر بدست آمد که مبنای محاسبه خشکسالی قرار گرفت. در نهایت ارزیابی خشکسالی و برآورد همبستگی شاخص های SPI و SPEI سه ایستگاه سرچشمه، قاسم آبادو جغتای درمقیاس زمانی3، 6، 12، 18 و 24 ماهه صورت گرفت. پس از تهیه داده های تلفیقی بازتحلیل و دیدبانی، میانگین مربعات خطا و اریبی به ترتیب از39/0 و 69/6 به 32/0و24/0 کاهش یافت؛ در نتیجه می توان از این داده ها جهت ارزیابی خشکسالی در مناطقی که داده های دیدبانی در دسترس نیستند و یا پراکنش نامناسبی دارند، استفاده کرد. نتایج ارزیابی خشکسالی نشان داددر مقیاس های زمانی کوتاه مدت فراوانی دوره های خشک و مرطوب زیاد است که با افزایش مقیاس زمانی فراوانی دوره های خشک و مرطوب کاهش می یابداما تداوم آن ها افزایش می یابد. در ایستگاه های مورد مطالعه در اکثر موارد هماهنگی در دوره های خشک و مرطوب در هر دو شاخص دیده شد. بر اساس نتایج عرضه شده در خصوص همبستگی بین شاخص های خشکسالیSPIوSPEIمشاهده شد که در همه ایستگاه های مورد بررسی، بین شاخص های خشکسالی مورد استفاده همبستگی مثبت و معنی داری وجود دارد. که این همبستگی در مناطق مرطوب تر بالاتر است. در نتیجه می توان از شاخصSPIدر مناطق فاقد داده دما و با دقت شاخصSPEIاستفاده کرد.

هدف اصلی از انجام این مطالعه، توسعه ساختار هیدرواکونومیک در حوضه زاینده رود به منظور تخصیص بهینه آب سد زاینده رود به شبکه های آبیاری پایاب این سد، در راستای حداکثرسازی منافع اقتصادی حاصل از فعالیت های کشاورزی است. برای تحقق این هدف، با تدوین مدل اقتصادی برنامه ریزی ریاضی مثبت1 (PMP)، شبیه سازی فعالیت های کشاورزی به تفکیک هر شبکه آبیاری انجام شد. با تلفیق مدل برنامه-ریزی تخصیص آب توسعه داده شده ی MODSIM حوضه با مدل اقتصادی، ساختار هیدرواکونومیک ساخته شده و بر اساس شرایط پایه سال آبی 94-1393 واسنجی و همگرایی مدل ها انجام گرفت. نتایج به کارگیری ساختار هیدرواکونومیک در مدیریت توزیع آب حاکی از تغییر محسوس در اولویت بندی تخصیص آب بوده به نحوی که شبکه های آبیاری نکوآباد و رودشت که به ترتیب اولویت های اول و پنجم تخصیص آب در شرایط معمول را دارند، پس از به کارگیری ساختار هیدرواکونومیک، اولویت های چهارم و دوم را به دست آوردند. در ادامه، پتانسیل سامانه بهره برداری موجود در شبکه آبیاری رودشت، به نمایندگی از سایر شبکه های آبیاری حوضه، به عنوان زیرساخت لازم جهت پیاده سازی تخصیص بهینه آب با رویکرد هیدرواکونومیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی سامانه بهره برداری موجود در شبکه آبیاری رودشت، عملکرد متوسط و ضعیفی را به خصوص در بخش میانی و پایین دست جهت تخصیص بهینه آب با رویکرد اقتصادی نشان می دهد.

یکی از مهم ترین روش های محاسبه فرسایش در سطح حوضه و رسوب خروجی از آن استفاده از مدل RUSLE می باشد. بررسی تحقیقات گذشته در زمینه کارائی این مدل حاکی از اهمیت بسیار بالای فاکتور توپوگرافی که خود متشکل از دو عامل شیب و طول شیب می باشد، دارد. تاکنون روابط متعددی برای محاسبه این فاکتور توسعه داده شده است که انتخاب مناسب ترین رابطه برای تخمین آن موجب ایجاد سردرگمی برای محققین می گردد. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی روش های مختلف برآورد فاکتور توپوگرافی و نیز اثر توان تفکیک مدلهای رقومی ارتفاعی (DEMs) بر مقدار رسوب محاسبه شده توسط مدل RUSLE در حوضه آبریز باراجین به انجام رسیده است. همچنین لازم به ذکر است که برای ارزیابی مدل مذکور در تخمین رسوب خروجی از حوضه، از منحنی سنجه رسوب بدست آمده از داده های رسوب مشاهداتی در ایستگاه هیدرومتری باراجین استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که استفاده از روابط مختلف، خطایی در حدود 2 تا بیش از 400 درصد در مقدار رسوب خروجی از حوضه ایجاد می نماید. همچنین نتایج نشان داد که روابط ارائه شده توسط McCoolو همکاران و Moore and Burch با دارا بودن خطای نسبی کمتر از 10 درصد بهترین روابط برای محاسبه فاکتور توپوگرافی در حوضه های پرشیب می باشند. ارزیابی اثر توان تفکیک DEM نیز حاکی از تاثیر قابل توجه آن بر مقدار رسوب خروجی از حوضه می باشد.

تخصیص بهینه منابع آب جهت مدیریت عرضه و تقاضا و بررسی تاثیر پدیده تغییر اقلیم بر سامانه های آبی امری ضروریست. هدف تحقیق، شبیه-سازی و بهینه سازی مولفه های سامانه آبی اهرچای تحت شرایط تغییر اقلیم و ارزیابی سناریوهای مختلف اقلیمی و مدیریتی جهت تصمیم گیری است. ابتدا اثر تغییر اقلیم بر متغیرهای هواشناسی با مدل های گردش عمومی جو (GCMs) تحت سناریوهای A1B، A2 و B1 بررسی می گردد. نتایج این مدل تحت سناریوهای نامبرده برای سال های 2030-2011 حاکی از کاهش بارندگی و افزایش دما می باشد. برای برآورد جریان ورودی به مخزن طی سال های 2025-2015 از مدل شبیه ساز بارش-رواناب HACRES استفاده گردیدکه با داشتن R2 و RMSE برابر با 65/0 و 12/1 در مرحله واسنجی و 56/0 و 4/1 برای صحت سنجی، عملکرد قابل قبولی داشته اند. برای تخمین نیاز آبی محصولات در دوره تغییر اقلیم از مدل CropWat استفاده شد. برای اعمال مدیریت تقاضای کشاورزی، تخصیص بهینه منابع آب و خاک با زیر مدلهایی از نوع برنامه ریزی خطی و غیر خطی (LP, NLP) به نحوی انجام شد که مراحل رشد گیاهان و حساسیت آنا به تنش های آبی لحاظ شود. تغییرات بیلان آبی مخزن جهت تخصیص در گره های مصرف با مدل WEAP، بررسی شد. برای شناسایی آثار تغییر اقلیم و پاسخ سیستم به تغییرات عرضه و تقاضا، سناریوهای گوناگون اقلیمی و مدیریتی تعریف گردید، با اعمال وزن های حاصل از مدل AHP و مقادیر شاخص پایداری برای سناریوها، استفاده از سطوح کشت بهینه، روش آبیاری نوین و کاهش مصرف سرانه شرب به عنوان بهترین گزینه مدیریتی معرفی شد که بیشترین مقدار اعتمادپذیری کمی و زمانی را بهمراه داشت.

هندسه فراکتال به عنوان ابزار کمی مناسب جهت بررسی ژئومورفولوژی زیرحوضه ها و شبکه رودخانه و مدل سازی بسیاری از پدیده های پیچیده طبیعی به کار گرفته می شود. از مهمترین شاخص های چند فراکتالی می توان از بعد تعمیم یافته فراکتال، طیف تکینگی و ضریب مقیاسی نام برد. هدف از این مقاله بررسی و ارزیابی حوضه آبریز وال نات گولچ بر اساس تحلیل چند فراکتال شکل آبراهه و مقایسه انطباقی با شاخص های ژئومورفولوژیک آن می باشد. برای این منظور داده های مورد نیاز در محیط GIS و نرم افزار Arc Map وارد شدند و از کد های توسعه داده شده در محیط MATLAB برای محاسبه شاخص های چند فراکتالی و همچنین بعد فراکتال استفاده شد. روش محاسبه بعد فراکتال مورد استفاده در این پژوهش، روش شمارش جعبه ای می باشد. ابتدا مقادیر بعد فراکتال برای هر یک از زیر حوضه های مورد نظر این منطقه به دست آمد و سپس بررسی چند فراکتال در قالب تحلیل نمودارهای بعد تعمیم یافته، طیف تکینگی و ضریب مقیاسی مستخرج از شکل آبراهه ها انجام گرفته و در نهایت شاخص های مختلف ژئومورفولوژیک اعم از: μ ، SL، S، T، BS و Re جهت زیرحوضه های مورد نظر محاسبه شد. نتایج و بررسی های مختلف نشان داد که روابط معنی داری بین این شاخص های ژئومورفولوژیک و تحلیل های چندفراکتالی وجود دارد و به تحقیق می توان جهت سایر حوضه های آبریز این نتیجه بسط داده شود.

بخار آب قابل بارش (TPW) جو یکی از پارامترهای مهم در هواشناسی و هیدرولوژی می باشد. هدف مطالعه حاضر، ارزیابی کارایی الگوریتم های سنجش از دور برآورد TPW در سطح خشکی در محدوده امواج مایکروویو و اپتیکی در نیمه غربی ایران است. در این راستا، الگوریتم برآورد TPW در محدوده امواج مایکروویو با به کارگیری داده های رادیومتر اسکن کننده پیشرفته مایکروویو 2 (AMSR2) در روزهای ابری و فاقد ابر و محصول TPW مادون قرمز نزدیک اسپکترورادیومتر تصویربردار با قدرت تفکیک متوسط (MODIS) با نام MOD05 تنها در روزهای فاقد ابر مورد ارزیابی قرار گرفتند زیرا این محصول در روزهای ابری کارایی ندارد. نتایج ارزیابی با استفاده از داده های رادیوساند در روزهای فاقد ابر نشان دهنده دقت بالاتر محصول MOD05 نسبت به الگوریتم AMSR2 بود، طوری که ضریب تعیین (R2) در TPW حاصل از سنجنده AMSR2 و محصول MOD05 به ترتیب 0. 516 و 0. 650 و مقدار جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب 5. 129 و 4. 542 میلی متر بود. در روزهای ابری مقدار R2 و RMSE مقادیر حاصل از سنجنده AMSR2 به ترتیب 0. 284 و 7. 367 میلی متر به دست آمدند. مجموعا در روزهای ابری و فاقد ابر مقدار R2 و RMSE در مقادیر TPW سنجنده AMSR2 به ترتیب 0. 420 و 5. 976 میلی متر محاسبه گردیدند.

در چند دهه اخیر آلودگی نیترات آب زیرزمینی به یک مسئله زیست محیطی جهانی تبدیل شده است. مطالعات اخیر نشان داده است که ایزوتوپ های نیتروژن و اکسیژن ملکول نیترات را می توان برای ردیابی دینامیک نیتروژن شامل شناسایی منشآ نیترات و فرآیندهای تحول نیتروژن به کار برد. در این مطالعه، جهت شناسایی منشا آلودگی نیترات و فرآیندهای تحول نیتروژن ناشی از فعالیت های انسانی در آبخوان ورامین، نسبت ایزوتوپ های پایدار (δ D-H2O و 15N-NO3، δ 18O-NO3) نمونه های آب های زیرزمینی آبخوان ورامین در جنوب شرق تهران، تعیین شده است. این روش بر اساس این واقعیت است که نیترات منشا گرفته از منابع مختلف، ترکیبات ایزوتوپی متفاوتی را نشان می دهد. علاوه بر این δ 18O-NO3 جهت شناسایی نیترات منشا اتمسفری و همچنین فرایندهای تحول نیتروژن مفید است. تغییرات غلظت نیترات آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه از mg/l 4/0 تا mg/l 59/79 با مقدار میانگین mg/l 14/25 بود. ترکیبات ایزوتوپی نیتروژن و اکسیژن نیترات در ترکیب با تجزیه و تحلیل پارامترهای هیدورشیمیایی، حداقل دو منبع عمده آلودگی نیترات در منابع آب زیرزمینی دشت ورامین را نشان می دهد. این منابع شامل فاضلاب های انسانی و کودهای حیوانی و نیتروژن آلی خاک است که شایع ترین منبع آلودگی نیترات در دشت ورامین، فاضلاب می باشد. عمده ترین فرآیندهای تحول نیتروژن در این دشت نیتریت زدایی (Denitrification) به طور خاص در غرب و جنوب غرب و نیتریت زایی (Nitrification) بیشتر در بخش مرکزی آبخوان می باشند.

امروزه برهمکنش هایی میان جوامع بشری و چرخه ی هیدرولوژیکی در حال رخ دادن می باشد که در گذشته هرگز مشاهده نشده است. بازخوردها و برهمکنش های میان سیستم های انسانی و هیدرولوژیکی نشان می دهد که فعالیت های انسانی منجر به ایجاد پیوستگی قوی میان بشر و سیستم های هیدرولوژیک شده و اثرات مثبت و منفی توسعه ی سیستم های اجتماعی از طریق تصمیم گیری های مدیریتی بر سیستم های هیدرولوژیکی بازتاب می یابند. اگرچه پیوند میان فعالیت های بشری و آب در "سیستمی از برهمکنش متقابل" سالیان مدیدی است که شناخته شده، تا کنون درک کمی از بازخوردها، برهمکنش های دوسویه و مفهوم تکامل و هم تکاملی در سیستم های پیوسته میسر نشده است. این شرایط منجر به پیدایش علم جدید «هیدرولوژی اجتماعی» با هدف درک «پویایی و هم تکاملی سیستم های پیوسته ی انسان آب» گردید. در واقع هیدرولوژی اجتماعی، مطالعه ی سیستم های پیوسته ی انسان آب مبتنی بر هم تکاملی سیستم های اجتماعی و هیدرولوژیکی می باشد که در آن چگونگی وقوع بازخوردها و برهمکنش های متقابل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. هیدرولوژی اجتماعی، شکل یافته در چارچوب های اقتصاد و سیاست، مرزهای علم هیدرولوژی را به سمت پذیرش انسان به عنوان جزئی یکپارچه با چرخه ی هیدرولوژی سوق داده و پیشرفت جدیدی در علم هیدرولوژی محسوب می شود که نیاز به بازاندیشی در خصوص این دانش را ایجاد می نماید.

در مقاله حاضر روند تغییرات کمی و کیفی در حوضه کارون بزرگ از بالادست به سمت پایین دست بررسی شد. برای بررسی روند تغییرات، 16 ایستگاه با طول دوره آماری 37 ساله (1390-1353) انتخاب گردید. پراکندگی ایستگاه ها بگونه ای در نظر گرفته شد که کل حوضه را پوشش دهند. به منظور تحلیل روند، آزمون من کندال اجرا گردید و مطابق این آزمون دبی در سراسر حوضه بجز بخش جنوب شرقی حوضه کاهش یافته است. تغییرات آماره z برای پارامترهای کیفی در ایستگاه های اهواز و شوشتر که در پایین دست حوضه قرار داشته شدیدتر بوده و در سطح معناداری یک درصد قرار دارند. پس از تحلیل غلظت آنیون ها و کاتیون ها به همراه تیپ و رخساره آب، تعیین گردید که ایستگاه های اهواز، گتوند و شوشتر دارای تیپ کلروره و رخساره سدیک و سایر ایستگاه ها تیپ بی کربناته و کلسیک دارند. کیفیت آب شرب در ایستگاه ها از بالا به سمت خروجی حوضه کارون بزرگ کاهش یافته و بدترین کیفیت مربوط به ایستگاه های اهواز، گتوند و شوشتر است که در محدوده قابل قبول قرار دارند. در بررسی کیفیت آب از نظر کشاورزی نیز تعیین گردید ایستگاه های اهواز، گتوند و شوشتر در C3S1 و سایر ایستگاه ها در C2S1 واقع شده اند. نتایج نشان می دهد کیفیت آب حوضه کارون بزرگ از بالادست به سمت پایین دست کاهش یافته است.

آب زیرزمینی حیاتی ترین منبع تامین آب در ایران است که بهره برداری پایدار از آن، از ضروریات اجتناب ناپذیر محسوب می شود. اما اضافه برداشت و غفلت از تبیین معیاری معقول برای بهره برداری پایدار از آب زیرزمینی در بسیاری از حوضه های آبریز، نابودی اکوسیستم های وابسته به آب زیرزمینی و دیگر خسارات جبران ناپذیر را در پی داشته است. با توجه به اهمیت موضوع و به دلیل داشتن شرایط نسبتا مشابه (از نظر اقلیمی) ایران با ایالت کالیفرنیا، قانون مدیریت پایدار آب زیرزمینی در این ایالت (SGMA) مورد تجزیه و تحلیل گرفت. در قانون مزبور معیارهای شش گانه ای برای بهره برداری پایدار از آب زیرزمینی معرفی گردیده است. تمامی حوضه های آبریز موظف گشته اند تا نسبت به طراحی و تدوین برنامه مدیریتی آب با هدف دستیابی به پایداری آب زیرزمینی منطبق بر معیارهای شش گانه بپردازند. نتایج بررسی های اولیه نشان داده است که اکثر محدوده های مطالعاتی از حداقل تراز برای بهره برداری از آب زیرزمینی عبور نموده اند. بنابراین الزام قانونی برای تدوین برنامه ی بلند مدت (25 ساله ) تعادل بخشی در تمامی محدوده های مطالعاتی با هدف دستیابی به تراز بهره برداری پایدار از آب زیرزمینی تصویب گردید. ضروری است تا در کشورمان نیز برداشت از آب زیرزمینی از منظر پایداری مورد بررسی قرار گرفته و تراز بهره برداری پایدار برای هر آبخانه تعیین تکلیف گردد.

با توجه به نیاز شبیه سازی سری های زمانی بارش در مقیاس های مختلف برای مقاصد مهندسی از یک طرف و عدم ثبت این پارامترها در مقیاس های ریز بدلیل مشکلات اجرایی و اقتصادی از طرف دیگر، ریزمقیاس کردن بارش به مقیاس مورد نظر، یک امر ضروری می باشد. در این مطالعه، برای ریزمقیاس کردن سری زمانی بارش ایستگاه های تبریز و سهند، با توجه به ویژگی های غیرخطی مقیاس های زمانی، مدل ترکیبی موجک-شبکه عصبی مصنوعی (WANN) پیشنهاد شده است. برای این هدف داده های سری زمانی ماهانه شش ایستگاه و روزانه چهار ایستگاه بارش حوضه آبریز دریاچه ارومیه، برای 10 سال بوسیله تبدیل موجک به زیرسری های زمانی تجزیه شده و سپس با استفاده از معیارهای اطلاعات متقابل و ضریب همبستگی، زیرسری ها رتبه بندی شده و برای ریزمقیاس کردن سری زمانی ماهانه ایستگاه های تبریز و سهند به روزانه، زیرسری های برتر به عنوان داده های ورودی به مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) وارد شد. نتایج بدست آمده از مدل WANN، با نتایج حاصل از کاربرد ANN و روش کلاسیک رگرسیون چند متغیره خطی، مقایسه شد. در مجموع نتایج مدل WANN نسبت به مدل های ANN و رگرسیون چند متغیره خطی برای اعتبارسنجی در حالت بهینه ایستگاه تبریز به ترتیب 8. 5% و 33% و در حالت بهینه ایستگاه سهند، به ترتیب 13. 7% و 26% افزایش نشان داد. لذا ملاحظه گردید که روش WANN نسبت به دو روش دیگر، دقت بالاتری داشته و به عنوان روشی مناسب جهت ریزمقیاس کردن پارامتر های هیدروکلیماتولوژیکی پیشنهاد می گردد.

در این مطالعه تراز آب زیرزمینی منطقه کبودر آهنک واقع در استان همدان، ایران با استفاده از مدل های مادفلو، ماشین آموزش نیرومند (ELM) و ویولت-ماشین آموزش نیرومند WA-ELM)) شبیه سازی می شود. تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی نشان می دهد که مدل های عددی تراز آب زیرزمینی را با دقت قابل قبولی شبیه سازی می کنند. به عنوان مثال مقادیر ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی برای مدل مادفلو به ترتیب مساوی 0. 917 و 0. 0004 بدست آمد. سپس با ترکیب های ورودی مختلف و با استفاده از گام زمانی صحیح، به صورت تاخیرهای متفاوت 10 مدل مختلف برای مدل های ELM و WA-ELM تعریف می شود. با ارزیابی کلیه توابع فعال سازی مدل ELM، تابع فعال سازی sigmoid مقادیر تراز آب زیرزمینی را با دقت بیشتری پیش بینی می کند. همچنین Daubechies2 به عنوان خانواده ویولت مدل های WA-ELM انتخاب می شود. بر اساس نتایج مدل های عددی مختلف، مدل WA-ELM به عنوان مدل برتر در پیش بینی تراز آب زیرزمینی انتخاب می شود. برای مدل برتر مقادیر ضریب همبستگی و ضریب نش به ترتیب برابر 0. 959 و 0. 915 محاسبه شده است.