تحقیقات منابع آب ایران
سال:1399 | دوره:16 | شماره:3 |تعداد مقالات:27

بحران آب ناشی از رشد سریع جمعیت، توسعه اقتصادی نامتوازن، تغییر اقلیم و همچنین مدیریت ناکارآمد منابع آب مهم ترین تهدید در قرن حاضر شناخته شده است. منابع آب زیرزمینی به عنوان یکی از مهم ترین منابع آب در دسترس، در سال های اخیر با چالش های زیادی مواجه شده است، به گونه ای که از 609 دشت کشور، 404 دشت به عنوان دشت ممنوعه اعلام شده است. بخش کشاورزی به عنوان مهم ترین مصرف کننده منابع آب دشت ها، نقش زیادی در شکل گیری این بحران داشته است. در این تحقیق نقش محصولات زراعی غیر استراتژیک مختلف در افت سطح آبخوان و همچنین بر درآمد کشاورزان در دراز مدت با استفاده از مدل سیستم دینامیک بررسی شده است. آبخوان دشت قزوین که از سال 1342 به عنوان دشت ممنوعه اعلام شده است به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد. بدین منظور بعد از جمع آوری سری زمانی داده ها و رفع نقایص آن، مدل شبیه سازی 15 ساله علت و معلولی با استفاده از نرم افزار Vensim PLE توسعه یافت و با استفاده از الگوریتم ژنتیک کالیبره گردید. نتایج نشان داد آب انتقالی از سد طالقان به دشت قزوین باعث کاهش مقدار افت سطح آبخوان در طول 15 سال به اندازه 10 متر شده است. حساسیت سطح ایستابی و درآمد خالص کشاورزان به تغییرات سطح زیر کشت 17 محصول در دشت قزوین بررسی گردید و نتایج نشان داد درآمد کشاورزان بیشترین حساسیت را به کشت انگور با ردپای بالای اقتصادی دارد و از طرف دیگر سطح ایستابی نیز بیشترین حساسیت را به کشت محصول گندم دارد. در ادامه اثرات حذف برخی محصولات زارعی با نیاز آبی بالا و غیراستراتژیک از الگوی کشت بر درآمد کشاورزان و سطح ایستابی ارزیابی گردید. نتایج نشان می دهد سناریو عدم کشت محصولات زراعی غیراستراتژیک به عنوان سناریوی تعادلی توسط هر چهار روش حل اختلاف در حالت متقارن انتخاب گردید.

پیش بینی سیلاب واریزه ای جهت کاهش خسارات ناشی از آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف این تحقیق پیش بینی غلظت رسوبات سیلاب (واریزه ای و معمولی) توسط مدل های شبکه بیزین و شبکه عصبی در حوضه های امامه، ناورود و کسیلیان است که به ترتیب در استان های تهران، گیلان و مازندران واقع شده اند. بدین منظور، متوسط ارتفاع، شیب حوضه، مساحت حوضه، بارش فعلی، بارش پیشین (به مدت 3 روز قبل) و دبی 1 روز قبل به عنوان متغیرهای ورودی انتخاب شدند. سپس برای تعیین موثرترین عوامل بر غلظت رسوبات سیلاب، 32 سناریو ارزیابی شد. برای سناریو حاصل از کلیه عوامل منتخب، شاخص های R2 و MAPE در مرحله آزمون، به ترتیب 97/0 و %55/8 برآورد گردید. ارزیابی اثر متغیرهای مختلف نشان داد موثرترین عوامل بر دقت پیش بینی شبکه بیزین به ترتیب ارتفاع حوضه، بارش فعلی، دبی روز قبل، مساحت حوضه و بارش پیشین یک روز قبل می باشند. شاخص های R2 و MAPE برای این سناریو 91/0 و %01/11 است که به دلیل داشتن کمترین تعداد عوامل ورودی و بالاترین دقت به عنوان بهترین سناریو انتخاب گردید. مقایسه عملکرد مدل بیزین با مدل شبکه عصبی نشان داد مدل شبکه بیزین دقت پیش بینی بالاتری دارد. موثرترین عوامل شناسایی شده می تواند برای پیش بینی سیلاب واریزه ای در حوضه های مشابه استفاده گردد.

پایش کمی و کیفی آب های زیرزمینی قسمت جدانشدنی سیستم اطلاعات محیط زیستی است. روش های مختلفی برای طراحی شبکه پایش آب زیرزمینی وجود دارد. در تحقیق حاضر سعی بر این بود تا روشی نوین جهت طراحی منعطف شبکه پایش تدوین شود. منظور از منعطف این است که نتایج حاصل از این تحقیق به تصمیم گیرنده این امکان را می دهد تا با در نظر گرفتن سطح بودجه اختصاص یافته به طرح، تعداد محدودی از چاه های با اولویت بالا را انتخاب کند. همچنین این امکان وجود دارد تا این روش به راحتی برای چاه های در دست مطالعه یا احداث نیز استفاده گردد. همینطور در این روش طراحی منحصر به پایش فقط یک پارامتر (در تحقیق حاضر غلظت EC) نیست و به سادگی می توان یک یا چند پارامتر را جایگزین نمود. برای محاسبه آسیب پذیری آبخوان مدل DRASTIC استفاده شده است که از هفت لایه مربوط به آبخوان شامل عمق آب زیرزمینی، تغذیه خالص، مصالح تشکیل دهنده آبخوان، نوع خاک، توپوگرافی، ماهیت منطقه غیر اشباع و هدایت هیدرولیکی مصالح آبخوان تشکیل شده است. که وزن لایه های آن با استفاده از الگوریتم تکاملی تفاضلی (DE) به منظور یافتن بیشترین همبستگی بین نقاط آسیب پذیر و نقاطی که غلظت بالایی از هدایت الکتریکی دارند، بهینه شده اند. در نتیجه ی این بهینه سازی مقدار تغذیه آبخوان (نفوذ واقعی آب به آبخوان) بیشترین همبستگی را دارد که این موضوع با استفاده از مقایسه نقشه های تغذیه و هدایت الکتریکی صحت سنجی می گردد. سطح حوضه به سلول هایی با ابعاد 60 متر تقسیم شد. در استراتژی اول سلول هایی که حداقل در 60 درصد حالات مقدار آسیب پذیری آن ها بیشتر از میانگین است و در استراتژی دوم سلول هایی که حداقل در 25 درصد حالات مقدار آسیب پذیری آن ها بیشتر از میانگین به علاوه انحراف معیار است، مشخص شده اند. با کمک مدل WhAEM2000 حریم حمایتی (10 ساله) چاه های آب شرب موجود محاسبه شد و در نهایت چاه های پایش به وسیله تعداد سلول های محصور در حریم هر چاه اولویت بندی شدند.

یکی از مزیت های طراحی شبکه های توزیع آب به صورت نواحی مجزا، شناسایی نشت موجود در هر ناحیه با کنترل جریان ورودی و خروجی می باشد که البته این کار نیازمند مجزاسازی و نصب دبی سنج بین لوله های رابط هر ناحیه است. با توجه به اینکه اکثر شبکه های موجود به صورت سنتی و غیرمجزا گسترش یافته اند، تبدیل آنها به نواحی مجزا نیازمند هزینه های زیاد و حتی گاهی غیراجرایی است. در مقاله حاضر برای شناسایی نشت بین نواحی، ایده ی نظری نواحی مجزای مجازی ارایه شده است. نوآوری این مقاله، امکان تبدیل شبکه ها به نواحی مجزا با استفاده از ترکیب تیوری گراف و شبکه عصبی مصنوعی برای یافتن نشت بدون استفاده از دبی سنج می باشد. روش پیشنهادی علاوه بر کاهش هزینه های لازم برای دبی سنجی، باعث افزایش سرعت در شناسایی محدوده های نشت می شود. علاوه بر این، نیازی نیست تعداد گره های نشت، قبل از شروع عملیات نشت یابی مشخص باشد. روش پیشنهادی برای شبکه ی توزیع آب شهر Balerma در اسپانیا با 443 گره و 454 لوله برای دو، سه و چهار نشت همزمان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مقاله حاضر نشان می دهد که نظریه ی پیشنهادی در روش ارایه شده، قادر به شناسایی نشت در هر ناحیه می باشد و با این روش می توان تعداد نواحی مجزای بهینه برای هر شبکه را تعیین کرد. در تمامی مثال ها، ناحیه ی نشت به درستی پیش بینی شد و حداکثر خطای تعیین مقدار نشت حدود 5/6 درصد بود.

سیاست های مدیریت آب شهری، اثرات مستقیم و غیرمستقیم و نیز مثبت و منفی گسترده ای بر جنبه های مختلف دارند و می توانند با اثرگذاری بر اجزای مختلف سیستم، شدت و گستره این تبعات را تحت تاثیر قرار دهند. همچنین اعمال این سیاست ها بر سیستم های اجتماعی که از عامل های انطباق پذیر با رفتارهای پیچیده تشکیل شده اند (اثرات غیرمستقیم) و در مقیاس میکرو با یکدیگر در تعامل اند، موجب بروز پدیده های نوظهور در سطح سیستم (مقیاس ماکرو) می شوند. علاوه بر پیچیدگی های ناشی از ماهیت درونی سیستم های اجتماعی-اکولوژیکی و چرخه تامین-تقاضای آب شهری، رفتارهای پیچیده زیرساخت های شهری نیز چالش دیگری را در این حوزه پدید می آورد. بنابراین سیستم آب شهری، به عنوان یک سیستم انطباق پذیر پیچیده شناخته می شود که نیازمند ارزیابی یکپارچه و مدل سازی پیچیدگی های سیستم در ابعاد مختلف است. لذا این مقاله به مروری بر دو مفهوم اصلی پیرامون ارزیابی و مدل سازی سیاست های زیست محیطی از جمله سیاست های مدیریت آب شهری، یعنی (1) مدل سازی سیستم های انطباق پذیر پیچیده و (2) ارزیابی و مدل سازی یکپارچه و انواع رویکردهای رایج در آنها می پردازد. با مرور این مفاهیم و تحقیقات پیشین در حوزه مدیریت آب شهری، چرخه تعاملاتی و فرآیند مدل سازی در این حوزه استخراج می شود. این مقاله با مقدمه ای در رابطه با اهمیت مدیریت آب شهری به ویژه مدیریت تقاضا، آغاز و با مروری بر الزامات و مفاهیم اساسی در ساختار ارزیابی و مدل سازی سیاست های زیست محیطی ادامه می یابد. سپس چارچوب پیشنهادی بر مبنای تحقیقات گذشته ارایه و در نهایت مدل سازی عامل بنیان، به عنوان رویکردی قدرتمند در ارزیابی و مدل سازی مدیریت آب شهری به کمک دو رویکرد فوق مورد بررسی قرار می گیرد.

پدیده تغییر اقلیم یکی از مهمترین چالش های زیست محیطی است که بر روی منابع پایه از جمله منابع آب تاثیرات بسزایی دارد، لذا ارزیابی این پدیده و پیش بینی تاثیر آن بر محیط زیست، منابع زیست محیطی، کشاورزی و منابع آبی، امری لازم و ضروری است. در این تحقیق، به شبیه سازی پارامترهای اقلیمی با مدل گردش عمومی جوی اقیانوسی GFDL-CM3 تحت دو سناریوی پرکاربردRCP4. 5 و RCP8. 5 در دو دوره زمانی 2040-2021 و 2060-2041 در شش اقلیم مختلف ایران پرداخته شده و با استفاده از نتایج آن، محاسبات پیش بینی ردپای آب محصولات کشاورزی در دو جزء ردپای آب آبی و آب سبز انجام گردید. برای این منظور ابتدا 31 ایستگاه از سطح کل ایران انتخاب و با اقلیم بندی یونسکو در شش کلاس اقلیمی طبقه بندی گردیدند و سپس داده های 30 ساله آماری هواشناسی آنها وارد مدل ریزمقیاس کننده ی LARS-WG گردیده و با تولید 200 سری داده به تولید داده های هواشناسی در دوره های زمانی مورد نظر پرداخته شد. نتایج نشان داد که در طی دوره های آتی دما در بین مناطق مورد مطالعه از 5/0 درجه تا 03/2 درجه افزایش پیدا می کند و تغییرات بارندگی نیز از 16-میلیمتر کاهش تا 2/100 میلیمتر افزایش خواهد داشت و این سبب تغییرات ردپای آب سبز و آبی محصولات در اقلیم های مختلف ایران به ترتیب از 44/13-درصد تا 53/37 درصد در ردپای آب سبز و 77/18-درصد تا 20/38 درصد در ردپای آب آبی می گردد. در بین اقلیم های مورد بررسی نیز دو اقلیم SA-K-W (نیمه خشک سرد گرم) و PH-C-W (خیلی مرطوب خنک گرم) با بیشترین کاهش ردپای آب سبز و بیشترین افزایش ردپای آب آبی مواجه خواهند شد و بیشتر از سایر اقلیم ها تحت تاثیر تغییر اقلیم و عواقب ناشی از آن قرار خواهند گرفت.

طی سال های اخیر برنامه های سیاستی متعددی مانند احداث سدها و بندهای ذخیره ای بر روی منابع آب سطحی در مناطق بالادست، سهمیه بندی نهاده آب در بخش زراعی، کنتورگذاری چاه های استحصال آب زیرزمینی و پلمپ چاه های بهره برداری غیرمجاز جهت رفع مشکلات کم آبی در زیربخش کشاورزی استان کرمان به کار گرفته شده اند. تحقق این برنامه های سیاستی در طرف عرضه منابع آب، آثار و پیامدهای متعددی را بر الگوی کشت و بازده درآمدی کشاورزان در جنوب استان کرمان داشته و برنامه ریزی مناسبی را برای مدیریت منابع آب و تولیدات کشاورزی در این منطقه ایجاب می کند. به همین منظور، در این مطالعه با استفاده از اطلاعات آماری مربوط به سال زراعی 1397-1396 و الگوی برنامه ریزی اقتصادی پیشرفته PMP، ابتدا ارزش اقتصادی نهاده های زمین و آب کشاورزی در جنوب استان کرمان برآورد و سپس آثار بالقوه سیاست گذاری های طرف عرضه منابع آب بر زیربخش کشاورزی این منطقه ارزیابی شد. نتایج نشان داد که با اعمال سیاست های طرف عرضه منابع آب، الگوی زراعی به سمت توسعه سطح زیرکشت محصولات غله ای و کم آب سوق می یابد و محصولات پیاز، پنبه و سبزیجات بیشترین کاهش سطح زیرکشت را تجربه می کنند. در چنین شرایطی، کشاورزان کرمانی حدود یک سوم ارزش اقتصادی نهاده آب کشاورزی را در قالب هزینه های استحصال و انتقال آب پرداخت و کشش قیمتی تقاضای آبی معادل با 175/0 را به خود اختصاص می دهند. براساس نتایج حاصله، اعمال سیاست گذاری طرف عرضه منابع آب علی رغم تشویق کشاورزان به صرفه جویی در مصرف آب آبیاری، مجموع بازده ناخالص حاصل از الگوی کشت را حدود 92/0-تا 46/3-درصد نسبت به شرایط سال پایه کاهش داد. در پایان جهت مدیریت بهینه منابع آب تحت شرایط سیاست گذاری طرف عرضه، به کارگیری این سیاست ها با برنامه های تعدیلی در طرف تقاضای آب (قیمت گذاری های متعادل)، حذف محصولات با نسبت سود به آب مصرفی پایین (پیاز، پنبه و سبزیجات) از الگوی کشت و تخصیص تولید محصولات استراتژیک (مانند سیب زمینی) به مناطق با شرایط و سودآوری مناسب در زیر بخش کشاورزی استان کرمان پیشنهاد شد.

تبخیر-تعرق یکی از مولفه های مهم بیلان آب در یک حوضه ی آبریز می باشد. در دهه های اخیر، روش ها و مدل های زیادی برای تخمین نرخ تبخیر-تعرق واقعی بر اساس داده های حاصل از سنجش از دور توسعه داده شده است. در این راستا، استفاده از معادله بیلان انرژی در سطح زمین منجر به توسعه ی مدل های بیلان انرژی سطح (SEB) از قبیل SEBAL و METRIC شده است. با وجود استفاده گسترده از این الگوریتم ها، کماکان در به کارگیری آن ها چالش هایی از قبیل پیچیدگی الگوریتم و فرآیند زمان بر انتخاب پیکسل گرم و سرد توسط کاربر با تجربه، وجود دارد. هدف از این پژوهش، توسعه و معرفی جعبه ابزاری جدید در محیط MATLAB برای تخمین نرخ تبخیر-تعرق واقعی با استفاده از الگوریتم METRIC و تصاویر Landsat 8 است که بر خلاف مدل های قبلی توسعه داده شده، انتخاب پیکسل گرم و سرد به صورت خودکار انجام می پذیرد. همچنین به کمک این جعبه ابزار، تبخیر-تعرق ماهانه برای دشت ارومیه در سال 2016 میلادی تخمین زده شده و با نتایج مطالعات پیشین در این دشت با استفاده از تصاویر سنجند ه مودیس مقایسه گردیده است تا کارایی استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک مکانی بالا در مطالعات کاربردی مربوط به مدیریت آب و کشاورزی تبیین گردد.

پیش بینی خشکسالی نه تنها یکی از چالش های اساسی کشور بلکه چالشی برای کشورهای دارای فناوری مدلسازی دینامیکی پیش بینی ماهانه است. با توجه به خسارت های سنگینی که توسط بروز پدیده ی خشکسالی به بشر تحمیل می گردد، پیش بینی هرچه دقیق تر خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش تلفیقی موجک-شبکه عصبی یکی از روش های بسیار دقیق برای این مهم می باشد. یک عامل مهم و تاثیر گذار در نتایج تبدیلات موجک، استفاده از موجک مادر مناسب می باشد. هدف از این پژوهش تعیین موجک مادر بهینه برای پیش بینی دقیق تر انواع خشکسالی می باشد. بدین منظور به ترتیب از داده های بارش روزانه، دبی روزانه و تصاویر ماهواره ای مربوط به شهر تهران از سال 1969 تا سال 2016 به عنوان داده های خام برای محاسبه ی سری زمانی خشکسالی هواشناسی، هیدرولوژیکی و کشاورزی استفاده گردید. برای پیش بینی خشکسالی ها از روش تبدیلات موجک WT1 و شبکه عصبی PNN2 توامان استفاده شد. از هر سری زمانی خشکسالی تبدیلات موجک با استفاده از موجک haar و bior1. 1 گرفته شد و پیش بینی توسط شبکه ی عصبی انجام پذیرفت. نتایج پیش بینی با استفاده از موجک مادر haar نشان داد ضریب همبستگی برای خشکسالی های هواشناسی، هیدرولوژیکی و کشاورزی به ترتیب 68039/0، 76271/0 و 92697/0 می باشد. سپس، پیش بینی هر نوع خشکسالی با موجک مادر bior1. 1 انجام پذیرفت و مشخص شد ضریب همبستگی برای خشکسالی هواشناسی، هیدرولوژیکی و کشاورزی به ترتیب 71169/0، 74147/0 و 82049/0 می باشد. نتایج کلی نشان داد که موجک مادر bior1. 1 برای پیش بینی خشکسالی هواشناسی بهتر ظاهر شده و نتایج بهتری را در اختیار ما قرار می دهد. اما در خصوص پیش بینی دو نوع خشکسالی هیدرولوژیکی و کشاورزی موجک مادر haar نتایج بهتری در اختیار ما قرار می دهد.

برداشت بیش از حد از سفره های آب زیرزمینی در کشور سبب افت شدید سطح ایستابی آبخوان و از بین رفتن لایه های آبدار زمین گردیده است که از آثار آن پدیده فرونشست می باشد. دقیق ترین راه برای آسیب شناسی پدیده فرونشست، عملیات صحرایی است که بسیار پرهزینه و زمان بر است. از این رو امروزه از روش جدید داده های سنجش از دور استفاده می شود که ابزاری قدرتمند، ارزان و با دقت مناسب جهت سنجش بزرگ مقیاس و سریع فرونشست می باشد. هدف از این پژوهش، اندازه گیری میزان فرونشست استان قزوین با استفاده از روش تداخل سنجی تفاضلی راداری و سنجش اثرات تخلیه آب زیرزمینی و لایه بندی خاک بر این پدیده است. جهت ارزیابی بلندمدت فرونشست از ترکیب داده های ماهواره های Envisat، Alos Palsarو Sentinel از سال های 2003 تا 2017 استفاده شده است. تغییرات تراز سطح ایستابی آبخوان قزوین نیز با استفاده از داده های 180 چاه مشاهده ای مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش میانگین سالانه فرونشست سال های 2003 تا 2017 در محدوده آبخوان قزوین 9/39 میلیمتر و در استان قزوین این مقدار کمتر و حدود 33 میلیمتر بوده است. با مشاهده محدوده فرونشست در سطح استان قزوین دیده شد بیشترین فرونشست ها در محدوده آبخوان رخ داده است و در آنجا ضخامت لایه ریزدانه بیشتر بوده است. همچنین بیشینه فرونشست مربوط به شمال بویین زهرا و مرز تاکستان می باشد که بیشترین تخلیه آب زیرزمینی و سطح زیر کشت را دارا هستند. در نهایت نتایج این پژوهش همبستگی بین افت سطح ایستابی و ضخامت لایه ریزدانه با وقوع پدیده فرونشست در استان قزوین را نشان داده است.

کیفیت آب در آبیاری قطره ای برای جلوگیری از رسوب گذاری و خوردگی اجزای سامانه بسیار مهم است. در کشور بیشتر از منابع آب زیرزمینی در آبیاری قطره ای استفاده می شود. استان قزوین یکی از استان هایی است که با مشکل کم آبی مواجه شده است. لذا استفاده از آبیاری قطره ای مورد توجه کشاورزان قرار گرفته است. هدف از مطالعه حاضر بررسی کیفیت آب های زیرزمینی با توجه به دو خاصیت رسوب گذاری و خورندگی است. برای این منظور از شاخص های لانژیلیر (LSI)، رایزنر (RSI) و پوکوریوس (PSI) برای تعیین خاصیت رسوب گذاری و خورندگی آب های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه استفاده شد. سپس از زمین آمار برای تهیه نقشه های پهنه بندی از شاخص ها استفاده شد. در ادامه روند زمانی تغییرات این شاخص ها بررسی شد. با توجه به نتایج شاخص LSI با استفاده از کریجینگ معمولی، بیشتر مساحت محدوده دشت قزوین در بازه 0 تا 2 قرار دارد که نشان از رسوبگذاری کم، متوسط و در برخی از سال ها رسوبگذاری زیاد آب های زیرزمینی می باشد. همچنین با توجه به نتایج شاخص RSI بیشتر مساحت محدوده دشت در بازه 6 تا 7 قرار دارد که نشان از خورندگی کم آب های زیرزمینی می باشد. بر اساس نتایج کریجینگ شاخص با توجه به شاخص LSI، مساحت 80 تا 100 درصد منابع آب زیرزمینی قزوین بیش از حد آستانه می باشد. همچنین نتایج شاخص RSI، بیش ترین درصد مساحت محدوده مطالعاتی، 80 تا 100 درصد بیش از حد آستانه قرار دارد. بنابراین، در پهنه هایی که مشکل رسوب گذاری وجود دارد برای جلوگیری از گرفتگی قطره چکان ها اقداماتی نظیر اسیدزنی به آب آبیاری یا آبشویی دوره ای با اسید توصیه می شود.

هدف از این مطالعه بررسی شدت اثر تغییر اقلیم با استفاده از مدل های گروه CMIP5 تحت سناریوهای انتشار RCP بر منابع آب زیرزمینی دشت ورامین می باشد که خروجی این مدل ها توسط نرم افزار LARS-WGریزمقیاس و واسنجی شد. برای این منظور از دوره (2005-1989) به عنوان دوره پایه جهت انتخاب مدل مناسب منطقه و دوره (2050-2021) جهت بررسی شاخص NISTOR در آینده استفاده گردید. نتایج نشان داد که مدل EC-EARTH در شبیه سازی دما و بارش در منطقه مطالعاتی از سری CMIP5 تحت سه سناریوی RCP2. 6، RCP4. 5 و RCP8. 5 برای دوره آینده عملکرد بالایی دارد. بطور میانگین دمای متوسط در منطقه مطالعاتی، تحت سناریوهای خوشبینانه و حد واسط به ترتیب RCP2. 6 و RCP4. 5، افزایش 1 تا 2/1 درجه سانتیگراد را نسبت به دوره پایه پیش بینی کرد در حالیکه همین افزایش دما بر اساس بدبینانه ترین سناریو یعنی RCP8. 5 در دوره 2050-2020 بطور متوسط افزایش حدود 5/1 درجه سانتیگراد نسبت به دوره پایه پیش بینی گردید. همچنین در دوره های آتی، افزایش بارش در فصل بهار و کاهش بارش در فصل پاییز مشاهده گردید. بطور کلی سناریوی RCP4. 5 بیشتر از دو سناریوی دیگر افزایش بارش سالانه در 30 سال آینده نسبت به دوره پایه را نشان داد. همچنین نتایج ماتریس استنتاجی NISTOR با درنظر گرفتن بارش موثر و شاخص اقلیمی De-Martone نشان داد که در هر سه سناریو شدت اثرات تغییر اقلیم بر روی منابع آب زیررمینی دشت ورامین در سه دهه آینده قابل توجه (شدید) می باشد که نشان دهنده کاهش مقدار تغذیه منابع آب زیرزمینی است.

اکوسیستم دریاچه ارومیه، در سال های اخیر با بحران کاهش فزاینده سطح آب به دلیل از دست رفتن منابع تغذیه کننده آب سطحی خود روبرو بوده است. در این پژوهش به منظور بررسی تاب آوری ناحیه ای در حوضه آبریز دریاچه ارومیه، در مقابل تخریب تراکم شبکه آبراهه ای، اقدام به توسعه ماتریس تابع عملکرد در روش احتمالاتی مرتبه اول قابلیت اطمینان (FORM) شده است. پایه محاسبات در محیط برنامه نویسی پایتون بر اساس تغییرات لایه تجمع جریان، به عنوان عامل مهم تغذیه آب سطحی دریاچه ارومیه می باشد. تهیه لایه تجمع جریان، بر اساس مدل رقومی ارتفاع 30 متری سنجنده Aster در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی و ملاک تغییرات آن بر مبنای لایه های تراکم شبکه آبراهه ای مختلف و با آستانه های ترتیب توانی معین، در روش استخراج خودکار مسیر جریان طبیعی بوده است. تابع عملکرد در روش FORM با تخمین انحراف استاندارد، میانگین و همبستگی خطی، بین دو دسته تراکم شبکه جریان، با آستانه های 100، 300 و 1000 و همچنین 1000، 3000 و 10000 و به صورت کسر دو مجموعه، نقاط مختصاتی تهیه شد. نتایج حاکی از آن است احتمال شکست در حوضه آبریز، بدون احتساب محیط دریاچه، بین دو رقم 28 تا 72 درصد متغیر است. برای نوار مرزی نمایش آسیب پذیری دریاچه، کم ترین تاب آوری در بخش های غربی، شمال غربی و جنوبی است. آسیب پذیری با تخریب شبکه آبراهه ای مطابق با روش FORM در بیشترین مقدار خود با رقم 86 درصد در محدوده میانه غربی مساحت دریاچه رخ می دهد.

وجود تغییر اقلیم و آثاری که بر روی دما، بارش و آورد رودخانه ها برجای می گذارد، مورد تایید بسیاری از مطالعات در سراسر جهان بوده است. این تحقیق با هدف ارزیابی اثرات ناشی از تغییر اقلیم بر میزان آورد رودخانه ارس در مقیاس های مختلف زمانی انجام پذیرفته است. در این تحقیق برای تحلیل آینده و پیش بینی حداقل و حداکثر تغییرات آینده از سناریوهایRCP2. 6، RCP4. 5 و RCP8. 5 برای دوره زمانی آینده نزدیک (2017-2036) از مدل HadGEM و مدل ریز مقیاس گردانی LARS-WG استفاده شد. به منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب و بررسی مقدار آورد رودخانه ارس در دوره های آتی، خروجی های سناریوهای اقلیمی به مدل SWATکه برای دوره پایه واسنجی و صحت سنجی شده است، وارد شده و نتایج آن مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. برای این منظور از داده های ماهانه بارش ایستگاه سینوپتیک پارس آباد در طی دوره 2005-1985 به عنوان داده های شاهد استفاده شد. جهت ارزیابی و مقایسه دقت داده های ریز مقیاس شده، مقایسه داده های دوره پایه و داده های تاریخی تولید شده توسط مدل با استفاده از پارامترهای خطاسنجی انجام شد که به عنوان مثال مقدار شاخص NSE برای بارش، دمای حداقل و دمای حداکثر به ترتیب 695/0، 624/0 و 054/2 به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده هر سه سناریو افرایش بارندگی را برای ماه های آگوست و دسامبر و کاهش بارندگی را برای ماه های آپریل و نوامبر پیش بینی نموده اند، لیکن به طور کلی مجموع بارش متوسط سالانه در دوره 2017-2036 حوزه آبخیز ارس روند کاهشی خواهد داشت. همچنین هر سه سناریو افزایش دمای حداقل و دمای حداکثر را در تمامی ماه ها و فصول سال پیش بینی کرده اند. نتایج بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر آورد رودخانه ارس نیز حاکی از کاهش 7/30، 2/30 و 2/22 درصدی دبی ورودی به رودخانه تحت سناریوهای RCP8. 5، RCP4. 5 و RCP2. 6 می باشد. به طور کلی و با توجه به نتایج به دست آمده از مدل های استفاده شده، در منطقه مورد مطالعه دما افزایش و بارش کاهش خواهند داشت که بر آورد رودخانه ارس تاثیر منفی خواهد داشت و نیازمند مدیریت صحیح و اصولی بهره برداری از منابع آبی می باشد.

کارآیی مدل های هیدرولوژیکی در شبیه سازی رفتار یک حوضه به برآورد دقیق و اعتبار داده های خروجی مدل بستگی دارد. از آنجایی که مدل های هیدرولوژیکی توزیعی به دلیل جامعیت در تحلیل پدیده های چرخه هیدرولوژی دارای پارامترهای متعددی هستند، در معرض عدم قطعیت خواهند بود. بنابراین، شناسایی و تجزیه و تحلیل عدم قطعیت پارامترهای حساس مدل ضروری می باشد. در این مطالعه عدم قطعیت ناشی از پارامترهای مدل SWAT در برآورد رواناب حوضه آبخیز کارده بررسی شد و واکنش مدل به تغییر در پارامترهای آن با روش آنالیز حساسیت فراگیر ارزیابی گردید. واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل با استفاده از آمار ماهانه رواناب خروجی حوضه در بازه زمانی 2006-2000 انجام و همچنین عملکرد مدل در بازه 2012-2008 اعتبارسنجی شد. با توجه به مقادیر ضریب کارآیی نش-ساتکلیف در دوره های واسنجی (64/0) و اعتبارسنجی (68/0)، مدل توسعه یافته SWAT کارآیی خوبی برای شبیه سازی جریان رودخانه کارده نشان داد. همچنین در دوره های واسنجی و اعتبار سنجی به ترتیب 68 و 93 درصد داده های مشاهداتی در باند عدم قطعیت تولید شده توسط الگوریتم GLUE قرار گرفتند. این نتایج ضمن تایید نکویی برازش مدل به شرایط حوضه آبخیز سد کارده، نشان داد که بازه عدم قطعیت تولید شده در تحلیل اثر عدم ایستایی پارامترهای مدل بر رواناب شبیه سازی شده می تواند بخش وسیعی از سناریوهای محتمل آبی در حوضه مطالعاتی را در برگیرد. در نتیجه، با شناخت بازه آماری تغییرات قابل قبول پارمترهای حساس مدل و کمی سازی اثر این تغییرات بر خروجی مدل توسط الگوریتم GLUE، قابلیت اجرایی مدل واسنجی شده SWAT در شرایط مختلف عدم قطعیت در حوضه مطالعاتی تضمین می گردد.

رشد سرسام آور اطلاعات در شاخه های علمی و عدم امکان تعقیب اطلاعات توسط اندیشمندان و نیاز مبرم به مطالعات مروری از سویی و اهمیت استراتژیک مدیریت منابع آبی از سوی دیگر و ایضا با عنایت به شکل گیری دیسیپلین علمی جدیدی با عنوان "هیدرولوژی اجتماعی" که تاکید بر باهم نگری عوامل اجتماعی و طبیعی برای برطرف نمودن ضعف روش های هیدرولوژیک جاری دارد و نهایتا نیاز دانشجویان و شاید بخشی از جامعه علمی کشور به کسب آگاهی از توسعه رو به تزاید مفاهیم در این دیسیپلین جدید، انگیزه مطالعه مروری جامعی پیرامون فعالیت های علمی صورت گرفته از ابتدای طرح عنوان هیدرولوژی اجتماعی تاکنون، شکل گرفت. برای انجام مطالعه و تامین اعتبار علمی اطلاعات، از پایگاه های داده ای معتبر استفاده و تقریبا اغلب منابع اعم از مقاله، کتاب، و یا اسناد علمی، مورد بررسی قرار گرفته اند و با استفاده از روش مرور روایتی، اطلاعات تولیدشده در چهار گروه؛ 1. مفهوم سازی، 2. کاربرد در کشاورزی، 3. مطالعات سیلاب و خشک سالی و 4. مطالعات مدل سازی و حوضه های آبریز، طبقه بندی شدند. طبق بررسی های صورت گرفته، علی رغم رشد سریع این دیسیپلین در محافل علمی، هنوز چالش های مهمی بر سر راه توسعه آن وجود دارد که نیاز به انجام مطالعات بیشتر مفاهیم پایه ای، روش شناختی و هستی شناختی در هیدرولوژی اجتماعی را ضروری می نماید.

به منظور مدیریت و بهره برداری بهینه از منابع آب زیر زمینی آگاهی از تغییرات مکانی-زمانی سطح ایستابی و لزوم پیش بینی و مدل سازی آنها به منظور شناخت دقیق تر رفتار آبخوان نسبت به محرک های طبیعی و انسانی، امری ضروری است. با توجه به توسعه روزافزون فرامدل ها و ترکیب آنها با الگوریتم های بهینه سازی به منظور مدل سازی و پیش بینی متغیرهای هیدروژیولوژیکی، این سوال که استفاده از مدل های ترکیبی چقدر می تواند عملکرد فرامدل ها را بهبود بخشد، مطرح می شود. به منظور تلاشی در جهت یافتن پاسخ، در این پژوهش، چهار الگوریتم بهینه سازی فراکاوشی ازدحام ذرات (PSO)، ژنتیک (GA)، کلونی مورچگان (ACOR) و تکاملی تقاضلی (DE) با مدل سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS) ترکیب شد. عملکرد چهار مدل ترکیبی توسعه داده شده با مدل ANFIS و مدل سری زمانی (SARIMA) به عنوان مدل مرجع، جهت تخمین سطح آب زیرزمینی متوسط ماهانه آبخوان دشت صحنه در استان کرمانشاه، در بازه زمانی 19 سال آبی ارزیابی شد. به منظور مقایسه بهتر نتایج مدل ها، متغیرهای ورودی یکسان از تراز آب زیرزمینی در گام های زمانی مختلف (حداکثر 4 ماه بر اساس تابع خودهمبستگی تراز آبخوان) برای آنها درنظر گرفته شد. نتایج شاخص های نکویی برازش در مرحله آموزش و آزمون نشان داد اختلاف معنا داری بین مدل سری زمانی SARIMA نسبت به سایر مدل های ترکیبی مورد استفاده، وجود ندارد. اما با توجه به اینکه SARIMA فرآیندهای میانگین متحرک، اتورگرسیون، تغییرات فصلی و تاخیر را در مدل سازی اعمال می کند، در مدل سازی سطح آب زیرزمینی می تواند بیشتر مورد توجه قرار گیرد. مقادیر RMSE برترین مدل ترکیبی (ANFIS-GA) و SARIMA به ترتیب 0950/0 و 1012/0 متر به دست آمد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که ترکیب الگوریتم های بهینه سازی درنظر گرفته شده با مدل ANFIS نتایج مدل را نسبت به مدل انفرادی ANFIS به صورت معنی داری بهبود نمی بخشد. نتایج این تحقیق می تواند محققان را در انتخاب آگاهانه مدل مناسب در پیش بینی زمانی سطح ایستابی آبخوان با توجه به معیارهای کارآیی، زمان و هزینه محاسبات و آماده سازی داده ها جهت ورود به مدل ها کمک نماید.

ابرناکی از اهمیت ویژه ای در میان سایر عناصر اقلیمی برخوردار است و از جمله مباحث مهم در پیش بینی تغییرات اقلیمی در مقیاس جهانی و منطقه ای می باشد. هدف از این پژوهش بررسی توزیع مکانی و برآورد میانگین بلندمدت ابرناکی در مقیاس زمانی فصلی و ماهانه در محدوده ی جغرافیایی جو ایران است. بنابراین از فراورده های ابر سنجنده ی MISR در طول سال های 2019-2001 استفاده گردید. فراورده های ابر مورد استفاده با گام های زمانی ماهانه و مکانی0. 5° x 0. 5° استخراج و پس از کنترل کیفی و پیش پردازش، برای ساخت لایه های شبکه ای به کار گرفته شد. جهت بررسی صحت داده های ابرناکی سنجنده ی MISR از داده های پوشش ابر 44 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک استفاده گردید. براساس نتایج؛ میانگین درصد ابرناکی در جو ایران حدود 25 درصد است که در مقایسه با میانگین ابرناکی جهانی (50 درصد) ایران کشوری کم ابر می باشد. در بررسی بلندمدت، بیشینه ی ابرناکی در سواحل جنوبی و غربی دریای خزر و پس از آن در نواحی مرتفع آذربایجان، زاگرس و خراسان برآورد گردید. از سویی دیگر کمترین مقدار ابرناکی در گستره ی وسیعی از ایران مرکزی، شرق و جنوب شرق ایران مشاهده شد. در میان فصول بیشترین درصد ابرناکی در فصل زمستان و کمترین مقدار آن در فصل تابستان به دست آمد. در مقیاس زمانی ماهانه مشخص گردید که بیشترین/کمترین درصد ابرناکی مربوط به ماه های فوریه/سپتامبر (بهمن/شهریور) است. این تفاوت ها نشان دهنده ی تغییرات وضعیت آب وهوایی در طول ماه های مختلف سال است. از دیگر نتایج، روند کاهشی درصد ابرناکی در طول سری زمانی مورد مطالعه است که بررسی آن از منظر گرمایش جهانی و تغییر اقلیم مهم می باشد.

پیش بینی جریان در مقیاس زمانی ماهانه برای مدیریت و برنامه ریزی بهینه منابع آب ضروری است. در این مقاله با استفاده از پیش بینی های حاصل از مدل اقلیمی ECMWF، پیش بینی جریان ماهانه در زیر حوضه شاهرود واقع در حوضه آبریز سفیدرود در شمال غرب کشور انجام شد. برای این منظور با استفاده از پیش بینی بارش ماهانه حاصل از مدل اقلیمی ECMWF و مدل سازی داده محور SVR به عنوان مدل بارش-رواناب، بارش پیش بینی شده به جریان تبدیل شد. ابتدا نتایج مربوط به پیش بینی بارش در دوره تاریخی حاصل از مدل اقلیمی ECMWF تا افق پیش بینی 3 ماهه برای محدوده مورد مطالعه، از درگاه اینترنتی Climate Data Store دریافت شد. سپس با استفاده از مدل داده محور SVR، مدل ترکیب شده اقلیمی-داده محور برای پیش بینی جریان تا افق پیش بینی 3 ماه آینده توسعه داده شد. نتایج نشان داد که پیش بینی جریان مبتنی بر مدل های پیش بینی اقلیمی برای افق پیش بینی 1 ماه آینده نسبت به دو افق پیش بینی 2 و 3 ماه آینده دقیق تر است. به طوری که افق پیش بینی 1 ماه آینده بیشترین ضریب نش-ساتکلیف در واسنجی مساوی 77/0 و در مرحله صحت سنجی 48/0، بیشترین ضریب همبستگی در واسنجی 87/0 و در صحت سنجی 69/0، کمترین مقدار جذر میانگین مربعات خطا در واسنجی 8/6 میلیون مترمکعب و صحت سنجی 3/6 میلیون مترمکعب و بهترین مقدار اریبی نسبی برای واسنجی 96/0 و صحت سنجی 1/1 را داشته است. همچنین نتایج نشان داد که بر اساس دو شاخص ارزیابی احتمالاتی POD و FAR، مدل پیش بینی توسعه یافته، توانایی بالایی در تشخیص وقایع مختلف جریان به خصوص جریان های کم و زیاد را دارد.

برقراری تعادل بین نیازهای اکوسیستم های آبی و سایر مصارف، بخصوص کشاورزی، در یک حوضه آبریز از اصلی ترین دغدغه ها در مدیریت کلان آب در سطح ملی و بین المللی است. بهره برداری گسترده از منابع آبی جهت مصارف کشاورزی منجر به عدم تامین حقابه های زیست محیطی، تضعیف، تخریب و ناپدید شدن اکوسیستم های آبی به ویژه تالاب ها شده است. در این پژوهش تالاب بین المللی امیرکلایه به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد و برای تعیین نیاز آبی زیست محیطی آن از یک روش جامع مبتنی بر سناریوسازی استفاده گردید. مدل ارزیابی جامع نگر توسعه یافته در این تحقیق شامل بخش های بیوفیزیکی، اقتصادی-اجتماعی، توسعه سناریو و تلفیق است. در بخش های بیوفیزیکی و اقتصادی-اجتماعی ارزیابی جامعی از کلیه شاخص های فیزیکوشیمیایی، اکولوژیکی، بیولوژیکی، اقتصادی-اجتماعی انجام گرفت و در نهایت برداشت آب از تالاب برای مصارف کشاورزی به عنوان شاخص اقتصادی-اجتماعی و گونه ی جانوری شنگ به عنوان شاخص اکولوژیکی انتخاب شدند. در بخش توسعه سناریو، سناریوهایی به منظور حفظ مطلوبیت زیستگاه برای شاخص منتخب به صورت شرایط حداقل و مطلوب در مقایسه با شرایط وضع موجود برای ذینفعان تالاب تعیین شد. در انتها در بخش تلفیق، نیاز آبی زیست محیطی تالاب امیرکلایه جهت تامین آب موردنیاز برای شاخص های منتخب بر اساس سناریوهای هدف گذاری شده در دو دوره زمانی شش ماهه اول و شش ماهه دوم سال آبی تعیین گردید. نتایج نشان داد که مقدار حجم آب زیست محیطی تالاب امیرکلایه در شرایط مطلوب در شش ماهه اول و دوم سال آبی به ترتیب برابر 25/7 و 74/6 میلیون مترمکعب است. نیاز آبی زیست محیطی تالاب امیرکلایه در شرایط حداقل برای تمام سال 36/5 میلیون مترمکعب به دست آمد. بیلان آبی تالاب امیرکلایه نشان داد که احجام محاسبه شده برای شرایط حداقل و مطلوب اکولوژیکی با مدیریتی اصولی قابل دستیابی در همین شرایط کنونی بوده و مبنای مناسبی برای مدیریت جامع منابع آب حوضه و تالاب فراهم می آورند.

یکی از مهم ترین پیامدهای تغییر اقلیم و گرمایش جهانی، تاثیر متغیرهای اقلیمی بر متغیرهای هیدرولوژیکی و منابع آب است. سد کرج به عنوان یکی از منابع مهم آب و برق استان های تهران و البرز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لذا شناسایی عوامل موثر بر منابع آب حوضه بالادست این سد و رواناب ورودی به آن می تواند در برنامه ریزی های آتی و مدیریت منابع آب این نقطه از کشور موثر باشد. یکی از روش های شناسایی اثرات تغییر اقلیم بر متغیرهای هواشناسی و هیدرولوژیکی، آشکارسازی و نسبت دهی با روش انگشت نگاشت بهینه است. در این تحقیق سعی شد تا با استفاده از سیگنال های ALL، GHG و NAT مستخرج از مدل CanESM-2. 0 و ریزمقیاس نمایی آنها با رویکرد MRQNBC و رواناب ناشی از متغیرهای اقلیمی برای دوره آماری (2011-1985) به کمک مدل کالیبره شده SWAT مدل سازی شود تا به وسیله انگشت نگاشت بهینه، اثرات هر یک از سیگنال ها، آشکارسازی و نسبت دهی گردد. با توجه به نتایج به دست آمده تنها سیگنال GHG که معرف شرایط جوی کره زمین تحت تاثیر گازهای گلخانه ای (بدون لحاظ کردن سایر عوامل) می باشد، آشکارسازی و نسبت دهی شد و ضریب مقیاس ساز (β ) آن 76/0 به دست آمد. در حالی که دو سیگنال دیگر ALL و NAT که به ترتیب جهان را تحت شرایط عادی امروزی و شرایط صرفا طبیعی (بدون لحاظ نمودن سایر عوامل) شبیه سازی نمودند، قابل آشکارسازی و نسبت دهی نبودند. به عبارت دیگر تغییرات رواناب ورودی به سد کرج تنها با رواناب شبیه سازی شده تحت تاثیر گازهای گلخانه ای (به تنهایی) هماهنگی داشت.

ماده آلی محلول رنگی (CDOM)1 یکی از اجزای اصلی DOM2 در آب های سطحی است و شاخصی مهم در کیفیت آب، وضعیت بیوشیمی و محتوای مواد مغذی است و نقش مهمی در چرخه کربن در آب های سطحی دارد. در این پژوهش به تحلیل ماده آلی محلول رنگی (CDOM) در دریاچه ها با استفاده از تصاویر لندست 8 در سال های 2013 تا 2016 در دریاچه های شمال سیبری پرداخته شده است. از مدل بهینه رگرسیون بردار پشتیبان (GA-SVR) برای انتخاب مناسب ترین باند در تعیین ضریب جذب CDOM استفاده شده است و با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیان (SVM) به منظور طبقه بندی و مقایسه تغییرات میزان (ضریب جذب CDOM در طیف 440 نانومتر) نقشه مکانی پراکندگی CDOM در سال های 2014 و 2015 بدست آمده است. بر اساس نتایج حاصله، با توجه به ضریب همبستگی (71/0=) و میزان خطاها (610/1MSE=، 0775/1RMSE= و 9464/0MAE=) نتیجه گرفته شد که استفاده از نسبت باندهای سبز به قرمز در ماهواره ی لندست 8 مناسب ترین انتخاب برای تعیین ماده آلی محلول رنگی در طول موج 440 نانومتر در منطقه مطالعاتی است. نقشه پراکندگی نمایانگر افزایش مقدار ماده آلی محلول رنگی در دریاچه های شمال-شرقی منطقه در سال 2015 نسبت به سال 2014 است.

با افزایش جمعیت، پیشرفت تکنولوژی و توسعه صنایع مختلف، توسعه کشاورزی، استفاده روزافزون از سوخت های فسیلی موجب گردیده است تا میزان زیادی از فاضلاب های صنعتی و شهری که دارای ترکیبات شیمیایی مختلف هستند، وارد اکوسیستم های آبی گردند. هدف از انجام این تحقیق تعیین غلظت و پراکنش هیدروکربن های آروماتیک حلقوی و منشا این ترکیبات در رودخانه حفاظت شده سرد آبرود در استان مازندران است. نمونه برداری رسوبات سطحی بستر رودخانه توسط گرب ون وین در 4 ایستگاه (کریم آباد، گیل کلا، عباس کلا و مصب رود سردآبرود) انجام شد. استخراج و آنالیز ترکیباتPAHs، باروش استاندارد سوکسله، طی دو مرحله کروماتوگرافی ستونی و دستگاه کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی انجام شد. بیشترین میزان کل این ترکیبات در مصب رودخانه با غلظت ng. g-1 40/173± 89/1059 و کمترین، در ایستگاه کریم آباد در بالادست رودخانه با غلظت ng. g-1 22/39 ± 42/141 مشاهده شد. روند تجمع ترکیبات PAH در رسوبات نشان داد که از بالادست رودخانه به پایین دست، غلظت ترکیبات PAHs افزایش می یابد. تعیین منشا ترکیبات در رسوبات با استفاده از نسبتهای تشخیصی ایزومری نشان داد که ترکیبات PAHs عمدتا اختلاطی از منابع پتروژنیک و پایروژنیک هستند. رسوبات سطحی رودخانه سردآبرود بر اساس رهنمود کیفیت رسوب NOAA از نظر غلظت هیدروکربن های پلی آروماتیک در سطح متوسط آلودگی قرار دارند. برداشت شن و ماسه در مسیر رودخانه، ورود پسابهای کشاورزی مزارع اطراف، افزایش شهرنشینی، تردد و ترافیک اتومبیل ها در منطقه و میزان نسبتا بالای بارندگی و رواناب های شهری باعث ایجاد آلودگی حاصل از ترکیبات هیدروکربن های آروماتیک در رسوبات رودخانه شده است.

در این پژوهش تلاش شد تا جنبه های پنهان بارش در ناحیه خزری مورد بررسی و واکاوی قرار گیرد. بدین منظور از داده های روزانه 385 ایستگاه همدید، اقلیم شناسی و باران سنجی سازمان هواشناسی کشور و ایستگاه های باران سنجی وزارت نیرو طی بازه زمانی 2016-1966 (51 سال) استفاده شد. نقشه های بارش روزانه با تفکیک مکانی 3 × 3 کیلومتر ایجاد شد. برای هر پیکسل ایجاد شده در نقشه افت و خیز سینوسی بارش 12 ماه سال براساس روش همسازها بررسی گردید. بارش های 1، 2، 3، 4/2، 4، 5 و 6 تناوبی در هر سال استخراج گردید. به منظور شناسایی الگوهای مکانی بارش براساس سهم تناوب های مختلف و نیز پهنه بندی آن از شگرد تحلیل خوشه ای براساس فاصله اقلیدسی و روش ادغام "وارد" استفاده شد. نتایج نشان داد که، در نواحی ای که بارش های یک تناوبی وجود داشته، سیستم های بزرگ مقیاس و در نواحی با بارش های دو تناوبی، سیستم های بزرگ مقیاس و عوامل محلی و در نواحی با بارش های سه، چهار، پنج و شش تناوبی، عوامل محلی هم چون رشته کوه های البرز، دریای خزر و جلگه ای بودن ناحیه منجر به نزولات جوی شده است. بیش ترین سهم بارش های حاصل از سامانه های بزرگ مقیاس در جنوب غربی دریای خزر و شرق ناحیه و بیش ترین سهم بارش های محلی در ارتفاعات البرز مشاهده شد. این خود بیانگر این است که، در بخش های ساحلی و جنوب غرب دریای خزر و شرق ناحیه، بارش متمرکز و در ارتفاعات البرز نامتمرکزتر بوده است. نتایج حاصل از تحلیل خوشه ای نشان داد که، در ناحیه خزری سه طبقه پراش بارش متمایز را می توان شناسایی نمود. پراکندگی جغرافیایی این طبقات نشانگر این بود که تفاوت این طبقات متاثر از عرض جغرافیایی و فاصله از دریای خزر است.

یکی از عواملی که پایداری منابع زیرزمینی کشور را تهدید می کند، برداشت غیرمجاز از آبخوان ها است که به طور عمده توسط کشاورزان انجام می پذیرد. یکی از راهکارهای مقابله با این پدیده وضع سیاست جریمه توسط مراجع ذی صلاح است. از آنجا که کشاورزان تحت شرایط خاص اجتماعی، اقتصادی و کشاورزی منطقه اقدام به اضافه برداشت می نمایند، سنجش بازخورد الگوهای جریمه بر پایه یک شبیه سازی اجتماعی-اقتصادی الزامی است. این تحقیق با ارایه یک چارچوب عامل بنیان به بررسی وضعیت سه عامل کشاورزی، زیست محیطی و تنظیم کننده در محیط کشاورزی پرداخته است. در این تحقیق رفتار بخش کشاورزی در دو لایه یکی کشاورزان به عنوان زیرعامل های کشاورزی در راستای بیشینه کردن سود فردی تحت قیود فیزیکی و رفتاری که به کمک سیستم استنتاج فازی و برنامه ریزی ریاضی شبیه سازی شده و دیگری شبکه اجتماعی کشاورزان به عنوان گروه عامل های کشاورزی در راستای بیشینه نمودن سودبخش کشاورزی تحت قیود مطلوبیت های فردی با تلفیق الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) و روش شمارش بردا، مدل سازی شده است. چارچوب ارایه شده در واحد هیدرولوژیکی نجف آباد اصفهان به کار رفت. نتایج نشان داد که سطح آبنمود واحد آبخوان در حالتی که جریمه 2، 3 و 4 هزار ریالی به ازای هر متر مکعب اضافه برداشت توسط عامل تنظیم کننده وضع شد، به ترتیب 82/21، 18/17 و 54/10 متر از حالتی که به کشاورزان اجازه اضافه برداشت داده نشده بود پایین تر قرار گرفت.

برآورد دبی طراحی به وسیله فرآیند تحلیل فراوانی با پیش شرط کلیدی ایستایی داده ها انجام می گیرد. امروزه عواملی مانند تغییر کاربری، مدیریت نامناسب و تغییر اقلیم منجر شده است که ماهیت ایستایی حداکثر دبی لحظه ای سیلاب ها تحت تاثیر قرار گیرد. بنابراین چنانچه داده ها دچار عدم ایستایی شوند برآوردهای حاصل از تحلیل فراوانی با فرض ایستایی غیرقابل اطمینان و دارای خطای زیادی خواهد بود و خسارات و تلفات بسیار شدیدی را ممکن است حادث شوند. از اینرو در پژوهش حاضر برای تحلیل فراوانی ناایستای سیل ضمن معرفی روش های آماری و چشمی برای ارزیابی شرایط ایستایی داده ها، استفاده از مدل های تعمیم یافته جمعی برای پارامترهای موقعیت، مقیاس و شکل (GAMLSS) به منظور تحلیل فراوانی داده های ناایستا و برآورد چندک های طراحی در شرایط ناایستایی تشریح می شود. بدین منظور شش ایستگاه هیدرومتری از استان های مختلف شمال کشور انتخاب شدند. پس از آن فرآیند تحلیل فراوانی با و بدون درنظر گرفتن پیش فرض ایستایی برای هر ایستگاه انجام شد. نتایج نشان داد که در مدل های دارای روند برای پارامترها، هر دو پارامتر موقعیت و مقیاس دچار ناایستایی به فرم خطی و حتی درجه دو شده اند. از سوی دیگر نتایج نشان داد که دبی طراحی برآورد شده در شرایط ناایستایی با روند افزایشی تا سه برابر بیشتر از دبی طراحی برآورد شده با پیش فرض ایستایی در ایستگاه نوده خرمالو می باشد. همچنین نتایج نشان داد که در ایستگاه هایی که روند ناایستایی افزایشی وجود دارد دوره بازگشت سیلاب های بزرگ رو به کاهش است و برای دوره بازگشت های یکسان مقادیر چندک های سیل رو به افزایش است.

در سال های گذشته، مطالعات متعددی برای برآورد تبخیرتعرق گیاهان به روش های مختلف در سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه و یا به صورت موضعی انجام شده است. در بسیاری از این مطالعات امکان سنجی برآورد مصرف واقعی آب با الگوریتم های مختلف مورد بررسی قرار گرفته شده است. در حالیکه هدف از انجام این مطالعه استخراج یک نتیجه کاربردی در راستای تحقق اهداف احیای دریاچه ارومیه بود. مقادیر تبخیرتعرق برآورد شده از تصاویر ماهواره ای با استفاده از الگوریتم SEBAL و مقایسه آن با مقادیر بارندگی در پهنه های مختلف به منظور مکان یابی مناطق تحت آبیاری انجام شد. از نتایج این بررسی مناطق با مصرف بالای آب (Hot_Spots) در سطح حوضه استخراج شد. این مناطق می تواند معرف مناطق با حداکثر پتانسیل صرفه جویی آب باشند. مقادیر برآورد شده تبخیرتعرق واقعی (ETa) با استفاده از تصاویر ماهواره ای در مقایسه با مقادیر بارندگی (P-ETa=باران مازاد بر مصرف (+) یا نیاز خالص آبیاری (-)) برای سال های زراعی 2014-2013 و 2015-2014 در پهنه های مختلف حوضه استخراج شد. بررسی ها نشان داد در نواحی غربی (دشت ارومیه) و جنوب شرقی دریاچه (دشت های میاندوآب و مهاباد) و در قسمت هایی از مناطق شمال شرقی و شمال غربی (سراب و سلماس) مقادیر مصرف واقعی به مراتب بیشتر از میزان بارندگی بوده که بیانگر سطح بالای اراضی تحت آبیاری در این مناطق است. بررسی نقشه های کاربری اراضی نیز تراکم بالای اراضی تحت آبیاری را در این مناطق نشان می دهد. درنتیجه، شناسایی مناطق تحت آبیاری و دارای پتانسیل بالای صرفه جویی می تواند برای پیاده سازی و اجرای طرح های الگویی (pilot) صرفه جویی مصرف آب و در راستای تامین حقابه از دست رفته دریاچه راهگشا باشد.