احداث سد های مخزنی در سر شاخه رودخانه های بزرگ کشور و افزایش و پایداری عمر مفید آنها به منظور امکان اجرای طرحهای انتقال آب بین حوزه ای نقش مهمی در توسعه پایدار مناطق خشک و بیابانی در حوزه مرکزی ایران دارد. از جمله محدودیت ها در مناطق بیابانی کمبود آب و در حوزه های آبخیز سدها، فرسایش و تولید رسوب است. از آنجایی که تولید رسوب در یک حوزه آبخیز تحت تاثیر عوامل مختلف زمین شناسی و اقلیمی است، در این میان، نقش سازندهای فرسایش پذیر در تولید رسوب حایز اهمیت بیشتری است. در این مطالعه تاثیر سازندهای فرسایش پذیر از طریق روش فیض نیا با بهره گیری از نقشه های زمین شناسی منطقه و امتیاز دهی سازندهای آن در محیطGIS  و استفاده از تکنیکهای رقومی سازی و تلفیق اطلاعات، در استانهای مجاور حوزه آبخیز کارون 1 شامل استانهای چهارمحال و بختیاری، اصفهان، کهکیلویه و بویراحمد، خوزستان و فارس مورد بررسی قرار گرفت. سهم آبدهی هر یک از استانها به ترتیب 168.1، 50.1، 64.7، 64.6 و 8.5 مترمکعب بر ثانیه می باشد. نتایج حاصل از تحلیل رگرسیونی نشان می دهد که دبی رسوب با مساحت حوزه آبخیز، دبی جریان و مساحت سازندهای فرسایش پذیر با ضرایب همبستگی 0.974 و 0.97 و در سطح معنی داری 1 درصد رابطه دارد. منظور از سازندهای فرسایش پذیر با عنایت به مطالعات و منابع موجود در این زمینه سازندهای آغاجاری (Mg)، رازک- گچساران (Mr-Mgs)، (فلیش) امیران (Kaf)، گورپی- پابده (Kg-Ep)، کژدمی (kk) و هرمز (PEh) می باشد که در محدوده مطالعاتی حضور دارند. با توجه به عوامل موثر در دبی رسوب، نسبت تولید رسوب هر استان محاسبه گردید و مشخص شد استان چهار محال و بختیاری با 47.9 درصد بیشترین و استان فارس با 2.1 درصد کمترین تاثیر را بر دبی رسوب حوضه کارون 1 دارند. نتایج حاصل می تواند در مدیریت حوزه های آبخیز به منظور کنترل رسوب ورودی به مخازن سدها از طریق تاکید بر اجرای طرحهای مدیریت عرصه های منابع طبیعی به تفکیک استانی با تخصیص اعتبارات ویژه و ملی موثر باشد.

محدودۀ اثر چرخۀ آب بزرگ مقیاس است و منابع آب مطابق با وضعیت فیزیوگرافی حوزه آبخیز در طبیعت گردش می کنند و در یک مرزبندی اداری و مبتنی بر فرض های انسان ساز محدود نمی شوند. از این رو منابع آب باید در مقیاس حوزه آبخیز و تحت حاکمیت اقلیمی مدیریت شوند. اما در بیشتر مناطقی که جوامع انسانی ساکن هستند مبتنی بر مرزبندی های سیاسی و انسان ساز، به اشتباه قلمرو منابع آب را نیز در همان محدودۀ مرزهای سیاسی در نظر می گیرند که موجب قطع زنجیره ای از روابط اکوسیستمی و تشدید پیچیدگی در مدیریت منابع آب می شود. این مسئله ریشۀ تاریخی دارد و ناشی از محدودیت فناوری در عصر گذشته و زمان شکل گیری مرزهای اداری است. اما در عصر کنونی با توجه به پیشرفت فناوری و استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و نیز افزایش دانش بشر دربارۀ پیچیدگی ذاتی سامانۀ آب این امکان فراهم شده است که با تولید و ارائۀ نقشه های جدید، مرزهای سیاسی را با مرزهای حوزه آبخیز تطبیق داد. پیشینۀ پژوهش نشان می دهد در کشورهایی که مرزهای سیاسی و مرزهای حوزه آبخیز تطابق بیشتری با هم دارند، منابع آبی و دیگر کالاهای محیط زیستی به نحو بهتری محافظت شده اند. از این رو در مقالۀ کنونی با بهره گیری از سیستم اطلاعات جغرافیایی و برخی دیگر از مفاهیم تحلیل سیستم های پویا این مسئله در خصوص حوزه آبخیز کارون بزرگ، به عنوان چالش برانگیزترین حوزه آبخیز کشور واکاوی شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که تطبیق مرزهای سیاسی با مرزهای حوزه آبخیز گامی ضروری برای توسعۀ پایدار و تخصیص عادلانۀ آب در این حوضه است.

درک روابط پیچیده و نحوه تأثیر متغیرهای متعدد طبیعی و انسانی در یک حوزه آبخیز به سادگی امکان پذیر نیست. در چنین شرایطی تلفیق تحلیل های آماری چند متغیره و تحلیل های مکانی سبب استخراج اطلاعاتی مفید و قابل درک از یک مجموعه داده پیچیده می شوند. در این پژوهش، اطلاعات شش گروه از داده های توپوگرافی، اقلیمی، خاک، آب، اقتصادی-اجتماعی و داده های ماهواره ای حوزه آبخیز کارون با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل های آماری چند متغیره مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از تحلیل عاملی، شش عامل اصلی که در مجموع 83. 270 درصد واریانس داده ها را پوشش می دهند، شناسایی شد. سپس با ورود این شش عامل در تحلیل خوشه ای، ابتدا تعداد بهینه خوشه های نهفته در داده ها شناسایی و از روش خوشه بندی k-میانگین، حوزه آبخیز کارون به 16 ناحیه همگن تقسیم بندی شد و از تحلیل تشخیصی نیز برای اعتبارسنجی خوشه بندی استفاده شد. دو خوشه 7 و 12 با فاصله اقلیدسی 8. 471 بین مراکز دو خوشه به عنوان متفاوت ترین خوشه ها و دو خوشه 14 و 6 با فاصله اقلیدوسی 1. 561 به عنوان شبیه ترین خوشه ها، طبقه بندی شدند. آزمون مقایسه میانگین 16 منطقه همگن، نشان داد که در مواردی دو منطقه از نظر اقلیمی و توپوگرافی شرایط یکسانی دارند، اما متغیرهای اقتصادی-اجتماعی سبب تمایز آن ها می شود. جداسازی مناطق همگن سبب فراهم شدن امکان مقایسه و شناسایی مناطق مشابه به عنوان واحدهای کاری و اولویت بندی آن ها برای انجام طرح های مطالعاتی و اجرایی مقابله با پدیده های مخربی از جمله بیابان زایی، فرسایش خاک، خشک سالی و سیل می شود.

چکیده مبسوطمقدمه: رشد جمعیت و طبیعتاً افزایش نیاز و تقاضا موجب تحمیل فشار بر منابع طبیعی و ناپایداری در کارکرد حوزه های آبخیز شده است به­طوری­که رفتار اکوسیستم در حفاظت از زیستگاه­ها و تنوع زیستی، مهار فرسایش و رسوب، خاک سازی و ذخیره آب، مطبوعیت محیط زیستی، رفع نیازهای فرهنگی و به طورکلی ارائه مستمر خدمات اکوسیستمی دچار اختلال شده است. پویندگی و تغییرپذیری اجزای سیستم های انسانی-طبیعی که تغییرات اقلیمی آن را پیچیده­تر کرده است، پیش­بینی و برنامه­ریزی برای بهره­وری پایدار از خدمات اکوسیستمی حوزه آبخیز را با عدم قطعیت همراه می­سازد. به طوری که تصمیم­گیری برای بهره­برداری از منابع آب و سایر کالاهای مشاع محیط زیستی توأم با خطا می­شود. خطا در تصمیم­گیری به­تدریج زمینه را برای ظهور ناپایداری واحد حوزه آبخیز و حرکت به سمت آستانه­ها مهیا می­کند. در پژوهش کنونی با اتکا به رویکرد تفکر سیستمی حوزه آبخیز کارون به عنوان یک سیستم انسانی-طبیعی در نظر گرفته شده و پنج مورد از کهن الگوهای تحلیل سیستمی شامل تراژدی منابع مشترک، درمان­های بدتر از درد، انتقال فشار از راه حل­های اساسی به راه­حل­های موقتی، تشدید رقابت و تنزل اهداف به منظور واکاوی در سیاست گذاری های مدیریت منابع آب بررسی شده است. این ساختارها که در ادبیات تحلیل سیستم شناخته شده هستند به تصمیم­گیران و مدیران برای حل بخش عمده­ای از مشکلات یک سیستم کمک می­کنند.مواد و روش ها: پژوهش کنونی در سه گام اصلی انجام شده است. در گام اول پژوهش بر اساس مطالعات کتابخانه­ای وضعیت موجود حوزه آبخیز کارون بیان شده است و ماهیت سامانه آب از نظر قرارگیری در دسته­ی سیستم­ پیچیده و یا سیستم­ سخت مشخص می­­شود. در گام دوم با استناد به ادبیات پژوهش پنج مورد از مهم­ترین ساختارهای شناخته شده در تحلیل پویایی سیستم که کارایی مناسبی برای درک درهم تنیدگی سیستم­های انسانی-طبیعی دارند به منظور بررسی اثرگذاری رفتار انسان در مدیریت منابع آبی حوزه آبخیز کارون بررسی شده است. در گام سوم بر اساس رویکرد تفکر سیستمی چگونگی رخداد وقایع حدی و نقش آن­ها در پایداری حوزه آبخیز کارون بررسی شده است.نتایج و بحث: نتایج این پژوهش نشان می­دهد که نگرش خطی در مدیریت منابع آب که معلول خلأ تفکر سیستمی است از طریق انقطاع در زنجیره­ای از روابط گوناگون سامانه آب با دیگر اجزای اکوسیستم موجب ناپایداری و تشدید وقایع حدی مثل سیل، خشک سالی، نزاع بر سر آب و ... در حوزه آبخیز کارون شده است. واکاوی مبتنی بر تفکر سیستمی در این پژوهش نشان می­دهد که برخی از رفتارهای تکراری در حوزه آبخیز کارون ساختارهای شناخته شده ای در رویکرد پویایی سیستمی هستند که تحت عنوان کهن الگوهای تحلیل سیستم در حوزه آبخیز کارون فعال هستند. کارکرد نهایی حوزه آبخیز کارون در گرو شناسایی، مهار و تغییر این ساختارها به سمت پایداری و ارائه مستمر خدمات اکوسیستمی است.نتیجه­ گیری: پژوهش حاضر نشان می­دهد که اتکا به اقداماتی که موجب دستیابی به نتایج دلبخواه کوتاه مدت می­شوند و عدم توجه به اثرات بلند­مدت تصمیم­سازی در مدیریت منابع آبی در نهایت به تقویت مشکل کمبود آب و بروز درگیری های اجتماعی در واحد حوزه آبخیز منجر خواهد شد. به طورکلی راهکارهای موجود برای مدیریت منابع آبی حوزه آبخیز کارون در دو گروه تسکین­دهنده (مسکن) و درمان­محور (سازگارانه) دسته­بندی می­شوند. راهکارهای مسکن معمولاً از جنس سخت و شامل راه­حل­های فنی نظیر حفر چاه، سدسازی، انتقال آب و ... هستند که هدف آن­ها تسکین درد کمبود آب از طریق افزایش عرضه آب در کوتاه مدت است و معمولاً توسط مدیران حوزه آب اعمال می­شوند؛ اما راهکارهای سازگارانه (انطباقی) معمولاً از جنس نرم و شامل راهکارهای سیاستی هستند که با هدف سازگاری سامانه تحت مدیریت با موجودی آب در سطوحی بالاتر از اختیار مدیران آب اعمال می شوند. حل مشکلات مدیریت منابع آب در حوزه آبخیز کارون به اعمال توأمان راهکارهای تسکینی و تطبیقی نیاز دارد.

در طراحی و اجرای پروژه های آبی کوچک در کشور، عمدتا به برآورد سیل توجه شده است و به مساله خشک سالی در برنامه ریزی منابع آب، کمتر اهمیت داده شده است. در این تحقیق به منظور برآورد جریان کمینه، از آمار موجود 28 ایستگاه هیدرومتری در حوزه های کرخه و کارون که دارای شرایط مناسب از نظر طول دوره آماری بودند، استفاده شد. سپس منحنی تداوم جریان برای هر کدام از ایستگاه ها ترسیم گردید و مقادیر دبی جریان های کمینه مورد نیاز آنها استخراج گردید. به منظور تعیین مهمترین عوامل موثر بر جریان کمینه، 21 پارامتر موثر بر جریان کمینه مانند پارامترهای فیزیوگرافی، اقلیمی و زمین شناسی به وسیله سیستم اطلاعات جغرافیایی برآورد گردید. با استفاده از روش تجزیه و تحلیل عاملی، عواملی که کمترین هم بستگی را با هم نشان دادند، انتخاب شدند. این عوامل به ترتیب اهمیت، شامل شیب متوسط حوزه، مساحت، ارتفاع متوسط حوزه، ضریب گراولیوس و شیب آبراهه اصلی بوند، که 80.1 درصد از تغییرات در داده های اصلی را توضیح می دهند. در ادامه، تحلیل منطقه ای به روش رگرسیون چندگانه برای به دست آوردن روابطی بین جریان کمینه و ویژگی های حوزه آبخیز صورت گرفت. در نهایت به منظور مقایسه و ارزیابی صحت مدل های برآوردی، اطلاعات 9 ایستگاه شاهد مورد استفاده قرار گرفت و مقادیر دبی جریان کمینه بر اساس مدل های به دست آمده و با مقادیر متکی بر ایستگاه های شاهد، مقایسه گردید و در نهایت، نتایج نشان دادند که مدل های به دست آمده در این منطقه، در سطح معنی داری 99 درصد، قابل قبول می باشند. در نهایت بررسی جریان های کمینه و تهیه مدل های منطقه ای جریان های کمینه، در مقیاس سراسری، برای برنامه ریزی مدیریت آبی کشور و استفاده از سایر خصوصیات موثر بر روی جریان های کمینه، مانند درصد پوشش گیاهی یا شاخص های مربوط به خاک شناسی و کاربری اراضی و در نهایت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر جریان های کمینه، پیشنهاد می گردد.

اساس و پایه مطالعات هیدرولوژی داده های آماری مورد قبول می باشد با توجه به خلاهای گسسته و پیوسته در اغلب داده های هیدولوژی مانند دبی رودخانه ها به دلیل عدم ثبت آمار، حذف آمار غلط و خرابی یا از بین رفتن دستگاه های اندازه گیری، تخمین و برآورد این داده ها ضروری می باشد. بدین منظور روش های متعددی برای تخمین داده ها وجود دارد که بسته به شرایط هر ایستگاه ممکن است یک روش خاص بهترین نتیجه را در پی داشته باشد. یکی از روش های جدید جهت تخمین داده های گم شده، استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی می باشد. این شبکه ها از یک لایه ورودی، یک یا چند لایه مخفی و یک لایه خروجی تشکیل می ش و د. در این مقاله روش شبکه های عصبی مصنوعی با روش های نسبت نرمال، محور مختصات (گرافیکی)، رگرسیون خطی ساده، رگرسیون خطی چند متغیره و خودهمبستگی سری های زمانی برای بازسازی داده های گم شده دبی ماهانه ایستگاه های هیدرومتری حوزه آبخیز کارون بزرگ مورد مقایسه قرار گرفته است. در هر روش پس از حذف داده های مشاهده ای، مقادیر آنها از طریق روش های مذکور برآورد شده و با استفاده از آماره ریشه میانگین مجذور مربعات خطا (RMSE) اولویت هر یک از روش ها مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده برتری روش استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی در مقایسه با دیگر روش ها با درصد فراوانی 59.26 می باشد.

برآورد میزان مشارکت آب های زیرزمینی در دبی جریان در یک حوزه آبخیز یکی از مهم ترین مباحث مدیریت منابع آب و هیدرولوژی می باشد. در این مقاله سهم آب های زیرزمینی در کل رواناب به عنوان شاخص جریان پایه در تعدادی از حوزه های آبخیز در جنوب غرب ایران بر اساس روش های تفکیک هیدروگراف جریان تعیین گردید. هدف اصلی در این تحقیق تشخیص مناسب ترین روش اتوماتیک تفکیک هیدروگراف جریان و برآورد دبی پایه می باشد. روش های اتوماتیک مرسوم در تفکیک هیدروگراف جریان شامل روش حداقل محلی و روش فیلتر عددی برگشتی با ضرایب فیلتر 0.9 تا 0.975 در مقایسه با روش تحلیل شاخه خشکیدگی جریان به صورت عددی و گرافیکی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داده است که روش اتوماتیک فیلتر عددی برگشتی با ضریب 0.925 به عنوان دقیق ترین روش به منظور استخراج مقادیر دبی پایه جریان در منطقه مورد مطالعه می باشد. این تحقیق نشان می دهد که شاخص دبی پایه در حوزه های آبخیز مورد مطالعه که با استفاده از روش انتخابی محاسبه شده، بین 0.79 تا 0.88 متغیر است.