در این پروژه به بررسی رفتار هیدرودینامیکی و مدل سازی یک راکتور ایرلیفت اصلاح شده مرکب از دو لوله مرکزی با به کارگیری مدل مخازن پشت سرهم، پرداخته شده است. راکتور شامل یک ستون از جنس پلکسی گلس استوانه ای با قطر داخلی 5/18 سانتی متر و ارتفاع 90 سانتی متر و دو لوله میانی متحدالمرکز به قطرهای به ترتیب 14 و 5/8 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر می باشد. با تزریق هوا بین این دو لوله، راکتور به یک بالابر (لوله میانی) و دو ناودان درونی و بیرونی تقسیم می شود. برای توصیف عملکرد راکتور پیشنهادی، مشخصه های زمان اختلاط مایع، زمان چرخش و سرعت چرخش سیال بکار رفتند. برای تعیین مقادیر عددی این پارامترها روش تزریق ردیاب بکار گرفته شد. کلرید سدیم اشباع به عنوان ردیاب به طور ناگهانی به درون ناودان ها تزریق شد. برای مقایسه پارامترهای اختلاط در راکتور ایرلیفت اصلاح شده با دو لوله مرکزی (malr) و ایرلیفت با یک لوله مرکزی (alr) ، با حذف لوله میانی که در واقع نقش ناودان داخلی را در راکتور malr دارد، ساختار راکتور ایرلیفت با یک لوله مرکزی به دست آمد .با استفاده از راکتور پیشنهادی زمان اختلاط 3/48 درصد و زمان چرخش 5/35 درصد کاهش یافتند. نرم افزار مطلب 1/7 برای حل معادلات مدل در دامنه لاپلاس و تعیین پارامتر مدل به کار گرفته شد. پارامترهای این مدل (تعداد مخازن پشت سر هم) با مقایسه میان پیش بینی های مدل با داده های آزمایشگاهی از طریق روش حداقل مربعات تعیین شد. به نحوی که بهترین تطبیق میان داده های تئوری و آزمایشگاهی در 3 دبی حجمی گاز حاصل شد. با افزایش سرعت ظاهری گاز، تعداد کل مراحل ( ) کاهش می یابد و رژیم جریانی به سمت جریان کاملاً مخلوط شده حرکت می کند. تعداد کل مراحل از 1/74 به 4/50 با افزایش دبی حجمی گاز از 2/13 تا 9/18 سانتیمتر مکعب بر ثانیه تغییر کرد. مقادیر مربوطه از 19/10 تا 16 برای بالابر، از 3/16 تا 3/23 برای ناودان درونی و از 2/21 تا 5/32 برای ناودان بیرونی بود، که نمایانگر شدت اختلاط بالاتری در بالابر در مقایسه با دو ناودان می باشد. راکتور شامل یک ستون از جنس پلکسی گلس استوانه ای با قطر داخلی 5/18 سانتی متر و ارتفاع 90 سانتی متر و دو لوله میانی متحدالمرکز به قطرهای به ترتیب 14 و 5/8 سانتی متر و ارتفاع 80 سانتی متر می باشد. با تزریق هوا بین این دو لوله، راکتور به یک بالابر (لوله میانی) و دو ناودان درونی و بیرونی تقسیم می شود. برای توصیف عملکرد راکتور پیشنهادی، مشخصه های زمان اختلاط مایع، زمان چرخش و سرعت چرخش سیال بکار رفتند. برای تعیین مقادیر عددی این پارامترها روش تزریق ردیاب بکار گرفته شد. کلرید سدیم اشباع به عنوان ردیاب به طور ناگهانی به درون ناودان ها تزریق شد. برای مقایسه پارامترهای اختلاط در راکتور ایرلیفت اصلاح شده با دو لوله مرکزی (malr) و ایرلیفت با یک لوله مرکزی (alr) ، با حذف لوله میانی که در واقع نقش ناودان داخلی را در راکتور malr دارد، ساختار راکتور ایرلیفت با یک لوله مرکزی به دست آمد .با استفاده از راکتور پیشنهادی زمان اختلاط 3/48 درصد و زمان چرخش 5/35 درصد کاهش یافتند. نرم افزار مطلب 1/7 برای حل معادلات مدل در دامنه لاپلاس و تعیین پارامتر مدل به کار گرفته شد. پارامترهای این مدل (تعداد مخازن پشت سر هم) با مقایسه میان پیش بینی های مدل با داده های آزمایشگاهی از طریق روش حداقل مربعات تعیین شد. به نحوی که بهترین تطبیق میان داده های تئوری و آزمایشگاهی در 3 دبی حجمی گاز حاصل شد. با افزایش سرعت ظاهری گاز، تعداد کل مراحل ( ) کاهش می یابد و رژیم جریانی به سمت جریان کاملاً مخلوط شده حرکت می کند. تعداد کل مراحل از 1/74 به 4/50 با افزایش دبی حجمی گاز از 2/13 تا 9/18 سانتیمتر مکعب بر ثانیه تغییر کرد. مقادیر مربوطه از 19/10 تا 16 برای بالابر، از 3/16 تا 3/23 برای ناودان درونی و از 2/21 تا 5/32 برای ناودان بیرونی بود، که نمایانگر شدت اختلاط بالاتری در بالابر در مقایسه با دو ناودان می باشد.

با توجه به طول دوره آماری کم اطلاعات، سعی شده است تا حد امکان از مدلهایی با پیچیدگی کمتر استفاده شود. بدین منظور از روش تحلیل مولفه های اصلی برای بررسی تغییرات اطلاعات انتقالی با تعداد سیگنال های درنظر گرفته شده، استفاده شده است. سپس به منظور تعیین ورودی های مدل پیش بینی بارش حوضه، از روش همبستگی و روش نوین تست گاما استفاده شده است. مقایسه نتایج مدلسازی با استفاده از معیارهای ارزیابی نشان دهنده عملکرد بهتر مدل تست گاما در انتخاب ورودی های مورد نیاز است. در این تحقیق مدل ماشین بردار پشتیبان برای پیش بینی بارش در منطقه استفاده شده است و عملکرد آن با مدل های مبنایی چون k نزدیکترین همسایگی و شبکه عصبی مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده عملکرد بهتر مدل ماشین بردار پشتیبان در مرحله تست داده ها می باشد. بنابراین در ادامه به عنوان مدل با دقت بالاتر در تولید و شبیه سازی رخدادهای بارش در دوره های آتی بر اساس سناریوی تغییر اقلیم a2 و b2 استفاده شده است. در دسته دوم مدلها، از مدل های ریز مقیاس کردن آماری استفاده شده است. در این مدل با استفاده خروجی های مدل gcm، بارش حوضه آبریز زاینده رود در بلند مدت پیش بینی شده اند. با توجه به بررسی های انجام شده، از میان 26 متغیر پیش بینی کنننده، موثرترین متغیرها شناسایی شده اند. سپس بر اساس داده های مشاهداتی، مدل کالیبره و صحت سنجی شده، مقادیر روزانه بارش در دورهه های آتی تحت سناریوهای تغییر اقلیم تولید شده اند. با مقایسه دسته اول نتایج از مدل ماشین بردار پشتیبان و دسته دوم نتایج مدل sdsm، مشخص شد که مدل ماشین بردار پشتیبان دارای خطای کمتری در برآور بارش بلندمدت در محدوده مورد مطالعه بوده است. . در دهه های اخیر، شناسایی سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی به عنوان پیش بینی کننده های پدیده های هیدرولوژیکی، تحولی در پیش بینی ها به وجود آورده است. پیش بینی های بلندمدت فواید زیادی را عاید سیستم بهره برداری از مخازن خواهد نمود که تصمیم گیریهای مبتنی بر ذخیره و آزادسازی آب، پویاتر و انعطاف در برخورد با شرایط خاص بیشتر شده و منجر به کسب سود بیشتر در بهره برداری از منابع آب می گردد.

مفهوم مدیریت جامع منابع آب به دنبال شکست مدیران و کارشناسان مسائل آب در برنامه ریزی بلندمدت و مدیریت کوتاه مدت آب ظهور پیدا کرد. فلسفه ی شکل گیری مدیریت جامع منابع آب در تناسب بین توسعه ارکان مختلف یک حوضه آبریز رودخانه و دستیابی به توسعه ای پایدار می باشد. در این پایان نامه به منظور پیاده سازی این مفهوم مدیریتی جدید در قالب منطقه مورد مطالعه حوضه آبریز رودخانه زاینده رود در ابتدا بنای ساختار یک سیستم پشتیبانی تصمیم که در برگیرنده بخش های مختلف همچون تعریف مسئله، تبیین استراتژی های و سناریوها، مدلسازی، تصمیم گیری و در نهایت برآورد خطرپذیری برنامه های توسعه حوضه در برابر تغییر اقلیم می باشد گذاشته شد. یکی از ارکان های اساسی مورد توجه در مدیریت جامع منابع آب، حاکمیت از پایین به بالا و مشارکت ذینفعان است که در این تحقیق بدان توجه ویژه ای شده است. یکی دیگر از تلاش های انجام شده، تبیین سناریوها با تعریف مسائل و مشکلات حوضه و درپی آن مدلسازی مفهومی و ابزاری دقیق حوضه توسط مدل های هیدرولوژیکی swat و شبیه سازی حوضه ribasim می باشد. همچنین به منظور ارزیابی سناریوهای طرح شده، از معیارهایی بر مبنای پایداری ارکان مختلف دخیل در سیستم یک حوضه آبریز است استفاده شده است. فرآیند ارزیابی و تصمیم گیری در دو بعد انفرادی و گروهی صورت گرفته است. در بعد انفرادی به دلیل عدم قطعیت های زیاد موجود در فرآیند ارزیابی سناریوها از متد ahp-fuzzy و در بعد گروهی نیز از متدهای social choice و fallback bargaining بهره گرفته شده است. در انتها بعد از تعیین سناریوهای برتر به ویژه در بعد زمانی دراز مدت به منظور ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر منابع و مصارف و در نهایت برنامه درازمدت توسعه حوضه، مدل ریز مقیاس کننده lars-wg به کار گرفته شده است. نتایج حاصل شده به اختصار نشان دهنده لزوم توجه بیشتر به بخش زیست محیطی در برنامه های کوتاه مدت به خصوص در دوره های خشکسالی و دنبال نمودن همزمان دو رویکرد تامین و تقاضا در برنامه های بلند مدت می باشد.

امروزه با توجه به رشد روز افزون تکنولوژی، توسعه ی جوامع بشری و گسترش فعالیت های صنعتی وسهم عمده ای که هر یک از این موارد در آلودگی های محیط زیست به ویژه آلودگی های آب دارند، توجه به مسائل زیست محیطی منابع آب افزایش یافته و در سال-های اخیر با کاهش سریع منابع آب سالم، این توجهات و نگرانی ها چند برابر شده است. در میان منابع آب موجود، آب های زیرزمینی به دلیل استعداد آلودگی کمتر و همچنین ظرفیت ذخیره ی بالاتر در مقایسه با منابع آب سطحی، به عنوان یک منبع مهم تأمین کننده ی آب مورد نیاز انسان ها در نظر گرفته می شود. ولی در صورت آلوده شدن آب های زیرزمینی، تشخیص و کنترل آلودگی و آلودگی زدایی از این منابع بسیار مشکل و پر هزینه می باشد. لذا باید به طریقی مناطق آسیب پذیر را شناسایی نموده و با اتخاذ تدابیری از آلوده شدن آن ها جلوگیری نمود. یکی از متداول ترین روش هایی که به منظور ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد، روش دراستیک است. این روش که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته یکی از روش های همپوشانی و شاخص است و آسیب پذیری ذاتی را ارزیابی می کند. این روش مبتنی بر هفت پارامتر است که محیط هیدروژئولوژیکی را توصیف می کنند. در این روش به هر پارامتر در هر ناحیه رتبه ای اختصاص می یابد. آن گاه این رتبه ها در وزن های نسبی که بر اساس اهمیت پارامتر به هر یک از آن ها نسبت داده شده ضرب شده و پس از ترکیب با یکدیگر، شاخص آسیب پذیری حاصل می شود. اما در روش دراستیک از منطق بولین جهت دسته بندی و رتبه دهی پارامترها استفاده گردیده است که با توجه به ماهیت طیفی و دامنه دار چهار مورد از پارامتر های دخیل در محاسبه ی شاخص آسیب پذیری به روش دراستیک، اگر طبقه بندی بر اساس منطق بولین انجام شود موجب می شود که یک منطقه با کوچکترین تغییری در مقدار پارامتر آن از یک دسته به دسته ی بالاتر یا پایین تر جا به جا شود و رتبه ی متفاوتی به خود بگیرد و یا نقاطی که آشکارا مقادیر متفاوتی دارند، چون در یک دسته قرار گرفته اند، حائز یک رتبه گردند که اصولاً قابل قبول و توجیه نمی-باشد. در این تحقیق که بر روی آبخوان های حوضه ی آبریز زاینده رود انجام شده است، نقشه ی آسیب پذیری آبخوان ها در نهایت تهیه شد. این نقشه نشان داد که به طور کلی دشت های واقع در غرب حوضه از بیشترین پتانسیل آلودگی برخوردارند و پس از آن دشت های واقع در شرق حوضه نیز پتانسیل آلودگی قابل توجهی دارند. این در حالی است که مرکز حوضه در هر سه حالت تغذیه ی خالص از پتانسیل آلودگی بسیار کمی برخوردار است. در این تحقیق دو آنالیز حساسیت نیز بر روی پارامتر تغذیه ی خالص در سه وضعیت فوق الذکر انجام گرفت. نتایج آنالیز حساسیت پارامتر واحد نشان داد که وزن موثر پارامتر تغذیه ی خالص از غرب به شرق کاهش می یابد و به طور کلی وزن موثر تغذیه ی خالص حداکثر همخوانی بیشتری با وزن نظری آن دارد که این امر لزوم استفاده از این حالت را در محاسبه ی شاخص آسیب پذیری دراستیک فازی یاد آوری می کند. نتایج آنالیز حساسیت حذف نقشه نیز نشان داد که با حذف لایه ی تغذیه ی حداقل، بیشتر وسعت حوضه تغییرات کمی دارد و این همان وضعیتی است که در حالت تغذیه ی متوسط دیده شد. اما در حالت تغذیه ی حداکثر، بر خلاف دو حالت پیشین، غرب حوضه تغییرات بسیار زیادی را نشان داد و این در حالی است که شرق حوضه تغییرات متوسطی دارد و مرکز حوضه تقریباً فاقد هر نوع تغییراتی می باشد. در ادامه روش si که به منظور ارزیابی آسیب پذیری ویژه مورد استفاده قرار می گیرد، به کار گرفته شد و با مدل دراستیک فازی مقایسه شد. نتایج نشان داد که در مدل si آسیب پذیری از شدت کمتری برخوردار است، اما به لحاظ پهنه بندی آسیب پذیری تقریباً دو مدل بر هم منطبق اند.

.در این مطالعه برای یک دوره 10 ساله (1388-1378)، بارش با استفاده از داده های تاریخی بارش در زیرحوزه های اسکندری و قلعه شاهرخ واقع در بالادست حوزه آبخیز سد زاینده رود با استفاده از سیستم استنتاج فازی-عصبی (anfis) و شبکه های عصبی مصنوعی (anns) پیش بینی شده است. همچنین بهترین ترکیب ورودی به منظور پیش بینی بارش، با استفاده از الگوریتم ژنتیک مشخص شده است.سپس دبی رواناب تولید شده ناشی از بارش پیش بینی شده و بارش مشاهده شده با استفاده از مدل مفهومی هیدرولوژیکی mike11/nam شبیه سازی شده و با یکدیگر مقایسه شدند. نه پارامتر اصلی مدل nam برای زیرحوزه های اسکندری و قلعه شاهرخ کالیبره شده است. نتایج نشان می دهد که مدل anfis بهتر از سایر مدل ها می تواند بارش را در منطقه پیش بینی کند. مدل nam دبی پایه را با دقت بیشتری در هر دو منطقه شبیه سازی می کند. در این مطالعه، ضریب کارآیی مدل nam در شبیه سازی رواناب بر اساس بارش مشاهده ای 7/0 و بر اساس بارش پیش بینی شده برابر با 58/0 در زیرحوزه اسکندری می باشد. همچنین ضریب کارآیی این مدل در زیرحوزه قلعه شاهرخ در شبیه سازی رواناب بر اساس بارش مشاهده ای و بارش پیش بینی شده به ترتیب برابر با 86/0 و 84/0 می باشد.

لزوم کنترل و نظارت بر میزان استخراج منابع آب زیر زمینی، به خصوص در مناطقی که از نظر اقلیمی جز مناطق کم باران به حساب می آیند، یک اصل مهم در استفاده پایدار از این منابع است. هدف از این پایان نامه بهینه سازی بهره برداری تلفیقی از آب های زیر زمینی و سطحی، با در نظر گرفتن ارتفاع مجاز سطح آب در آبخوان است. شبیه سازی آبخوان در محیط visual modflow انجام شده و بهینه سازی مسئله به کمک کد mgo صورت پذیرفته است. از ویژگی های این تحقیق ارتباط مستقیم مدل شبیه سازی با مدل بهینه سازی mgo می باشد. براساس نتایج به دست آمده، لازم است در برخی مناطق، به منظور جلوگیری از افت بیش از حد سطح آب زیرزمینی تغییراتی را در الگوی برداشت از آبخوان و همچنین مدیریت تلفیقی آب زیرزمینی و سطحی ایجاد کنیم. دشت نجف آباد به عنوان مطالعه موردی این پروژه انتخاب شد. آمار و اطلاعات چاه های برداشت، چاههای مشاهده ای، توپوگرافی دشت، میزان بارش، تغذیه و ... از آب منطقه ای اصفهان استخراج شده است. مدلسازی در حالت ماندگار برای سال آبی 83-82 و در حالت ناماندگار برای سال آبی 84-83 انجام شد. همچنین ضرایب هیدرولیکی بدست آمده برای سال آبی 85-84 صحت سنجی شد. سپس بهینه سازی بهره برداری از چاه های پمپاژ در نیمه شرقی دشت با هدف برداشت بیشینه از این چاه ها با در نظر گرفتن سطح مجاز آب زیرزمینی در این مناطق انجام شد. در آخر نیز با محدود کردن برداشت از آب زیرزمینی در مناطقی که کیفیت آب زیرزمینی نامناسب بود، و تامین این تفاوت از آب سطحی، سیاست بهره برداری تلفیقی از آب زیرزمینی جهت برداشت بهینه کمی با در نظر گرفتن اهداف کیفی پیشنهاد شد.

افزایش روزافزون هزینه های فراهم کردن آب، افزایش تقاضا، خشکسالی ها و تهدیدهای آینده دولت ها را به فکر واداشته است که به دنبال راهکارهایی برای کاهش مصرف، استفاده کارا و در نتیجه ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضا درحوضه ها باشند. در ایران مصرف آب در بخش کشاورزی تقریبا 90 درصد مصرف کل را به خود اختصاص داده است. مدیریت مصرف در بهره برداری از منابع آب، یک مسیر مستقیم جهت افزایش بهره وری و ارزش تولید شده توسط آب است و تقریباً همان چیزی است که در مفهوم بهره وری آب به نام کارایی شناخته می شود. در مدیریت مصرف و افزایش کارایی آب، ایجاد انگیزه، آگاهی و قرار دادن قوانین محکمی که در کنار هم بتوانند مصرف آب را کاهش داده و کارایی آب را بالا ببرند، الزامی است. از جمله ابزارهای کار آمد در مدیریت تقاضا، ابزار اقتصادی است. به طور کلی ابزارهای اقتصادی شامل دودسته مالیات ها، جریمه ها، کمک هزینه ها، ارزش گذاری ها و همچنین تشکیل بازارهای آب هستند. دسته اول برای کنترل تقاضا و جبران هزینه های سرمایه گذاری و خسارت ها استفاده می شود و دسته دوم برای تخصیص کارآمد و بهینه آب کاربرد دارند. تعیین ارزش واقعی آب و اعمال آن به شکل قوانینی که مصرف کننده را ملزم به پرداخت آن کند، می تواند منجر به مصرف بهینه و کارای آب و افزایش انگیزه مصرف کننده در استفاده از روش های نوین آبیاری برای کاهش تلفات آب شود. در این پایان نامه در ابتدا یک مدل بهینه سازی تدوین شد و با انتخاب الگوی کشت بهینه و تخصیص بهینه آب سود خالص حداکثر گردید. همچنین با استفاده از این مدل و به کارگیری روش های برنامه ریزی ریاضی و تابع تولید، مقدار ارزش اقتصادی آب برآورد گردید. به دلیل غیر خطی بودن تابع هدف و برخی قیود مدل بهینه و هچنین تعداد متغیرهای تصمیم زیاد، برای بهینه سازی مدل های تعریف شده از الگورتیم ژنتیک که یکی از روش های نوین بهینه سازی است استفاده گردید. با انجام بهینه سازی، سود خالص مدل نسبت به حالت فعلی 1/2 برابر شد. همچنین برای محاسبه ارزش اقتصادی آب در بخش کشاورزی یک مدل بهینه تدوین شد. نتایج نشان دادند که مقدار ارزش اقتصادی آب به ازای هر متر مکعب در بخش صنعت حدود 140 برابر بخش کشاورزی است. در ادامه دو سناریو تعریف شد. در سناریو اول فرض شد با توسعه بخش های مختلف مصرف، تخصیص آب به شکل فعلی انجام شود و سرمایه گذاری در بخش کشاورزی جهت افزایش راندمان آبیاری انجام نشود. همچنین در سناریو دوم فرض شد با استفاده از اعطای کمک هزینه به مصرف کنندگان کشاورزی، راندمان آبیاری افزایش داده شده و بخشی از کمک هزینه با افزایش قیمت آب در طول یک دوره 10 ساله به تدریج باز گردانده شود. نتایج نشان داد که سود حاصله در سناریو دوم حدود 24939 میلیارد ریال است و تقریبا 8/1 برابر سناریو اول می باشد. دلیل اصلی افزایش سود در سناریو اول افزایش عملکرد محصولات و در نتیجه آن افزایش درآمد می باشد. مدل بهینه در سناریو دوم بین 80 تا 100 درصد نیاز آبی را تخصیص داد. در پایان با محاسبه شاخص اتکاپذیری (وابسته به سطح آبخوان) و اقتصادی وابسته به سود خالص)، سناریو دوم به عنوان بهترین سناریو انتخاب شد.

پهنه بندی کیفیت آب رودخانه، از اولین و شاید مهم ترین گام ها در مدیریت کیفیت آب رودخانه به شمار می آید. چرا که دید تحلیلگر را نسبت به روند و چگونگی تغییرات آلودگی نسبت به زمان، مکان و شرایط خاص روشن می سازد. در این پایان نامه به منظور پیاده سازی این مفهوم مدیریتی در قالب منطقه مورد مطالعه رودخانه زاینده رود در ابتدا بنای ساخت یک الگوریتم طبقه بندی که در بر گیرنده بخش های مختلف همچون تعریف مسئله، مدل سازی و در نهایت شناخت مناطق مختلف با کیفیت های متفاوت گذاشته شده است. شنـاخت کیفیت آب-های سـطحی جهت مصارف شرب، صنعتی و کشـاورزی امری اجتـناب ناپذیر به نظر می رسد بنابراین از استانداردهای مخصوص نوع مصرف مورد مطالعه استفاده شده و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفته است. همگام با پیشرفت و توسعه فناوری، اطلاعات بیشتر با شرایـط آسـان و در زمانی کوتـاه تر در اختیار انـسان قرار می گیرد. در مورد آب های سطحی، اطلاعات مربوطه را پردازش کرده و نتیجه خلاصه شده آن را برای کاربردهای مختلف به متخصصین ارائه شد. مسئله مهمی که وجود دارد، تعیین معیاری منطقی و درست برای آلودگی است. در تعیین این معیار، پارامترهای مختلفی از کیفیت آب با توجه به کیفیت آلاینده ها و اهداف کنترل آن مشارکت داشته، در نظر گرفتن توأم همه این پارامترها برای تحلیل کیفیت آب یک رودخانه مشکل و پیچیده بوده و نهایتاً با توجه به ضرورت نیاز به استفاده از ابزارها و مدل هایی که هرچه بیشتر به واقعیت مسئله نزدیک باشند، از روش تحلیل مولفه های اصلی در ساختار الگوریتم طبقه بندی، به منظور کاهش تعداد پارامترهای مورد بررسی استفاده شد. نتیجتاً هم زمان با کم کردن حجم اطلاعات و در نتیجه کم شدن حجم محاسبات از از دست رفتن اطلاعات مهم جلوگیری شد. با توجه به ویژگی های روش "تحلیل طبقه بندی فازی" این روش تکنیکی کارآمد و مفید برای شناخت و تحلیل آلودگی رودخانه ها و در پی آن استنتاج، استدلال، کنترل و تصمیم گیری صحیح در مدیریت کیفیت آب می باشد. نگرش این روش به مسئله از دو جنبه ی سودمند مورد بررسی قرار گرفت. جنبه اول، فراوانی و تنوع داده های مربوط به مسائل آلودگی رودخانه که همواره برای تصمیم گیری های مدیریتی گمراه کننده بوده است. برای رفع این مشکل، ابتدا با استفاده از رابطه فازی ممدانی به فازی سازی اطلاعات پرداخته شد و سپس ماتریس تجانس توسط روابط فازی تشکیل گردید. روش ریاضی "تحلیل طبقه بندی" یا " تحلیل گروه" با طبقه بندی و کالیبره کردن داده های فراوان، باعث روشن شدن نگرش نسبت به مسئله و به تبع، باعث تصمیم گیری صحیح در جهت حل معضل گردید. جنبه ی دوم، "تطابق" ابزار مورد استفاده با واقعیت مسئله در طبیعت است. در این راستا علم ریاضیات فازی نقش خود را ایفا و ویژگی مهم تطابق برای تکنیک مورد نظر با استفاده از تکنیک تثبیت ماتریس تشابه و تشکیل نمودار دینامیک طبقه بندی فراهم گردید. در نهایت با مشخص کردن حدود آستانه مناسب طبقه بندی کیفی صورت گرفته و نتایج مورد بررسی قرار گرفته شد. کارایی روش پیشنهادی با استفاده از اطلاعات کیفی جمع آوری شده از نقاط پایش کیفیت آب در طول رودخانه زاینده رود ارزیابی شده است. در ادامه به بررسی کیفی بازه های ایجاد شده پرداخته و برای هرکدام از بازه ها راه کارهایی برای بهبود کیفیت آب ارائه گردیده شد.

عدم تعادل منابع و مصارف آبی در سطح حوضه های آبریز، اختلافاتی بر سر تخصیص آب به مصرف کنندگان مختلف را به همراه داشته است. تئوری بازیها ابزاری نوین در جهت رفع اختلاف در زمینه منابع آب محسوب می شود. در این تحقیق از روشهای تئوری بازیها، رویکردهای همکارانه و غیرهمکارانه، به منظور تخصیص آب در سطح حوضه آبریز زاینده رود استفاده شده است. سناریوهایی با در نظر گرفتن شرایطی از جمله اصلاح مصرف، برداشت مجاز از آبخوان ها و طرح انتقال آب به حوضه به منظور اعمال در روش های به کار گرفته شده در رویکرد همکارانه ارائه می شود. از جمله روش های همکارانه روش های ورشکستگی می-باشد که مقدار منابع موجود جوابگوی نیاز های سیستم نبوده و هدف تخصیص منصفانه و برآورده کردن نسبتی از ادعای ذینفعان سیستم می باشد. روش های ورشکستگی نسبی، نسبی تعدیل شده، مقید به سود یکسان زیرمجموعه از روش های رویکرد ورشکستگی می باشد که در دو روش اول نسبتی مساوی از نیاز مدعیان برآورده شده و در دیگری ذینفعانی با ادعای کمتر از نفع بیشتری بهره می-برند. نتایج بدست آمده نشان از تامین 80 درصد ادعای ذینفعان در شرایط نرمال آبی و حدود 50 درصد در شرایط خشکسالی در روشهای نسبی بوده و در روش مقید به سود یکسان ذینفعانی از جمله شرب خارج از حوضه و صنایع کوچک با ادعای کمتر بطور کامل تامین می شوند همچنین روش های استفاده شده با شاخص پایداری در رفتار ارزیابی شده که برای سال هایی با بحران کمبود آب روش نسبی تعدیل شده و سال های نرمال آبی روش مقید به سود یکسان به عنوان گزینه مناسب ارائه می شود. به منظور اعمال سیاست-های مختلف در تخصیص منابع آب از مدل مشارکتی scrb بر پایه روش هسته استفاده شد که در این روش اساس تخصیص بر همکاری و عملکرد اقتصادی مصرف کنندگان( ذینفعان) در بازی می باشد که در این روش شرط همکاری هر ذینفع، صرنظر از دریافت ادعای کامل خود می باشد به همین دلیل آن دسته از ذینفعانی که ادعای بیشتری نسبت به این منابع داشته باشند، در نتیجه همکاری موثرتر هستند. نتایج این مدل با نتایج تخصیص اولیه با مدل weap مقایسه شده که عملکرد حوضه با مدل scrb از لحاظ اقتصادی مناسب تر می باشد. همچنین کلیه نتایج بدست آمده از روش های تخصیص در رویکرد همکارانه با روش های تصمیم-گیری اجتماعی ارزیابی شده و نتایج نشان می دهد که روش مقید به سود یکسان از محبوبیت بالاتری برخوردار است. مدل گرافیکی حل اختلاف(gmcr) از روش های رویکرد غیرهمکارانه، بازی مورد نظر را بین دو ذینفع که شامل شرکت آب منطقه ای اصفهان و سازمان جهاد کشاورزی استان اصفهان می باشند، بصورت مناقشه ای بررسی می کند و سناریوی متعادل و پایدار جهت اعمال برای حل اختلاف ارائه می دهد که این سناریو حاکی از اصلاح راندمان آبیاری و توسعه اراضی کشاورزی به همراه کنترل برداشت از سفره های زیرزمینی می باشد.

برف به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای موثر در بیلان آبی مناطق کوهستانی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در حوضه های کوهستانی بخش عمده ای از بارندگی به صورت برف نازل می شود و جریان حاصل از ذوب برف قسمت اعظم رواناب در فصول بهار و تابستان را تشکیل می دهد. رواناب حاصل از ذوب برف در تامین منابع آب آشامیدنی و کشاورزی و تغذیه سفره های زیرزمینی موثر بوده و در برخی موارد منشأ بروز سیلاب های مخرب می باشد. بنابراین شناخت دقیق ویژگی های برف در زمان و مکان به منظور مدیریت صحیح و موثر منابع آب حائز اهمیت بسیار است. در این پایان نامه اثر تغییر اقلیم بر رواناب ناشی از ذوب برف در بالادست حوضه آبریز زاینده رود و مشخصاً در دو زیرحوضه بالادست ایستگاه های هیدرومتری قلعه شاهرخ و اسکندری مورد مطالعه قرار گرفته است. برای نیل به این هدف از محصولات روزانه و هشت روزه پوشش برف سنجنده مودیس برای پایش پوشش برف در بالادست حوضه آبریز زاینده رود به عنوان یکی از متغیرهای مهم در مدل شبیه سازی برف-رواناب srm استفاده شده است. به عنوان پیش نیازی بر استفاده از این محصولات، دقت آن ها در تشخیص پوشش برف بوسیله مقایسه با برداشت های انجام شده در ایستگاه های زمینی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقایسه مشخص گردید، محصول روزانه پوشش برف، دارای دقت کلی 37/73% و در شرایط هوای صاف دارای دقت 05/92% می باشد. دقت محصول هشت روزه پوشش برف در منطقه مورد مطالعه نیز 18/84% برآورد گردید. با استفاده از پوشش برف استخراج شده و متغیرهای دیگر مدل و همچنین تعیین پارامترهای مدل، شبیه سازی ذوب برف در دو زیرحوضه مورد مطالعه انجام گرفت که نتایج در مراحل کالیبراسیون و صحت سنجی نشان دهنده دقت قابل قبول این مدل در شبیه سازی رواناب در منطقه مورد مطالعه می باشد. سپس اثر تغییر اقلیم بر بارش و دما به عنوان دو متغیر اثرگذار بر ذوب برف در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی از مدل چرخش عمومی hadcm3 تحت دو سناریوی انتشار a2 و b2 استفاده گردید. برای ریزمقیاس سازی داده های خروجی مدل چرخش عمومی نیز از مدل آماری sdsm نسخه 2/4 استفاده شد. نتیجه بررسی انجام گرفته نشان دهنده افزایش قابل توجه دما (حداکثر تا 9/4+ برای ایستگاه سینگرد و 46/3+ برای ایستگاه بادیجان) در منطقه مورد مطالعه می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد بارش در دهه های آینده روندی کاهشی خواهد داشت، گرچه این روند کاهشی چندان شدید نخواهد بود. نهایتاً با استفاده از خروجی های ریزمقیاس شده مدل چرخش عمومی شبیه سازی برف-رواناب برای دو بازه 2011 تا 2040 به عنوان آینده نزدیک، و 2071 تا 2099 به عنوان آینده دور انجام گرفت، که نتایج نشان دهنده کاهش حجم رواناب سالانه در هر دو زیرحوضه و کاهش شدید رواناب تولید شده در فصول بهار و تابستان و افزایش رواناب در فصول زمستان و پائیز می باشد. همچنین مشخص گردید دبی های بیشینه از ماه های مارس و آوریل به ماه های دسامبر و ژانویه جا به جا خواهند شد و بزرگی این دبی های بیشینه کاهش خواهد یافت.

افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در جو زمین تغییرات قابل ملاحظه ای را در اقلیم زمین به وجود آورده است. با توجه به اینکه گرمایش زمین عامل تهدید کننده ای برای زندگی بشر و کشاورزی در کره زمین می باشد، لذا پیش بینی تغییرات اقلیمی در آینده امری ضروری به حساب می آید. تغییر در الگوی بارش، دما و سایر متغیرهای اقلیمی بر رژیم هیدرولوژیکی نواحی مختلف تأثیرگذار است. مدل های جهانی اقلیم gcm مهمترین منبع برای دستیابی به اقلیم آینده می باشند اما قدرت تفکیک پایین مدل های جهانی اقلیم استفاده از آن ها را برای مطالعات هیدرولوژیکی و محلی ناممکن کرده است. اکثر مدل های جهانی اقلیم دارای قدرت تفکیک بیشتر از دو درجه عرض و طول جغرافیایی هستند. بنابراین لازم است که مقیاس خروجی این مدل ها را کاهش داد. در این مطالعه با استفاده از نرم افزار asd به روش آماری داده های درجه حرارت حداقل، حداکثر و بارش برای ایستگاه های واقع در حوضه آبریز سد زاینده رود را ریزمقیاس نمودیم. در این مدل از داده های دو مدل جهانی اقلیم (hadcm3 و cgcm3) تحت دو سناریوی انتشار a2 و b2 در دو دوره زمانی 2049-2020 و 2099-2070 استفاده شد. پیش بینی تغییرات دمای حداقل و حداکثر در دوره های آینده نسبت به دوره پایه روندی افزایشی داشتند و شدت افزایش درجه حرارت حداکثر بیشتر از درجه حرارت حداقل است. میانگین سالانه بارش پیش بینی شده در دوره های مذکور برای همه سناریوها کاهش نشان می دهد و توزیع آن در فصل های مختلف تغییر خواهد یافت. بیشترین کاهش بارش در دوره 2070-2099 و سناریوی hadcm3-a2 و به اندازه 10/55 درصد رخ خواهد داد و کمترین میزان کاهش بارش در دوره 2020-2049 و سناریوی hadcm3-a2 و به اندازه 4/04 درصد رخ می دهد. در مرحله بعد خروجی های مدل asd به عنوان ورودی های مدل هیدرولوژیکی swat مورد استفاده قرار گرفته است. سپس مدل swat با استفاده از الگوریتم sufi-2 برای منطقه مطالعاتی کالیبره شد. نتایج شبیه سازی شده توسط این مدل برای حوضه مطالعاتی نشان دهنده افزایش جریان در فصل پاییز در هر دو دوره زمانی است که این امر به دلیل افزایش بارش در این فصل در آینده می باشد. با وجود کاهش بارش در فصل زمستان، میزان رواناب در این فصل افزایش می یابد که دلیل آن افزایش دما در این فصل و تغییر شکل بارش از برف به باران می باشد. در این دوره ها همچنین با انتقال پیک جریان از ماه آوریل به ابتدای فصل بهار روبرو هستیم که در نتیجه افزایش دما در ابتدای بهار و ذوب زودهنگام برف می باشد. بر اساس پیش بینی ها میزان متوسط رواناب سالانه در همه سناریوها و در هر دو دوره آینده نسبت به دوره مشاهداتی کاهش خواهد یافت. بیشترین کاهش برای سناریوی hadcm3-a2 در دوره 2099-2070 به میزان 18/35 درصد و کمترین کاهش برای سناریوی cgcm3-a2 در دوره 2049-2020 برابر 7/06 درصد اتفاق خواهد افتاد.

با توجه به مسئله بحران کمبود آب یکی از راهکار های موثر و قابل برنامه ریزی در بحث مدیریت منابع آب، استفاده تلفیقی بهینه از منابع آب های سطحی و زیرزمینی می باشد. به طوری که در بسیاری از حالات و شرایط بتوان نیازهای موجود شامل نیازهای کشاورزی، صنعت، شرب و محیط زیست را در ماه های مختلف سال با در نظر گرفتن حجم تجدید پذیر آبخوان و میزان افت سطح ایستابی آب برآورده نمود. به همین منظور استفاده از روش های شبیه سازی و بررسی سناریوهای ممکن یک روش مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی های مدیریتی و طراحی برای توسعه ی بهره برداری تلفیقی از منابع آب های سطحی و زیرزمینی است. در این تحقیق بهره برداری تلفیقی منابع آب حوضه زاینده رود و به طور ویژه زیر حوضه نجف آباد از دیدگاه کمی مورد توجه قرار گرفته است. پس از بررسی دقیق حوضه مورد مطالعه از نظر منابع آب سطحی و زیرزمینی، نیازهای آبی و سایر پارامترهای موثر جهت تهیه مدل و همچنین تعیین مرزهای محدوده مورد مطالعه از مدل شبیه سازی groundwater vistas 4.0 برای هفت سال آبی با دوره تنش و گام های زمانی ماهانه جهت شبیه سازی بخش زیرزمینی آبخوان و ارزیابی اثرات سیاست های تلفیقی آب های سطحی و زیرزمینی استفاده شده است. با توجه به توسعه مدل weap به عنوان ابزاری برای برنامه ریزی انعطاف پذیر، جامع و شفاف به منظور ارزیابی پایداری حال حاضر آبی و الگوهای تأمین آب و ارزیابی شرایط مختلف بلند مدت از این مدل به منظور شبیه سازی منابع آب سطحی منطقه و تولید و توسعه سناریوهای مختلف بهره برداری از آب های سطحی استفاده شده است. جهت تحقق اهداف مورد نظر در این تحقیق، پس از ایجاد تغییراتی در مدل شبیه سازی آب زیرزمینی منطقه و کالیبره نمودن مدل، با استفاده از بسته های خروجی مدل آب زیرزمینی امکان ایجاد یک ارتباط پویا میان مدل های gwv و weap فراهم شده و در نهایت با ایجاد مدل weap-modflow و پیاده سازی جزئیات مدل، پس از اجرای مدل این امکان فراهم می شود که با اتصال سلول های معینی از بین سلول های فعال مدل modflow به عناصر weap مدیریت آبخوان با تقسیم منطقه به زیر بخش های مختلف انجام پذیر باشد. با توجه به نتایج مدل weap-modflow در هر گام زمانی می توان اثرات تخصیص آب سطحی و زیرزمینی به گره های مختلف نیاز و آب برگشتی از این گره ها را بر روی سطح ایستابی آبخوان در تک تک سلول ها مشاهده نمود و با در نظر گرفتن سناریوها یا گزینه های مدیریتی مختلف اثرات سیاست های مدیریتی مختلف را در درصد تأمین نیاز های شرب، صنعت، کشاورزی و زیست محیطی منطقه و سطح ایستابی در آبخوان مورد بررسی قرار داد. در نهایت با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی، ahp و توسط نرم افزار expert choice بهترین گزینه مدیریتی انتخاب می گردد. نتایج مدل تدوین شده نشان می دهد که در نظر گرفتن شرایطی از جمله کاهش نیازها از طریق اصلاح الگوی مصرف، برداشت مجاز از آبخوان ها، طرح انتقال آب به حوضه و تغییر اولویت های تخصیص امکان بهره مندی بلند مدت از آبخوان های محدوده به عنوان منبع مطمئن و مکمل آب سطحی و نیز بهبود وضعیت آبخوان ها و استفاده بهینه از منابع آب سطحی و تأمین هر چه بیشتر نیازهای آبی منطقه را در پی خواهد داشت.

روزافزون جوامع باشد، مدیران به سمت مدیریت تقاضای آب، جهت حرکت به سمت مصرف پایدار متمایل شدند. با توجه به رشد نیاز آبی در بخش های مختلف، کمبود آب گریبان گیر حوضه آبریز زاینده رود است که در شرایط خشکسالی، این کمبود بیش تر احساس می شود. به همین دلیل این تحقیق سعی نمود اقداماتی را که می توانند بر تقاضای آب در بخش مصارف آب شرب، کشاورزی و صنعت تأثیرگذار باشند، شناسایی نماید. برای تعیین اولویت این اقدامات در حوضه مورد مطالعه، به دلیل وجود گزینه ها و معیارهای مختلف، از فرایند تحلیل سلسله مراتبی، به عنوان یکی از روش های پرکاربرد تصمیم گیری چندمعیاره، کمک گرفته شد. مقایسه های زوجی مورد نیاز این فرایند، بر مبنای نظرات کارشناسان هر بخش صورت پذیرفت. در نهایت، وزن های نهایی اقدامات هر بخش با استفاده از نرم افزار expert choice 11 استنتاج گردید. نتایج این بخش، می تواند راهنمای مدیران تقاضای آب در بخش های آب شرب و کشاورزی باشد. : هنگامی که تعادل بین عرضه و تقاضای آب برهم خورد و مدیریت عرضه آب نتوانست پاسخگوی تقاضای روزافزون جوامع باشد، مدیران به سمت مدیریت تقاضای آب، جهت حرکت به سمت مصرف پایدار متمایل شدند. با توجه به رشد نیاز آبی در بخش های مختلف، کمبود آب گریبان گیر حوضه آبریز زاینده رود است که در شرایط خشکسالی، این کمبود بیش تر احساس می شود. به همین دلیل این تحقیق سعی نمود اقداماتی را که می توانند بر تقاضای آب در بخش مصارف آب شرب، کشاورزی و صنعت تأثیرگذار باشند، شناسایی نماید. برای تعیین اولویت این اقدامات در حوضه مورد مطالعه، به دلیل وجود گزینه ها و معیارهای مختلف، از فرایند تحلیل سلسله مراتبی، به عنوان یکی از روش های پرکاربرد تصمیم گیری چندمعیاره، کمک گرفته شد. مقایسه های زوجی مورد نیاز این فرایند، بر مبنای نظرات کارشناسان هر بخش صورت پذیرفت. در نهایت، وزن های نهایی اقدامات هر بخش با استفاده از نرم افزار expert choice 11 استنتاج گردید. نتایج این بخش، می تواند راهنمای مدیران تقاضای آب در بخش های آب شرب و کشاورزی باشد. علاوه بر این، سعی شد با استفاده از نظرات کاشناسان بخش های مختلف ونیز اقدامات مشابه و موفق انجام گرفته در سایر مناطق، برآوردی از میزان پتانسیل کاهش مصرف در بخش های شرب، کشاورزی و صنعت بدست آید. نتایج نشان داد که بر مبنای مصارف سال 1385، پتانسیل کاهش مصرف 294 میلیون مترمکعب و بر اساس نیاز آبی افق توسعه سال 1410، پتانسیل کاهش 523 و 424 مترمکعب برای دو سطح کشت متفاوت وجود دارد. با توجه به نتایج این تحقیق می توان چنین اظهار داشت که با برنامه ریزی بلند مدت و اجرای صحیح اقدامات مدیریت تقاضای آب، می توان به میزان قابل توجهی از مصارف موجود و نیاز آبی آینده حوضه آبریز زاینده رود کاست.

افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در جو زمین تغییرات قابل ملاحظه ای را در اقلیم زمین به وجود آورده است. با توجه به اینکه گرمایش زمین عامل تهدیدکننده ای برای زندگی بشر و کشاورزی در کره زمین می باشد، لذا پیش بینی تغییرات اقلیمی در آینده امری ضروری به حساب می آید. در این پایان نامه، هدف پیش بینی دما و بارش روزانه آینده نزدیک (2050-2021) و آینده دور (2099-2071) می باشد. معمولترین ابزار برای توسعه سناریوهای اقلیمی در جهت ارزیابی اثرات کمّی استفاده از مدل های aogcm، می باشند. هر مدل aogcm، دارای پیش بینی متفاوتی از آینده می باشد. این مدل ها بطور معمول اقیانوس و اتمسفر زمین را در جهت افقی به مقیاس 2 تا 4 درجه سانتیگراد عرضی و طولی و در جهت عمودی به 10 تا 20 لایه تقسیم می کنند. بنابراین نیاز به راهی برای تبدیل مقیاس این مدل ها به مقیاس منطقه ای می باشد. بدلیل عدم قطعیت های موجود در مدل های aogcm، و براساس مطالعات جدید در نواحی مختلف جهان، مدل های چندگانه گروهی (multimodel ensemble)، بهترین ابزار برای پیش بینی تغییر اقلیم می باشد. اولین قدم پس از گرفتن خروجی مدل های gcm، پیداکردن مقادیر آنها در ایستگاه مورد نظر است. بنابراین نیاز به راهی برای درونیابی بین مقادیر اطراف ایستگاه ها می باشد، که در این پایان نامه، از روش مطلوب وزن دهی عکس فاصله (idw)، استفاده شده است. قدم بعدی ساخت مدل های چندگانه گروهی است و مسأله نحوه وزن دهی مدل و ترکیب آنها می باشد. در این پایان نامه از چهار روش وزن دهی استفاده شده است؛ 1-rea، 2-روش رِیسنِن، 3-وزن دهی میانگین مشاهداتی دما و بارش و 4- وزن دهی یکسان. هر کدام از روش های وزن دهی مدل های gcm را براساس معیارهایی مورد ارزیابی قرار می دهد و وزن خاصی نسبت می دهد. از داده های مشاهداتی دما و بارش در دوره سال های 2009-2001 برای مقایسه هر کدام از روش ها استفاده شد و بهترین روش وزن دهی بر اساس میزان تطابق بهتر با داده های مشاهداتی انتخاب شد. روش های انتخاب شده برای ایجاد مدل چندگانه خروجی و پیش بینی دوره آینده دور و نزدیک بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد در هر دو دوره دور و نزدیک دمای حداقل و حداکثر در کل ماه های سال افزایش می یابد که این بر خلاف بارش می باشد. در حالیکه بارش سالانه در هر دو دوره کاهش خواهد داشت اما این کاهش در تمام ماه های سال نیست. بارش در فصل تابستان افزایش و در فصل زمستان کاهش خواهد یافت.

شبکه های فاضلاب به عنوان یکی از مهمترین زیرساخت های شهری نقش مهمی در زندگی روزانه افراد ایفا می کند. عدم وجود یک شبکه ی فاضلاب موثر در مناطق شهری سبب به خطر افتادن سلامت افراد و مشکلات زیست محیطی می شود. از طرفی هزینه های بالای ساخت این شبکه ها، یکی از محدودیت های مهم در ساخت آن هاست. بدین جهت محققین زیادی با به کارگیری روش های مختلف بهینه سازی و ابتکاری سعی در کاهش هزینه های اجرایی شبکه های فاضلاب داشته اند. طراحی شبکه های فاضلاب عمدتا شامل دو بخش مشخص کردن جانمایی شبکه و طراحی اجزاء شبکه برای یک جانمایی معلوم است؛ اما این دو بخش مستقل از یکدیگر نیستند و طراحی یک شبکه بهینه مطلوب نیازمند منظور نمودن همزمان این دو بخش است. منظور از بهینه سازی جانمایی تعیین بهینه ترین درخت به دست آمده از جانمایی پایه به همراه قطر و شیب آن است. هدف بهینه سازی شبکه های فاضلاب به حداقل رساندن هزینه های ساخت و نگهداری با توجه به قیدهای هیدرولیکی و ساختگاهی است. در این مطالعه از الگوریتم گروه خرده ها با قابلیت پرواز بازگشتی و مجهز به حافظه ی هارمونیک در بهینه سازی شبکه های فاضلاب استفاده شده است. استفاده از مفهوم پرواز بازگشتی مانع خروج متغیرها از کران درنظر گرفته شده برای آن ها می شود. همچنین الگوریتم در برآورده کردن قیود از جستجوی هارمونی (hs) بهره می برد. استفاده از این مدل سبب می شود که هر ذره یک جواب امکان پذیر را با توجه به قیدهای ساختگاهی و هیدولیکی اتخاذ کرده و نیاز به سایر روش های کنترلی قیدها مانند تابع جریمه نباشد. کارامدی روش به همراه انتخاب پارامترهای همگرایی مناسب با ارائه ی مثال هایی از شبکه های فاضلاب و مقایسه با مقادیر تابع هدف به دست آمده از سایر روش های بهینه سازی٬ نشان داده شده است. در ادامه با هیبرید کردن این الگوریتم با برنامه ریزی پویا روشی کارامد برای بهینه سازی همزمان جانمایی و اجزاء معرفی شده است. این روش را می توان برای بهینه سازی اجزاء شبکه هایی با ابعاد بزرگ نیز به کاربرد. قسمتی از شبکه ی کلاردشت به عنوان مطالعه ی موردی مورد ارزیابی هر دو الگوریتم قرار گرفت. به منظور صحت سنجی نتایج الگوریتم گروه خرده ها و الگوریتم هیبریدی ابتدا این شبکه با استفاده از روش برنامه ریزی پویا به عنوان یک روش دقیق بهینه شد. نتایج تابع هدف الگوریتم hpso و الگوریتم هیبریدی کوچکتر از dp گزارش شد. میانگین تابع هدف نسبت به مقدار دقیق به دست آمده از dp و انحراف معیار تابع هدف در اجراهای مختلف برای هر دو الگوریتم مورد ارزیابی قرار گرفت. الگوریتم هیبریدی با میانگین نزدیک تر به نتایج dp و انحراف معیار کمتر نسبت به الگوریتم hpso پایداری مطلوبتری نسبت به استفاده ی صرف از یک روش فرا ابتکاری در بهینه سازی شبکه های فاضلاب نشان داده است.

برآورد تبخیر و تعرق یکی از پارامترهای مهم در توازن هیدرولوژیکی،برنامه ریزی و مدیریت منابع آب است. به همین دلیل تخمین مقادیر تبخیر و تعرق در مقیاس های زمانی و مکانی ضروری می باشد. گرچه محاسبه ی تبخیر و تعرق در مقیاس های کوچک صحرایی و با استفاده از لایسیمترها از دقت بالایی برخوردار است، اما این روش ها از لحاظ مکانی دارای محدودیت برآورد نقطه ای می باشند به این منظور استفاده از فن آوری سنجش از دور، با توجه به امکان برآورد مکانی اطلاعات می تواند رویکرد مناسبی جهت پاسخ به این محدودیت باشد. از مطرح ترین مدل های در این زمینه، می توان به الگوریتم sebal اشاره کرد. هدف از این مطالعه، به دست آوردن تبخیر و تعرق واقعی (eta) با استفاده از الگوریتم sebal، در طی سال 2008 میلادی در منطقه بن- سامان واقع در حوضه آبریز گاوخونی است. با وجود اختلافات بین دو استان اصفهان و چهارمحال و بختیاری، منطقه بن- سامان که پایین دست سد زاینده رود و قسمتی از آن در استان اصفهان و قسمتی دیگر در استان چهارمحال و بختیاری قرار دارد، منطقه حساسی است. به این دلیل دسترسی و محاسبه نیاز آبی این منطقه می تواند راه گشای این مشکل باشد. بدین منظور، سری زمانی تصاویر سنجنده modis از ماهواره terra تهیه و تبخیر و تعرق واقعی منطقه به صورت روزانه در سال 2008 میلادی برآورد گردید. به منظور ارزیابی عملکرد الگوریتم sebal، روی منطقه نکوآباد واقع در حوضه نجف آباد این الگوریتم اجرا شد و از سه روش متفاوت جهت صحت سنجی نتایج استفاده شد. 1- استفاده از روش پنمن-مونتیث: به دلیل در دسترس نبودن ابزارهای مذکور در منطقه مطالعاتی، برای ارزیابی نتایج حاصل از محاسبات تبخیر و تعرق واقعی سالانه، از یک روش مقایسه نتایج با مقادیر به دست آمده از روش پنمن-مونتیث استفاده شده که نشان از همبستگی 21/86 درصدی مقادیر تبخیر و تعرق واقعی به دست آمده از الگوریتم sebal و تبخیر و تعرق مرجع به دست آمده از روش پنمن- مونتیث می باشد. 2- استفاده از تشت تبخیر (روش اورنگ): به دلیل در دسترس نبودن ابزارهای مذکور در منطقه مطالعاتی، برای ارزیابی نتایج حاصل از محاسبات تبخیر و تعرق واقعی سالانه، از یک روش مقایسه نتایج با مقادیر به دست آمده از تبخیر و تعرق به وسیله تشت تبخیر با معادله اورنگ استفاده شد که نشان از همبستگی 48/87 درصدی مقادیر تبخیر و تعرق واقعی به دست آمده با sebal و تبخیر و تعرق مرجع به دست آمده با روش اورنگ می باشد. 3- روش بیلان:در این روش با وارد کردن حجم برداشت از چاه در منطقه، بارش، رواناب ورودی و خروجی در بیلان پارامتر تبخیر و تعرق به عنوان مجهول محاسبه شد و با نتیجه خروجی از الگوریتم sebal مقایسه شد که نشان از درصد خطای نسبی 21/7 شد که مقدار قابل قبولی است. روش sebal میزان تبخیر و تعرق واقعی را در منطقه نکوآباد 1143 میلی متر و در منطقه بن- سامان 16/228 میلی متر برآورد کرده است.

در این تحقیق، مدیریت کیفی رودخانه به منظور حداقل سازی هزینه های حفظ محیط زیست و تأمین معیارهای کیفیت آب انجام شده است. به منظور لحاظ کردن نقش تخلیه کنندگان بار آلودگی در تصمیم گیری و افزایش قابلیت اجرای برنامه های پیشنهادی تخصیص بار آلودگی در رودخانه از رویکردهای مختلف تصمیم گیری استفاده می شود. ابتدا برای هر تخلیه کننده سناریوهای مختلف تصفیه فاضلاب مشخص و گزینه های تصفیه که ترکیبی از سناریوهای تصفیه می باشند، تعریف می شوند. سپس با استفاده از مدل شبیه سازی کیفی qual2kw، برای هر یک از گزینه های تصفیه مقادیر جریمه تخطی از استاندارد کیفی محاسبه و هر یک از تخلیه کنندگان گزینه های تصفیه را بر اساس هزینه های آن که شامل هزینه های تصفیه و جریمه تخطی از استاندارد کیفی می باشد، اولویت بندی می کنند. سپس با استفاده از روش های مختلف گزینش اجتماعی، چانه زنی بازگشتی و تصمیم گیری چندمعیاره گزینه های مطلوب تصفیه انتخاب می شوند. نتایج نشان می دهد که روش های کاندورست عملی و چانه زنی بازگشتی با بن بست هزینه کم تری به تخلیه کنندگان تحمیل و معیار کیفیت آب را رعایت می کنند. در نهایت، به منظور کاهش هزینه ها و تشویق تخلیه کننده ها برای مشارکت در حفاظت کیفی رودخانه، گزینه های مطلوب تصفیه به عنوان مجوزهای اولیه تخلیه بار آلودگی با استفاده از سیستم نسبت-تجارت توسعه یافته بین تخلیه کننده ها مورد تبادل قرار می گیرند. نتایج حاصل از کاربرد مدل های پیشنهادی در یک مطالعه موردی که قسمتی از رودخانه زرجوب در شمال ایران می باشد، نشان دهنده کارایی مناسب آن در تدوین سیاست های تخصیص بار آلودگی در رودخانه ها می باشد. اعمال رویکرد تجارت آلودگی بر اساس نتایج روش های گزینش اجتماعی و چانه زنی بازگشتی به ترتیب هزینه ها را به میزان 1196 و 2039 میلیون ریال کاهش داده و مورد توافق نسبی تخلیه کنندگان بار آلودگی است. هم چنین اعمال رویکرد تجارت آلودگی بر اساس نتایج رویکرد تصمیم گیری چندمعیاره هر چند که هزینه ها را به میزان 7892 میلیون ریال کاهش می دهد اما کم تر مورد پذیرش است.

یکی از راهکارهای تخصیص بهینه و کارآمد بین متقاضیان در مصارف مختلف، ایجاد انگیزه در آن ها برای جلوگیری از اتلاف، صرفه جویی و ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضا می باشد. این هدف می تواند با توجه به جنبه های اقتصادی آب و استفاده از ابزار بازار آب در منطقه به تحقق برسد. بازار آب می تواند منجر به ایجاد انگیزه در کشاورزان برای مصرف بهینه و استفاده از روش های نوین آبیاری برای کاهش تلفات آب شود. در این پژوهش، یک مدل بهینه سازی برای بیشینه سازی سود (رفاه) کشاورزان با رویکرد اقتصادی طراحی و پیاده سازی شد. در این مدل محدودیت هایی از جمله سطح زیر کشت، آب قابل دسترس (سطحی و زیرزمینی)، نیروی کار، کود شیمیایی و سموم، هزینه سرمایه گذاری نقدی و ماشین آلات کشاورزی، به عنوان قیدهای عملکردی مدل اعمال شده است. این مدل بر روی شش مزرعه از منطقه مهیار شمالی از حوضه آبریز زاینده رود استان اصفهان و همچنین با طراحی پنج سناریو عملکرد بازار آب در منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. برای اجرای این سناریوها، به دلیل غیرخطی بودن تابع هدف از بسته نرم افزاری gams که یکی از نرم افزار های مدل سازی سطح بالا برای حل مسائل برنامه ریزی ریاضی و بهینه سازی است، استفاده می شود. در سناریوی اول مقایسه ای بین کشت بهینه با کشت فعلی کشاورزان انجام شد که نتایج نشان می دهد سود کشاورزان 43/1 برابر شده است. در سناریوی دوم، با ایجاد بازار آب و امکان مبادله آب سطحی/زیرزمینی از طریق نیروی ثقلی، آبخوان مشترک و تانکر و هزینه های مربوطه آن ها، این افزایش سود به میزان 66/1 نسبت به شرایط فعلی تغییر پیدا کرد. در این دو سناریوی هیچ محدودیتی برای کاشت محصولات درنظر گرفته نشد. سپس سناریوهایی برای رفتارشناسی کشاورزان نسبت به سیاست های دولتی یا منطقه ای، برای کاشت حداقلی محصولات و همچنین بازه معین تغییرات کشت هر مزرعه نسبت به سال قبل، طراحی گردید. در این سناریوها نیز، سود کشاورزان به ترتیب 61/1 و 47/1 برابر نسبت به شرایط فعلی به دست آمد. سپس در سناریوی پنجم با حذف تمامی حق آبه ها، بانک آب اقدام به تخصیص بهینه آب در بین کشاورزان می کند. همچنین این سناریو می¬تواند برای مناطق جدیدالاحداثی که حق¬آبه مشخصی ندارند، مناسب ¬باشد. نتایج نشان می دهد سود منطقه در این سناریو 58/1 برابر سود فعلی کشاورزان خواهد بود. دراین سناریو نیز کشاورزان هیچ محدودیتی برای کشت محصولات خود ندارند. همچنین در تمامی سناریوها به دلیل تأثیر شرایط کم آبیاری بر رشد و عملکرد محصولات و نیز امکان دسترسی و بهره برداری از منابع آبی، میزان آب تخصیص داده شده به هر محصول تحت شرایط کم آبیاری برابر مقدار نیاز خالص آبی آن بدست آمد.

یکی از موضوعاتی که در سال های اخیر مورد توجه مدیران و برنامه ریزان بخش آب قرار گرفته است، مدیریت تقاضای آب می باشد. در این زمینه راهکارهای متفاوتی وجود دارد که از کارآمدترین و موثرترین آنها، توجه به جنبه های اقتصادی از جمله بازار های آب است. سازوکاربازار آب، ابزاری مناسب در توسعه تمرکززدایی، تخصیص بهینه منابع آب بین مصرف کنندگان و کاهش آثار کمبود آب تلقی می گردد. دستیابی به چنین جنبه های مثبتی در سایه ی برقراری ساختارهای اجتماعی، قانونی و فنی مناسب امکان پذیر است. پس از برقراری ساختارهای اجتماعی و قانونی، برای ورود متقاضیان به بازار آب، فراهم شدن بسترهای فنی مناسب ضروری به نظر می رسد. به همین دلیل در این تحقیق، به پیاده سازی بستر های فنی در راستای تشکیل بازار آب در 5 مزرعه همجوار پرداخته می شود. دراین مطالعه با استفاده از مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت و با استفاده از اطلاعاتی نظیرحجم آب ورودی در هر ماه (آب سطحی و زیرزمینی)، میزان نیاز هر محصول به نهاده های متفاوت، عملکرد محصول، قیمت هر نهاده، فاصله مزارع و نیاز خالص آبی هر محصول در هر ماه، الگوی کشت جدید و میزان حجم تبادلی بین مزارع از روش های فنی مختلف در هر ماه تعیین گردید. جهت بررسی روش های مختلف فنی انتقال آب زیرزمینی، هزینه های مرتبط با دو روش انتقال با پمپاژ سطحی و استخراج از آبخوان مشترک در مدل وارد شد. جهت انتقال آب سطحی نیز از کانال های موجود در منطقه استفاده شده است که هزینه ی فنی در بر ندارد. در این راستا تابع هدف شامل حداکثرسازی سود کشاورزان و محدودیتها شامل محدودیت آب، زمین و سرمایه می باشد. در این مطالعه از اطلاعات سال زراعی 91-1390 استفاده شده و نتایج مطالعه نیز با استفاده از بسته نرم افزاری gams استخراج گردیده است. در این تحقیق مدل مذکور در قالب دو سناریوی اقلیمی نرمال و خشکسالی پیاده سازی و اجرا شد. در سناریوی اقلیمی نرمال میزان آب در دسترس کشاورزان برابر با حقابه ای است که در سند قانونی تعریف شده است. اما در شرایط اقلیمی خشکسالی آب سطحی از حقابه قانونی آن ها کسر می شود. نتایج مطالعه نشان داد که در مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت و درسناریوی اقلیمی نرمال، بازده برنامه ای کشاورزان پس از ایجاد بازار به میزان4 درصد نسبت به حالت پایه افزایش می یابد. این افزایش برای شرایط خشکسالی به میزان 28 درصد است. همچنین نتایج نشان داد در سناریوی نرمال ازکل حجم آب مبادلاتی 86 درصد آب سطحی و 14 درصد آب زیرزمینی می باشد که از طریق پمپ و لوله منتقل می شود. در شرایط خشکسالی نیز که آب سطحی وجود ندارد، 62 درصد آب زیرزمینی مبادله شده از روش فنی پمپ و لوله و 38 درصد دیگر از طریق آبخوان مشترک منتقل می شود. همچنین حجم آب مبادله شده در بازار در سناریوی نرمال 9 درصد از حجم آب مصرفی می باشد. این میزان در شرایط خشکسالی به47 درصد می رسد که نشان دهنده مشارکت بالای کشاورزان در بازار، جهت تخصیص بهینه تر آب در این سناریو می باشد.

نگرانی های رو به افزایش در بحران انرژی، آلودگی های زیست محیطی، نگرانی درباره تغییر اقلیم (گرم شدن زمین) و تأثیرات مخرب تشعشات کربنی، استفاده از منابع انرژی پاک و بازگشت پذیر از جمله : باد، دریا، خورشید و غیره را ترغیب می کند. در بین این منابع بکارگیری انرژی باد به این دلیل که هیچ آلودگی تولید نمی کند، پتانسیل بالقوه خستگی ناپذیر و قیمت قابل رقابت دارد، در ده سال گذشته بیشترین رشد را داشته است. نقطه ضعف اصلی باد نامنظم بودن سرعت وزش آن است. مساله یافتن روشی برای استخراج بیشینه توان از انرژی باد است. سیستمهای مبدل انرژی باد سرعت متغییر(wecss) می توانند برای استخراج بیشینه انرژی از باد در مد پیمایش نقطه بیشینه توان(mppt ) کارکنند. برای نیل به این هدف، سنسورهای مکانیکی با کالیبراسیون بسیار دقیق ازجمله انیمومترها و انکدر/رسولورها جهت تعیین دقیق سرعت باد و موقعیت/سرعت رتور ژنراتور مورد نیاز هستند.استفاده از سنسورهای مکانیکی هزینه، پیچیدگی سخت افزاری و نرخ شکست بالاتر wecs ها را در پی خواهد داشت. این مسائل با بکارگیری طرحهای کنترل بدون سنسور سرعت/موقعیت تطبیقی قابل بر طرف شدن است. هدف الگوریتم mppt بدون سنسور کنترل سرعت به گونه ایست که tsr بهینه بدون اطلاعات سرعت باد بدست آید. در بین انواع مختلف ژنراتورها، ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم به دلیل بازده بالا،دانسیته توان بالا، هزینه های نگهداری پایین ترو سازگاری بهتر با شبکه انتقال قدرت مناسب تر دانسته شده اند. این تحقیق، یک الگوریتم mppt بدون سنسور را ارئه می دهد که به یک pmsg متصل به توربین اعمال شده که به روش کنترل مستقیم گشتاور با مدولاسیون بردار فضایی کنترل می شود. الگوریتم ارائه شده ترکیبی از دو روش گشتاور بهینه و انحراف و مشاهده است که دقت بالاتری را نسبت به هر کدام از روشها دارا می باشد. به علاوه، انواع روشهای کنترل بدون سنسور موقعیت/سرعت رتور مورد بحث قرار گرفته است. در نواحی کاری سرعت بالا و سرعت متوسط، تخمینگر موقعیت رتور بر پایه مشاهده گر مد لغزشی (quasi-sliding-mode) اطلاعات موقعیت رتور را به درستی ارائه می کند.