کاربرد نظریه آشوب در هیدرولوژی اخیراً توجه زیادی را به خود جلب کرده است. بر مبنای نظریه آشوب، سری های به ظاهر تصادفی می توانند به قوانین قطعی نسبت داده شوند. با وجود مطالعات گذشته در به کارگیری مفاهیم فرآیند تصادفی در سری های جریان رودخانه، بررسی های اخیر نشان داده اند که این سری ها را می توان با قوانین قطعی تحلیل نمود. بنابراین ساختارهای دینامیکی فرآیندهای ظاهراً پیچیده از قبیل تغییرات جریان رودخانه، می توانند با استفاده از مدل های آشوبناک قطعی غیرخطی بهتر از مدل های تصادفی، قابل فهم باشند. وجود بعد همبستگی کم، یکی از مشخصه های مهم مبنی بر وجود آشوب در یک سیستم است. در این تحقیق سعی شده است، توصیف و پیش بینی جریان رودخانه لیقوان چای در مقیاس های زمانی مختلف شامل روزانه، پنج روزه، هفت روزه، ده روزه و ماهانه در دو ایستگاه لیقوان و هروی با استفاده از مفاهیم نظریه آشوب انجام پذیرد. به منظور بازسازی فضای حالت، زمان تأخیر و بعد محاط مورد نیاز است. از روشهای تابع خود همبستگی و میانگین اطلاعات متقابل، برای تعیین زمان تأخیر و از روش الگوریتم نزدیک ترین همسایه های کاذب جهت تخمین بعد محاط استفاده شده است. روش بعد همبستگی برای بررسی آشوب پذیری دبی رودخانه بکار گرفته شده و بعد همبستگی کم بدست آمده ( ) حاکی از وجود رفتار آشوبناک سری های دبی رودخانه در مقیاس های زمانی روزانه، پنج روزه و هفت روزه است؛ در حالی که دبی های ده روزه و ماهانه رفتار آشوبناک نشان ندادند. با استفاده از بزرگ ترین نمای لیاپانوف، افق پیش بینی سری های دبی تعیین گردید و از الگوریتم پیش بینی موضعی جهت پیش بینی دبی رودخانه در مقیاس های زمانی مختلف، با مفاهیم نظریه آشوب استفاده گردید. همچنین، در این مطالعه برنامه ریزی بیان ژن (gep) نیز که توسعه یافته برنامه ریزی ژنتیک است، جهت مدلسازی دبی رودخانه در مقیاس های زمانی مختلف بکار گرفته شده است. gep، نیز یک الگوریتم ژنتیکی است بطوری که از جمعیتی از افراد استفاده و آنها را مطابق برازندگی، انتخاب می کند و تغییرات ژنتیکی را با استفاده از یک یا چند عملگر ژنتیکی، اعمال می نماید و در آن کروموزوم ها به صورت بیان درختی نشان داده می شوند. جهت پیش بینی دبی جریان در مقیاس های زمانی مختلف با استفاده از gep، مقادیر دبی پیشین در پنج ترکیب متفاوت شامل دبی یک روز قبل تا دبی پنج روز قبل، به عنوان ورودی در نظر گرفته شدند تا بهترین الگو برای پیش بینی انتخاب گردد. دبی پیشین تا 4 تأخیر، به عنوان مناسب ترین الگوی ورودی پیش بینی دبی روزانه، انتخاب گردید. در انتها، توانایی پیش بینی دو مدل آشوب و gep با معیارهای ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا با یکدیگر مقایسه گردیده است.

بررسی تغییرات منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمّیّت فراوانی برخوردار است. یکی از جنبه های مدیریت علمی منابع آب زیرزمینی نیازمند دانستن رابطه خشکسالی با منابع آب زیرزمینی است. در بخش اول این مطالعه روند تراز آب زیرزمینی 32 ایستگاه پیزومتری در مقیاس ماهانه در منطقه دشت اردبیل در دوره آماری 1387-1367 با آزمون ناپارامتری مان کندال مورد بررسی قرار گرفت. برای هر سری زمانی شیب خطّ روند با استفاده از روش تخمین گر sen محاسبه شد. همگنی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی با روش وان بل و هوقس مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که در همه ایستگاه ها (بجز ایستگاه های نیار مدرسه، ینگجه ملّا محمّد رضا، آغچه کندی و دروازه آستارا) تراز آب زیرزمینی دارای روند منفی است. در بیش از 72 درصد ایستگاه ها روند منفی (01/0p<) معنی دار مشاهده شد. بررسی شیب خطّ روند نشان داد که بطور متوسط تراز آب زیرزمینی در دشت اردبیل حدود 18 سانتی متر در سال افت دارد. بیشترین افت تراز آب زیرزمینی متعلّق به ایستگاه خلیفه لو شیخ بوده که دارای شیب منفی 93/1 متر در سال می باشد. نتایج آزمون همگنی نشان داد که روند تراز آب زیرزمینی در ماه های مختلف همگن، ولی در ایستگاه های مختلف غیر همگن می باشد. نتایج آزمون مان کندال دنباله ای برای متغیر تراز آب زیرزمینی نشان داد که کاهش تراز آب زیرزمینی در اکثر سال ها قبل از سال 1367 اتفاق افتاد و در طول دوره آماری، اگر روندی آغاز شود شروع آن سال 1368 بوده و در سال 1369 این روند معنی دار بود. در بخش دیگر این پژوهش تجزیه و تحلیل روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی با توجه به اطلاعات 13 ایستگاه پیزومتری در منطقه دشت اردبیل در دوره آماری 1387-1374 با آزمون ناپارامتری مان-کندال مورد بررسی قرار گرفت. قبل از تجزیه و تحلیل روند اثر خود همبستگی معنی دار مرتبه اول از سری داده ها حذف گردید. متغیرهای کیفی مورد بررسی شامل مجموع آنیون ها و کاتیون ها، ph، th، ec، so42-، na%، na+، mg2+، tds، sar، cl- و hco3- می باشد که در هر سال 2 بار اندازه گرفته شده است. برای هر سری زمانی شیب خطّ روند با استفاده از روش تخمین گر sen محاسبه شد. نتایج نشان داد که روند تغییرات غلظت تمام متغیرهای کیفی آب در تمام ایستگاه ها افزایشی است. روند تغییرات متغیرهای کیفی مذکور از نظر آماری در ماه پرآب برای 23% و در ماه کم آب برای 5/19% از سری ها در سطح 5% معنی دار بودند. شیب خط روند برای هر سری زمانی با روش تخمین گر sen مشخص و نتایج بصورت نمودار باکس ویسکر نشان داده شده است. روند تغییرات کیفیت آب زیرزمینی در ماه پرآب در مرکز و شرق دشت و در ماه کم آب مرکز و غرب دشت صعودی است. علت اصلی افزایش غلظت متغیرهای کیفی مورد مطالعه در آب زیرزمینی، گسترش شهرنشینی در شهر اردبیل و نفوذ فاضلاب های شهری، صنعتی و کشاورزی به آب زیرزمینی دشت اردبیل تشخیص داده شده است.

پیش بینی سیلاب یکی از موضوعات اصلی طرح های هیدرولوژیکی و برنامه ریزی های مدیریت منابع آبی می باشد. در بین روش-های متعدد ارائه شده برای پیش بینی سیلاب ناشی از یک رگبار، هیدروگراف های واحد بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می-گیرند. در این میان استفاده از روش های ژئومورفولوژی برای محاسبه رواناب که خصوصیات بارش و حوضه را در برآورد سیلاب در نظر می گیرند، دید واقع بینانه تری از رفتار حوضه بدست می دهند. ارتباط بین پارامترهای هیدروگراف های واحد مصنوعی و خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه امکان گسترش استفاده از این مدل ها در حوضه های فاقد آمار را نیز فراهم می-کند. پارامترهای ژئومورفولوژی امروزه با استفاده از gis و نقشه های توپوگرافی براحتی قابل استخراج هستند. عدم وجود شبکه اندازه گیری مناسب اندازه گیری رواناب در حوضه ها، ما را بر آن داشت تا پاسخ هیدرولوژیکی حوضه به بارش را با دیدگاه ژئومورفولوژی بررسی کنیم. در این بررسی، از مدل هیبرید (بونیا و همکاران،2005) به عنوان تابع پاسخ حوضه به بارش استفاده شده است. معادلات رگرسیونی برای محاسبه پارامترهای مدل هیبرید، ضرایب ذخیره k1 و k2، بر اساس خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه استخراج شده اند. وجود دو مخزن با ضرایب ذخیره متفاوت در مدل هیبرید، پیش بینی رفتار حوضه را در این مدل نسبت به مدل نش دقیق تر کرده است. یافتن ارتباط بین خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه و ضرایب ذخیره مدل هیبرید راهی برای گسترش مدل هیبرید و استفاده از آن در حوضه های فاقد آمار است. با استفاده از روابط بدست آمده در این مطالعه می توان پارامترهای مدل هیبرید را بر اساس خصوصیات ژئومورفولوژی در حوضه های فاقد آمار، یا حوضه هایی که آمار بارش و رواناب همزمان در آنها ثبت نشده تخمین زد و با استفاده از رابطه کانولوشن سیلاب ناشی از رگبار را در یک حوضه برآورد کرد. حوضه های مورد مطالعه در این تحقیق در شمال غربی ایران، استان آذربایجان شرقی واقع شده اند. معادلات با استفاده از 29 رویداد بارش رواناب در 6 حوضه از حوضه های استان بدست آمده اند، پارامترهای k1 و k2، در این حوضه ها بعد از بهینه شدن بر اساس رویدادهای مشاهداتی، با استفاده از روابط رگرسیونی به خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه ربط داده شده اند. خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه با استفاده از نقشه های توپوگرافی1:25000 حوضه ها و نرم افزارهای arcview و hec-geohmsاستخراج شدند و به این ترتیب مدل هیبرید گسترش یافته بر اساس ژئومورفولوژی بدست آمده است. صحت سنجی معادلات بر روی 6 رویداد بارش رواناب موازی در حوضه قرمزیگل نشان داد، مدل ارائه شده در این تحقیق قابلیت پیش بینی رواناب در حوضه ها را با دقت بالا را دارد.

نام خانوادگی: قزل سفلو نام: مجتبی عنوان پایان نامه: تجزیه و تحلیل روند کمی و کیفی آب رودخانه های استان آذربایجان شرقی با روشهای ناپارامتری استاد راهنما: دکتر یعقوب دین پژوه استاد مشاور: دکتر محمدعلی قربانی مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد رشته: مهندسی کشاورزی گرایش: مهندسی منابع آب دانشگاه: تبریز دانشکده: کشاورزی تاریخ فارغ التحصیلی: بهمن 1389 تعداد صفحات: 165 کلید واژه: مان-کندال ، خودهمبستگی ، روند ، تخمین گر شیب sen ، کیفیت آب ، رودخانه ، دبی جریان. چکیده: در این مطالعه روند جریان آب رودخانه های استان آذربایجان شرقی در سه مقیاس ماهانه ، فصلی و سالانه مورد آزمون واقع شد. همچنین روند تغیرات کیفی آب این رودخانه ها مورد بررسی واقع گردید. روش مورد استفاده آزمون ناپارامتری مان-کندال اصلاح شده (با حذف کامل اثر ساختار خودهمبستگی داده ها) بود. سه سطح معنی داری 1% ، 5% و 10% در نظر گرفته شد. برای این منظور از اطلاعات ده ایستگاه هیدرومتری در دوره آماری 1387-1362 استفاده شد. شیب خط روند با روش تخمین گر sen تخمین زده شد. روند تغییرات سیزده پارامتر کیفی آب به شرح ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، درصد سدیم، مجموع آنیون ها و مجموع کاتیون ها مورد بررسی واقع شد. نتایج نشان داد که در مقیاس سالانه 40 درصد ایستگاه ها دارای روند جریان آب منفی معنی دار (1/0> p) بودند. درمقیاس فصلی بیشترین روند منفی جریان آب متعلق به فصل پاییز بود. در این فصل حدود 70 درصد ایستگاه ها روند نزولی معنی داری(1/0 p<) را تجربه کرده اند. در مقیاس ماهانه روند جریان اکثر ایستگاه ها منفی بود. نتایج بررسی روند متغیرهای کیفی آب نشان داد که در ایستگاه هایی که روند جریان آب منفی بود غلظت اکثر عناصر کیفی آب دارای روند مثبت معنی دار بوده است. در حالت کلی نتایج نشان داد که جریان آب رودخانه های استان آذربایجان شرقی از نظر کمی روند نزولی داشته و کیفیت آب نامطلوب تر شده است.

مفهوم هیدروگراف واحد لحظه ای (iuh) بطورگسترده در تخمین سیلاب حوضه هایی با آمار هیدرومتری محدود بکار می رود. در این تحقیق مدل هیدروگراف های واحد ژئومورفولوژی مخزن (guhr) و مدل هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی تحلیلی (giuh) برای حوضه آبریز لیقوان در استان آذربایجان شرقی ارائه گردید. معادله کلی giuh بصورت تابعی از نسبت های هورتون (نسبت انشعاب، نسبت سطح، نسبت طول، سرعت متوسط جریان آبراهه ای و طول متوسط آبراهه درجه یک) وتوابع احتمال انتقال می باشد. در مدل guhrسطوح شبکه زهکشی حوضه بصورت مخازن متوالی درنظرگرفته می شود. پارامتر مدل guhr، ضریب مخزن (k) بوده که درتمام حوضه ثابت فرض می شود بنابراین این مدل دارای یک پارامترنامعلوم بوده که از داده های مشاهداتی بارش- رواناب تخمین زده می شود. هیدروگراف های شبیه سازی شده از هردو مدل با هیدروگراف های واحد مشاهداتی حوضه مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که هر دو روش مقدار دبی اوج را کمترو زمان رسیدن به دبی اوج را زودتر از مقادیر متناظر مشاهداتی شبیه سازی می کنند. مدل guhr عملکرد بهتری در شبیه سازی بازوهای هیدروگراف، شکل کلی هیدروگراف، و حجم رواناب نشان می دهند. آنالیز حساسیت مدل guhr براساس تغییرمقدار پارامترk انجام شده و نتایج نشان داد که با افزایش مقدار k میزان دبی اوج کاهش و زمان رسیدن به دبی اوج افزایش میابد و بالعکس. همچنین حساسیت سنجی مدل giuh نسبت به تغییر مقدار سرعت نشان می دهد که با افزایش مقدار سرعت میزان دبی اوج افزایش و زمان رسیدن به دبی اوج کاهش میابد و بالعکس. بطورکلی دقت مدل guhr با توجه به مقادیر خطای محاسبه شده بیشتر از مدل giuh می باشد و می تواند بعنوان مدل مطمئن جهت برآورد سیلاب بکارگرفته شود، با وجود این مدلgiuh بدلیل عدم نیاز به داده های بارش- رواناب جهت محاسبه پارامترها می تواند با دقت قابل قبولی درحوضه های فاقد آمار بکارگرفته شود.

داده های هیدرولوژیکی به عنوان اطلاعات پایه و اساسی در طراحی و مدیریت علمی پروژه های منابع آب به کار می روند. یکی از ابزار مهم در پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیکی استفاده از مدل سازی سری های زمانی است. سری های تولید شده جریان رودخانه در مطالعات مختلفی نظیر خشکسالی، سیلاب، بهینه سازی و طراحی سیستم های مخازن و تامین آب و اهداف فراوان دیگر قابل استفاده می باشد. با توجه به اینکه فرآیند جریان رودخانه یکی از سیستم هایی است که می تواند در مقیاس های مختلف زمانی و مکانی غیر خطی باشد، شناخت این فرآیند و استفاده از مدل های غیرخطی سری های زمانی بسیار مفید خواهد بود. در این تحقیق از داده های روزانه 31 ساله دبی جریان رودخانه شهرچای ارومیه واقع در استان آذربایجان غربی و غرب دریاچه ارومیه جهت بیان شکل ریاضی مدل های سری زمانی و پیش بینی استفاده شده است. اغلب سری های هیدرولوژیکی دارای روند بوده و یا در میانگین ناایستا هستند. قبل از مدل سازی لازم است که سری زمانی ایستا شود. بدین منظور ابتدا روند در داده ها با استفاده از آزمون من-کندال و کندال فصلی بررسی شده است. نتایج این آزمون ها روند نزولی در داده های ماهانه و 10روزه را نشان داده که این امر نشان دهنده وجود ناایستایی در این داده ها می باشد. پس از حذف روند دو روش adf و kpss جهت آزمون ایستایی مورد استفاده قرار گرفته است. این روش ها برای اولین بار در مطالعات اقتصادی به کار گرفته شده اند. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از روش kpss در هیدرولوژی می توان به نتایج مطلوبی دست یافت. هم چنین آزمون غیرخطی bds جهت بررسی وجود و شدت غیرخطی سری جریان رودخانه در چهار مقیاس زمانی سالانه، ماهانه، 10 روزه و روزانه مورد استفاده قرار گرفته است. این آزمون نیز برای اولین بار در مطالعات منابع آب در ایران معرفی گردید. طبق نتایج حاصله بیشترین شدت غیرخطی در سری های روزانه بوده و در سری های سالانه غیرخطی وجود نداشت. به طوری که هرچه مقیاس زمانی کوچک تر می شود، شدت غیرخطی بودن افزایش می یابد. نتایج این آزمون راهنمای مناسبی در انتخاب نوع مدل از نظر خطی یا غیرخطی بودن خواهد بود. از بین مدل های رایج غیرخطی سری های زمانی، مدل غیرخطی بی لینیر(bl) جهت برازش سری زمانی جریان رودخانه مورد استفاده قرار گرفته است. این مدل در عین سادگی و شباهت به مدل های خطی، نتایج مطلوبی در پیش بینی جریان رودخانه شهرچای ارومیه داشته است. روش تخمین پارامترها و انتخاب رسته مدل بی لینیر شبیه مدل های خطی بوده و با اینکه هنوز عملکرد این روش ها در مدل بی لینیر بررسی نشده و ناشناخته می باشد، از این روش ها جهت برازش و تخمین پارامترهای مدل استفاده شده است. جهت برازش تغییرات واریانس نسبت به زمان نیز از مدل غیرخطی واریانس شرطی ناهمسان خودهمبسته (arch) استفاده شده و مدل تلفیقی bl-arch در این تحقیق پیشنهاد شده است. مقایسه نتایج حاصل از آزمون bds و برازش مدل های خطی و غیرخطی در این تحقیق نشان داد که نتایج این آزمون با نتایج مدل های برازشی هم خوانی کامل دارد و آزمون bds از توانایی و کارآیی کافی جهت آزمون غیرخطی سری های هیدرولوژیکی برخوردار است. با استفاده از مدل غیرخطی بی لینیر نیز که برای اولین بار در این تحقیق معرفی و کاربردی شده می توان جهت پیش بینی جریان های کوتاه مدت رودخانه استفاده نمود و به نتایج مطلوبی دست یافت.

تحقیق حاضر برای پهنه بندی شمالغرب ایران بر مبنای بارش های روزانه و تجمعی با زمان های تجمع مختلف (5،10، 15 ،20، 25 و30) روزه، شاخص فاصله-مقدار، فواصل زمانی بارش، سری روزهای بارانی، سری 25%، سری 50% و سری 75% با استفاده از داده های بارش روزانه 60 ایستگاه هواشناسی در طول دوره آماری 35 ساله انجام گرفته است. 13نوع پهنه بندی بر اساس متغیرهای معرفی شده فوق با استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (pca ) انجام گرفت. همچنین از روش سلسله مراتبی وارد و غیر سلسله مراتبیk-mean برای امکان مقایسه نتایج حاصل از روش pca استفاده شد. آماره s برای آزمون همگنی مناطق بدست آمده به کار گرفته شده است. آن چه از مقایسه سری بارش روزانه و سری بارش-های تجمعی با زمان تجمع مختلف بدست می آید این است که با افزایش تدریجی زمان تجمع، تعداد مولفه های اصلی کمتری درصد بیشتری از واریانس کل را توجیه می کنند. نتایج پهنه بندی با روش pca نشان داد که پهنه های حاصل از سری فواصل زمانی بارش، شاخص فاصله-مقدار و روزهای بارانی بسیار کوچک بوده و مناطق زیادی را پوشش ندادند. روش وارد نسبت به دو روش pca و k-meanپهنه ها را وسیع تر انتخاب کرده و ایستگاه هایی که با این روش در یک خوشه جای گرفتند از نظر مکانی بر روی نقشه در همسایگی یکدیگر بوده و پیوستگی جغرافیایی اقلیمی حفظ شده است. روش pca به لحاظ ماهیت خود فضای داده ها را روی محورهای اصلی تصویر می کند و ساختار واقعی فضا را نشان خواهد داد اما در روش های سلسله مراتبی که در هر مرحله خوشه یا اعضا را به هم متصل می کنند، از نظر ماهیت فضایی خوشه ها بیانگر ساختار واقعی نمی باشند لذا انتظار می رود که خوشه های حاصل از pca واقعی تر از خوشه های حاصل از دیگر روش ها باشد. اما از نقطه نظر گسترش اطلاعات خوشه بندی بر مبنای همگنی، روش های خوشه بندی سلسله مراتبی بر خوشه بندی واقعی ارجحیت پیدا می کند .

بررسیبسیاری از مسائل هیدرولوژی مانندمدل سازی بارش- رواناب، بر آورد دقیقاوج سیلاب ها، کنترل سیلاب، محاسبات بیلان، مدل سازی انتقال آلودگی هاو طراحی فاضلاب های شهری نیازمند داده-های بارش کوچک مقیاس طولانی مدتمی باشد. با توجه به اندازه گیری های روزانه بارش در بیشتر ایستگاه ها و کمبود داده های کوچک مقیاس،یکی از روش های بازسازی این داده ها،گسسته سازی داده های بارش روزانهیعنی تبدیل داده های روزانه به مقادیر چند ساعته و کمتر توسط مدل های ریاضی است. برای رسیدن به این منظور می توان از خصوصیت مقیاس گذاری بارش استفاده نمودکه یکی از خصوصیات سیستم آشوبناک می باشد. مقیاس گذاری بارندگی بر این موضوع دلالت دارد که خصوصیات مشاهده شده در مقیاس های مختلف بهوسیله روابط ثابتی کنترل می شوند. یکی از کاربرد های خصوصیت مقیاس-گذاری، در گسستهسازی بارش می باشد. بدین صورت که با استفاده از بررسی توزیع بارش در مقیاس های بزرگ تر، توزیع بارندگی مقیاس های کوچک تر مشخص می شود. در این تحقیق پس از بررسی خصوصیت مقیاس گذاری بارش های حوضه لیقوانبا استفاده از آزمون های طیف توانی و مقیاس گذاری گشتاورهای آماری ، به بررسی پارامترهای مدل آبشاری پرداخته شده و در پایان این مدل جهت گسسته سازی بارش-های این حوضه مورد ارزیابی قرار گرفته است. چرا که مدل های آبشاری، علاوه برتوانایی حفظ خصوصیات مقیاس گذاری، تناوب بارندگی(دوره های خشک و تر) را بهخوبی شبیه سازی می کنند. بدین صورت که گام های زمانی بزرگ بارش به قسمت های ریزتر (در اینجا به دو قسمت) و مساوی تقسیم می-شوند و به هر گام ریزتر نسبتی از کل بارش گام بزرگ تر اختصاص داده می شود. وابستگی این نسبت ها به مقیاس، شدت بارش و موقعیت آن در سری زمانی مورد بررسی قرار گرفته و پس از آن به گسسته سازی بارش ها پرداخته می شود. پس از تولید داده ها بهمنظور صحت سنجی نتایج، خصوصیات آماری داده های تولید شدهو داده های اندازه گیری شده با هم مقایسه می شود. خصوصیات آماری مورد مقایسه عبارتند از:1)در صد بازه های خشک 2) میانگین بارش بازه های تر 3) میانگین طول وقوع رویدادها 4) میانگین طول دوره های خشک 5) میانگین حجم رویدادها.

هدف این مطالعه ارزیابی کارایی نرم افزار win-gamma در پیش بینی جریان رودخانه ی حوضه ی آبریز امامه می باشد. در این مطالعه روش گاما تست برای انتخاب بهینه ترکیب ورودی به مدل به کار گرفته شد. همچنین برای تشخیص بهینه تعداد داده های مورد نیاز برای مدل سازی از آزمون m استفاده شد. در این مطالعه از داده های بارندگی p(t) و روانابr(t) حوضه ی آبریز امامه در مقیاس روزانه و در طول دوره ی آماری 1388- 1379 استفاده شد. نه متغیر شامل سری مربوط به جریان با تأخیر یک روزه (r(t-1))، دو روزه (r(t-2))، سه روزه (r(t-3)) و چهار روزه (r(t-4))، سری بارندگی روزانه بدون تأخیر زمانی (p(t)) و با تأخیرهای یک روزه (p(t-1))، دو روزه (p(t-2))، سه روزه (p(t-3)) و چهار روزه (p(t-4)) به عنوان متغیر ورودی انتخاب شد. تعداد نقاط بهینه برای بخش آموزش با استفاده از آزمون m مشخص شد. سپس مدل سازی جریان آب رودخانه با استفاده از متغیرهای انتخاب شده و با استفاده از تعداد نقاط بهینه با روش های شبکه ی عصبی مصنوعی، رگرسیون خطی محلی و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی انجام شد. نتایج نشان داد که پنج متغیر شامل p(t)، p(t-1)، p(t-3)،r(t-1) و r(t-2) به عنوان متغیرهای موثر در مدل سازی جریان رودخانه حوضه ی مذکور می باشند. همچنین با استفاده از خروجی آزمون m، تعداد 2383 داده برای بخش آموزش مدل سازی مناسب تشخیص داده شد. نتایج حاکی از این واقعیت بود که در بخش آموزش روش رگرسیون خطی محلی از دو روش دیگر از دقت بیشتری برخوردار بود. در حالیکه در بخش تست روش شبکه ی عصبی مصنوعی عملکرد بهتری در مقایسه با دو روش دیگر داشت. با توجه به اینکه با استفاده از نرم افزار win-gamma علاوه بر انتخاب بهینه ترکیب ورودی و تعیین تعداد داده ی کافی در مرحله ی آموزش می توان مدل سازی را نیز انجام داد بنابراین، کارایی این نرم افزار خوب ارزیابی می شود.

برف شکلی از بارش است که دارای تاخیر زمانی بین زمان ریزش و زمان تولید رواناب است. تغذیه سفره آب زیرزمینی غالبا از آب ناشی از ذوب برف انجام می شود. بنابراین، برف رفتار متفاوتی با دیگر شکل های بارش دارد. ذخیره برف زمستانی به عنوان منبع آبی است که می توان از آن برای استفاده های مختلف در فصول بهار و تابستان برنامه ریزی کرد. گرچه تغییرات زیاد در توزیع زمانی و مکانی برف وجود دارد با این حال، اطلاعات اندازه گیری شده برای برف اندک بوده و معمولا به نواحی دارای ارتفاع کم محدود می شود. در این رساله به دلیل نبود داده های مستقیم برف سنجی برای تخمین سطح پوشش برف و درصد ریزش برف و باران در حوضه های لیقوان چای و صوفی چای واقع در استان آذربایجان شرقی از داده های بارش روزانه (بارش و برف)، دمای روزانه (حداقل، متوسط، حداکثر) و نقشه رقومی- ارتفاعی حوضه ها استفاده شد. با بدست آوردن روابط دما- ارتفاع و بارش- ارتفاع و ترسیم نقشه های گرادیان دمایی ماهانه و نقشه های هم بارش ماهانه و تعیین سطح پوشش برف، درصد ریزش برف و باران در حوضه های مذکور برآورد گردید. نتایج نشان داد که 16/29 الی 12/41 درصد بارش ها برای حوضه لیقوان و 69/24 الی 75/32 درصد بارش ها برای حوضه صوفی چای به صورت برف تخمین زده شد. علاوه بر این، در این تحقیق از مدل srm برای شبیه سازی جریان روزانه در حوضه های مذکور استفاده شد. مدل، جریان روزانه حوضه ها را در سال آبی 88-87 به ترتیب با ضریب تبیین 823/0 و 892/0 و حجم رواناب سالانه را به ترتیب با 217/5- و 563/0 درصد اختلاف حجمی شبیه سازی کرد.

خشکسالی بعنوان یک وضعیت کمبود آب طولانی مدت، موضوعی چالش برانگیز در مدیریت منابع آب می باشد. این پدیده یکی از بلایای طبیعی پر هزینه و کمتر شناخته شده می باشد. پایش و پیش بینی خشکسالی ها، بویژه تعیین دقیق زمان شروع و تداوم آن، اهمیت ویژه ای در مدیریت منابع آبی و برنامه ریزی جهت کاهش اثرات مخرب خشکسالی دارد. علیرغم نیاز زیاد، توسعه یک الگوریتم برای مشخص کردن و پیش بینی خشکسالی ها از طریق تحلیل های فیزیکی یا آماری بسادگی دست یافتنی نیست. از موانع اصلی، یکی پیچیدگی علل واقعی خشکسالی هاست که توصیف دقیق آنها را مشکل می کند و دیگری عدم وجود یک تعریف علمی دقیق و جامع برای خشکسالی ها است. در این مطالعه خشکسالی های منطقه شمالغرب ایران با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده اصلاح شده و شاخص کمبود توأم (jdi) ارزیابی شد. داده های بارش ماهانه 55 ایستگاه بارانسنجی با پراکنش یکنواخت در شمالغرب ایران، در دوره آماری 2011-1970 ، برای محاسبه شاخص های خشکسالی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از شاخص spi اصلاح شده تا حدود زیادی معایب spi متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص spi لحاظ می نماید. با این حال شاخص spi اصلاح شده نیز، همانند شاخص spi متداول، به مقیاس زمانی حساسیت نشان می دهد و این موضوع باعث سردرگمی محققان در ارزیابی خشکسالی ها می شود. برای حل این مشکل از شاخص کمبود توأم استفاده شد. شاخص کمبود توأم از ایجاد توزیع توأم شاخص های spi اصلاح شده با مقیاس های زمانی 1 تا 12 ماهه با استفاده از توابع مفصل بدست می آید. نتایج این مطالعه نشان داد که شاخص jdi علاوه بر توصیف علمی وضعیت کلی خشکسالی، قابلیت مشخص کردن دقیق ظهور (آغاز) خشکسالی ها و نیز خشکسالی های طولانی مدت را دارد. همچنین این شاخص ارزیابی وضعیت خشکسالی را بصورت ماه به ماه میسر می سازد، بطوریکه مقدار بارش مورد نیاز برای رسیدن به شرایط نرمال در ماه های بعد، بهمراه احتمال تجاوز این مقدار بارش را مشخص می کند. در این مطالعه، یک روش جدید برای پیش بینی شرایط رطوبتی در ماه های آینده (1 و 3 ماه آینده در این مطالعه امتحان شد) بر اساس سطح آستانه احتمالی بهینه توسعه داده شد. نتایج تحلیل خطا نشان داد که روش پیشنهادی توانست شرایط رطوبتی 1 و 3 ماه آینده را با دقت بالایی پیش بینی کند. بویژه، شاخص موفقیت بحرانی (csi) برای پیش بینی شرایط رطوبتی در 1 و 3 ماه آینده به ترتیب 609/0 و 635/0 بدست آمد. این مقادیر نشاندهنده عملکرد خوب روش پیشنهادی و همچنین بهبود دقت پیش بینی برای دوره های پیش بینی طولانی تر (3 ماهه) می باشد. همچنین نقشه توزیع مکانی توافق خوبی بین شرایط تر/خشک پیش بینی شده و jdi محاسبه شده با داده های مشاهداتی نشان داد. بعلاوه، مشخصه های خشکسالی شامل مدت و شدت خشکسالی بر اساس شاخص jdi تعریف شدند. این مشخصه های بشدت همبسته هستند، بنابراین، تحلیل تک متغیره همبستگی معنی دار بین این متغیرها را نمی تواند توصیف نماید. تحلیل چندمتغیره توصیف کامل تری از خشکسالی ارائه می نماید. در این مطالعه، هفت خانواده از مفصل های دو بعدی به منظور ایجاد توزیع توأم مدت و شدت خشکسالی مورد آزمون قرار گرفت. مناسبترین تابع مفصل بر اساس تحلیل خطا و ضریب وابستگی دمی برای هر ایستگاه انتخاب شد. نتایج نشان داد که مفصل گالامبوس مناسبترین مفصل در 50 ایستگاه از کل 55 ایستگاه مورد مطالعه بود. سپس، بر اساس توابع توزیع توأم مبتنی بر مفصل بدست آمده، برخی از خصوصیات احتمالاتی خشکسالی از قبیل احتمالات توأم، دوره های بازگشت دومتغیره، احتمالات شرطی و دوره های بازگشت شرطی محاسبه شد. همچنین تعریف دوره بازگشت کندال مورد بررسی قرار گرفت و با تعریف استاندارد دوره بازگشت توأم مقایسه شد. نتایج نشان داد که در یک سطح احتمال بحرانی معین، ، مقدار دوره بازگشت کندال خیلی بیشتر از دوره بازگشت استاندارد بود و این تفاوت با افزایش مقدار ، افزایش می یافت. خصوصیات احتمالاتی بررسی شده در این رساله، اطلاعات با ارزشی در اختیار برنامه ریزان و سیاستگذاران منابع آبی، به منظور اتخاذ تصمیمات مقتضی برای مقابله با پیامدهای خشکسالی، قرار می دهد.

دانستن روند تغییرات منابع آب در هر منطقه در نحوه استفاده بهینه از آن اهمیت فراوانی دارد. در این مطالعه روند تغییرات آب زیرزمینی و بارش دشت شبستر - صوفیان در دو مقیاس ماهانه و سالانه ارزیابی شدند. برای این منظور از اطلاعات 29 حلقه چاه پیزومتری استفاده شد. برای بررسی روند تغییرات بارش دشت مذکور از داده های 6 ایستگاه باران سنجی در دوره آماری 1389-1373 استفاده شد. به منظور بررسی روند از آزمون مان - کندال پس از حذف اثر ضریب خودهمبستگی معنی دار مرتبه اول استفاده شد. شیب خط روند متغیرهای مذکور با روش تخمین گر شیب sen محاسبه شد. سطوح معنی داری 1، 5 و 10 درصد برای انجام آزمون روند استفاده شد. آزمون همگنی روند دشت نیز با روش وان بل و هوقس انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که به جز 4 ایستگاه علی بیگلو (اکتشافی)، علیشاه، شندآباد (لوله کوچک) و وایقان (بعد آبیاری)، روند تراز آب زیرزمینی بقیه ایستگاه ها در اغلب ماه ها منفی و معنی دار بود. تراز آب زیرزمینی دشت بطور متوسط 44/0 متر در سال کاهش یافته است. روند تراز آب زیرزمینی در ماه های مختلف همگن، ولی در ایستگاه های مختلف غیرهمگن می باشد. در مورد متغیر بارش، نتایج نشان داد که در حالت کلی روند تغییرات بارش در این دشت نزولی ولی غیرمعنی دار است. در مقیاس ماهانه تنها 13 درصد ایستگاه ها روند منفی معنی دار داشته ولی هیچ یک از ایستگاه ها روند مثبت معنی دار نداشتند. به طور کلی بارش سالانه دشت مورد مطالعه در اغلب ایستگاه ها افت نموده است. متوسط شیب خط روند بارش سالانه دشت شبستر - صوفیان برابر با 01/0- میلی متر در سال است. در این پایان نامه روند تغییرات 13 پارامتر مربوط به کیفیت آب زیرزمینی دشت مذکور با استفاده از داده های 18 حلقه چاه و 4 رشته قنات در دوره آماری 1390-1377 نیز تحلیل شد. نتایج تحلیل روند متغیرهای کیفی، حاکی از این بود که در ماه پرآب، 12 ایستگاه و در ماه کم آب، 13 ایستگاه در بیشتر از نیمی از متغیرهای ژئوشیمیایی روند افزایشی معنی داری را تجربه نمودند. در حالت کلی کیفیت آب زیرزمینی در ماه کم آب رو به نزول است. روند افزایشی غلظت عناصر شیمیایی در هر دو ماه در حاشیه جنوبی دشت که مشرف به دریاچه ارومیه است مشاهده شد. در حالت کلی می توان نتیجه گرفت که افزایش برداشت آب زیرزمینی، دلیل اصلی کاهش سطح ایستابی است.

خشکسالی پدیده ای است که با کاهش نزولات جوی آغاز شده و می تواند با ایجاد تغییر در چرخه آب، سیستم های محیطی را مختل و نماید. از دیدگاه صاحب نظران تعاریف گوناگونی برای پدیده ی خشکسالی ارائه شده است ولی تعریف مشخصی که کلیه ی محققان در آن اتفاق نظر داشته باشند ارائه نگردید. این وضعیت در خصوص خشکسالی هیدرولوژیک نمود بیشتری دارد. خشکسالی هیدرولوژیک در مفهوم عام به وضعیتی گفته می شود که در آن مقدار آب موجود برای فعالیت های اقتصادی به مراتب کمتر از مقدار متوسط آن در سال های قبل باشد. به عبارت دیگر خشکسالی عبارت است از کمبود غیر عادی بارش در دوره ای بلند مدت به نحوی که باعث کمبود رطوبت در خاک و سبب کاهش آب های جاری شود و بدین ترتیب فعالیت های انسانی و حیات طبیعی گیاهی و جانوری را برهم زند. در شمال ایران، وقوع خشکسالی ها نسبت به ترسالی ها در استان مازندران از فراوانی بیشتری برخوردار است ولی هیچ روند خاص اقلیمی مبنی بر کاهش بارندگی در سال های منتهی به دهه های اخیر در منطقه مشاهده نشده است. از نظر الگوی مکانی نیز وقوع خشکسالی ها و ترسالی ها از نظم خاصی تبعیت نکرده و در بین مناطق مختلف استان، غالبا از هم زمانی و هماهنگی خاصی برخوردار نمی باشند.در این تحقیق خشکسالی های هیدرولوژیک رودخانه های استان مازندران به تفکیک چهار رژیم جریان بارانی، بارانی برفی، برفی بارانی و برفی یخچالی در طول دوره پایه (1350 تا 1387)، مدل سازی شدند. هدف از این تحقیق پایش، ارزیابی و مدل سازی خشکسالی هیدرولوژیک به منظور شناخت خصوصیات و ابعاد این پدیده هیدرولوژیک جهت بهینه سازی مدیریت ریسک و مدیریت بحران در منطقه است. بدین منظور ابتدا به کمک شاخص های جریان کمینه، ضمن تعیین بهترین شاخص ارزیابی خشکسالی هیدرولوژیک در منطقه به کمک روش تجزیه به مولفه های اصلی و تعریف آستانه این گونه خشکسالی در بازه زمانی فصلی و ماهانه، خشکسالی های هیدرولوژیکی به وقوع پیوسته مورد مطالعه قرار گرفت و به کمک پارامترهای اقلیمی و خصوصیات فیزیکی حوضه های آبخیز به مدل سازی منطقه ای پرداخته شده است. مدل های حاصله الزاما خطی نبوده و نتایج استفاده از آنها به کمک آزمون های آماری و مقایسه مقادیر مشاهداتی و برآورد شده توسط مدل مورد تایید قرار گرفته است.

در این مطالعه دبی جریان سالانه، ماهانه و روزانه رودخانه باراندوزچای ارومیه (1388-1352) با استفاده از مدل های سری زمانی خطی و غیرخطی دوخطی و روش برنامه ریزی ژنتیک مدل سازی شد. برای نرمال کردن داده ها از توابع تبدیل مختلف استفاده و از آماره ضریب چولگی برای آزمون نرمال بودن داده ها استفاده شد. جهت بررسی ایستایی داده ها از آزمون adf استفاده گردید. با حذف عوامل ناایستایی، سری های جریان رودخانه ایستا شدند. برای بررسی شدت غیرخطی بودن سری های سالانه، ماهانه و روزانه جریان از آزمون bds استفاده شد. نتایج نشان داد، جریان سالانه خطی و سری ماهانه تا حدودی غیرخطی است. سری دبی جریان روزانه از شدت غیرخطی بیشتری برخوردار بود. هرچه مقیاس زمانی کوچک تر می شد، شدت غیرخطی بودن افزایش می یافت. برای سری سالانه مدل ar(1) با داشتن کمترین مقدار معیار آکایکه اصلاح شده و با توجه به آزمون پورت مانتئو به عنوان مدل مناسب انتخاب شد. مقدار آماره ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا در مدل مذکور برای سری سالانه به ترتیب 97/0 و ( )34/0 به دست آمد. مدل-های arma(1,2) و bl(1,2,1,1) با توجه به مقدار آماره آکایکه اصلاح شده و آزمون نکویی برازش پورت مانتئو به عنوان مدل های منتخب جریان در مقیاس ماهانه انتخاب شدند. مقدار آماره-های r و rmse مدل arma(1,2) معادل90/0 و ( )99/2 به دست آمد. مقدار این آماره ها برای مدل غیرخطی دوخطی به ترتیب 91/0 و ( )69/2 بود. مناسب ترین مدل برای جریان روزانه، مدل خطی arma(1,11) و مدل غیرخطی bl(1,11,1,1)بود که مقدار آماره های r و rmse آنها برای مدل خطی به ترتیب برابر 86/0 و ( )30/4 و برای مدل غیرخطی معادل 90/0 و ( )52/3 بدست آمد. در مطالعه حاضر از برنامه ریزی ژنتیک نیز برای مدل سازی جریان سالانه، ماهانه و روزانه رودخانه باراندوزچای استفاده شد. نتایج نشان داد که در مقیاس سالانه و ماهانه دقت روش gp کمتر از روش های مدل بندی سری زمانی (خطی و غیرخطی) بود. با این حال، در مقیاس زمانی سالانه بهترین عملکرد روش gp بازای ورودی های دبی جریان با یک و دو تاخیر حاصل شد. مقادیر آماره های r و rmse برای روش gp در مقیاس سالانه به ترتیب 39/0 و ( )51/2 محاسبه شد. در مقیاس ماهانه بهترین الگوی ورودی gp دبی یک ماه تاخیر، دو ماه تاخیر، سه ماه تاخیر و چهار ماه تاخیر به دست آمد. مقادیر آماره های r و rmse برای روش gp در مقیاس ماهانه به ترتیب 74/0 و ( )15/5 تخمین زده شد. در مقیاس زمانی روزانه عملکرد روش gp رضایت بخش بود، طوری که دقت آن حتی از مدل غیرخطی bl(1,11,1,1) بیشتر بود. برای سری روزانه بهترین عملکرد روش gp با به کار بردن سه تاخیر زمانی به دست آمد و مقادیر آماره های r و rmse این الگو به ترتیب 93/0 و ( ) 86/2 بود.

خمین دقیق تبخیر- تعرق گیاه مرجع در هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. هدف این مطالعه مقایسه و واسنجی تعداد بیست روش مختلف تخمین تبخیر- تعرق گیاه مرجع (et0 ) مبتنی بر سه روش کلی 1- درجه حرارت هوا 2- تابش 3-انتقال جرم در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. از روش های مبتنی بر درجه حرارت هوا، 4 روش بشرح هارگریوز (hg)، تورنت وایت (tw)، بلانی کریدل (bc) و لیناکر (lin) انتخاب شدند. از روش های مبتنی بر تابش 7 روش بشرح دورنبوس- پرویت (dp)، پریستلی- تیلور (pt)، مکینگ (m)، جنسن- هیز (jh)، تورک (t)، آبتیو (a) و مکگینز- بوردن (mb)، انتخاب شدند. و بالاخره از روش های مبتنی بر انتقال جرم 9 روش بشرح مییر (m)، دالتون (d)، روهور (r)، پنمن (p)، بروکمپ و وننر (bw)، ماهرینگر (ma)، ترابرت (tr)، روش سازمان هواشناسی (wmo) و آلبرچت (a) انتخاب شدند. برای این منظور از اطلاعات ده ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در دوره آماری 2010-1986 استفاده شد. نتایج روش های مذکور با خروجی روش فائو پنمن-مانتیث (pm56) مقایسه شدند. واسنجی روش ها برای یکایک ایستگاهها و تمام ماه ها و در طول دوره آماری مذکور انجام شد. نتایج هر روش با روش فائو پنمن- مانتیث (pm56) مقایسه شد. ارزیابی عملکرد روش ها با آماره های ،rmse ، mbe وmae بعمل آمد. نتایج نشان داد که قبل از واسنجی، نتایج روش های انتخاب شده با مقادیر نظیر روش pm56 اختلاف زیادی دارند. واسنجی روش ها عملکرد آنها را بطور قابل ملاحظه ای بهبود بخشید. بعد از واسنجی، از بین روش های بر مبنای درجه حرارت هوا، روش hg با میانه 9597/0 r2 =به عنوان بهترین روش در حوضه مورد مطالعه شناخته شد. در این روش (پس از واسنجی) میانه آماره های rmse، mbe و mae به ترتیب معادل 09/14،72/3 و 70/10 میلیمتر در ماه بدست آمد. پس از hg، روش های lin و bc به ترتیب به عنوان دومین و سومین روش های مناسب تخمین تشخیص داده شدند. روش تورنت وایت خطای زیادی داشته و برای تخمین در منطقه مورد مطالعه مناسب تشخیص داده نشد. از بین روش های کلی تابش، روش dp به عنوان بهترین روش در حوضه مورد مطالعه انتخاب گردید. بعلاوه میانه ارقام نظیر معادل 982/0 بدست آمد. در این روش (پس از واسنجی) میانه آماره های rmse، mbe و mae به ترتیب معادل 89/7، 62/0- و 03/6 میلیمتر در ماه بدست آمد. از روش های مربوط به گروه کلی تابش پس از dp، روش pt به عنوان دومین روش مناسب در حوضه مذکور تشخیص داده شد. روش های m، jh، tr، a و mb، به ترتیب، در رده های سوم تا هفتم گروه تابش قرار گرفتند. از بین روش های مبتنی بر انتقال جرم، بعد از واسنجی، روش m با میانه ارقام نظیر معادل 8945/0 به عنوان بهترین روش در حوضه مورد مطالعه شناخته شد. در این روش (پس از واسنجی) میانه مقادیر آماره های rmse، mbe و mae به ترتیب معادل 8/21، 7/8- و 3/17 میلیمتر در ماه بدست آمد. از گروه انتقال جرم پس از روش m، روش d به عنوان دومین روش مناسب در حوضه مذکور تشخیص داده شد. روش های r، p، bw، ma، tr، wmo و a به ترتیب، در رده های سوم تا نهم قرار گرفتند. در حالت کلی، عملکرد روش های مبتنی بر تابش پس از واسنجی بهتر از سایر روش ها در حوضه دریاچه ارومیه بود. روش های مبتنی بر درجه حرارت هوا در اولویت دوم و روش های مبتنی بر انتقال جرم در رتبه سوم قرار گرفت. بطور کلی، می توان نتیجه گرفت که روش dp پس از واسنجی برای تخمین تبخیر- تعرق پتانسیل گیاه مرجع در حوضه دریاچه ارومیه از دقت بالاتری در بین بیست روش منتخب برخوردار است.

هدف پژوهش حاضر، بررسی رویدادهای حدی اقلیمی و تغییرات آنها در دوره های مشاهداتی و آینده با استفاده از ریزمقیاس نمایی آماری مدل های گردش عمومی و همچنین تجزیه و تحلیل علل وقوع آنها در منطقه شمال غرب ایران بوده است. بررسی روند نمایه های حدی دما، بارندگی و باد با استفاده از آزمون های من- کندال و تخمین گر شیب سن نشان داد که روند اکثر نمایه های حدی سرد و بارندگی منفی و روند اکثر نمایه های حدی گرم مثبت است. نمایه های سرعت باد حدی هر دو روند مثبت و منفی را تجربه کرده اند. مطالعه رفتار دنباله توزیع رویدادهای حدی و تحلیل فراوانی و شدت این رویدادها، با استفاده از دو مدل بلوک ماکزیما و مقادیر اوج های بالاتر از آستانه نشان داد که در منطقه مورد مطالعه در دوره مشاهداتی اخیر (2011-1991) نسبت به دوره پایه (1990-1961)، دوره بازگشت رویدادهای حدی سرد طولانی تر و رویدادهای حدی گرم در اکثر ایستگاه ها کوتاه تر شده است. فراوانی بارش های حدی کاهش داشته، اما مقدار بارش های حدی در برخی ایستگاه ها افزایش و در برخی کاهش داشته است. فراوانی و شدت باد حدی نیز در برخی ایستگاه ها افزایشی و در برخی دیگر کاهشی است. نتایج نشان داد که در دوره میانی و پایانی قرن 21 در منطقه شمال غرب ایران، از شدت و فراوانی رویدادهای حدی سرد کاسته شده و بر شدت و فراوانی رویدادهای حدی گرم افزوده می شود. همچنین در بخش های شمالی و جنوبی منطقه، از مقدار بارش های حدی کاسته شده و در بخش های میانی به مقدار آنها افزوده می شود. بررسی وضعیت همدیدی جو نشان داد که الگوهای پرفشار سیبری، پرفشار غربی و ادغام آنها و الگوی مداری در سطح زمین، همراه با یک فرود عمیق در جو میانی باعث وقوع رویدادهای حدی سرد شده است. الگوهای غالب همدیدی برای وقوع رویدادهای حدی گرم، در سطح زمین کم فشار حرارتی عربستان و پاکستان یا ترکیب آنها و الگوی کم فشار حرارتی جنوب شرق ایران و در تراز میانی جو، پرارتفاع جنب حاره بود. برای بارش های حدی، الگوهای غالب سطح زمین الگوهای کم فشار سودانی، ادغامی مدیترانه- سودانی، کم فشار دریای سیاه و کم فشار شمال غرب ایران، همراه با یک فرود در سطح میانی جو بود. سه الگوی کم فشار خزر- پرفشار سیبری، کم فشار خزر- پرفشار شمال آفریقا و کم فشار خزر- پرفشار شمال اروپا، رایج ترین الگوهای فشار سطح زمین به هنگام وقوع بادهای شدید می باشند که با ناوه ای در سطوح میانی جو همراه هستند. نتایج بررسی بیانگر ارتباط معنی دار بین رویدادهای حدی اقلیمی با الگوهای پیوند از دور می باشد.

در این مطالعه، روند تراز آب زیرزمینی 33 ایستگاه پیزومتری در مقیاس ماهانه در دشت نجف آباد در دوره آماری 1391-1374 با آزمون ناپارامتری مان- ¬کندال مرتبه 1، 2 و 4 مورد بررسی قرار گرفت. برای هر سری زمانی شیب خطّ روند با استفاده از روش تخمین¬گر sen محاسبه شد. همگنی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی با روش وان بل و هوقس مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که در همه ایستگاه¬های نزدیک رودخانه زاینده رود تراز آب زیرزمینی (به جز ایستگاه¬شرق تیران) دارای روند منفی است. در بیش از 48 درصد ایستگاه¬ها روند منفی (1/0p<) معنی¬دار با روش مان- کندال مرتبه 4 مشاهده شد. نتایج مربوط به نقشه¬های روند نشان داد بیشترین روند تغییرات در محل شبکه¬های آبیاری و زهکشی و در امتداد رودخانه زاینده رود است. بررسی شیب خطّ روند نشان داد که بطور متوسط تراز آب زیرزمینی در دشت نجف آباد حدود 32 سانتی متر در سال افت دارد. بیشترین افت تراز آب زیرزمینی متعلّق به ایستگاه کهریز سنگ جدید بوده که دارای شیب منفی 92/5 متر در سال می باشد. نتایج آزمون همگنی نشان داد که روند تراز آب زیرزمینی در ماه های مختلف همگن، ولی در ایستگاه های مختلف غیرهمگن می باشد. نتایج آزمون پتیت برای متغیر تراز آب زیرزمینی نشان داد که تراز آب زیرزمینی در سال¬های 1378 تا 1381 به صورت پرش رو به پایین رخ داده است که در این بازه رودخانه زاینده رود خشک و در منطقه خشکسالی رخ داده است. در بخش دیگر این پژوهش تجزیه و تحلیل روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی با توجه به اطلاعات 15 و 20 ایستگاه پیزومتری به ترتیب در ماه پر آب و کم آب در دشت نجف آباد در دوره آماری 1391-1374 با آزمون ناپارامتری مان-کندال مرتبه 2 مورد بررسی قرار گرفت. قبل از تجزیه و تحلیل روند اثر خود همبستگی معنی¬دار مرتبه اول از سری داده¬ها حذف گردید. متغیرهای کیفی مورد بررسی شامل مجموع آنیون¬ها و کاتیون¬ها، ph، th، ec، so42-، na%، na+، mg2+، tds، sar، cl- و hco3- می¬باشد که در هر سال 2 بار اندازه گرفته شده است. نقشه¬های روند برای آماره z مان- کندال در سطح 5 درصد رسم شد. نتایج مربوط به این نقشه¬ها نشان داد که بیشترین روند تغییرات پارامترهای کیفی در راستای رودخانه زاینده رود و محل شبکه¬های آبیاری و زهکشی بود. برای هر سری زمانی شیب خطّ روند با استفاده از روش تخمین گر sen محاسبه شد. نتایج نشان داد که روند تغییرات غلظت اکثر متغیرهای کیفی آب در تمام ایستگاه¬ها به جز جلال آباد افزایشی است. شیب خط روند برای هر سری زمانی با روش تخمین¬گر sen مشخص و نتایج بصورت نمودار باکس¬ویسکر نشان داده شده است. نتایج آزمون پتیت نشان داد که در سال¬های 1378 تا 1382 بیشترین پرش در سری زمانی مربوط به پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی در این دشت وجود دارد. همچنین بیشترین روند تغییرات کیفیت آب زیرزمینی در ماه پرآب و کم آب در راستای رودخانه زاینده رود و شبکه¬های آبیاری و زهکشی است. علت اصلی افزایش غلظت متغیرهای کیفی مورد مطالعه در آب زیرزمینی، به عواملی مانند خشک شدن رودخانه زاینده رود و برداشت بی رویه از آب زیر زمینی دشت نجف آباد (مخصوصا در محل شبکه¬های آبیاری وزهکشی )در سال های اخیر نسبت داده شد.

پیش بینی دقیق جریان رودخانه در طراحی، بهره برداری و برنامه ریزی علمی منابع آب از اهمیت بسزایی برخوردار است. همین مساله موجب شده تا محققان تحقیقات زیادی در این خصوص انجام دهند. جدا از اینکه چه روشی جهت مدل سازی مورد استفاده قرار گیرد، عملکرد هر مدل، شدیداً تحت تاثیر داده-های تصادفی بوده و این مساله موجب عدم تطبیق مدل با پدیده واقعی می گردد. با توجه به این حقیقت که شناسایی روابط علت و معلولی میسر نیست و بنابراین، محقق هیچ گاه قادر به شناسایی کامل رفتار فیزیکی حاکم بر سیستم نیست، سوال اصلی این است که چگونه می توان تحت این محدودیت ها مدل-سازی را به طور مطلوب انجام داد؟ روش نزدیکترین همسایگی به عنوان یکی از روش های ناپارامتری رگرسیونی ناحیه ای است که از آن در شناسایی الگو و مدل سازی استفاده می شود. در این تحقیق از تئوری تعمیم یافته واپنیک- چروننکیس (vc) که بر مبنای مفهوم پیچیدگی مدل می باشد، جهت انتخاب پارامترهای مناسب الگوریتم های نزدیکترین همسایگی استفاده شد و به ازای مقادیر بهینه پارامترها به پیش بینی جریان رودخانه پرداخته شد. در سال های اخیر استفاده از روش های جمعی قطعی و احتمالاتی جهت پیش بینی میزان دبی جریان رودخانه توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده است. پژوهش حاضر دو روش مختلف احتمالاتی را برای پیش بینی جریان رودخانه استفاده می کند. سپس میزان عدم قطعیت ناشی از پیش بینی به صورت کمی معین می شود. تخمین گرهای خطی در یکی از روش ها و در دیگری الگوریتم نزدیکترین همسایگی استفاده شد. همچنین استفاده از مدل های هوشمند به دلیل قابلیت بالا در فرآیند مدل سازی در دهه های اخیر همواره مورد توجه محققین بوده است. در این تحقیق عملکرد دو روش هوشمند شامل سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی و رگرسیون بردار پشتیان در مدل سازی دبی جریان رودخانه مورد بررسی قرار گرفت. جهت پیش بینی جریان رودخانه از مقادیر دبی با تاخیرهای مختلف استفاده شد. روش های ذکر شده در سه حوضه آبریز مختلف کشور شامل حوضه آبریز باراندوزچای در شمال غرب، حوضه آبریز رودخانه زرد در جنوب غربی و حوضه آبریز قره چای در بخش مرکزی ایران مورد ارزیابی قرار گرفتند. جهت ارزیابی عملکرد مدل ها از سه شاخص خطا شامل ضریب تعیین ضریب تعیین (r2)، ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) و متوسط قدر مطلق خطا (mae) استفاده شد. نتایج عملکرد مدل های مختلف نشان داد که کلیه مدل ها از دقت قابل قبولی در پیش بینی دبی جریان در مقیاس های زمانی ماهانه و روانه برخوردار بودند. استفاده از روش مبنا پیچیدگی به منظور تعیین مقادیر بهینه شعاع همسایگی و تعداد تاخیرها موجب بهبود قابل توجهی در عملکرد مدل نزدیکترین همسایگی شد. روش های جمعی احتمالاتی نزدیکترین همسایگی و روش جمعی احتمالاتی غیرخطی نتایج قابل قبولی در پیش بینی دبی جریان داشتند. در این راستا عملکرد روش جمعی احتمالاتی نزدیکترین همسایگی بهتر از روش جمعی احتمالاتی غیرخطی بود. با افزایش مقدار دبی جریان، پهنای باند اطمینان افزایش یافت که نشان از افزایش عدم قطعیت پیش بینی مدل برای مقادیر حداکثر جریان بود. استفاده از ضریب فصلی موجب بهبود عملکرد مدل های هوشمند در پیش بینی مقادیر دبی جریان ماهانه شد. در این خصوص عملکرد مدل رگرسیون بردار پشتیبان بهتر از مدل فازی- عصبی بود. با افزایش طول دوره آماری در بخش آموزش مدل عملکرد مدل ها در پیش بینی مقادیر بخش آزمون بهبود یافت و در این راستا مدل مبنا پیچیدگی از حساسیت کمتری برخوردار بود. نتایج بدست آمده در این رساله، اطلاعات با ارزشی در اختیار برنامه ریزان و سیاستگذاران منابع آب و هیدرولوژی قرار می دهد.

در این تحقیق، یک مدل نیمه توزیعی بر اساس هیبرید مدل ولترا و سیستم های هوشمند جهت شبیه سازی فرآیند بارش- رواناب پیشنهاد و توسعه داده می شود. بدین منظور، قابلیت مدل پیشنهادی نیمه توزیعی هیبرید در شبیه سازی رویدادهای بارش- رواناب حوضه آبخیز ناورود واقع در شمال کشور (استان گیلان) مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا حوضه آبخیز به دو زیرحوضه تجزیه شده و شبیه سازی بارش- رواناب هر کدام از آنها با مدل غیرخطی ولترا انجام و درنهایت روندیابی جریان سطحی بین زیرحوضه ها با استفاده از مدل هوشمند شبکه عصبی صورت گرفت. برای تسهیل حل مدل ولترا و کاهش پارامترهای آن از تحلیل موجک استفاده گردید. در نهایت، عملکرد مدل پیشنهادی با مدل نیمه توزیعی هوشمند (شبکه عصبی) و مدل گرده ای ولترا با استفاده از معیارهای عملکرد ضریب همبستگی، خطای زمان اوج، درصد خطای دبی پیک، ضریب کارائی، درصد خطای حجم کل و جذر میانگین مربعات خطا مقایسه گردید.

در این تحقیق نامه به بررسی روند کمی و کیفی منابع آب حوضه سیمینه رود پرداخته شده است. نتایج آزمون مان-کندال وجود روند کاهشی را در آب زیرزمینی در اکثر ماه های سال نشان داد. اما آزمون سن عدم وجود روند را در تراز آب زیرزمینی گزارش نمود. بررسی روند تغییرات بارش در آزمون مان-کندال و سن افزایش روند را برای بارش در حوضه سیمینه رود نشان داد. در بررسی ترازآب زیرزمینی نیز آزمون مان کندال بهتر از آزمون سن توانست روند را نشان دهد. آزمون مان کندال تراز آب زیرزمینی محدوده را کاهشی گزارش نمود در حالیکه آزمون سن تراز آب زیرزمینی را در طول دوره آماری بدون روند اعلام کرد. در بررسی کیفیت آب زیرزمینی با آزمون مان-کندال اکثر پارامترهای کیفی آب زیرزمینی (ec، tds، sar، cl، hco3، so4، mg و na) در ایستگاه داشبند دارای روند افزایشی بود، اما در روستای محمودآباد، قنات جمبوغه و پیرولی باغی روند کاهشی گزارش شد. این در حالی است که پارامترهای کیفی آب سطحی در ناحیه داشبند بدون روند بوده و در کاولان دارای روند کاهشی بودند. آزمون سن مقدار پارامترهای ec و tds را در اکثر ایستگاه ها دارای روند افزایشی نشان داد. در این آزمون میزان پارامترهای ec و tds در آب سطحی نیز در اکثر ایستگاه ها افزایش داشت. در این تحقیق جهت پهنه بندی آب زیرزمینی از نظر شرب و کشاورزی از نمودار شولر و ویلکاکس استفاده شد. پهنه بندی در gis و با روش idw (به علت دارا بودن کم ترین خطا) صورت گرفت. نتایج نشان داد بجز ایستگاه های پیرولی باغی، ملامر و تپه سی در سایر مناطق شمالی کاهش کیفیت رخ داده است.

در این مطالعه، به منظور بهره برداری بهینه از آب مخزن سد علویان، ابتدا با استفاده از مدل آبدهی رابطه بین درصدهای مختلف تأمین نیاز کشاورزی و حجم مخزن تعیین شد و سپس دو مورد از روش های فرا ابتکاری (الگوریتم مجموعه ذرات و الگوریتم ژنتیک ) معرفی و مورد استفاده واقع شدند آنگاه کارایی آن ها در مسئله بهره برداری بهینه مخزن با دو شاخص پایداری و قابلیت اعتماد مقایسه گردید. تابع هدف به صورت کمینه سازی کل کمبود در طول دوره آماری (1392- 1377) تعریف گردید. همچنین نتایج الگوریتم منتخب با نتایج سیاست بهره برداری استاندارد مقایسه شد. نتایح حاکی از آن بود که الگوریتم مجموعه ذرات با مقدارتابع هدف 2/41 و شاخص پایداری 55/89 درصد بهتر از الگوریتم ژنتیک و سیاست بهره برداری استاندارد به ترتیب با مقادیر تابع هدف 4/11 و 9/18 و مقادیر شاخص پایداری 46/3 و 8/24 می باشد. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که روش pso قابلیت خوبی در یافتن جواب بهینه را دارد.

مطالعه روند تغییرات کیفی آب زیرزمینی در هر منطقه بویژه مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت بسزائی برخوردار است. در این مطالعه تلاش می شود روند تغییرات پارامترهای کیفی آب زیرزمینی در دشت تبریز بررسی گردد. برای این کار از روش ناپارامتری مان-کندال استفاده شده است. شیب خط روند در طول دوره آماری قابل دسترس برای پارامترهای کیفی با روش تخمین گر سن بررسی می گردد. پارامترهای مورد مطالعه شامل کل کاتیون ها،کل آنیون ها،ec، ph،tds، نیترات، کلسیم، منیزیم و سایر پارامترها است که قبلا توسط سازمان آب منطقه ای استان آذربایجان شرقی اندازه گیری شده است. تحلیل روند هم در زمان و هم در مکان برای دشت مورد مطالعه بررسی می شود. در بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی از اطلاعات 14 حلقه چاه پیزومتری طی دوره آماری 1393-1370 استفاده شد و برای بررسی روند کیفیت آب زیرزمینی دشت از اطلاعات 24 ایستگاه در دوره آماری 1393-1375 استفاده شد که داده های 13 متغیر کیفی مورد ارزیابی قرار گرفتند. روش مورد استفاده در این مطالعه آزمون ناپارامتری مان-کندال نوع اول می باشد که پس از حذف اثر ضریب خودهمبستگی بررسی انجام گرفت. سطوح معنی داری 1، 5 و 10 درصد در آزمون روند مورد استفاده قرار گرفتند. آزمون همگنی روند نیز برای متغیرهای تراز آب زیرزمینی دشت به روش وان بل و هوقس صورت گرفت. آزمون معنی داری روند کیفیت آب زیرزمینی نیز به روش دوگلاس و همکاران انجام گرفت. نتایج حاکی از این بود که تراز آب زیرزمینی دشت تبریز در اکثر چاه های مورد بررسی روند نزولی معنی داری داشت. روند تغییرات تراز آب زیرزمینی در همه چاه ها نزولی و در سطح 1% معنی دار بود. کمترین خط روند تراز آب زیرزمینی در ایستگاه سعیدآباد در ماه مرداد برابر 45/1- بود. نتایج حاصل از بررسی متغیرهای کیفی نیز بیان گر این بود که در برخی از ایستگاه ها تعدادی از متغیرهای کیفی روند افزایشی دارند. به عنوان مثال ایستگاه های باغ معروف، ساتلو، ایلخچی، دیزج لیلی خانی، جانقور و اسکو به ترتیب 9، 5، 1، 11، 5 و 2 متغیر کیفی آن ها روند مثبت داشته اند.

پیش بینی رواناب از نظر مدیریت منابع آب و برنامه ریزی های آتی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد به ویژه در خصوص سیلاب، مدل های بارش - رواناب نقش اساسی در سیستم هشدار و مدیریت ریسک بازی می کند. از طرف دیگر، فرسایش در سطح حوضه مستقیما" مرتبط با بارش - رواناب می باشد و تعیین مناطق رسوب گیر و رسوبده از نظر آبخیزداری اهمیت بسیاری خواهد داشت و پر شدن مخازن آب از رسوب، مشکل مهمی است که می تواند با تحلیل مکانی بارش-رواناب و ارائه روشهای تخفیفی رسوب-دهی در طول عمر سازه های آبی تا حدی حل شود

پیش بینی رواناب از نظر مدیریت منابع آب و برنامه ریزی های آتی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد به ویژه در خصوص سیلاب، مدل های بارش - رواناب نقش اساسی در سیستم هشدار و مدیریت ریسک بازی می کند. از طرف دیگر، فرسایش در سطح حوضه مستقیما" مرتبط با بارش - رواناب می باشد و تعیین مناطق رسوب گیر و رسوبده از نظر آبخیزداری اهمیت بسیاری خواهد داشت

خشکسالی از عوامل بسیار مهم در مدیریت منابع آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود. پایش و پیش بینی آن به خصوص تعیین زمان دقیق شروع و طول دوره ی آن از اهمیت ویژه ای در مدیریت منابع آب برخوردار است. بدین منظور شاخص های خشکسالی برای شناسایی اثرات مخرب آن بر منابع آبی جهان مورد استفاده قرار می گیرند. تاکنون شاخص های بسیاری در مناطق مختلف دنیا مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و به عنوان شاخص های معتبر شناخته شده اند. هدف از این تحقیق بررسی پدیده خشکسالی در ایستگاه های تبریز، بندر انزلی و زاهدان با استفاده از شاخص خشکسالی موثر (edi) می باشد. مرید و همکاران (1385) طی مطالعات خود در زمینه خشکسالی به این نتیجه رسیدند که edi قادر است خشکسالی را در ایران بسیار دقیق تر و موثرتر از سایر شاخص های خشکسالی که شامل spi نیز می باشند، ارزیابی نماید.

چکیده ندارد.