توسعه کشاورزی یکی از شروط اصلی تامین نیازهای غذایی جمعیت روز افزون جهان می باشد. از سویی جلوگیری از شور و ماندابی شدن اراضی کشاورزی می تواند جزو راهکارهای اساسی حفاظت منابع آب و خاک باشد. شبیه سازی جریان آب زیرزمینی توسط مدل های ریاضی، به عنوان یک روش غیر مستقیم می تواند باعث کاهش هزینه در بخش مدیریت آب زیرزمینی گردد. مدل ریاضی modflow، به عنوان رایج ترین برنامه کامپیوتری جهت شبیه سازی سیستم های آب زیرزمینی در جهان مطرح می باشد. مخازن چاه نیمه در شرق و در بالا دست دشت سیستان واقع گردیده اند از سویی دریاچه هامون هیرمند در پایین دست این دشت قرار گرفته است. در این تحقیق پس از کالیبراسیون و صحت سنجی مدل modflow، متوسط ضریب هدایت هیدرولیکی محدوده مورد مطالعه m/day 2 محاسبه گردید که این مقدار از سمت شرق به غرب کاهش می یابد. مقدار آبدهی ویژه محاسبه شده بین 0/011 در مرکز دشت تا 0/17 در نزدیکی رودخانه سیستان متغیر می باشد. در این تحقیق با تعریف سناریوهای مختلف مدیریتی در مدل، تاثیر مخازن چاه نیمه و دریاچه هامون بر سطح ایستابی دشت سیستان شبیه سازی گردید. نتایج شبیه سازی در حداکثر تراز آب مخازن چاه نیمه و دریاچه هامون، افزایش ارتفاع آب زیرزمینی دشت را نشان می دهد. بر اساس نقشه های ترسیم شده با نرم افزار arc gis در چنین شرایطی سطح آب زیرزمینی در 33/5 درصد از اراضی منطقه در عمقی کمتر از 1 متر از سطح خاک قرار می گیرد. بنابراین بهره برداری از مخازن چاه نیمه با حداکثر تراز آب زیرزمینی در دراز مدت باعث افزایش اراضی ماندابی در دشت گردیده و توصیه نمی شود.

وقوع سیلاب های مخرب در دشت های سیلابی خسارت های فراوانی را به دنبال داشته است بطوریکه لزوم پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه ها در برقراری توسعه مناسب این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. سرریز زهک – نیاتک در راستای کاهش خطرات سرریز جریان رودخانه سیستان و همچنین افزایش پتانسیل آبگیری از رودخانه هیرمند به میزان 2200 مترمکعب بر ثانیه در شرایط سیلابی، طراحی و اجرا گردید. گذشت نزدیک به یک دهه از اجرای این سازه و وقوع خشکسالی های طولانی در منطقه از یک سوی و بالا آمدن تراز بستر رودخانه به دلیل رسوبگذار بودن رودخانه از سوی دیگر، باعث تغییر شکل مقاطع و کاهش توان عبور سیلاب رودخانه گردیده است. در این تحقیق به منظور تعیین تأثیر سازه سیل بر زهک-نیاتک برپهنه بندی سیل رودخانه سیستان از نرم افزارhec-rasکه از قابلیت های بسیار خوبی در شبیه سازی رفتار رودخانه و محاسبه پروفیل سطح آب برخوردار است، استفاده گردید. در این راستا ابتدا پلان و مقاطع عرضی رودخانه سیستان با استفاده از نرم افزار hec-georas از محیط gis به مدل hec-ras انتقال داده شد وسپس داده های هندسی سازه های هیدرولیکی مسیر نظیر سیل بر نیاتک و سدهای کهک و زهک به مدل اضافه گردید. پس از انجام مراحل کالیبراسیون، شبیه سازی جریان متغیر تدریجی در شرایط دائمی با استفاده ازروش گام استاندارد انجام پذیرفت. در نهایت به منظور محاسبه پهنه سیلاب در منطقه مورد مطالعه، داده های خروجی مدل hec-ras به hec-georas انتقال داده شد. نتایج نشان می دهد که حداکثر سیلاب لحظه ای رودخانه سیستان برای دوره بازگشت 100 ساله به میزان 18/1677 متر مکعب بر ثانیه می باشد و رودخانه سیستان توان عبور این میزان جریان را ندارد. میزان ماکزیمم جریان عبوری در شرایط وجود و عدم وجود سازه سیل بر زهک نیاتک به ترتیب 1000 و 900 متر مکعب بر ثانیه برآورد گردید و میزان پهنه سیلابی رودخانه در این دو حالت به ترتیب73/478 و92/415 هکتار محاسبه شد. بنابراین نتایج تحقیق نشان می دهد که تلفیق مدل ریاضی hec-ras و سیستم اطلاعات جغرافیایی(gis) ابزاری کارآمد در تعیین سیلاب طراحی سازه های هیدرولیکی در رودخانه سیستان می باشد و سازه سیل بر زهک-نیاتک در افزایش سهم آبگیری رودخانه سیستان از رودخانه هیرمند موثر نمی باشد.

آگاهی از میزان تأثیرات متقابل جریان رودخانه و سطح ایستابی، با توجه به شرایط حاکم بر منطقه می تواند در اعمال مدیریت بهتر بهره برداری از منابع آبی آن کمک شایانی نماید. عمده ترین منبع تأمین آب دشت سیستان، رودخانه سیستان است. این رودخانه شاخه ای منشعب از رودخانه هیرمند می باشد. آورد سالیانه رودخانه سیستان حدود 2600 میلیون متر مکعب در سال می باشد. دشت سیستان منطقه ای خشک و کم آب، با شیب کم و سطح ایستابی بالا می باشد. کشاورزی در بین مردم این خطه سابقه طولانی دارد. مدل ریاضی modflow مدلی رایج در شبیه سازی انواع جریان های ماندگار و انتقالی در آبخوان های آزاد و تحت فشار با در نظر گرفتن فرآیندها و خصوصیاتی نظیر رودخانه ها، زهکش ها، چاه ها، تبخیر و تعرق و تغذیه می باشد. از آنجایی که تاکنون مطالعه علمی مجزایی جهت بررسی میزان تأثیر رودخانه سیستان بر سطح ایستابی منطقه شیب آب انجام نشده است، در این تحقیق با استفاده نرم افزار modflow، تأثیر سناریوهای مختلف سطح جریان رودخانه سیستان بر سطح ایستابی منطقه شیب آب دشت سیستان مورد بررسی قرار گرفت. پس از کالیبراسیون و صحت سنجی مدل modflow، متوسط ضریب هدایت هیدرولیکی محدوده مورد مطالعه m/day 2 محاسبه گردید. مقدار آب دهی ویژه محاسبه شده بین 08/0 تا 2/0 متغیر است. در این تحقیق با تعریف سه سناریوی مختلف، تأثیر تراز های مختلف آب در رودخانه سیستان بر سطح ایستابی منطقه شیب آب شبیه سازی گردید. نتایج شبیه سازی در تراز حداکثر رودخانه سیستان و مخازن چاه نیمه و نیز دریاچه هامون افزایش سطح ایستابی را نشان می دهد. بر اساس نقشه های ترسیم شده با نرم افزار arc gis، 33/34 درصد از اراضی منطقه در عمقی کمتر 1 متر از سطح زمین قرار گرفتند. در شرایط جریان میانگین 08/23 درصد اراضی زیر 1 متر قرار گرفتند و در شرایط خشک بودن رودخانه سیستان تنها 05/7 درصد از اراضی زیر 1 متر قرار گرفت. بنابراین در شرایط سیلابی رودخانه به علت اینکه درصد بالایی از اراضی منطقه ماندابی می شوند، باید برای ذخیره آب مازاد چاره ای اندیشید.

سیلاب یکی از بلایای طبیعی است که سالانه خسارات جانی و مالی فراوانی بر جای می گذارد. یکی از معمول ترین روش های کنترل سیلاب و یا افزایش ماکزیمم دبی عبوری رودخانه ها استفاده از سیل بند می باشد. استان سیستان و بلوچستان پنجمین استان سیل خیز کشور می باشد. رودخانه ی سیستان اصلی ترین منبع حیاتی شمال استان می باشد و به دلیل واقع شدن در دشت مسطح همواره در معرض سیلاب می باشد. در این تحقیق از مدل ریاضی hec-ras جهت ساماندهی رودخانه سیستان استفاده شد. جهت این کار با استفاده از داده های نقشه برداری شده از مقاطع عرضی و به کمک داده های توپوگرافی منطقه، در arcgis پلان هندسی رودخانه تهیه گردید. با انتقال داده ها به مدل hec-ras، در ابتدا کالیبراسیون مدل انجام شد و سپس شبیه سازی سیلاب با دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 ساله صورت گرفت. نتایج نشان داد که رودخانه در شرایط موجود توان عبور دبی 810 مترمکعب در ثانیه را دارا می باشد در حالی که دبی سیلاب با دوره بازگشت 10 سال معادل 846 مترمکعب برثانیه می باشد. از این روی با تعریف دو سناریوی استفاده از سیل بند با ارتفاع های مختلف، افزایش ماکزیمم دبی عبوری مورد مطالعه قرار گرفت. در سناریو اول، سیل بند به ارتفاع متوسط 1 متر تعیین و توسط مدل hec-ras شبیه سازی گردید. نتایج نشان داد در این حالت توان عبوری رودخانه تا دبی 65/1318 که معادل با دوره بازگشت 37 سال است افزایش می یابد. در سناریوی دوم ارتفاع متوسط سیل بند به 2 متر افزایش یافت و با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی مشاهده شد که رودخانه توان دبی عبور سیلا ب با دوره بازگشت 107 ساله را دارا می باشد. با توجه به شیب کم رودخانه استفاده از سیل بند جهت کنترل سیلاب ضروری به نظر می رسد.

رودخانه سیستان به دلیل قرارگرفتن در پایاب حوزه آبریز بسیار وسیع هیرمند مستعد ته نشینی رسوبات ریزدانه به ویژه در مواقع سیلابی می باشد. از سوی دیگر وقوع خشکسالی های طولانی در منطقه باعث بالا آمدن تراز بستر رودخانه می شود که تاثیر این دو فرایند موجب تغییر شکل مقاطع و کاهش توان عبور سیلاب رودخانه گردیده است. بنابراین، مطالعات هیدرولیکی رودخانه بایستی توأم با مطالعه فرآیند رسوبگذاری صورت گیرد و اثر متقابل افزایش تراز بستر در افزایش سطح آب رودخانه بررسی شود. در این تحقیق از مدل hec-ras نسخه 4.1 که توانایی محاسبه آورد رسوب سالانه و محاسبات هیدرولیکی تحت شرایط بستر متحرک را دارا می باشد، استفاده گریدد. شبیه سازی جریان به صورت شبه غیر دائمی برای سیلاب سال 86-1385 صورت گرفت و پس از واسنجی هیدرولیک جریان و انتخاب بهترین معادله انتقال رسوب از بین معادلات موجود در مدل، مدل در شرایط بستر متحرک در دو حالت شرایط بهره برداری و کامل باز بودن دریچه های سد زهک اجرا گردید. بهترین رابطه انتقال رسوب، رابطه توفالتی با روش سرعت سقوط روبی تعیین گردید. بیشترین رسوب در حدود 95/0 متر در محل سیل بر نیاتک جمع شده و بیشترین فرسایش در حدود 0.8 متر در پایین دست سد زهک رخ می دهد. در شرایط بهره برداری بیشترین مقدار رسوبگذاری بین سد زهک و سیل بر نیاتک روی می دهد و مقدار تجمعی آن 5456733.5 تن بوده و حدود 1.5 برابر حالتی است که دریچه های سد زهک کاملاً باز هستند. پهنه سیلاب در شرایط بهره برداری از سد زهک 535.81 هکتار با بیشترین دبی عبوری معادل 600 مترمکعب بر ثانیه و در شرایط کاملاً باز بودن دریچه های سد زهک 592.3 هکتار با بیشترین دبی عبوری معادل 780 مترمکعب بر ثانیه، می باشد. بنابراین نتایج تحقیق نشان می دهد که تلفیق مدل ریاضی hec-ras و سیستم اطلاعات جغرافیایی (gis) ابزاری کارآمد در تعیین تغییرات بستر سیلابی رودخانه سیستان می باشد.

دشت سیستان بدلیل برخورداری از رسوبات آبرفتی رودخانه هیرمند دارای پتانسیل بسیار خوبی در زمینه تولیدات کشاورزی می باشد. منابع آب در دشت سیستان به دلیل دائمی نبودن جریان در رودخانه هیرمند، غیر قابل استحصال بودن آب های زیرزمینی، کم بودن نزولات جوی و بالابودن میزان تبخیر دارای ارزش بسیاری می باشند. حدود 95 هزار هکتار از اراضی دشت سیستان تحت پوشش شبکه آبیاری و زهکشی قرار دارند و کانال های درجه 3 و 4 شبکه آبیاری و زهکشی دشت سیستان بصورت فلوم های نیم لوله ایجاد گردیده اند. از سویی وزش بادهای موسمی120 روزه دشت سیستان از اواخر اردیبهشت ماه تا اواخر شهریورماه همواره صورت می گیرد. سرریز شدن جریان در اثر باد از جداره فلوم ها، از جمله عوامل اصلی کاهش راندمان انتقال آب در شبکه آبیاری دشت سیستان است. در این تحقیق فلوم های آبیاری نیم لوله تیپ 1000 در مزرعه تحقیقاتی کشاورزی پردیس جدید دانشگاه زابل به منظور اندازه گیری شدت تلفات سریز جریان توسط باد در دو ارتفاع آزاد 5/7 و 15 و همچنین تعیین ماکزیمم ارتفاع آزاد مناسب برای جلوگیری از تلفات سرریز باد نصب گردیدند. در این راستا بر اساس آنالیز ابعادی روش ? باکینگهام کمیت های بدون بعد تعیین و سپس آزمایش های تحقیق طراحی گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در ارتفاع آزاد 5/7، درصد افزایش تلفات سریز جریان ناشی از باد نسبت به تلفات تبخیر از تشتک در شرایط متوسط و ماکزیمم سرعت باد 120 روزه سیستان به ترتیب برابر با %46/215 و %79/562 می باشد و در ارتفاع آزاد 15، درصد افزایش تلفات سریز جریان ناشی از باد نسبت به تلفات تبخیر از تشتک در شرایط متوسط و ماکزیمم سرعت باد 120 روزه سیستان به ترتیب برابر با %62/51 و %56/184 می باشد. براساس نتایج این تحقیق ارتفاع آزاد مناسب در این نیم لوله ها برای جلوگیری از سرریز جریان ناشی از باد 23 سانتیمتر می باشد که نزدیک به 3 برابر ارتفاع آزاد طراحی در نظر گرفته شده می باشد. بنابراین با توجه به میزان زیاد تلفات سرریز جریان ناشی از باد در دشت سیستان، در نظر گرفتن ارتفاع آزاد مناسب می تواند نقش بسیار موثری در افزایش راندمان هیدرولیکی فلوم های سیستان داشته باشد.

دشت های سیلابی رودخانه ها، اراضی حاصلخیزی هستند که انسان همواره خواستار توسعه این مناطق بوده است. از این روی حفاظت و مدیریت دشت های سیلابی امری ضروری است. اطلاعات پهنه بندی سیلاب در مطالعات مدیریت سیلاب دشت کاربرد وسیعی دارد. رودخانه ی سیستان اصلی ترین منبع تأمین آب کشاورزی واقع در شمال استان سیستان و بلوچستان بوده که به دلیل جاری شدن در دشت مسطح سیستان همواره در معرض طغیان سیلاب می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر سازه سدهای انحرافی زهک و سیستان بر پهنه بندی سیلاب رودخانه سیستان از نرم افزار hec-ras که از قابلیت های بسیار خوبی در شبیه سازی رفتار رودخانه و محاسبه پروفیل سطح آب برخوردار است، استفاده شد. در این راستا ابتدا پلان و مقاطع عرضی رودخانه سیستان از نرم افزار hec-georas در محیط gis به نرم افزار hec-ras جهت انجام محاسبات هیدرولیکی انتقال داده و سپس اطلاعات هندسی سازه های هیدرولیکی نظیر سد سیستان و سد زهک به مدل اضافه شد. بعد از کالیبراسیون مدل، شبیه سازی جریان متغیر تدریجی در شرایط دائمی با استفاده از روش گام استاندارد انجام پذیرفت. در نهایت به منظور بررسی پهنه سیلاب دشت، خروجی مدل hec-ras به hec-georas انتقال داده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که ماکزیمم جریان رودخانه سیستان در شرایط عدم وجود سدهای انحرافی زهک و سیستان 500 متر مکعب بر ثانیه بوده که در شرایط کنترل سیلاب پایین دست رودخانه توسط سد زهک و انحراف بیشتر سیلاب توسط سیل بر زهک نیاتک، ماکزیمم جریان رودخانه به دبی 810 متر مکعب بر ثانیه افزایش می یابد. بر اساس نتایج این تحقیق علی رغم تأثیر مثبت سیل بر زهک نیاتک در جریان های سیلابی اما این سازه دارای عملکرد نامناسب در تأمین ارتفاع سطح آب مورد نیاز کانال های طاهری و شهر در دبی میانگین رودخانه سیستان (81/81 متر مکعب بر ثانیه) می باشد. بنابراین شبیه سازی نحوه بهره برداری از سدهای انحرافی زهک و سیستان می تواند نقش بسیار موثری در کنترل سیلاب و تخصیص مناسب جریان داشته باشد.

چکیده گسترش روز افزون استفاده از آب های زیرزمینی به ویژه در مناطق کویری، باعث افت شدید سطح سفره آب زیرزمینی شده است. یکی از منابع تأمین آب شهر بیرجند، چاه های موجود در دشت مختاران می باشند. دشت مختاران در جنوب دشت بیرجند واقع است. وسعت کل حوضه آبریز دشت مختاران در حدود 2486 کیلومتر مربع بوده که از این میزان 1264 کیلومتر مربع را دشت و بقیه را ارتفاعات تشکیل می دهند. تراز سطح آب در چاه های مشاهده ای در سال های اخیر پایین آمده و بیان گر کاهش ذخیره آب سفره می باشد. ادامه روند موجود باعث وارد آمدن خسارات جبران ناپذیری به آبخوان دشت مختاران خواهد گردید. مدل ریاضی gwm، مدلی سه بعدی جهت شبیه سازی و مدیریت بهینه آب های زیرزمینی در منطقه اشباع به روش تفاضل محدود می باشد. این مدل قادر است خصوصیاتی مانند رودخانه ها، چاه های برداشت و تبخیر و تعرق را شبیه سازی نماید. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار groundwater vistas-6، شبیه سازی جریان آب زیرزمینی در شرایط حاکم منطقه برای یک دوره آماری 10 ساله انجام گرفت و میزان افت سطح آب زیرزمینی در دشت مختاران تعیین گردید. سپس جهت مدیریت بهینه آبخوان دشت مختاران از مدل gwm استفاده گردید و رفتار آبخوان خطی در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده در این تحقیق، نشان داد که مدل بهینه سازی توانسته با متوسط سالیانه 87 درصد برداشت نسبت به شرایط فعلی، افت سطح آب زیرزمینی را به میزان زیادی کاهش دهد که بیشترین آن 878/6 متر در چاه مشاهده ای شماره 18 می باشد. همچنین مقایسه مقادیر افت در شرایط بهینه حاصل از مدل بهینه سازی و شبیه سازی نتایج بهینه سازی نشان داد که خطی در نظر گرفتن رفتار آبخوان چندان دور از واقعیت نمی باشد.

توسعه مناطق مسکونی و شهری در حاشیه رودخانه ها و بستر دشت های سیلابی بدون توجه به شرایط هیدرولوژیکی و هیدرولیکی حاکم بر حوزه آبخیز بالادست و رودخانه، باعث افزایش خطر سیلاب می شود. بنابراین مطالعه سیلاب ها به منظور برنامه ریزی, بهره برداری بهینه و مدیریت این پدیده طبیعی از جمله مسائل مهم در مدیریت منابع آب می باشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه خشک داشتن اطلاعات و داده های کافی اغلب امکان پذیر نمی باشد، بنابراین در این زمینه مدل های مختلفی جهت شبیه سازی سیلاب ارائه شده است که مدل هیدرولوژیکی hec – hms کاربردی ترین این مدل ها می باشد. از طرفی داشتن اطلاعات و داده های کافی در این باره می تواند صحت برنامه های اجرایی را بالا ببرد. مطالعه حاضر به بررسی تغییر کاربری اراضی و تأثیر آن بر وقوع سیلاب در حوزه آبخیز بیرجند واقع در شرق کشور به مساحت 57/96 کیلومتر مربع در محدوده جغرافیایی´13 ?59 تا ´18 ?59 طول شرقی و ´46 ?32 تا ´53 ?32 عرض شمالی با استفاده از مدل هیدرولوژیکی hec-hms و سامانه اطلاعات جغرافیایی می پردازد. این تحقیق برآن است تا با بررسی تصاویر ماهواره ای لندست و عکس های هوایی، میزان تغییر کاربری اراضی را طی سال های 1348، 1366 و 1389 را در این حوضه بررسی و اثرات این تغییر کاربری ها را بر افزایش سیل خیزی تعیین نماید. برای این کار در مرحله نخست تصاویر ماهواره ای تفسیر و عکس های هوایی مورد پردازش قرار گرفته و تغییرات کاربری اراضی حوضه مشخص و مقادیر cn خاک محاسبه شد. سپس به کمک مدل hec - hmsپدیده بارش - رواناب در این حوضه شبیه سازی گردید و مقادیر دبی پیک سیلاب با دوره بازگشت های مختلف در هر دوره بدست آمد و در نهایت هیدروگراف سیلاب حوضه آبخیز برآورد و به کمک نرم افزار spss مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و نتایج نشان داد که با افزایش سطوح نفوذناپذیر شهری در منطقه مورد مطالعه میزان دبی اوج سیلاب و حجم رواناب افزایش 47/44%داشته است.

عوامل غیر طبیعی ناشی از دخالت های بشر در حوضه آبریز، توسعه مناطق مسکونی و شهری در حاشیه رودخانه ها و بستر دشت های سیلابی بدون توجه به شرایط هیدرولوژیکی و هیدرولیکی حاکم بر حوضه آبخیز بالادست و رودخانه، باعث افزایش خطر سیلاب می شود. مطالعه سیلاب ها به منظور برنامه ریزی، بهره برداری بهینه و مدیریت این پدیده طبیعی از جمله مسائل مهم در مدیریت منابع آب می باشد که لازمه ی آن، داشتن اطلاعات و داده های کافی درباره رفتار هیدرولوژیکی حوضه و رودخانه می باشد. از جمله این راهکارها پهنه بندی سیلاب در دوره بازگشت های مختلف است که می تواند ابزاری اساسی برای تعیین راهبرد های توسعه و کاهش خسارت سیل و وسیله ای قانونی برای کنترل و مدیریت اراضی و برنامه های حفاظت محیط زیست باشد. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و قرار گرفتن در اقلیم خشک و نیمه خشک داشتن اطلاعات و داده های کافی اغلب امکان پذیر نمی باشد، بنابراین در این زمینه مدل های مختلفی ارائه شده است که مدل هیدرولوژیکی hec–hms برای شبیه سازی سیلاب و مدل ریاضی hec-ras برای تحلیل هیدرولیک جریان کاربردی ترین این مدل ها می باشد. مطالعه حاضر به پهنه بندی سیلاب رودخانه های شاهرود و پل باغ در شهر بیرجند با استفاده از مدل ریاضی hec-ras و سامانه اطلاعات جغرافیایی می پردازد. در این تحقیق مناطق سیل گیر رودخانه در مسیر داخل شهر بیرجند بررسی گردید. در این راستا بعد از تهیه نقشه ها و آمار و اطلاعات هیدرولوژیکی، به تجزیه و تحلیل، بازسازی و تکمیل داده ها پرداخته شد سپس با انجام عملیات صحرایی و تهیه مقاطع عرضی، ثبت مشخصات و ویژگی های رودخانه اصلی و مشخصات سازه های مختلف مسیر رودخانه نظیر پل ها، انجام گردید. در ادامه شبیه سازی بارش-رواناب حوضه آبریز بیرجند با استفاده از مدل hec-hmsدر دوره بازگشت های 20، 25، 50 و 100 ساله برآورد و نتایج حاصل از تحلیل مدل نشان داده است که در شهر بیرجند محدودسازی مقطع رودخانه بدون توجه به سیلاب های با دوره بازگشت های مختلف صورت گرفته است، به طوریکه رودخانه پل باغ توان عبوردبی 43/76 متر مکعب بر ثانیه با دوره بازگشت 50 ساله را نداشته و مناطقی که به حریم رودخانه تجاوز شده از جمله مناطق مسکونی و تجاری واقع در حریم کانال ها، تأسیسات دانشگاه آزاد و هتل کوهستان در حریم رودخانه پل باغ مستغرق خواهد شد، همچنین پارکینگ بهشت متقین در بستر رودخانه شاهرود، استادیوم و ایستگاه فرستنده رادیویی در حاشیه رودخانه شاهرود، می تواند خسارات متعدد محسوس و نامحسوس به سازمان ها و مردم تحمیل نماید. در پایان نیز نقشه های پهنه بندی سیلاب مدل hec-ras در بازه درون شهری در دوره بازگشت های مورد نظر ترسیم گردید.

سدها سازه هایی هستند که برای ذخیره مقادیر زیادی از آب مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به عملکرد این سازه ها که ضریب اطمینان دسترسی به آب را در پایین دست افزایش می دهند، به مرور زمان فعالیت های گوناگونی در پایین دست آن ها شکل گرفته و توسعه خواهند یافت. از طرفی این سازه ها همانند سایر ساخته های بشر با احتمال خرابی یا عملکرد ناصحیح مواجه اند که ریسک استفاده از آن ها خواهد بود. بدین معنی که در صورت تخریب، نواحی پایین دست با خطری جدی مواجه خواهند بود، سدهایی که در بالادست تأسیسات مهم و حساس قرار دارند اهداف نظامی مناسبی نیز به حساب می آیند. در این راستا بررسی و ارزیابی حوادث و خطرات احتمالی ناشی از شکست سد رودبار لرستان، اقدامی در جهت کاهش ریسک ناشی از شکست این سد محسوب می شود. نرم افزار hec-ras ابزاری مناسب برای مدل سازی هیدرولیکی جریان آب در رودخانه ها و کانال هاست. این نرم افزار قابلیت آنالیز شکست سدهای بتنی و خاکی را دارد. سد رودبار لرستان بر روی رودخانه رودبار از سرشاخه های شرقی رودخانه دز و در فاصله حدود 100 کیلومتری جنوب شهرستان الیگودرز در استان لرستان واقع گردیده است. برای شبیه سازی سیلاب ناشی از شکست سد رودبار لرستان، پس از شبیه سازی جریان با مدل ras-hec در شرایط غیر دائمی، نقشه های پهنه بندی سیلاب در gis برای سناریوهای مختلف شکست سد تهیه گردید. برای این سناریوهای تعریف شده عمق آب گرفتگی در روستاها و مسیر ورودی به مخزن سد مخزنی دز که در پایین دست سد رودبار قرار دارند، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

برآورد صحیح حجم رسوبات معلق در رودخانه ها، یکی از مهمترین مسائل در پروژه های مهندسی رودخانه، منابع آب و محیط زیست می باشد. رودخانه هیرمند مهمترین منبع تامین آب دشت سیستان به طول تقریبی 1070 کیلومتر از کوههای بابا یغما در افغانستان سرچشمه می گیرد. رودخانه سیستان شاخه اصلی منشعب از رودخانه هیرمند بوده که وظیفه آبیاری 70 درصد زمین های کشاورزی دشت سیستان و همچنین تامین بخشی از آب هامون هیرمند را به عهده دارد. با توجه به مشکلات زیاد ناشی از رسوبات در رودخانه ها، محققین علم رسوب تلاش های زیادی به منظور دستیابی به روابط انتقال رسوب بر اساس مطالعات آزمایشگاهی و میدانی انجام داده اند. بدلیل کثرت پارامترهای دخیل در انتقال رسوبات و همچنین پیچیدگی فرآیند فرسایش و انتقال ذرات، اکثر روابط رسوب نیاز به حل معادلات پیچیده ریاضی داشته و نتیجه دقیقی نمی دهند، از سوی دیگر روابط رگرسیونی مابین دبی آب و دبی رسوب نیز دارای ضریب همبستگی مطلوبی نمی باشند. در سال های اخیر استفاده از سیستم های هوشمند در راستای افزایش دقت برآورد میزان رسوبات رودخانه مرسوم گردیده است. در این تحقیق از روابط تجربی انتقال رسوب و سیستم های هوشمند شامل شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی و برنامه ریزی بیان ژن به منظور پیش بینی بار معلق رسوب رودخانه سیستان استفاده گردید. در بین روابط تجربی روش توفالتی با مقدار خطای جذر میانگین مربعات80/66557 و ضریب تبیین 705/0 بهترین نتیجه را دارد. روش های هوشمند با تفاوت فاحشی بهتر از روابط تجربی بار معلق رسوب را برآورد می نمایند. در بین روش های هوش مصنوعی سناریوی سوم سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی با مقدار خطای جذر میانگین مربعات 001/0 و ضریب تبیین 99/0 بهترین نتیجه را در برآورد بار معلق رسوب دارد. همچنین بین نتایج روش های هوشمند اختلاف معنی داری در سطح 95% وجود نداشته و با توجه به مقادیر خطا هر سه روش از دقت بالایی برخوردارند. بنابراین پیشنهاد می گردد برآورد بار معلق رسوب رودخانه سیستان با استفاده از روش های هوش مصنوعی انجام شود.

جریان رودخانه ی هیرمند به عنوان مهمترین منبع تامین آب های سطحی دشت سیستان خارج از مرزهای جغرافیایی کشور تعیین می گردد. بنابراین امکان مدیریت جریان و رسوب رودخانه در بالا دست منتفی می باشد. با توجه به وقوع سیلاب های مخرب در تاریخچ? دشت سیستان، کنترل تراز بستر رودخانه سیستان امری ضروری به نظر می رسد. در تحقیق حاضر از مدل hec-ras که توانایی محاسبه آورد رسوب سالانه و محاسبات هیدرولیکی تحت شرایط بستر متحرک را دارا می باشد جهت شبیه سازی رودخانه سیستان استفاده گردید و در راستای معرفی دانه بندی رسوبات بستر و بار معلق رودخانه سیستان، نمونه گیری های مورد نیاز صورت پذیرفت. شبیه سازی جریان به صورت شبه-غیردائمی برای سیلاب سال 86-1385 صورت گرفت و پس از واسنجی هیدرولیکی جریان و انتخاب بهترین معادله انتقال رسوب از بین معادلات موجود، گزینه های مختلف لایروبی در راستای افزایش پتانسیل عبور سیلاب رودخانه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بهترین رابطه انتقال رسوب برای رودخانه سیستان، رابطه توفالتی با روش سرعت سقوط توفالتی می باشد و بیشترین رسوب گذاری صورت گرفته در بازه بین سیل بر نیاتک و سد زهک اتفاق می افتد و همچنین بیشترین فرسایش در پایین دست سد زهک رخ می دهد. در این راستا میزان رسوب تجمع یافته در بازه بین سیل بر نیاتک و سد زهک در دو حالت باز و بسته بودن دریچه ها 6750372 و 13486202 تن می-باشد. بهترین گزینه جهت لایروبی رودخانه سیستان، لایروبی سراسر رودخانه با عرض و عمق ثابت تعیین گردید. در این شرایط با لایروبی 7001848 متر مکعب از رسوبات پتانسیل عبور سیلاب رودخانه دو برابر گردید.

تجزیه و تحلیل و پیش بینی میزان فرسایش و رسوب گذاری در رودخانه ها از پیچیده ترین مباحث انتقال رسوبات بوده و شناخت و پیش بینی این تغییرات در راستای کنترل رودخانه ها ضروری به نظر می رسد. در سال های اخیررسوب گذاری انجام شده در بستر رودخانه سیستان، کاهش قابل توجه آبگیری رودخانه را به دنبال داشته است. در شبیه سازی رودخانه ها استفاده از مدل های ریاضی به دلیل وقت گیر و پرهزینه بودن مدل های فیزیکی، مرسوم تر می باشند. در این تحقیق از hec-ras و gstars که از جمله مدل های مرسوم یک بعدی در مهندسی رودخانه می باشند، جهت پیش بینی فرسایش و رسوب گذاری در رودخانه سیستان استفاده گردید. در این راستا ابتدا روابط انتقال رسوب مورد استفاده در دو مدل hec-ras وgstars از نظر توانایی برآورد رسوبات رودخانه سیستان در ایستگاه هیدرومتری کهک مورد مقایسه قرار گرفته است سپس شبیه سازی رودخانه سیستان با هر دو مدل در شرایط مشابه در طول سال آبی 86-1385صورت گرفته است. نتایج مقایسه روابط انتقالی رسوب در دو مدل hec-ras و gstars نشان می دهد که رابطه توفالتی در هر دو مدل بهترین جواب را داشته اند اما مدل gstars مجموع میانگین خطای کمتری داشته است. نتایج شبیه سازی سیلاب سال 86-1385 با دو مدل hec-ras و gstarsنشان می دهد که مدل gstars با برآورد 526696 مترمکعب رسوبات رودخانه را در بازه دوشاخه تقسیم جریان رودخانه هیرمند در جریکه تا سد سیستان، رسوبگذار تعیین نموده اما مدل hec-ras با برآورد 135019 مترمکعب رسوبات رودخانه را فرسایش شونده تعیین نموده است.مقایسه تغییرات مقاطع عرضی شبیه سازی شده در دو مدل hec-ras و gstars نشان می دهد که مدل gstars به دلیل بهره گیری از مفهوم لوله جریان، فرسایش و رسوب گذاری در مقاطع عرضی را بهتر شبیه سازی کرده است.

اندازه گیری دقیق دبی جریان، از مهمترین وظایف سرریزهای جانبی در شرایط نرمال بهره برداری و اضطراری است. از این نظر سرریزهای جانبی ساده (که عموماً مستطیلی شکل هستند) دارای محدودیت می باشند. برای طراحی سرریزهای جانبی، تخمین مناسب ضریب آبگذری دارای اهمیت زیادی است. در این تحقیق از مدل شبکه های عصبی مصنوعی (anns)جهت برآورد ضریب آبگذری سرریز جانبی لبه تیز مرکب استفاده شده است. برای این منظور، بهترین ترکیب ورودی مدل fr،w ?/y_1 و b/y_1 انتخاب گردید. شبکه عصبی مصنوعی با قابلیت یادگیری و تخمین، به کمک یک ساختار ریاضی، توانایی نشان دادن فرآیند ها و ترکیبات دلخواه غیر خطی جهت ارتباط بین ورودی ها و خروجی های هر سیستم را دارا می باشد. این شبکه با داده هایی که در آزمایشگاه ثبت شده طی فرآیند یادگیری، آموزش دیده و جهت پیش بینی داده های مجهول مورد استفاده قرار می گیرد. ضریب تعیین (r^2) و میانگین مربعات خطا (mse) برای ارزیابی کارایی مدل توسعه یافته بکار برده شدند. مقایسه مقادیر برآورد شده توسط مدل شبکه عصبی و رابطه رگرسیون غیر خطی ظهیری و همکاران (2013) نشان می دهد که مدل شبکه های عصبی مصنوعی کارایی خوبی در برآورد ضریب آبگذری سرریزهای جانبی مرکب دارد. ضمنا با استفاده از وزن ها و بایاس های خروجی مدل شبکه عصبی مورد استفاده در این تحقیق، یک رابطه ریاضی استخراج گردید که می توان از طریق آن با دقت قابل قبولی ضریب آبگذری سرریزهای جانبی را تخمین زد.

عملکرد ضعیف شبکه های آبیاری باعث پایین آمدن راندمان های انتقال و توزیع و در نتیجه هدر رفتن آب و مصرف بیش از حد آب در بخش کشاورزی می گردد. سازه های کنترل و تنظیم سطح آب در مسیر کانال های آبیاری و زهکشی، می توانند تأثیر بسزایی در بالا بردن راندمان و کاهش مصرف آب داشته باشند. از این رو در این تحقیق برای تحلیل عملکرد کانال اصلی(درجه 1) شیب آب دشت سیستان که طبق نظرات بهره برداران و تحقیقات بعمل آمده از سازمان آب منطقه ای سیستان و بر اساس بازدیدهای میدانی، مشکلاتی به لحاظ عملکرد، بهره برداری و مدیریت دارد، با کمک مدل های هیدرولیکی canalman و hec-ras جهت حل معادلات دیفرانسیل یک بعدی جریان در کانال ها با استفاده از روش های عددی، مدیریت بهره برداری و عملکرد سازه های موجود در مسیر جریان و آبگیر های کانال مورد ارزیابی قرارگرفته، منحنی های عمق و دبی در حالت جریان غیرماندگار برای کانال بررسی و در دو مدل مورد مقایسه قرار گرفته، سپس با استفاده از دو شاخص کفایت و راندمان تحویل مولدن و گیتس، عملکرد بهره برداری مورد ارزیابی قرار گرفته، تابع هدف برای هر مدل و هر سناریو تعیین شده و پیشنهاداتی جهت مدیریت و بهره برداری مناسب ارائه می گردد. برای بررسی وضعیت هیدرولیکی و هندسی کانال، از داده های موجود در مطالعات قبلی منطقه استفاده شده و نیز بازدیدهایی قبل و بعد از شروع آبیاری و در حین بهره برداری جهت مشاهده نحوه بهره برداری از کانال ها و سازه های موجود در آن ها انجام گرفت. نتایج شبیه سازی سناریو های مختلف و بررسی عوامل مؤثر بر جریان، نشان از خطای کمتر و بهبود میزان 02/0 تابع هدف و 03/0 راندمان تحویل دبی در مدل canalman نسبت به مدل hec-ras بوده و گویای این مطلب است که بدون مدیریت بر روی سازه های آبگیری و کنترل، تخصیص مناسب دبی به کانال های درجه 2 و نهر های سنتی انشعابی از کانال اصلی و همچنین آبگیرهای منشعب از کانال های درجه 2، میسر نمی باشد. از طرفی نتایج این مطالعه و تحقیقات قبلی، حاکی از مناسب بودن هر دو مدل هیدرولیکی canalman و hec-ras جهت اعمال مدیریت صحیح بهره برداری در شبکه های آبیاری و زهکشی و همچنین برتری نسبی مدل canalman در شبیه سازی جریان غیرماندگار کانال و در مقابل کاربر دوست تر بودن مدل hec-ras می باشد.

وقوع سیلاب های مخرب در دشت های سیلابی خسارت های فراوانی را به دنبال داشته است، از این رو ی پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه در برقراری توسعه مناسب این مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در مسیر رودخانه قلجق، سد مخزنی بارزو در راستای ذخیره و کاهش خطرات سیلاب و سد انحرافی شیروان به منظور تقسیم آب رها شده طراحی و اجرا گردید. در این تحقیق به منظور تعیین تاثیر سازه های هیدرولیکی بارزو و شیروان در پهنه بندی سیلاب رودخانه قلجق از نرم افزار hec_ras که از قابلیت های بسیار خوبی در شبیه سازی رفتار رودخانه و محاسبه پروفیل سطح آب برخوردار است، استفاده گردید. لذا پس از تهیه ی نقشه tin منطقه، ابتدا پلان مسیر و مقاطع عرضی رودخانه با استفاده از hec_georas در محیط gis arc ترسیم گردید و سپس به مدل hec_ras انتقال داده شد. سپس داده های هندسی سازه های هیدرولیکی موجود در مسیر جریان به مدل اضافه گردید. پس از انجام مراحل کالیبراسیون، شبیه سازی جریان متغیر تدریجی در شرایط دائم با استفاده از روش گام به گام استاندارد انجام پذیرفت. در نهایت به منظور محاسبه پهنه سیلاب در منطقه مورد مطالعه، داده-های خروجی مدل hec_ras به محیط arc gisانتقال داده شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که حداکثر سیلاب لحظه ای رودخانه قلجق برای دوره بازگشت 100 سال در انشعابات کورکانلو و قوردانلو به ترتیب 4004/539 و 0736/275 مترمکعب بر ثانیه می باشد. میزان پهنه سیلاب رودخانه در این حالت در شرایط وجود و عدم وجود سازه های هیدرولیکی به ترتیب 35/17 و98/19 کیلومترمربع محاسبه گردید. حداکثر سیلاب لحظه ای با دوره بازگشت 50 سال در این انشعابات به ترتیب 0647/459 و 0125/245 متر مکعب بر ثانیه محاسبه گردید که رودخانه توان عبور این جریان ها را نیز ندارد. در این حالت میزان پهنه سیلابی به ترتیب در شرایط وجود و عدم وجود سازه های هیدرولیکی 25/17 و 5/19 کیلومترمربع تخمین زده شد. میزان ماکزیمم توان عبوری در انشعابات کورکانلو و قوردانلو به ترتیب 866/352 و 274/205 مترمکعب بر ثانیه برآورد گردید، که معادل جریان با دوره بازگشت 20 ساله رودخانه می باشد و میزان پهنه سیلابی رودخانه در این حالت 1/18 کیلومترمربع محاسبه شد. براساس نتایج این تحقیق، تلفیق مدل ریاضی hec_ras و سیستم اطلاعات جغرافیایی(gis) ابزاری کارآمد در تعیین پهنه ی سیلابی رودخانه قلجق می باشد.

چکیده: وقوع سیلاب های متعدد در مناطق مختلف کشور همواره خسارات فراوانی را در زمینه های مختلف به همراه داشته است از این رو تهیه و تدوین یک طرح جامع و کامل در زمینه کنترل سیلاب امری ضروری به نظر می رسد. توسعه مناطق مسکونی و شهری در حاشیه رودخانه ها و بستر سیلاب دشت ها بدون توجه به شرایط هیدرولوژیکی و هیدرولیکی حاکم بر رودخانه، باعث افزایش خطر سیلاب می شود لذا مدیریت سیلاب و ارزیابی خسارات مورد انتظار سالیانه برای کاهش آسیب های ناشی از سیل و به حداقل رساندن خسارت و کنترل آن در محیط شهری امری ضروری بوده که به دلیل توسعه شهری از پیچیدگی های خاصی برخوردار است. از جمله این راهکارها برای مدیریت سیل، پهنه بندی سیلاب در دوره بازگشت های مختلف است که می تواند ابزاری اساسی در تعیین راهبردهای توسعه و کاهش خسارات سیل و وسیله ای قانونی برای کنترل و مدیریت اراضی و برنامه های حفاظت محیط زیست باشد. مطالعه حاضر به پهنه بندی سیلاب در شهر زاهدان با استفاده از مدل ریاضی hec-ras و سامانه اطلاعات جغرافیایی (gis) می پردازد. در این راستا در ابتدا نقشه ها ، داده های هیدرولوژیکی مورد نیاز و dem منطقه مورد مطالعه تهیه شد. در ادامه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی hec-hms و روابط تجربی دبی اوج سیلاب زیرحوضه های شهر زاهدان در دوره بازگشت های 2، 50 و 100 ساله برآورد گردید در نهایت پس از تلفیق مدل هیدرولیکی hec-ras با نرم افزار arc-gis پهنه سیلاب مسیل های شهر زاهدان در دوره بازگشت های ذکر شده بدست آمد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که هیچکدام از مسیل های موجود در شهر زاهدان توانایی عبور دبی با دوره بازگشت 100 و 50 ساله را ندارند. براساس نتایج این تحقیق پاسداران به عنوان مهمترین مسیل شهر زاهدان قادر به عبور دبی 72 مترمکعب بر ثانیه می باشد که معادل دبی با دوره بازگشت 10 سال است. وجود ارگان هایی مانند صدا و سیما و استانداری در نزدیکی مسیل پاسداران و اماکن مسکونی و تجاری در حریم مسیل آذرخشی در مرکز شهر، می تواند باعث تحمیل خسارات متعدد محسوس و نامحسوس به شهر، مردم و ارگان های دولتی در مواقع سیلابی شود. واژه های کلیدی: پهنه بندی سیلاب، دبی اوج، مناطق شهری، hec-ras، arc-gis، شهر زاهدان

ازدیاد جمعیت و توسعه جوامع بشری افزایش مصرف آب و تقاضای بیشتر تولیدات کشاورزی را سبب گردیده است. در این راستا توجه به افزایش راندمان انتقال آب در شبکه آبیاری وزهکشی در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار ضروری می باشد. مخازن چاه نیمه نقش اساسی در حیات دشت سیستان در خشکسالی های اخیر ایفا نموده است. در راستای توسعه کشاورزی این دشت در دوران خشکسالی استفاده از آب مخزن چاه نیمه چهار از طریق کانال خروجی مستقل این مخزن مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا کانال خروجی مستقل چاه نیمه چهارم به طول تقریبی 13کیلومتر در حال احداث می باشد. در تحقیق حاضر از مدل hec-ras که توانایی انجام محاسبات هیدرولیک کانال های روباز در جریان ماندگار و غیرماندگار را دارد، جهت شبیه سازی عملکرد هیدرولیکی این کانال در حال احداث استفاده گردید. در این راستا پس از معرفی مقاطع عرضی کانال، سازه های هیدرولیکی موجود در مسیر از جمله زیرگذرها و مسیرهای سرپوشیده کانال به مدل معرفی شد. در نهایت با تجزیه تحلیل نتایج سناریوهای مختلف بهره برداری از کانال و شرایط حاکم برجریان رودخانه سیستان ، ماکزیمم دبی قابل استحصال از آن 84 مترمکعب برثانیه برآورد گردید. همچنین نتایج نشان دادند که در صورتی که جریان در رودخانه به اندازه ای باشد که ارتفاع آب در رودخانه به 5/4 متر برسد جریان رودخانه بر میزان حداکثر دبی عبوری کانال تاثیر گذار خواهد بود.

مخازن چاه¬نیمه متشکل از چهار فرورفتگی طبیعی در دشت سیستان می باشندکه به منظورکنترل سیلاب و ذخیره آب رودخانه هیرمند برای تأم‍‍‍ین آب شرب و کشاورزی ساکنان منطقه مورد بهره-برداری قرار می¬گیرند. از جمله مشخصه¬های مهم هر مخزن تراز سطح آب آن است. آگاهی از نحوه نوسانات تراز، موثر در تفسیر و بررسی مسایل مرتبط از جمله ریسک پذیری تأسیسات و سازه¬های وابسته، تغییرات ذخیره آبی دریاچه، ساخت و سازه¬های ساحلی و مباحث زیست¬محیطی می-باشد. هر چند که با استفاده از اندازه¬گیری¬های مکرر تراز آب می¬توان دیدی کلی نسبت به تغییرات آن بدست آورد، اما شبیه¬سازی این متغیرامکان پیش¬بینی آن، بخصوص تحت سناریوهای مختلف را فراهم می¬آورد. در سال¬های اخیر پیشرفت زیادی در زمینه¬های مختلف هوش مصنوعی که شبکه¬های عصبی از آن جمله می¬باشند انجام شده است .استفاده از این شبکه¬ها در پیش¬بینی و تخمین پارامترها در بسیاری از مسائل مختلف علمی و مهندسی رواج وتوسعه بسیاری پیدا کرده است که اساس کار این شبکه¬ها بر پایه کشف روابط تجربی از وقایع اتفاق افتاده در گذشته است. برای تهیه مدل بهینه به منظور شبیه¬سازی تراز سطح آب مخزن چاه¬نیمه چهارم از متغیرها و ورودی¬هایی از جمله دما، -رطوبت نسبی، ¬سرعت وزش باد، ¬ترازسطح مخزن و ¬تبخیر استفاده گردید. به این منظور مشخصات شبکه، مانند تعداد لایه¬های پنهان، تعداد نرون¬های موجود در هر لایه پنهان، تابع فعالیت و الگوریتم آموزش با استفاده از بسته نرم افزاری matlab تعیین شد. در نهایت نتایج شبیه¬سازی تراز سطح آب مخزن چاه نیمه چهار با استفاده ازشبکه عصبی و anfis با داده¬های واقعی برداشت شده مقایسه و دقت این روش¬ها با استفاده از معیار rmse،mae و r2مورد ارزیابی قرارگرفت . با توجه به شبیه سازی میزان تراز سطح آب مخزن توسط مدل های هوش مصنوعی، نتیجه حاصل نشان از دقت خوب این مدل ها در تخمین میزان تراز آب دارد و در بین آنها شبکه عصبی برآورد بهتری داشت. بطوریکه بر اساس نتایج آنالیز آماری در سه مرحله (آموزش، تست، اعتبارسنجی) شبیه¬سازی با شبکه عصبی مقادیر معیارهایrmse،mae و r2 به ترتیب برابر000062/0 و 000048/0 و 9998/0 محاسبه گردید، بر این اساس پیشنهاد می¬گردد جهت مدیریت بهتر منابع آب چاه ¬نیمه ها از روش¬های شبیه¬سازی تراز مخزن بوسیله هوش مصنوعی در کل مخازن چهارگانه چاه¬نیمه استفاده گردد.

سرزمین وسیع ایران سرشار از منابع طبیعی است اما دستیابی به منابع آبی تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و توپوگرافی در هر منطقه متفاوت خواهدبود. هدف از احداث شبکه های آبیاری فراهم آوردن امکان بهره وری حداکثر از منابع آب و خاک با ایجاد تأسیساتی است که در آن ها اصول و ضوابط فنی و اقتصادی رعایت شود و در نتیجه حداقل تلفات و حداکثر بهره برداری را به همراه داشته باشد. فلوم های آبیاری به عنوان یکی از مهمترین بخش¬های شبکه آبیاری و زهکشی نقش موثری در کاهش تلفات و بالا بردن راندمان انتقال آب به مزرعه دارند. دشت سیستان درقسمت شرقی فلات ایران و شمال استان سیستان و بلوچستان درناحیه گرم و خشک واقع شده است. حدود 95 هزار هکتار از اراضی دشت سیستان تحت پوشش شبکه آبیاری و زهکشی قرار دارند. شبکه آبیاری فرعی به صورت فلوم های پایه دار ایجاد گردیده است. از خصوصیات مهم دشت سیستان می توان به بادهای 120 روزه سیستان که سرعت وزش آن به 120 کیلومتردرساعت می رسد اشاره نمود. یکی از مهمترین مشکلات فلوم¬های پایه-دار سیستان، سرریز جریان از بدنه آنها ناشی از وزش باد می باشد. در این راستا در این تحقیق اقدام به نصب فلوم های پایه دار 5 متری تیپ 1000 در مزرعه تحقیقاتی پردیس جدید دانشگاه زابل گردید و میزان تلفات سرریز جریان ناشی از باد مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور متغیرهای مورد نیاز با استفاده از روش باکینگهام بدون بعد شدند. آزمایش های تحقیق با درنظرگرفتن ارتفاع آزادهای 5/7، 10، 5/12، 15، 5/17، 20 و 5/22 صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش سرعت باد، ارتفاع امواج و شیب سطح آب افزایش یافته و درنتیجه میزان تلفات سرریز از بدنه نیم لوله افزایش می یابد. همچنین با افزایش سرعت باد دمای نسبی آب کاهش می یابد. با افزایش ارتفاع آزاد از تأثیر سرعت باد و دمای آب بر روی تلفات سرریز کاسته می شود. بنابراین توصیه می شود میزان ارتفاع آزاد فلوم های شبکه آبیاری دشت سیستان متناسب با سرعت باد در نظر گرفته شود.

تقاضای چشمگیر فزاینده برای مصرف آب ناشی از رشد جمعیت از یک سو، و منابع آب محدود از سوی دیگر، کمبود آب را به مسئله¬ای حیاتی در کشورمان تبدیل می¬نماید. بنابراین پیش¬بینی خشکسالی برای مدیریت مصرف بهینه آب، سیستم¬های آبیاری و مدیریت بهره¬برداری از مخازن ضروری است. در سالهای اخیر، توجه زیادی به استفاده از روش¬های هوش مصنوعی جهت مدلسازی فرآیند¬های هیدرولوژیکی دارای پیچیدگی و عدم قطعیت بالا معطوف شده است. در این پژوهش کارایی شبکه¬های عصبی مصنوعی(ann) وسیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (anfis) برای پش¬بینی خشکسالی حوزه مند براساس داده¬های ماهانه برای یک دوره آماری 33 ساله شامل بارندگی، دما و شاخص¬های خشکسالی spi و pn بطور مقایسه¬ای مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین 70 درصد داده جهت آموزش و 30 درصد داده جهت آزمون مدل تعیین شد. برای ارزیابی کارایی مدل¬های ann و anfis از معیارهای آماری ضریب ناش(e)، ضریب همبستگی(r) و ریشه دوم میانگین مربعات خطا (rmse) استفاده گردید. نتایج حاصله نشان دهنده دقت بالاتر مدل ann نسبت به مدل anfis به منظور پیش¬بینی خشکسالی حوزه مند می¬باشد.

رسوبگذاری در مخازن سدها امری اجتناب ناپذیر است. این پدیده آثار نامطلوب زیادی در مخازن از جمله مانند کاهش حجم مفید مخزن، کاهش پایداری سد، عملکرد نامناسب دریچه های بهره برداری و کاهش حجم کنترل سیلاب. شناخت از نحوه و میزان رسوب گذاری در مخازن می تواند تا حدود زیادی می تواند در موثر بودن راهکارهای کاهش این خسارات مفید واقع شود. استفاده از مدل ها ریاضی به دلیل وقت گیر بودن و پرهزینه بودن مدل های فیزیکی در شبیه سازی رودخانه و مخازن اخیرا بیشتر شده است. در این تحقیق به منظور کمینه سازی رسوب گذاری در مخزن سد سیمره از مدل ریاضی gstars3 که از جدیدترین مدل های شبیه ساز آب و رسوب می باشد استفاده شد. بهترین رابطه انتقال رسوب پس از واسنجی مدل برای شرایط هیدرولیکی و رسوبی منطقه ، تابع یانگ انتخاب گردید و مدل برای سناریوی مختلف مورد اجرا و نتایج آن بررسی شد. براساس نتایج مدل80 درصد مخزن سد سیمره بعد از گذشت 112 سال پر شده و عملا عمر مفید آن به اتمام می رسد. نتایج نشان داد که تغییرات تراز آب در مخزن تاثیر بسزایی در میزان رسوبگذاری درمخزن ندارد. اما فاصله رسوبات به شدت تحت تاثیر تراز آب بوده و هر چقدر تراز بالاتر باشد، فاصله رسوبات از پای سد بیشتر می باشد. بهینه ترین ترازهای سطح آب و مکان قرارگیری دریچه ها و دبی خروجی از تخلیه کننده های تحتانی نیز پس از تحلیل نتایج خروجی مدل تعیین شد.

بدلیل کثرت پارامتر¬های دخیل در انتقال رسوبات و همچنین پیچیدگی¬های فرایند فرسایش و انتقال ذرات، اکثرروابط رسوب نیاز به حل معادلات پیچیده ریاضی داشته و نتیجه دقیقی نمی¬دهد، از سوی دیگر روابط رگرسیونی مابین دبی آب و دبی رسوب نیز دارای ضریب همبستگی مطلوبی نمی¬باشند. در سال¬های اخیر استفاده از سیستم¬های هوشمند در راستای افزایش دقت برآورد میزان رسوبات رسوبات رودخانه مرسوم گردیده است. در این مطالعه از روابط تجربی انتقال رسوب و مدل های رگرسیونی بردار پشتیبان و نزدیکترین همسایه توسعه داده شده به منظور پیش¬بینی بار معلق رسوب رودخانه سیستان استفاده گردید. در بین روابط تجربی روش توفالتی با مقدار جذر میانگین مربعات 7/66557 و ضریب تبیین 705/0 بهترین نتیجه را دارد. روش های رگرسیونی با تفاوت قابل ملاحظه¬ای بهتر از روابط تجربی بار معلق رسوب رودخانه را برآورد کردند. مقایسه نتایج نشان داد روش رگرسیون بردار پشتیبان با مقدار جذر میانگین مربعات خطا 5/3523 و ضریب تبیین 96/0 بهترین نتیجه را در برآورد بار معلق رسوب رودخانه دارد. بنابراین پیشنهاد می¬گردد برآورد بار معلق رسوب رودخانه سیستان با استفاده از روش رگرسیون ماشین بردارهای پشتیبان انجام شود. برآورد صحیح حجم رسوبات معلق در رودخانه¬ها، یکی از مهمترین مسائل در پروژه¬های مهندسی رودخانه، منابع آب و محیط زیست می¬باشد. رودخانه هیرمند مهمترین منبع تأمین آب دشت سیستان به طول تقریبی 1070 کیلومتر از کوههای بابا یغما در افغانستان سرچشمه می¬گیرد. رودخانه سیستان شاخه اصلی منشعب از رودخانه هیرمند بوده که وظیفه آبیاری 70 درصد زمین¬های کشاورزی دشت سیستان و همچنین تأمین بخشی از آب هامون هیرمند را به عهده دارد. با توجه به مشکلات زیاد ناشی از رسوبات در رودخانه¬ها، محققین علم رسوب تلاش¬های زیادی به منظور دستیابی به روابط انتقال رسوب بر اساس مطالعات آزمایشگاهی و میدانی انجام داده¬اند. بدلیل کثرت پارامتر¬های دخیل در انتقال رسوبات و همچنین پیچیدگی¬های فرایند فرسایش و انتقال ذرات، اکثرروابط رسوب نیاز به حل معادلات پیچیده ریاضی داشته و نتیجه دقیقی نمی¬دهد، از سوی دیگر روابط رگرسیونی مابین دبی آب و دبی رسوب نیز دارای ضریب همبستگی مطلوبی نمی¬باشند. در سال¬های اخیر استفاده از سیستم¬های هوشمند در راستای افزایش دقت برآورد میزان رسوبات رسوبات رودخانه مرسوم گردیده است. در این مطالعه از روابط تجربی انتقال رسوب و مدل های رگرسیونی بردار پشتیبان و نزدیکترین همسایه توسعه داده شده به منظور پیش¬بینی بار معلق رسوب رودخانه سیستان استفاده گردید. در بین روابط تجربی روش توفالتی با مقدار جذر میانگین مربعات 7/66557 و ضریب تبیین 705/0 بهترین نتیجه را دارد. روش های رگرسیونی با تفاوت قابل ملاحظه¬ای بهتر از روابط تجربی بار معلق رسوب رودخانه را برآورد کردند. مقایسه نتایج نشان داد روش رگرسیون بردار پشتیبان با مقدار جذر میانگین مربعات خطا 5/3523 و ضریب تبیین 96/0 بهترین نتیجه را در برآورد بار معلق رسوب رودخانه دارد. بنابراین پیشنهاد می¬گردد برآورد بار معلق رسوب رودخانه سیستان با استفاده از روش رگرسیون ماشین بردارهای پشتیبان انجام شود. 4نتیجه¬گیری در بین روش¬های تجربی برآورد رسوب رودخانه سیستان روش توفالتی با مقدار جذر میانگین مربعات 808/66557 و ضریب تبیین 705/0 بهترین نتیجه را دارد. نتایج تحلیل شاخص¬های آماری مدل رگرسیون بردار¬های پشتیبان، نشان دهنده برتری سناریو هفتم با ترکیب ورودی دبی جریان(q)، دمای ماکزیمم(tmax)، دمای مینیمم(tmin) و دبی رسوب کلاسه بندی شده (qc) با مقدار خطای جذر میانگین مربعات 5/3523و ضریب تبیین نسبت 96/0به دیگر سناریو¬ها بوده است. در این سناریو به دلیل استفاده از دبی کلاسه¬بندی به عنوان داده ورودی تمامی مدل¬های مورد بررسی با قابلیت خیلی زیاد می¬توانند بار معلق رسوب را پیش¬بینی نمایند. بهترین عملکرد به دست آمده در مورد مدل رگرسیون بردار پشتیبان مدل شماره هفت با مشخصات هسته تابع پایه شعاعی با پارامترهای c برابر با 8/1، ? برابر با 007/0 و g با مقدار 8 در روش nu-svr می¬باشد. نتایج تحلیل شاخص¬های آماری مدل رگرسیون ناپارامتری نزدیکترین همسایگی-k، نشان دهنده برتری سناریو هفتم با ترکیب ورودی دبی جریان(q)، دمای ماکزیمم(tmax)، دمای مینیمم(tmin) و دبی رسوب کلاسه بندی شده (qc) با مقدار خطای جذر میانگین مربعات 1/3575و ضریب تبیین 95/0نسبت به دیگر سناریو¬ها بوده است. در این سناریو به دلیل استفاده از دبی کلاسه-بندی به عنوان داده ورودی تمامی مدل¬های مورد بررسی با قابلیت خیلی زیاد می¬توانند بار معلق رسوب را پیش¬بینی نمایند. در هر دو روش رگرسیونی به کار رفته استفاده از دبی کلاسه به عنوان ورودی مدل تاثیر بسزایی در افزایش دقت برآورد دبی رسوب دارد. یکی دیگر از توانایی هر دو روش هوشمند پیش بینی یا تخمین مقادیر خارج از محدوده ی مشاهداتی می باشد که نزدیک به مقادیر مشاهداتی متناظر هستند. درروش رگرسیون ناپارامتری با افزایش تعداد متغیرهای مستقل دقت مدل نیز بهتر شد. همچنین نتایج مرحله ی بهینه سازی پارامترهای این روش نشان داد که در اکثر مدل ها وزن متغیر دبی بیشتر از وزن دما بوده به طوری که در بهترین مدل نیز وزن متغیرهای مستقل دبی و دبی کلاسه به ترتیب 3/0 و 7/0 و وزن دیگر متغیرها (دمای بیشینه و کمینه) برابر با صفر بود. تعداد نزدیک ترین همسایه ها نیز در مورد همه ی مدل های به کار رفته در محدوده ی 32 تا 36 قرار داشت و برای بهترین مدل به دست آمده تعداد همسایه ها در روند بهینه سازی برابر با 36 بدست آمد. نتایج برتری هر دو روش هوشمند رگرسیون بردار پشتیبان و رگرسیون نزدیکترین همسایگی-k را نسبت به روش¬های تجربی در برآورد بار معلق رسوب نشان می¬دهد.

توسعه شهرنشینی و صنعت در مناطق ساحلی با تولید انواع پساب های شهری و صنعتی همراه است. این پساب ها به طور مستقیم یا پس از انجام تصفیه مقدماتی در محیط دریا، دریاچه ها، تالاب ها و رودخانه ها تخلیه می گردند. در سال های اخیر گسترش روزافزون صنایع شیرین سازی آب دریا باعث تولید احجام بسیار بالایی از انواع فاضلاب های سنگین و شور در مناطق ساحلی شده است. تخلیه این پساب ها در محیط های دریایی، می تواند اثرات منفی بسیار زیادی بر کیفیت آب های ساحلی و محیط زیست منطقه در پی داشته باشد. از طرفی اطلاعات کافی مبتنی بر داده های آزمایشگاهی یا اندازه گیری های میدانی برای تحلیل این جریانات در دسترس نیست که این موضوع طراحی علمی و بهره برداری مناسب از این تاسیسات را با مشکل مواجه ساخته است. در تحقیق حاضر، تخلیه سطحی فاضلاب های سنگین از کانال های ساحلی پیشرونده از طریق توسعه یک مدل آزمایشگاهی، مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق رفتار هندسی و هیدرولیکی- اختلاطی جریان در محیط های ساکن و کم عمق با استفاده از تخلیه کننده کانال مستطیلی همگرا بررسی گردیده است

در این مطالعه اثر شاخص های هواشناسی کشاورزی و پارامترهای اقلیمی، اطلاعات خاک و توپوگرافی را بر عملکرد محصول گندم در استان خوزستان شناسایی نموده شده است. در صورت فراهم نبودن مولفه های مربوط به کشت گندم دیم با شرایط اقلیمی خوزستان، تولید این محصول استراتژیک در شمال شرق استان با نقصان جدی مواجه خواهد بود. ابتدا هم بستگی شاخص های هواشناسی کشاورزی (شامل مجموع درجه روز رشد، میانگین دما و بارش روزانه ماهانه سالانه)، پارامترهای اقلیمی (شامل میانگین حداکثر و حداقل دمای روزانه ماهانه سالانه، میانگین دمای روزانه ماهانه و سالانه، مجموع بارش روزانه، ماهانه و سالانه)، اطلاعات خاک (شامل بافت خاک، شوری خاک، مواد آلی، ph) و اطلاعات توپوگرافی اراضی (شامل شیب، جهت شیب، ارتفاع) را مطالعه و استخراج گردیدند. با استفاده از اطلاعات موجود و نقشه dem در محیط نرم افزار gis arc به صورت بانک اطلاعاتی تهیه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. پس از تهیه لایه ها و تلفیق نقشه های بدست آمده در محیط gis arc مناطق مختلف بر اساس استعدادشان برای کشت گندم دیم به مناطق مطلوب، مناسب، متوسط و ضعیف پهنه بندی گردیدند. در این مطالعه پهنه بندی اقلیمی به روش دومارتن انجام پذیرفت، اراضی به سه منطقه مدیترانه ای، نیمه خشک و خشک تقسیم گردیدند. نتایج نشان داد که 23/4 درصد از مساحت اراضی استان برای کشت گندم دیم مطلوب، 25/2 درصد مناسب، 32/4 درصد متوسط، 18/9 درصد نامناسب واقع گردیده اند.

پدیده خشکسالی از جمله بلایایی است که هنوز پیشگیری از آن غیر ممکن است. به دلیل طبیعت و ذات پنهانی پدیده خشکسالی، تعیین زمان آغاز، گسترش و خاتم? آن بسیار مشکل است. این مسئله اهمیت انجام دیده بانی به طور گسترده و یا ایجاد یک سیستم هشداردهنده را در مناطق مستعد خشکسالی نشان می دهد. در این تحقیق، به منظور بررسی سیستم پایش خشکسالی دو منطقه مرطوب و خشک، استان گلستان و منطقه سیستان انتخاب گردید و پس از اخذ آمار و اطلاعات بارندگی و انجام آزمون های آماری لازم ،آمار بارندگی ماهانه 26 ایستگاه در استان گلستان و 7 ایستگاه سیستان در طول دوره آماری 30 ساله مورد استفاده قرار گرفت. پس از آن از میان 5 شاخص بارندگی استاندارد شده (spi)، z چینی (czi)، مرتبه z (zsi)، درصد از نرمال (pn) و دهک (di) مورد بررسی، با انجام تحلیل آماری و مقایسه، شاخص spi به عنوان شاخص برتر برای دو منطقه معرفی گردید. در ادامه با استفاده از شاخص خشکسالی spi نقشه های سالانه خشکسالی و نقشه های تجمعی سالانه خشکسالی دو منطقه مورد بررسی توسط نرم افزار arc gis به دست آمد. سپس با استفاده از نتایج نقشه های فوق منحنی های شدت –مساحت – فراوانی (saf) در دو حالت میانگین سالانه خشکسالی و میانگین تجمعی سالانه خشکسالی تولید گردید. تحلیل عملیاتی نتایج منحنی های saf نشان می دهد، در دو منطقه استان گلستان و سیستان ارتباط زمانی معنی داری از لحاظ وقوع خشکسالی وجود ندارد.