سیل یکی از مهم ترین عوامل تهدید انسان، سرمایه و امکانات بشری محسوب شده که در ایران به دلیل اقلیم و توپوگرافی خاص، بویژه بارندگی با پراکنش زمانی نامناسب، به وقوع می پیوندد. دسترسی به مشخصاتی همچون دبی اوج و حجم سیلاب، که در مباحث هیدرولوژی و طرح های مختلف مرتبط با آب نقش اساسی دارند، در صورت ثبت آمار هیدرومتری در حوزه، امکان پذیر خواهد بود. در این میان، فرمول های تجربی از جمله روش هایی هستند که در حوزه های فاقد آمار برای تخمین دبی حداکثر سیل بکار میرود. بنابراین در این تحقیق آمار مربوط به دبی حداکثر لحظه ای در 29 ایستگاه هیدرومتری واقع در حوزه ایران مرکزی طی سال های 86-1344 جمع آوری شد و در هر ایستگاه با استفاده از روش عصبی-فازی، بازسازی نواقص آماری صورت گرفت. در مرحله بعد با استفاده از توزیع های آماری اقدام به برآورد دبی های سیلابی با دوره بازگشت های مرتبط با عملیات آبخیزداری گردید و پس از تعیین دبی اوج در هر ایستگاه، واسنجی ضریب منطقه ای فرمول تجربی کریگر صورت پذیرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که ضریب منطقه ای کریگر دارای مقادیر پائینی در حوزه مذکور بوده و همچنین رابطه ای بین دبی حداکثر لحظه ای با مساحت حوزه بالادست در هر ایستگاه وجود ندارد. لکن می توان بر حسب همجواری ایستگاه های مطالعاتی در زیرحوزه های ایران مرکزی، بازه خاصی را برای ضریب مذکور بیان نمود. همچنین با استفاده از آماره mape، میانگین درصد خطای مطلق روش کریگر در برآورد دبی سیلابی در کل سطح حوزه ایران مرکزی 85/54 درصد بدست آمد.

طبق برآوردهای موجود حدود یک سوم آب مورد نیاز برای کشاورزی در جهان از ذوب برف های باریده شده در زمستان ناشی می شود. علاوه بر کشاورزی، برف در تأمین آب مورد نیاز برای شرب نیز نقش بسیار مهمی را ایفا می نماید. این مسئله در سال هایی که خشکسالی در منطقه حکمفرماست اهمیت دوچندانی می یابد. برآورد ذوب برف به روش های متعددی از جمله درجه – روز، بیلان انرژی، تصاویر ماهواره ای و درجه حرارت- بارش متداول است که هر یک از آنها بنا به اطلاعات و داده های در دسترس متفاوت است. برخی از مدل های ذوب برف عبارتست از: مدل بیلان انرژی، مدل swat، مدل درجه – روز، مدل درجه – روز محدود شده، مدل snow-17 و مدل بوگاردی. در تحقیق حاضر چهار مدل درجه – روز، درجه – روز محدود، بوگاردی و swat در منطقه نیمه خشک مورد بررسی قرار گرفت تا با بررسی فاکتورهای مورد نیاز این مدل ها و نیز مقایسه نتایج حاصل از آنها با نتایج حاصل از اندازه گیری های مستقیم توسط دستگاه لایسیمتر بهترین و مناسب ترین مدل ها انتخاب شود. بر اساس نتایج بدست آمده در حوزه آبخیز ده بالا واقع در استان یزد، مدل درجه – روز و swat (1/97)، از دقت بالایی برای ارزیابی ذوب برف در منطقه برخوردار بود. دو مدل درجه – روز محدود و بوگاردی نتایج غیر قابل قبولی داشت و برای منطقه مذکور مناسب تشخیص داده نشد. صحت این نتایج با استفاده از پارامترهای آماری ضریب تبیین (r2)، درصد میانگین خطای مطلق (mape) و مجذور میانگین خطای مربعات (rmse) سنجیده شد و این پارامترها نیز نتایج فوق را تأیید نمودند.

کاربری و پوشش اراضی در طول زمان دچار تغییر و دگرگونی می شود و دخالت غیرعادی و بی رویه درطبیعت، موجب ایجاد اختلال در تعادل پدیده های طبیعی شده و عمل آنها را به طورچشم گیر تغییر می دهد.در این بین عوامل انسانی بیشترین نقش را ایفا می کنند. حوزه آبخیز چهل چای در چند دهه اخیر دچار دست خوش تغییرات کاربری اراضی گسترده ای شده است.استفاده نادرست از اراضی مهم ترین عوامل در تغییرات هیدرولوژیکی حوزه بوده اند. در این تحقیق ابتدا تغییر سطح کاربری های موجود در حوزه در پنج دوره زمانی (1972-2000 -2005-2009) با استفاده از سنجندهایmss،tm،+etm، ماهواره لندست بررسی شد، و پس از آن با استفاده از روش های آماری ونرم افزارهای موجود تغییرات کیفیت، دبی و رسوب در طول دوره 40 ساله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که تغییرات کاربری اراضی در حوزه آبخیز چهل چای به سمت کاهش اراضی جنگلی و افزایش اراضی زراعی پیش رفته است. مساحت اراضی جنگلی در طول کل دوره بررسی از 17360 به 14078 هکتار رسیده است ودر طی این دوره کیفیت آب و دبی جریان رودخانه کاهش یافته و رسوب زایی و دبی حداکثر لحظه ای در طول این دوره روند افزایشی داشته است. landuse, landcover, waterquality, discharge, sediment, chehelchay

در بسیاری از حوزه های آبخیز کوهستانی برف انباشته شده در برفچال ها ذخیره قابل توجهی از منابع آب حوزه ها را ایجاد نموده است. پایش این رژیم هیدرولوژیکی، به ویژه بررسی توزیع مکانی ذخایر برفی از اساسی ترین نیازهای مدیران منابع آب محسوب می گردد. به دلیل سخت بودن و حتی در برخی موارد غیرممکن بودن آمار برداری از داده های برف توسعه روش هایی که بتواند عمق برف را در نقاط فاقد اندازه گیری، برآورد نماید امری ضروری است. در این پژوهش محدوده ای به مساحت 16هکتار در حوزه آبخیز سخوید تفت انتخاب و با بهره گیری از نمونه بردار مونت - رز داده های عمق برف و آب معادل برف در 216 نقطه اندازه گیری شد؛ و با استفاده از 31 پارامتر فیزیکی حوزه، که به راحتی قابل دسترس هستند؛ به ارزیابی کارآیی روش های زمین آماری و روش شبکه عصبی مصنوعی در برآورد توزیع مکانی عمق برف و آب معادل برف پرداخته شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که روش شبکه عصبی مصنوعی برای پارامتر آب معادل برف و عمق برف به ترتیب، با ضریب همبستگی 83/0و 9/0 و مجذور میانگین مربعات خطا 55/3 و 81/6 مناسبترین روش برای برآورد این دو پارامتر می باشد. همچنین نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که از بین پارامترهای فیزیکی به کاررفته در شبکه عصبی مصنوعی، پارامترهای مقطع طولی انحناء، مقطع عرضی انحناء، انحناء، اثر باد، شیب، شاخص بالای پشته با درجه تفکیک بالا، شیب حوزه و شاخص همواری دره با درجه تفکیک بالا به ترتیب جزء موثرترین عوامل در برآورد آب معادل برف و همچنین در مورد عمق برف، پارامترهای مقطع طولی انحناء، انحناء، مقطع عرضی انحناء، اثر باد، شیب حوزه، ارتفاع نرمال شده و شاخص بالای پشته با درجه تفکیک بالا به ترتیب جزء موثرترین عوامل در برآورد عمق برف می باشند.

برف بخش عمده ای از نزولات جوی مناطق کوهستانی و عرض های جغرافیایی بالا را تشکیل می دهد و با داشتن عکس العمل هیدرولوژیکی کند، نقش خاصی از نظر تغذیه سفره های آب زیرزمینی و تأخیر در جریان آب رودخانه ایفا می کند. پایش پیوسته سطح پوشیده از برف از نظر بررسی های اقلیمی، بوم شناختی و آب شناختی اهمیت وی‍ژه ای دارد. ویژگی های فیزیک برف، پایش با سنجش از دور را ممکن ساخته است و به دلیل نیاز به پایش پیوسته ی سطح برف-گیر بهره برداری از ماهواره هایی که دوره بازگشت تصویرهای آنها کوتاه است معمول است. تصویرهای ماهواره ای سنجنده modis به علت قدرت تفکیک زمینی و زمانی بهتر برای این منظور مناسب تر از تصویر سایر سنجنده ها است. مدل رواناب ذوب برف یا مدلsrm یک مدل درجه-روز بوده که به منظور شبیه سازی رواناب روزانه در حوضه های کوهستانی به ویژه مناطقی که ذوب برف بخش عمده ی جریان رودخانه را تشکیل می دهد طراحی شده است. هدف از این مطالعه شبیه سازی رواناب ذوب برف حوزه آبخیز کوهرنگ علیا با استفاده از مدل srmمی باشد. پوشش برف در مناطق ارتفاعی متفاوت با استفاده از تصاویر بدون ابر سنجنده modis طی سال های 1386 تا 1389 به دست آمد. با بررسی داده های هواشناسی و هیدرومتری و اطلاعات منطقه، پارامترهای ورودی به مدل تهیه شد. صحت مدل با دو پارامتر آماری به نام ضریب تبیین و اختلاف حجم بین رواناب اندازه گیری شده و محاسبه شده توسط مدل تعیین می شود. مدل برای فصل ذوب سال آبی 87-1386 با ضریب تبیین 87/0 و اختلاف حجم 86/2-% کالیبره شد. ضریب تبیین 49/0 و اختلاف حجم 71/21% نتیجه اعتبارسنجی مدل در فصل ذوب برف سال آبی 88-1387 می باشد. از آن جا که سال های 87-1386 و 88-1387 از نظر سطح پوشش برف و دمای متوسط تقریباً مشابه هستند اما سال 87-1386 سالی کم باران می باشد ضرورت تغییر ضریب رواناب پیش می آید، پس از تعدیل این پارامتر نتایج شبیه سازی 73/0 ، 51/1-% و 84/0، 12/0-% به ترتیب برای سال های 88-1387 و 89-1388 به دست آمد. با توجه به مقادیر ضریب تبیین و اختلاف حجم به دست آمده از اجرای مدل، نتیجه می گیریم مدل srm می تواند به منظور پیش بینی سیل و مدیریت منابع آّب منطقه مورد مطالعه استفاده شود.

بیش از 90درصد از سطح کشور را مناطق خشک و نیمه خشک تشکیل می دهد. کمبود نزولات جوی، فقر پوشش گیاهی و وقوع بارش های شدید کوتاه مدت، منجر به بروز سیلاب های حجیم و مخرب در این مناطق می گردد. علاوه بر خسارات جانی و مالی ناشی از سیلاب ها، بخشی از آنها وارد کفه های کویری شده و از دسترس خارج می شود. با توجه به پتانسیل تبخیر و تعرق بالا در این مناطق، احداث سدهای سطحی توجیه فنی- اقتصادی ندارد، بنابراین با اجرای عملیات پخش سیلاب می توان آب را در سفره های زیرزمینی دخیره نموده و در زمان مناسب مورد استفاده قرار می گیرند. کوثر (1364) فلسفه بهره وری هرچه بیشتر از سیلاب، همگام با کاستن زمان سیل به کمترین اندازه را از عوامل مهم تعیین محل پخش آب می داند. در این پژوهش، جهت مکان یابی مناطق مستعد پخش سیلاب در دشت ابراهیم آباد یزد از روش ارزیابی چند معیار(mce)استفاده شد. روش تحلیل چند معیاره چارچوبی است که به تصمیم گیران کمک می کند تا از میان سیاست ها و طرح های مختلف با اهداف چندگانه بهترین گزینه را انتخاب کنند. روش های متعددی برای تحلیل ارزیابی چند معیاری وجود دارد که یکی از مهمترین و اصلی ترین آنها روش ترکیب خطی وزن داراست. با توجه به اینکه در فرایند مکان یابی، مولفه های کمی و کیفی مختلفی نقش دارند،لازم است که اهمیت هریک از این مولفه ها در فرآیند بررسی شود. در این مطالعه از روش مقایسه زوجی فرآیند تحلیل سلسله مراتبی جهت وزن دهی معیارهای موثر استفاده گردید. معیارهای زمین شناسی، خاک، پوشش گیاهی، ژئومورفولوژی، هیدرولوژی، هیدروژئولوژی و اقتصادی- اجتماعی به همراه زیرمعیارهای مرتبط با هر معیار (20زیرمعیار) با استفاده از روش فرآیند سلسله مراتبی، در نرم افزار expert choice وزن دهی شدند. لایه های تهیه شده در محیط نرم افزار idrisi با استفاده از منطق و توابع فازی استاندارد گردیدند. نتایج حاصل از این وزن دهی نشان داد که معیارهای موثر در مکان یابی وزن های مختلفی را بر اساس نظر کارشناسان به خود اختصاص می دهند که از این بین معیار خاک و هیدروژئولوژی به ترتیب با وزن های 256/0 و 251/0 با اهمیت ترین معیارها و معیار زمین شناسی و اقتصادی اجتماعی به ترتیب با وزن های 046/0 و 065/0 کم اهمیت ترین معیارها تشخیص داده شد. از بین زیرمعیارها، زیرمعیار بافت خاک و نفوذپذیری سطحی به ترتیب با وزن های 156/0 و 148/0 با اهمیت ترین زیرمعیارها و زیرمعیار ضخامت آبرفت و فاصله از جاده به ترتیب با وزن های 004/0 و 006/0 کم اهمیت ترین زیرمعیارها شناسایی شد. در این تحقیق بعد از روی هم گذاری لایه ها با روش ترکیب خطی وزن دار (wlc) نقشه شایستگی منطقه به دست آمد. سپس با اعمال تابع siteselectمناطق مستعد پخش سیلاب مشخص شد. بعد از به دست آمدن مناطق مستعد، زون بندی منطقه جهت اولویت بندی منطقه برای اجرای عملیات پخش سیلاب انجام گرفت که در به ترتیب 11 اولویت در منطقه تعیین شد. که اولویت اول مساحتی برابر با 3827 هکتار است که با توجه به شکل کاملا منطق با دو فاز اجرا شده پخش سیلاب است.

بررسی تغییرات منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیرت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. عوامل بسیاری بر وضعیت منابع آب یک منطقه اثر می گذارند که مهمترین آن ها وضعیت اقلیمی بوده که خود تامین کننده ورودی اصلی چرخه آب یعنی بارش است. دشت تویسرکان یکی از مهم ترین دشت های کشاورزی استان همدان می باشد که بیشترین مقدار آب مصرفی آن از طریق چاههای حفر شده در سطح دشت تامین می گردد. این دشت با اقلیم نیمه خشک از جمله دشتهایی است که با برداشت چشمگیر آب های زیرزمینی در سالهای اخیر روبرو بوده به طوریکه در 5 سال اخیر بیش از 22 متر افت داشته است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی روند تغییرات سطح تراز سفره آب زیرزمینی دشت تویسرکان و یافتن اثر عوامل اقلیمی مانند بارش و سطح پوشش برف بر سطح تراز سفره آب زیرزمینی در این دشت می باشد. به منظور تحلیل روند سطح تراز سفره آب زیرزمینی از داده های16 ایستگاه پیزومتری طی دوره آماری 19 ساله از دو روش ایستگاهی و منطقه ای استفاده شد. جهت تعیین روند نقطه ای از روش های نقطه بازگشت، رگرسیون خطی، من کندال، من کندال اصلاح شده، تخمین گر شیب سن و برای تعیین روند منطقه ای از روش مرکب بوت استرپ و متوسط منطقه ای من کندال اصلاح شده استفاده گردید. همچنین جهت بدست آوردن سطح پوشش برف از محصول 8 روزه سطح برف سنجنده مودیس استفاده گردید. طول دوره تهیه تصاویر سطح پوشش برف از سال 2000 تا 2013 که موجود بود برای ماههای آبان تا خرداد تعیین شد و با استفاده از این بازه برای هر سال 32 تصویر و در مجموع 416 تصویر در طول دوره آماری با استفاده از نرم افزار erdas مورد پردازش قرار گرفت. سپس اثرات بارش و سطح پوشش برف بر سطح تراز سفره آب زیرزمینی از سال 1379 تا 1391 با استفاده از شبکه عصبی و رگرسیون خطی بررسی شد. نتایج تحلیل روند نشان داد که به صورت ایستگاهی و در مقیاس سالانه صعودی ترین روند مربوط به پیزومتر سرابی با استفاده از هر دو روش من کندال اصلاح شده و سن می باشد و نزولی ترین روند مربوط به ایستگاه پیزومتری چاشخوران با روش mmk و پیزومتر قلعه نو با روش سن می باشد و با توجه به روند منطقه ای مشخص شد که روند تراز آب زیرزمینی در سطح دشت رو به افت است. تحلیل اثرات بارش و سطح پوشش برف بر سطح تراز سفره نشان داد که بارش بیشترین اثر خود را دو ماه بعد و سطح پوشش برف بیشترین اثر خود را سه ماه بعد بر روی آب زیرزمینی نمایان می کند و از میان دو پارامتر سطح پوشش برف و بارش، اثر سطح پوشش برف بر سطح تراز سفره آب زیرزمینی بیشتر است همچنین تاثیر این دو عامل بر سطح تراز سفره آب زیرزمینی ناچیز است و میزان بارش و برف حوزه نمی تواند برداشت و بهره برداری بی رویه از آب زیرزمینی این منطقه را جبران نماید.

در حوزه¬های آبخیز کوهستانی و مرتفع، ذوب برف و رواناب حاصل از آن سهم عمده¬ای در تولید جریان و تأمین منابع آب دارد. با توجه به دشواری پایش و اندازه گیری پوشش برفی در مناطق کوهستانی، تصاویر ماهواره ای به عنوان جایگزینی برای عملیات برف سنجی محسوب می شوند. در این راستا ماهواره های با قدرت تفکیک زمانی کوتاه همواره در اولویت محققین بوده است. تصایر سنجنده modis به علت قدرت تفکیک زمینی و زمانی بهتر برای این منظور مناسب تر از تصاویر سایر سنجنده ها است. مدل رواناب ذوب برف (srm) یک مدل درجه- روز بوده که به منظور شبیه سازی رواناب روزانه در حوضه های کوهستانی به ویژه مناطقی که ذوب برف بخش عمده جریان رودخانه را تشکیل می دهد طراحی شده است. هدف از این مطالعه بررسی کارایی فاکتور درجه- روز کالیبره شده در شبیه سازی رواناب حاصل از ذوب برف در حوزه آبخیز کرج می باشد. پوشش برف در مناطق ارتفاعی متفاوت با استفاده از تصاویر بدون ابر سنجنده modis طی سال های 1389 تا 1391 به دست آمد. با بررسی داده های هواشناسی و هیدرومتری و اطلاعات منطقه، پارامترهای ورودی به مدل تهیه شد. صحت مدل با دو پارامتر ضریب تبیین و اختلاف حجم بین رواناب اندازه گیری شده و محاسبه شده تعیین گردید. ابتدا مدل برای دوره 90-1389 با ضریب تبیین 86/0 و اختلاف حجم 41/5? کالیبره شد. دوره 91-1390 که به عنوان دوره اعتبارسنجی انتخاب شد، مدل طی 4 مرحله با استفاده از داده های دوره واسنجی و با مقادیر فاکتور درجه- روز متفاوت (به ترتیب شامل فاکتور درجه- روز و درجه- روز محدود محاسبه شده، فاکتور درجه- روز و درجه- روز محدود کالیبره شده) در هر بار اجرا گردید. در هر ? مرحله مقدار ضریب تبیین منفی و به ترتیب برابر 66/0-، 83/1-، 66/0- و 64/0- و تفاضل حجمی به ترتیب 54/56، 77/28، 94/50 و 89/52 به دست آمد که نشان از عدم کارایی ضرایب مورد استفاده در دوره اعتبارسنجی می باشد.

جهت برآورد بیلان آبی در حوزه های آبخیز فرمول های تجربی متعددی ارائه گردیده است و عمده ترین فاکتورهایی که این فرمولها بر آنها استوار می باشند عبارتند از: میزان بارندگی و درجه حرارت . از آنجایی که هر یک از این فرمولها در مناطق خاصی تهیه و کالیبره شده اند، لذا گاهی اوقات کاربرد همزمان 2 فرمول مختلف در یک منطقه جوابهای با اختلاف زیادی را نشان می دهد. گذشته از اینها، در مناطق خشک به دلیل تفاوت فاحش درجه حرارت بارندگی در نقاط بالا دست و پایین دست حوزه، بکارگیری یک درجهحرارت و یک بارندگی واحد برای تمام نقاط بالا دست و پایین دست حوزه، خطاهایی را در میزان رواناب برآورد شده ایجاد می نماید. لذا در این تحقیق از بین فرمولهای تجربی ارائه شده، فرمولهای تورک و کوتاین که کاربرد وسیع تری در تعیین بیلان آبی دارند، انتخاب شده و سعی شد که با قدری تغییر در نحوه استفاده از آنها، دقت آنها در برآورد بیلان آبی مورد آزمون قرار گیرد. به همین منظور حوزه های آبخیز مورد مطالعه به شبکه مربعات تقسیم بندی شده و فرمولهای مذکور در پهنه هر یک از مربعات مورد استفاده واقع گدیدند. به این تربیت به گردایان بارندگی و دمایی حوزه آبخیز میزان واقعی تری از بارندگی و دما در فرمولهای مذکور وارد شده و به میزان واقعی تری از حجم رواناب می توان دست یافت . از طرف دیگر با کمک نقشه هیپسومتری حوزه های آبخیز مورد مطالعه، بیلان آبی در بین نوارهای هیپسومتری نیز از طریق 2 فرمول تورک و کوتاین مورد آزمون قرار گرفت و در نهایت مشخص گردید که رواناب برآورد شده از طریق فرمولهای تورک شبکه ای و تورک نواری بیشترین نزدیکی با مقدار رواناب مشاهده شده ای از ایستگاه هیدرومتری را دارند وکاربرد فرمولهای کلاسیک تورک و کوتاین در مناطق خشک خطاهای بسیار بزرگی را بدنبال خواهد داشت .