شناخت تغییرات در اندازه و شکل مواد بستر در جهت پایاب رودخانه، از ضروریات علوم زمین شناسی، رسوب شناسی و فرآیندهای هیدرولوژیکی حوزه آبخیز می باشد و دارای اهمیت قابل توجه ای در طراحی سازه های هیدرولیکی می باشد. در این بررسی تلاش شده است تا اثر ویژگی های زمین شناسی و فیزیکی بر خصوصیات ریخت سنجی رسوبات بستر در حوزه آبخیز قلعه سر با طول 24 کیلومتر مورد مطالعه قرار گیرد. برای این منظور نمونه برداری رسوبات بستر از 11 مقطع در طول آبراهه اصلی و آبراهه های فرعی در جهت پایین دست رودخانه به روش ترکیبی انجام گرفت. سپس خصوصیات ریخت سنجی رسوبات بستر از قبیل چولگی، کشیدگی، میانگین ، نما، درصد شن ، ماسه، سیلت، رس، بافت رسوبات، اندازه های بزرگ، متوسط، کوچک ذرات، قطر ظاهری، کرویت، گردشدگی، ضریب پهنی، عامل شکل و d10, d50 , d90 با استفاده از روش الک و دستگاه گراولومتر و در نهایت با استفاده از نرم افزار gradistat تعیین گردید. همچنین با استفاده از نسخه 9.2 نرم افزار arc/gis خصوصیات فیزیکی حوزه آبخیز بالا دست مقاطع نمونه برداری از قبیل مساحت، محیط، تراکم آبراهه ها، فاصله از بالادست و شیب آبراهه، رتبه بندی آبراهه، ضریب شکل هورتون، ضریب شکل میلر، ضریب شکل گراولیوس و خصوصیات زمین شناسی شامل تراکم گسل، ضریب مقاومت سازندها به فرسایش، درصد مساحت سازندهای حساس به فرسایش برای هر یک از حوزه ها استخراج گردید. سپس مقادیر همبستگی بین پارامترهای ریخت سنجی رسوبات بستر با ویژگی های فیزیکی و زمین شناسی حوضه بالادست مقاطع مورد بررسی به منظور توسعه روابط رگرسیونی دو و چند متغیره بین پارامترهای مذکور توسط نسخه 16 نرم افزار spss به دست آمد. در مجموع نتایج نشان داد که از مجموع پارامترهای فیزیکی و زمین شناسی مورد بررسی، شیب بستر، محیط، مساحت، طول آبراهه رتبه 1، طول آبراهه رتبه 2، مجموع طول کل آبراهه ها، تراکم آبراهه، فاصله از بالادست، درصد حساسیت سازندها به فرسایش و ضریب مقاومت سازندها به فرسایش تأثیر معنی داری بر برخی خصوصیات ریخت سنجی مانند متوسط اندازه ذرات، d50، d20، قطر بزرگ، قطر متوسط، جورشدگی و عامل شکل داشته اند.