آرش ادیب

 برآورد حجم، دبی پیک و زمان پیک هیدروگراف سیلاب ناشی از بارندگی در حوضه آبریز از اهمیت ویژهای برخوردار است. هدف از تحقیق حاضر ارائه مدلی مناسب جهت تخمین هیدروگراف سیل با توجه به خصوصیات ژئومورفولوژیکی و ژئومورفوکلیماتولوژیکی حوضه میباشد.از اینرو مدلهای نش، کلارک، هیدروگراف واحدلحظهای ژئومورفولوژیکی(GIUH)، هیدروگراف واحدلحظهای ژئومورفولوژیکی بر مبنای مدل نش (GIUH-Nash)، هیدروگراف واحدلحظهای ژئومورفوکلیماتیکی (GcIUH) و هیدروگراف واحدلحظهای ژئومورفوکلیماتیکی بر مبنای مدل کلارک (GcIUH-Clark) مورد استفاده قرار گرفت. مزیت روشهای GIUH و GcIUH قابلیت استفاده از آنها برای حوضههای فاقد آمار ثبت شده با توجه به خصوصیات ژئومورفولوژیکی است. پارامترهای ژئومورفولوژیکی حوضه ناورود در محیط GIS بدست آمد. هیدروگرافهای حاصل از این دو مدل GIUH و GcIUH مثلثی اند و برای تخمین مناسب شکل هیدروگراف این دو مدل با مدلهای نش و کلارک ترکیب شدند، در روش ترکیبی اول پارامترهای شکل و مقیاس روش هیدروگراف لحظه ای نش و در روش ترکیبی دوم پارامترهای ضریب ذخیره و زمان تمرکز روش هیدروگراف لحظه ای کلارک به مدلهای GIUH و GcIUH مرتبط گردیدند. جهت بررسی کارایی مدلها از معیارهای ضریب کارایی نش ساتکلیف (NS) ومجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و جهت تخمین دبی پیک، حجم سیلاب و زمان رسیدن به پیک بهترتیب از معیارهای PEV، PEP و PETP استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده در تحقیق حاضر مدلهای Clark-IUH و GcIUH-Clark تخمینی مناسب برای مدلسازی سیلاب حوضه ناورود را ارائه دادند و چهار مدل دیگر نتایج چندان مناسبی ارائه ننمودند. همچنین بررسی تحلیل حساسیت و عدمقطعیت ورودیهای مدلها انجام شد،پارامترهای نرخ ثابت نفوذ (φ) و زمان تمرکز بهترتیب با مقادیر27/0- و 03/0 واحد برای مدل Clark-IUH و پارامترهای نرخ ثابت نفوذ (φ) و ضریب ذخیره بهترتیب با مقادیر 63/0- و35/0واحد برای مدل GcIUH-Clarkبیشترین حساسیت را در تابع هدف (خطای مجذورمیانگین مربعات دبی اوج) ایجاد مینمایند. با توجه به توزیع احتمال حاکم بر دادههای ورودی و بهکمک شبیهسازی مونتکارلو از هر کدام از پارامترهای ورودی مدلها 500 عدد تولید و دبیهای پیک سیلاب متناظر با آنها ایجاد و عدم قطعیت در مقدار دادههای ورودی که منجر به تغییرات دردبی پیک می گردند، تخمینزده میشود. بهطور مثال مقدار مشاهداتی دبی پیک برای رویداد 25 اردیبهشت 83، 41/12 مترمکعب بر ثانیه بود که با توجه به عدمقطعیت ورودیها، دبی پیک در سطح اطمینان 95 درصد در دو مدل Clark و GcIUH-Clark بهترتیب، در بازه05/4 تا 36/22 و 73/3 تا 76/21 قرارمیگیرد.

 رادارهای هواشناسی توان اندازه¬گیری شدت بارش با تفکیک مکانی و زمانی مناسب برای محدوده وسیعی از حوضه¬ها را دارا می¬باشند. این ابزار، تبدیل داده¬های بازتابش رادار (Z) به شدت بارش (R) را به طور غیر مستقیم و توسط یک تابع انتقال انجام می¬دهد، این تابع انتقال در قالب یک رابطه¬ی نمایی به صورت Z=aR^b ارائه شده است. پژوهش حاضر شامل دو گام اصلی می‌باشد؛ واسنجی رابطه Z-R رادار هواشناسی اهواز برای سری‌های زمانی 15 دقیقه‌ای رگبار و شبیه‌سازی مدل بارش-رواناب مبتنی بر سناریوهای مختلف داده‌های بارش راداری حاصل از روابط Z-R و ایستگاه‌های باران‌سنج زمینی. در گام اول پژوهش بر اساس نتایج روش¬های آماری کالیبراسیون، روابط Z=318R^1.6 وZ=126R^2 به عنوان معادلات بهینه از میان تمامی روش¬ها جهت تبدیل بازتابش رادار به شدت بارش تعیین گردیدند. از این میان رابطه Z=126R^2 که به‌عنوان رابطه مناسب برای تبدیل بازتابش رادار به داده‌های بارش راداری در حوضه آبریز ابوالعباس انتخاب گردید، حداقل مجذور مربعات خطای (RMSE) تخمین شدت بارش را از 11/2 به 04/2 کاهش داد. در گام دوم پژوهش رواناب سطحی با استفاده از مدل HEC-HMS شبیه‌‌سازی گردید، شبیه‌سازی بارش- رواناب پس از واسنجی و صحت‌سنجی مدل با در نظر گرفتن چهار سناریو بارش اعم از داده‌های بارش راداری حاصل از روابط؛ Z=200R^1.6، Z=166R^2 و Z=126R^2و همچنین داده‌های بارش ایستگاه‌های باران‌سنج زمینی در حوضه آبریز ابوالعباس واقع در بخش شرقی استان خوزستان صورت پذیرفت. بررسی‌ها و نتایج به‌دست آمده از اعمال سناریوهای مختلف بارش در مدل بارش-رواناب نشان داد که داده‌های بارش کالیبره نشده حاصل از معادله مارشال–پالمر (Z=200R1.6) ورودی مناسبی برای مدل بارش-رواناب در حوضه آبریز ابوالعباس نمی‌باشد. همچنین مشخص گردید که بارش‌های تولید شده با رابطه Z=126R2 توان رقابت با داده‌های زمین آماری را دارد و می‌توان از این رابطه جهت تبدیل داده‌های بازتابش رادار به شدت بارش رادار استفاده نمود.

 یکی از مسائل مهم در زمینه مدیریت مخازن ایجاد رابطه بین اهداف کوتاه مدت مخزن نظیر کنترل سیلاب و بلند مدت مخزن نظیر تامین نیاز‌ انرژی و نیاز‌های آبی پایین دست بصورت همزمان می‌باشد که اگر تنها یکی از اهداف کوتاه مدت یا بلند مدت مد نظر قرار بگیرد، نتایج مطلوبی را برای بهره‌برداری از مخازن حاصل نمی‌کند.
روشی که در این تحقیق برای بهینه سازی بهره‌برداری از سامانه تک مخزنه مورد استفاده قرار گرفته است، بهینه‌سازی چند هدفه می‌باشد. برای حل مدل بهینه سازی پیشنهادی برای سامانه تک مخزن سد دز از الگوریتم ژنتیک NSGA-II استفاده شده است که اهداف این رویکرد حداکثر کردن انرژی برقآبی تولید شده با در نظر گرفتن نیاز‌های شرب، صنعت و کشاورزی پایین دست و حداقل کردن دبی اوج سیلاب خروجی از مخزن می‌باشد. نتیجه نهایی این بهینه سازی چند هدفه یک بر هم کنش بین دو هدف می‌باشد که بهره‌بردار بر اساس این راه حل‌های بهینه شده می‌تواند گزینه مناسبی را انتخاب کند.
برای در نظر گرفتن میزان انرژی تولید شده از یک زیر مدل تولید انرژی که بهره‌برداری از مخزن را بر اساس قاعده‌ی SOP شبیه‌سازی می‌کند استفاده شد. همچنین میزان دبی اوج سیلاب خروجی برای سیلاب ده هزار ساله با استفاده از یک سیاست مدیریت سیلاب که بر اساس آن خروجی از مخزن با در نظر گرفتن تراز مخزن در مواقع سیلابی تعیین می‌شد، بدست آمد. نتایج نهایی مدل بصورت چندین راه حل که نسبت به هم برتری ندارند ارائه شده است (جبهه پارتو). انتخاب هر یک از این راه حل ها بر اساس نحوه بهره‌برداری از مخزن در افق بلند مدت می باشد. به گونه ایی که انتخاب راه حلی که در صد استهلاک پیک سیلاب ورودی به مخزن در آن بیشتر است باعث کاهش انرژی تولیدی و شاخص های عملکرد مخزن می گردد و بالعکس

مسئله تاثیر جزر و مد بر روی رودخانه های منتهی به دریا از مسائل بسیار مهم و پیچیده در هیدرولیک و مهندسی رودخانه است. هدف پژوهش حاضر یافتن روابطی برای پیش بینی پارامترهای HHW، LHW، HLW و LLW در رودخانه های کارون، بهمنشیر و اروندرود در ایستگاه های خرمشهر، خسروآباد و اروندرود با استفاده از روش برنامه ریزی ژنتیک و با تکیه بر روند، ایستایی و نرمال بودن داده ها است.
برای بررسی وجود روند معنی دار در سری زمانی جزر و مد از آزمون من-کندال استفاده شد. ایستایی سری های زمانی با آزمونهای ADF و KPSS مورد بررسی قرار گرفت و از آزمون چولگی برای تعیین نرمال بودن سری زمانی استفاده شد. در گام پایانی با استفاده از برنامه ریزی ژنتیک روابط حاکم بر پدیده استخراج شد.
نتایج به دست آمده از آزمون من-کندال وجود روند معنی دار در سری های زمانی جزر و مد را رد نمود. آزمون چولگی نشان داد که سری های زمانی از توزیع نرمال پیروی نمی کنند. توابع تبدیل لگاریتم، جذر، تفاضل گیری مرتبه اول و دوم و باکس-کاکس برای کاهش ضریب چولگی و نزدیک کردن توزیع سری ها به یک توزیع نرمال استفاده شدند و تابع تبدیل باکس-کاکس با کمترین مقدار ضریب چولگی به عنوان تابع نرمال ساز انتخاب شد. آزمون ایستایی ADF وجود ایستایی در سری زمانی در تمام ایستگاه ها در داده های اصلی و داده های تبدیل شده با روش باکس-کاکس را نشان داد. در آزمون KPSS ایستایی سری های زمانی در داده های تبدیل شده به دست آمد و در داده های اصلی، سری زمانی داده های جزر و مدی ایستگاه اروندرود ایستا است. در خرمشهر ایستایی در سری های HHW و LHW و ناایستایی در سری های HLW و LLW مشاهده شد. در ایستگاه خسروآباد براساس آزمون KPSS سری های زمانی اصلی ایستا نبودند.
روش برنامه ریزی ژنتیک برای یافتن روابطی برای پیش بینی HHW، LHW، HLW و LLW استفاده شد. مدلی که پارامترهای آن شامل: اندازه سر، تعداد ژن، تعداد توابع استفاده شده، اندازه دنباله و نرخ جهش به ترتیب برابر مقادیر 10، 3، 4، 11 و 03/0 بودند به عنوان بهترین مدل انتخاب شد و روابط پیش بینی نشان داد که HHW، LHW، HLW و LLW در هر روز را می توان بر اساس ترکیب بهینه این پارامترها در یک، دو و سه روز قبل بدست آورد.
 

 پدیده تغییر اقلیم بر مقدار بارش در تمامی مناطق جغرافیایی تاثیرگذار است. این تغییرات می‌تواند بر منحنی‌های شدت-مدت-فراوانی بارش موثر باشد. منحنی شدت -مدت –فراوانی بارش یکی از ابزارهای مهم برای طراحی، برنامه‌ریزی و عملیات در پروژه‌های منابع آب است. هدف از این تحقیق به دست آوردن روابط شدت -مدت -فراوانی بارش در ایستگاه باغ‌ملک در استان خوزستان حوزه‌ی رود زرد است. دو روش آنالیز فراوانی معمول استفاده‌شده برای توسعه روابط IDF از داده‌های بارندگی در این منطقه توزیع گامبل و لوگ پیرسون تیپ سه می‌باشند. در این تحقیق در ابتدا آمار رگبارهای رخ داده در ایستگاه باغ‌ملک طی یک دوره 40 ساله (1974-2013) از سازمان آب و برق استان خوزستان دریافت و سپس محاسبات آماری بر روی داده‌های رگباری انجام و توزیع‌هایی که با داده‌ها بهترین برازش را داشته انتخاب شدند و با استفاده از آزمون نکوئی برازش حداقل مربعات خطا توزیع مناسب انتخاب شد. در مرحله‌ی بعدی برای ریزمقیاس‌سازی داده‌های دوره‌ی آتی مدلی بر اساس شبکه عصبی مصنوعی توسعه داده شد. در نهایت برای مدل گردش عمومیHadCM3 و سه سناریوی A1B و B1 و A2 داده‌های 30 ساله دوره‌ی آینده (2020-2050) توسط توزیع منتخب برازش داده شد و منحنی‌هایIDF برای هر سه سناریوی ذکر شده با منحنی‌های دوره‌ی پایه مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که در این سه سناریو به دلیل افزایش دی‌اکسید کربن و اثرات گلخانه‌ای آن شدت بارندگی‌هایی با دوره بازگشت کمتر از 33/2 سال افزایش می‌یابد درحالی‌که برای دوره‌های بازگشت بزرگ‌تر شدت بارندگی‌ها در این سه سناریو کاهش می‌یابد.

 خشک‌سالی، یکی از وقایع طبیعی و مخرب است که بررسی و پیش¬بینی آن به¬خصوص در نواحی خشک و نیمه خشک می‌تواند در راستای مدیریت منابع آب، یاری¬رسان باشد. در این مطالعه، خشک‌سالی هواشناسی استان خوزستان توسط شاخص بارش استاندارد SPI بررسی شده¬است.
بدین منظور، تعداد 42 ایستگاه سینوپتیک دارای طول دوره آماری مناسب، با پراکنش مناسب در استان خوزستان، انتخاب شدند. دوره آماری بارندگی روزانه در این تحقیق 32 سال می‌باشد. پس از مرتب کردن بارندگی روزانه در محیط EXCEL، شاخص SPI سه ماهه، شش ماهه، نه ماهه و دوازده ماهه در هر ایستگاه مشخص شد. سپس از برنامه¬ی MINITAB جهت خوشه‌بندی اولیه¬ی مناطق همگن استفاده گردید. با استفاده از آماره¬ی همگنی و ناجوری و چندین بار سعی و خطا و پس از حذف ایستگاه¬های ناجور، در نهایت استان در مقیاس زمانی سه ماهه به سه منطقه و در مقیاس¬های زمانی شش، نه و دوازده ماهه به دو منطقه¬ی همگن دسته¬بندی شد. سپس، تحلیل منطقه¬ای به روش گشتاور خطی با استفاده از برنامه¬ی FREQ در محیط MATLAB برای هر منطقه انجام گرفت. بر¬اساس آزمون نکویی برازش و با استفاده از آماره¬ی ZDist، بهترین تابع توزیع در هر مقیاس زمانی انتخاب گردید. پس از تعیین تابع توزیع منطقه¬ای، با استفاده از برنامه¬ی FREQ مقدار شاخص SPI در دوره بازگشت¬های مختلف برای هر ایستگاه در هر مقیاس زمانی برآورد شد و وضعیت خشک‌سالی هر ایستگاه مشخص گردید.
نتایج نشان می¬دهد به طور کلی، در مناطق شمال غربی، مرکزی و جنوب غربی استان مانند شهرستان‌های دزفول، شوشتر، شوش خشک‌سالی‌ها بیش‌تر اتفاق می‌افتد. مناطق شرقی استان مانند شهرستآن‌های ایذه، باغملک، رامهرمز حالت متعادل تری از این جهت دارند و شهرستان‌های اهواز و مسجد¬سلیمان نسبت به مناطق دیگر استان امنیت بیش‌تری نسبت به خشک‌سالی دارند.

یکی از مهمترین انواع خرابی های روسازی های آسفالتی، تغییر شکل های دائم می باشد که تحت عنوان شیارشدگی شناخته می شوند. شیارشدگی یک سطح فرورفته طولی در مسیر چرخ وسایل نقلیه است که معمولاً با بالا آمدگی کناره های شیار همراه است. عوامل مختلفی در ایجاد شیار نقش دارند که می توان به مشخصات اجزای تشکیل دهنده مخلوط آسفالتی، نسبت های آن ها در مخلوط، پخش مخلوط، شرایط آب و هوایی، سرعت ترافیک و ضخامت لایه ها اشاره کرد. این نوع خرابی یکی از مهم ترین مشکلات راه های کشور به خصوص در مناطق گرمسیری مانند استان خوزستان و به ویژه مسیرهای با بار محوری سنگین محسوب می شود.
در این پایان نامه تلاش می شود تا با انجام مطالعات میدانی و آزمایشگاهی، شیارشدگی محورهای مهم و مستعد این نوع خرابی، در استان خوزستان بررسی و علل یابی شده و در راستای رفع این معضل طرح های اصلاحی ارائه گردد. در همین راستا در پژوهش علمی-کاربردی حاضر تعداد 11 محور مهم مطالعاتی در سطح استان خوزستان انتخاب شده و از 38 نقطه (سالم و شیارشده) مغزه گیری انجام شده است. سپس با انجام مطالعات آزمایشگاهی روی مغزه ها دو نوع دانه بندی که دارای شیارشدگی کمتری نسبت به سایرین بودند به عنوان دانه بندی بهینه انتخاب شدند. در کنار مطالعات میدانی، به بررسی فنی و عملکردی 4 نوع قیر (70/60، 50/40، PG70-10 و PG76-10) تولیدی کارخانه آبادان شرکت نفت پاسارگاد که تامین کننده اصلی قیر در استان خوزستان می باشد، پرداخته شده است. با استفاده از 4 نوع قیر و 2 نوع دانه بندی مذکور و اضافه نمودن دانه¬بندی مجاز آیین نامه روسازی ایران، و همچنین تعداد 3 طرح ابتکاری دیگر، مجموعاً 15 طرح مخلوط آسفالتی بدست آمد و منتج به ساخت 30 نمونه آسفالتی بوسیله دستگاه متراکم کننده چرخشی (ژیراتوری) گردید.
نتایج آزمایش اثر چرخ (ویل تراک) روی نمونه های ساخته شده مورد ارزیابی قرار داده شد و بهترین طرح های موجود در قالب طرح های اصلاحی و ابتکاری ارائه گردید. در پایان با عنایت به نتایج این تحقیق به ارائه توصیه های کاربردی جهت بهبود وضعیت رویه های آسفالتی در استان خوزستان پرداخته شده است.

در کلیه رودخانه ها تعیین تغییر شکل مقاطع آنها برای دوره بازگشت های مختلف امر مهمی می باشد. اهمیت این موضوع در رودخانه های جزرو مدی که تحت تاثیردوعامل طبیعی مد و سیلاب می باشند، بیشتر است.
در این تحقیق برای بررسی اثرات اندرکنش جزر ومد و سیلاب در رودخانه های جزر و مدی بر روی تغییر شکل مقاطع رودخانه کارون در حدفاصل اهواز تا خرمشهر انتخاب گردید. با کاربرد مدل Fluvial-12 مشاهده گردید که بهترین معادله تجربی برای کالیبراسیون مدل، معادله ایکرز و وایت 1973 (Ackers – White 1973)می باشد. نتایج این معادله بهترین انطباق را با تغییرات مقاطع رودخانه در بین سالهای 1375 تا 1392 دارد. این معادله نتایج (متوسط اختلاف بین نتایج معادلات و مشاهدات) را در ایستگاه فارسیات تا %31 و در ایستگاه خرمشهر تا %76 بهبود می دهد. با معرفی دوره های بازگشت مختلف جزرومد وسیلاب مشاهده می گردد که در مقاطع جزر و مدی در نزدیکی دهانه رودخانه بیشترین مقدار ته نشینی رسوبات به ازاء دوره های بازگشت بزرگ مد و کوچک سیلاب رخ می دهد این امر به دلیل حاکمیت مد در این قسمت می باشد و در مقاطع بالادست بیشترین مقدار ته نشینی رسوبات به ازاء دوره های بازگشت بزرگ سیلاب و کوچک مد رخ می دهند این امر به دلیل حاکمیت سیلاب در این قسمت می باشد. در مورد فرسایش مشاهده می شود که بیشترین مقدار فرسایش به ازاء دوره های بازگشت بزرگ سیلاب و کوچک مد رخ می دهند. همچنین این موضوع در مورد متوسط تغییرات بستر و کناره های رودخانه مشاهده می شود.
 

احداث سد در مسیر رودخانه سبب برهم خوردن تعادل هیدرودینامیکی شده و در نتیجه تمامی یا بخشی از رسوبات در سد باقی می ماند. این رسوبات ته نشین شده و نحوه توزیع در مخزن سد مهمترین عامل در براورد عمر مفید سد می باشد. با توجه به تاثیر مستقیم عمر مفید مخزن سد در میزان بازده اقتصادی آن و نظر به اینکه عمر مخزن بر اساس میزان رسوب گذاری در آن تعیین می گردد، مساله رسوب گذاری در مخزن سد از مهمترین عوامل تاثیرگذار در اقتصاد طرح خواهد بود. هدف از مطالعه رسوب گذاری مخازن سدها تعیین مقدار و نحوه توزیع رسوبات و یا به عبارتی تعیین توزیع زمانی و مکانی رسوبات در مخزن می¬باشد. با توجه به پیچیدگی فرایند رسوب گذاری و اینکه مکانیزنم آن به خوبی شناخته نشده است، در این رساله روند رسوب گذاری در مخزن سد کرخه با استفاده از مدل GSTARS4 برای دوره های زمانی 8 ساله (92-1384) و 40 ساله (1424-1384) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که طی دوره 8 ساله (92-1384) حدود 56 میلیون متر مکعب رسوب وارد مخزن سد کرخه شده است، که حدوداً 35/1درصد از حجم مفید مخزن کاسته شده است. همچنین در شبیه سازی بلندمدت (1424-1384)، پیش بینی می¬شود که مخزن با کاهش 28/6 درصدی مواجه شود. بررسی تغییرات بستر در نیمرخ طولی بیان می کند که بیشترین رسوب گذاری در فاصله 20000 متری تا 37000 متری از بدنه سد می باشد.

 یکی از بزرگترین چالش‌های قرن حاضر تغییر اقلیم است که می‌تواند سرمنشاء بسیاری از تحوّلات منفی جهان و یکی از بحران‌های اساسی مدیریت منابع آب باشد. با توجه به اهمیّت این موضوع، در این تحقیق به بررسی روند تغییرات متغیرهای هیدرولوژیکی و هواشناسی دبی، بارش و دمای ماهانه‌ی سه ایستگاه هیدرومتری بالادست سد دز شامل تنگ پنج بختیاری، تله زنگ و سپید دشت سزار با استفاده از آزمون‌های آماری ناپارامتری من-کندال، تخمین‌گر شیب سن و پتیت در سطح اطمینان %95 در دوره‌ی آماری 1387- 1356 پرداخته شده است. با توجه به نتایج آزمون پتیت و بررسی دقیق‌تر تغییرات، مشخص شد که متغیرهای دبی و بارش نقاط شکست معناداری دارند اما نقاط شکست موجود در متغیر دما معنادار نیست. همچنین نتایج آزمون من-کندال نشان می‌دهد که روند تغییرات متغیرهای دبی، بارش و دمای سه ایستگاه، در اکثر ماه‌ها کاهشی است. سپس به برازش توزیع‌های مختلف پارامتری به داده‌ها و تخمین پارامتر-های آن‌ها با سه روش گشتاورها، گشتاورهای خطی و حداکثر درست‌نمایی پرداخته شده است و با استفاده از معیارهای نکویی برازش اطلاعات آکائیک، اطلاعات بیزی و ریشه میانگین مربّعات خطا، بهترین توزیع برای هر متغیر مشخص شده است. پس از آن با استفاده از روش پارامتری رگرسیون خطی و ناپارامتری من-کندال، بهترین مدل برای پیش‌بینی متغیر دبی انتخاب شده است. در انتها، بر روی داده‌های پیش‌بینی شده مدل منتخب، مجدداً توزیع‌های پارامتری برازش داده شده است. با مقایسه توزیع‌های برازش داده‌شده به داده‌های مشاهداتی و پیش‌بینی شده مشخص شد که برای پیش‌بینی داده‌ها در آینده، می‌توان از توزیع‌های حاکم بر داده‌های مشاهداتی استفاده نمود.

در سالهای اخیر موضوع مطالعات ریخت شناسی به عنوان بخشی از مطالعات رودخانه ها با اهداف متفاوت جایگاه خویش را یافته و هرگونه اقدامی در بستر رودخانه نیازمند بررسی اثرهای آن اقدامات بر ریخت شناسی و تاثیرات متقابل می باشد. در این پروژه به بررسی اثرات احداث سد کرخه بر روی ریخت شناسی رودخانه کرخه به وسیله مدل Fluvial-12 پرداخته شد. با مقایسه مقادیر دبی سیلابی قبل و بعد از احداث سد مشخص می گردد که سیلاب رودخانه به ازای دوره بازگشت های کوچک به شدت کاهش می یابد. بطوری که سیلاب دو ساله که در حالت طبیعی رودخانه 1739 متر مکعب در ثانیه بوده است، با احداث سد به 130 متر مکعب در ثانیه کاهش یافته است که حدود 14 برابر تنزل را نشان می دهد. برای دوره بازگشت 10سال مقدار تنزل دبی حدود 7 برابر را نشان می دهد. همچنین احداث سد باعث کاهش مساحت سیلاب دشتها شده است این امر خصوصاً برای دوره های بازگشت کوچک قابل مشاهده است. مقدار دبی رسوبی نیز به دلیل کاهش دبی جریان پس از احداث سد به شدت کاهش یافته است. این امر خصوصاً در سیلابهایی با دوره بازگشت کمتر از 25 سال قابل مشاهده است. در مقاطع پایین دست تغییرات نقاط مختلف مقطع در صورت وقوع سیلاب بیشتر می باشد اما در مقاطع پایین دست مقدار دبی تاثیر چندانی بر روی کف کنی یا فرسایش ندارد. با توجه به مقاطع برداشت شده در پای پل، عبدالخان و حمیدیه در سالهای اخیر می توان به این نتیجه رسید که در سالیان آینده، پروفیل کف رودخانه به یک ثبات نسبی رسیده است و شیب آبراهه تفاوت چندانی درآینده نخواهد کرد.

 

سیلابدشت‌ها و مناطق مجاور رودخانه‌ها که به دلیل شرایط خاص خویش فضای مناسب برای انجام فعالیت‌های اقتصادی و اجتماعی محسوب میشوند، همواره در معرض خطرات ناشی از وقوع سیلابهای مختلف قرار دارند. از این رو در این مناطق تعیین میزان پیشروی سیلاب و ارتفاع آن نسبت به رقوم سطح زمین و نیز تعیین خصوصیات سیلاب در دوره بازگشتهای مختلف که تحت عنوان پهنهبندی سیلاب صورت می‌گیرد، حائز اهمیت فراوان خواهد بود. بر این اساس پهنهبندی سیلاب، پیشنیاز توسعه مناسب، ضوابط ساخت و ساز لازم و مبنای تعیین اثرات اکولوژیک و زیست محیطی بوده و میزان ریسک سرمایهگذاری را مشخص می‌کند. قابلیت اتصال بعضی از مدل‌های هیدرولیک رودخانه با سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) دستاوردها و راهکارهای وسیعی را در پیش روی مدیران و برنامه‌ریزان قرار داده است.
در همین راستا در این تحقیق دادههای هندسی و هیدرولیکی مربوط به رودخانه کرخه در پایین دست سد کرخه (بازه پای پل تا حمیدیه) جمع آوری شد و پس از انجام آزمون های لازم جهت بررسی مناسب بودن داده ها (و در صورت نیاز ترمیم و بازسازی داده ها) برای تعیین سیلاب ها، مقادیر حداکثر سیلاب و هیدروگراف سیلاب برای دوره بازگشت های 2 و 10 و 25 و 50 و 100 سال محاسبه گردید.
جهت مدلسازی رودخانه در دو حالت قبل از ساخت سد و پس از آن از نرم افزار Mike11 استفاده گردید. دادههای هندسی و هیدرولیکی تهیه و به نرم افزار معرفی شد و مدل واسنجی و صحت سنجی گردید. مقاطعی که با اطلاعات هندسی موجود کاملاً به حالت پر درآمده بودند و باعث ایجاد خطا می شد، با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی منطقه (DEM) و نرم افزار Mike11GIS تعریض گردیدند و مجدداً به مدل معرفی شدند. سپس پهنه‌های سیل‌گیر به‌دست آمد و نقشه‌های پهنه‌بندی سیلاب برای دوره بازگشت‌های مختلف تهیه شد و مقایسه‌های لازم برای دو حالت قبل و بعد از ساخت سد انجام گردید و مشخص شد که سطح سیل‌گیر به ازای سیلاب 25 ساله که مبنای محاسبه حریم رودخانه می‌باشد حدود 60 درصد کاهش یافته است. همچنین جهت بررسی بهتر و مطابقت دادن نقشه‌های پهنه‌بندی با منطقه مورد مطالعه پس از برهم‌نهی نقشه‌های پهنه‌بندی با عکس‌های هوایی زمین‌مرجع شده، با استفاده از نرم‌افزار Flood Maps In Google Earth نقشه‌های پهنه بندی تولید شده نیز بر روی نرم افزار Google Earth انتقال داده شد و وضعیت مناطق اطراف رودخانه نسبت به خطر سیلاب بررسی گردید.
 

در ایران یکی از مهمترین عوامل انسانی که باعث تشدید تغییرات رودخانهها میشوند، میتوان به احداث سدها اشاره نمود. هدف از این پژوهش، بررسی ریخت شناسی رودخانه کرخه و دانستن این موضوع می‌باشد آیا بعد از احداث سد کرخه رودخانه در پایین دست آن تغییرکرده است و در صورت لزوم این تغییرات را چگونه میتوان اندازه گیری و مورد سنجش قرار داد. به همین منظور رودخانه کرخه در دوره زمانی سالهای 1381 تا 1393 و از ایستگاه پای پل تا ایستگاه حمیدیه با کمک دادههای تصاویر ماهوارهای و سنجش از دور به بررسی مشخصات هندسی (چمها و خمها) رودخانه از قبیل ضریب پیچشی، شعاع نسبی، زاویه مرکزی و غیره پرداخته شد. نتایج بررسیها نشان میدهد رودخانه در این بازه مطالعاتی، پیچانرودی تر و نواحی ابتدایی رودخانه ناپایدار تر از دیگر نواحی رودخانه می‌باشند. از نتایج بدست آمده جهت پیش‌بینی روند تغییرات رودخانه در آینده مورد استفاده واقع گردید.

 

 امروزه برای برنامه ریزی منابع آب و مکان یابی محل‎های کشت و زرع، شهری و صنعتی نزدیک به رودخانه‎ها، نیاز به تعیین حریم رودخانه می باشد که برای این امر شناخت خصوصیات ریخت شناسی رودخانه، تغییر مسیر رودخانه، تغییرات عرض و شیب و شکل و کف رودخانه ضروری است. پاره ای از عوامل باعث تشدید تغییرات رودخانه ها می شوند که در ایران یکی از مهمترین این عوامل احداث سدها می باشد. نتایج روش طبقه بندی راسگن در سال‎های 1383 و 1393 رودخانه کرخه در پایین دست سد کرخه موید این مطلب است که ناحیه نوع B در حد فاصل پای پل تا عبدالخان افزایش قابل توجهی بین سال‎های 1383 تا 1393 داشته است. این نوع رودخانه جزء رودخانه های پایدار در پلان و مقطع می‎باشد. نواحی نوع C در کلیه قسمت‎ها کاهش شدیدی دارد. این نوع رودخانه دارای سیلابدشت‎های نسبتاً ناپایدار است و سیلابدشت آن‎ها در حال گسترش است. این موضوع بیانگر این امر است که تقریباً سیلابدشت‎های رودخانه وضعیت پایداری پیدا کرده اند. از طرفی نواحی نوع E در کلیه قسمت‎ها افزایش شدیدی دارد. این نوع رودخانه جزء رودخانه های پایدار در پلان و مقطع می باشد و کناره های رودخانه در آن‎ها پایدار است. نتایج این مدل نیز پایداری کناره های رودخانه را اثبات می نماید. رودخانه نوع F جزء رودخانه های ناپایدار در پلان و مقاطع است که در فاصله بین عبدالخان تا حمیدیه کاهش یافته است و در قسمت بالادست خصوصاً حوالی ایستگاه هیدرومتری پای پل افزایش نشان می دهد.

محدودیت‌های کمی و کیفی منابع آب و افزایش جمعیت از جمله مواردی است که لزوم توجه به چگونگی مصرف آب و برخورد با مشکلات ناشی از کم آبی توسط برنامه‌ریزی منابع آب و ارائه روش‌هایی جهت استفاده بهینه از آنها را نمایان می‌سازد. روش سیاست بهره‌برداری استاندارد (SOP) یکی از روش‌های بهره‌برداری مخازن در مدلهای شبیه‌سازی سیستم‌های منابع آب می‌باشد، به عنوان ساده‌ترین روش بهره‌برداری مخزن شناخته شده است. این روش در مواقع خشکسالی نیازمند اصلاح است، لذا روش‌های مختلفی از جمله قاعده جیره‌بندی توصیه شده است. برای جیره‌بندی، از دو روش جیره‌بندی پیوسته خطی و روش جیره‌بندی پیوسته غیر خطیاستفاده شده است. برای تعیین سیاست‌های بهره‌برداری (مدیریت تقاضا) در طول دوره‌های خشکسالی نیاز به استفاده از تلفیق مدل بهینه‌سازی با یک مدل جامع شبیه‌ساز می باشد.برای نیل به این هدف، یکی از راه حل-های بسیار کارآمد، استفاده از الگوریتم¬ فراکاوشی کرم شب‌تاب (FA) است که قابلیت و توانایی اتصال به نرم افزارهای شبیه سازی را دارد.بهینه‌سازی بهره‌برداری از سد بر اساس قاعده جیره‌بندی (نیازهای کشاورزی) ارتباط مستقیم با ذخیره موجود و ورودی به مخزن دارد.روش سیاست بهره‌برداری استاندارد (SOP)، که یکی از روش‌های بهره‌برداری مخازن در مدل‌های شبیه‌سازی سیستم‌های منابع آب می‌باشد، را با کدنویسی در محیط نرم افزار متلب مدل‌سازی کرده و نتایج حاصل از آن را با نتایج دو روش جیره‌بندی به عنوان رویه بهره‌برداری مخزن در دوره‌های خشکسالی، که به صورت مدل‌های بهینه‌سازی و شبیه‌سازی توام در محیط نرم افزار متلب کدنویسی شده‌اند، مقایسه می‌گردد.مقایسه نتایج حاصل از دو روش جیره‌بندی پیوسته خطی و روش جیره‌بندی پیوسته غیر خطیباروشSOP، برتری دو روش جیره‌بندی بر SOP در تامین نیازهای آبی پایین دست را نشان می‌دهد.در نهایت با مقایسه نتایج حاصل از دو روش جیره‌بندی پیوسته خطی و روش جیره‌بندی پیوسته غیر خطی، برتری روش جیره‌بندی پیوسته خطی بر روش جیره‌بندی پیوسته غیر خطی در تامین نیازهای آبی پایین دست را نشان می‌دهد

کشور ایران به دلیل واقع شدن بخشهای عمده ای از آن در مناطق جغرافیایی خشک و نیمه خشک و ویژگیهای توپوگرافی آن از یک سو و توزیع ناموزون زمانی و مکانی بارندگیها از سوی دیگر در مرز تنش آبی قرار گرفته و لذا مدیریت جامع منابع آب و مهار این بحران جهت دستیابی به توسعه پایدار امری اجتناب ناپذیر می باشد. رشد روز افزون جمعیت و محدودیت منابع آبهای سطحی و زیر زمینی ، ضرورت مدیریت و بهینه سازی بهره برداری از منابع آب را ایجاب می کند .در این تحقیق یک مساله کلاسیک در حیطه مطالعات منابع آب و سد سازی یعنی تعیین ظرفیت بهینه مخزن سد لتیان با هدف تامین نیازهای آبی مورد مطالعه قرار گرفته است. حل مساله مذکور با استفاده از روشهای بهینه سازی و تکنیکهای شبیه سازی انجام شده است. از معروفترین روشهای بهینه سازی می توان برنامه ریزی خطی،غیرخطی وبرنامه ریزی پویا را نام برد. در این میان برنامه ریزی پویا به علت قابلیت حل مسایل خطی و غیر خطی و تطبیق آن با مسایل منابع آب از محبوبیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق از روش برنامه ریزی پویا و مدل آبدهی (yield) جهت تعیین حجم بهینه مخزن سد لتیان استفاده شده است، برای تحقق این امر از نرم افزار لینگو بهره گرفته شده است. با توجه به حجم بهینه ،برای بدست آوردن تعداد ماههایی که در آن نیاز های آبی پایین دست برآورده نمی شود از تکنیک شبیه سازی استفاده شده است . با نتایج شبیه سازی یک رابطه رگرسیونی بر اساس حجم ورودی به مخزن وتعداد شکست (عدم تامین نیاز آبی پایین دست) استخراج می گردد . با تغییر دادن حجم ورودی،تعداد شکستها محاسبه می شود و با این نتایج یک شبکه عصبی مناسب آموزش داده می شود و برای سایر شرایط نتایج آن استخراج می گردد. براساس نتایج قبلی از شبکه عصبی رابطه رگرسیونی صحت سنجی می شود. در نهایت با استفاده از این رابطه و روش شبکه عصبی می توان تشخیص داد که در صورت بروز خشکسالی تا چه حد می توان آب مورد نیاز پایین دست را تامین نمود.