مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 35، بهار 1395)

درک مفهوم آسیب پذیری برای تدوین سیاست های مدیریت یکپارچه منابع آب مهم می باشد. به همین منظور شناخت وضعیت اقتصادی-اجتماعی سیستم تحت مطالعه در کنار وضعیت هیدرولوژیکی آن اهمیت خواهد داشت. در این مقاله به منظور فراهم نمودن بنایی برای مدیریت جامع و یکپارچه برای منابع آب که علاوه بر بعد هیدرولوژی، تاثیر سایر عوامل موثر از جمله اجتماعی و اقتصادی را نیز در نظر بگیرد، از چارچوب حسابداری آب استفاده شده است. این چارچوب با یکپارچه سازی اطلاعات بخش های اقتصادی، هیدرولوژی و سایر منابع طبیعی و نیز جنبه های اجتماعی، امکان بکارگیری سیاست های هدفمند را با شیوه ای آگاهانه و یکپارچه فراهم می نماید. تحقیق حاضر به تحلیل آسیب پذیری سیستم منابع آب محدوده مطالعاتی رفسنجان می پردازد. در این راستا پس از بررسی و تحلیل مفهومی آسیب پذیری و بررسی مطالعات متعدد، چارچوب تحلیلی مناسبی برای ارزیابی آسیب پذیری در نظر گرفته شده است. سپس به منظور استخراج نشانگرهای مرتبط با آسیب پذیری و سازماندهی اطلاعات موجود به تدوین حساب های آب مربوط به محدوده مورد مطالعه برای دو سال 1380 و 1385 پرداخته شده است. تحلیل روند نشانگرها، دیدگاه هایی را از وضعیت آسیب پذیری منابع آب فراهم می کند که می توانند با درک وضعیت فعلی و آنچه که ممکن است در گذشته به اشتباه صورت گرفته باشد، برای تصمیم گیران در جهت دست یابی به راه حلهایی برای کاهش آسیب پذیری منابع آب در محدوده مطالعاتی رفسنجان راهگشا باشد. در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر گزینه های سیاستی مختلف در شرایط موجود و ایجاد محیطی برای تصمیم سازی، با استفاده از روش پویایی سیستم در محیط نرم افزار Vensim PLE، مدل سیستم اقتصادی-منابع آب برای محدوده مطالعاتی رفسنجان ساخته شد. نتایج حاصل در بررسی وضع موجود حکایت از وضعیت و حالت نامناسب سیستم منابع آب محدوده مطالعاتی رفسنجان دارد. در بررسی تاثیر گزینه های مختلف سیاستی مشخص شد که گزینه ی تغییر الگوی اقتصادی محدوده رفسنجان از کشاورزی به صنعت و معدن، و تغییر ترکیب اشتغال منطقه از کشاورزی به سهم بیشتر صنعت و معدن می تواند منجر به کاهش آسیب پذیری محدوده ی مطالعاتی در ابعاد منابع آب، اقتصادی و اجتماعی گردد.

امروزه مدل ها و روش های زیادی توسط محققین مختلف ارائه شده است که بر اساس داده های ورودی هواشناسی و سنجش از دوری اقدام به برآورد تبخیروتعرق در روی سطح زمین می نمایند. بدیهی است که کیفیت جمع آوری و پردازش داده های ورودی نقش مهمی را در دقت نهایی تبخیر و تعرق واقعی محاسبه شده خواهد داشت. در این خصوص لازم است قبل از شروع مطالعه، ورودی های یک مدل با دقت مضاعفی مطالعه شده و حسب اثرگذاری هر داده در نتایج خروجی یک مدل، هزینه و زمان لازم جهت آماده سازی اختصاص یابد. در مطالعه حاضر با استفاده از تصاویر ماهواره Landsat8 و یک مدل بیلان انرژی روزانه که بر اساس آزمون های آماری انجام شده نتایج آن تطابق خوبی را با داده های لایسیمتری، تشت تبخیر و تبخیر و تعرق پتانسیل نشان داده بود میزان تبخیر و تعرق واقعی در دشت شهرکرد محاسبه گردید و سپس حساسیت تبخیر و تعرق محاسبه شده نسبت به پارامترهای کلیدی مدل در روزهای ژولیوسی 147، 195 و 291 در 32 نقطه با تراکم پوشش گیاهی و تبخیروتعرق مختلف بررسی گردید و در نهایت نتایج حاصله با نتایج تحلیل حساسیت مدل سبالKhavarian Nahzak (2004) که پیش از آن مطالعه شده بود مورد مقایسه و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در مدل پیشنهادی داده های دمای سطحی، دمای هوا، تابش طول موج کوتاه ورودی و ساعات آفتابی دارای حساسیت بالا و رطوبت نسبی و آلبیدو دارای حساسیت متوسط تا زیاد و باد و شاخص سطح برگ دارای حساسیت کم تا متوسط می باشند. از این رو پیشنهاد گردید که داده های با حساسیت بالا با دقت بیشتری رکورد و ثبت شوند و در نهایت مقایسه نتایج تحلیل حساسیت مدل پیشنهادی با مدل سبال نیز نشان داد به جز دمای سطح زمین در بقیه موارد هم پوشانی قابل توجهی در بین دو مدل وجود دارد.

هدف این تحقیق اتصال سیستم پایش خشکسالی به اقدامات مدیریتی در سیستم های آب سطحی است. بدین منظور سیستم زودهنگام هشدار خشکسالی بکار گرفته شد. در این مطالعه سیستم منابع آب رودخانه زرینه رود برای ارزیابی رویکرد فوق استفاده شد. اقدامات مدیریتی شامل ضرایبی جهت کاهش میزان رهاسازی آب از مخزن می باشند. بدین منظور، در هر سطح هشدار خشکسالی یک نرخ بهینه کاهش رهاسازی بوسیله الگوریتم ژنتیک چند هدفه محاسبه گردید. اجرای مدل طی کل دوره آماری، تعداد هشدار در سطوح دو تا چهار را به ترتیب 18، 80 و 10 درصد کاهش داد. همچنین با اعمال ضرایب کاهشی طی دوره خشکسالی شاخص منطقه در شش ماه کمبود بالای هشتاد درصد به کمتر از پنجاه درصد کاهش یافت. اثر مدل در شرایطی که سیستم بخواهد حقابه کامل زیست محیطی دریاچه ارومیه را ارائه دهد نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. اعمال ضرایب کاهشی طی دوره خشکسالی شاخص منطقه در 14 ماه از این دوره، کمبودهای بالاتر از پنجاه درصد را به مقادیر کمتر از سی درصد کاهش داد. این مطالعه نشان داد که در بلندمدت، مدل رفتار مناسبی در اعلام هشدار از خود نشان می دهد. بررسی ها نشان داد که نتایج بدست آمده از مدل در بیشتر ایام دقیق و قابل قبول بوده و از این رو استفاده از این روش توصیه می گردد.

دشت سیستان واقع در حوضه آبریز رودخانه هیرمند به عنوان تنها منبع آب موثر در این دشت، از وابسته ترین نواحی کشور به منابع آب های مرزی است. علی رغم مطالعات انجام شده به منظور تقویت مدیریت منابع آب در این محدوده، بخصوص با رویکرد تامین آب، مشاهدات حاکی از ناپایداری این ناحیه و آسیب پذیری شدید در اثر نوسانات آورد رودخانه هیرمند است. به منظور تحلیل آسیب پذیری دشت سیستان به کاهش منابع آب، مقاله پیش رو چارچوب آسیب پذیری فوزل را به کار می گیرد. بر اساس چارچوب مزبور ابتدا مشخصه های نگرانی باید مشخص شوند. بدین ترتیب متغیرهای سرانه تولید ناخالص داخلی دشت سیستان و جمعیت ساکن در آن را معرف مولفه اقتصادی- اجتماعی و حجم آب تالاب هامون را به عنوان مولفه بیوفیزیکی سیستم آسیب پذیر در نظر می گیرد. سپس به منظور کاهش آسیب پذیری سیستم تحت مطالعه، رویکرد برگشت پذیری گذار را، که با تغییرات خودسازمان یافته دشت سیستان قابل انطباق است، پیشنهاد می دهد. این ناحیه به سوی افزایش سازگاری در برابر کاهش منابع آب از طریق کاهش فعالیت کشاورزی و جایگزینی آن با مشاغل کمتر وابسته به آب ولی در عین حال سازگار با ملاحظات امنیتی، در حال حرکت است. در این راستا، و به دنبال برگرداندن سطح رفاه اقتصادی به دشت سیستان در شرایط کم آبی، تحقیق پیش رو به دنبال آنست که چگونه می توان ساختار اقتصاد محلی را به گونه ای تغییرداد که سطح رفاه به وضعیت پرآبی برگردد. بدین ترتیب با اجرای یک مدل سیستم دینامیکی تحت دو مقدار حدی بالا و پایین از آورد سالانه رودخانه هیرمند به دشت سیستان، 3000 تا 5000 میلیون مترمکعب، پنج سطح از مقادیر مشخصه های نگرانی، تحت ساختار آسیب پذیری سابق، به عنوان سطوح برگشت پذیری مرجع تعریف شد. با اجرای مدل تحت پنج آورد منتسب به سطوح برگشت پذیری مرجع تا سال 1430 مقادیر مشخصه های نگرانی هریک از سطوح مشخص گردید. سپس با در نظر گرفتن عدد 700 میلیون مترمکعب (متوسط مقادیر آورد کمتر از میانگین مشاهداتی آورد رودخانه هیرمند به دشت سیستان (بین سال های 1971 تا 2001) به عنوان مقدار بحرانی ، و اجرای مدل تحت آن مقدار به همراه تغییر پارامترهای ساختار آسیب پذیری، مقادیر متناظر میزان بهره وری آب مورد نیاز و سقف آب مصرفی در دشت سیستان برای رساندن مقادیر مشخصه های نگرانی به مقادیر آنها در هریک از سطوح برگشت پذیری مرجع، تحت عنوان گزینه سیاستی با رویکرد برگشت پذیری ارائه شد. نتایج حاکی از آن است که گزینه سیاستی توانایی نسبتا بالایی در رساندن دو مشخصه نگرانی جمعیت ساکن و متوسط سالانه سرانه تولید ناخالص داخلی در دشت سیستان تحت مخاطره کم آبی به مقادیر متناظر آنها در هریک از سطوح مرجع پنجگانه دارد. به نحوی که با افزایش بهره وری متوسط آب در منطقه به میزان 56000 ریال (به قیمت پایه سال 1390) به ازای هر مترمکعب آب و محدود کردن سقف تخصیص سالانه ی آب به کاربری های اقتصادی به میزان 240 میلیون مترمکعب، می توان به اسکان جمعیت 1 میلیون نفر با متوسط سالانه سرانه تولید ناخالص داخلی 16 میلیون ریال (به قیمت پایه سال 1390) به ازای هر نفر تا سال 1430 امیدوار بود. اما نتایج مربوط به متوسط سالانه حجم آب دریاچه هامون حکایت از آن دارد که حجم آب این دریاچه قابل برگشت به حالت پرآبی نخواهد بود.

حداکثر بارش محتمل (PMP) و حداکثر سیل محتمل (PMF) از مسائل مهم در طراحی سازه های آبی به شمار می آیند. یکی از مناسب ترین روش های آماری برآورد PMP روش هرشفیلد است. در این مطالعه حداکثر باران 24 ساعته با استفاده از اطلاعات 12 تا 53 ساله شش ایستگاه باران سنجی و یک ایستگاه سینوپتیک واقع در حوضه آبریز قره سو در استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از دو روش آماری هرشفیلد (در دو نگرش استاندارد و تجدید نظر شده) استفاده شد. نتایج نشان داد که مطابق نگرش اول، عامل فراوانی (Km) و حداکثر بارش محتمل 24 ساعته (PMP24) به ترتیب در محدوده 18- 98/16 و 93/524- 07/335 میلی متر برآورد شد. در نگرش دوم مقدار Km و PMP24 به ترتیب در محدوده 26/5- 36/2 و 30/208- 22/118 میلی متر برآورد گردید. مقدار PMP24 با دوره بازگشت های متفاوت با استفاده از توزیع آماری گامبل محاسبه شد که مقدار PMP24 با دوره بازگشت های 50 و 100 سال به ترتیب 20/579 و 59/613 میلی متر در نگرش اول و 69/263 و 70/281 میلی متر در نگرش دوم به دست آمد. نسبت PMP24 به حداکثر باران 24 ساعته به عنوان یک معیار مستقل از شرایط آب و هوایی برای مقایسه PMP24 در ایستگاه های مورد مطالعه استفاده شد. نتایج نشان داد که نگرش دوم هرشفیلد در مقایسه با نگرش اول آن در محدوده مورد مطالعه در حوضه قره سو، پایدار تر است. سپس به منظور ترسیم منحنی های هم باران، گرادیان بارندگی، مورد بررسی قرار گرفت و به دلیل عدم معنی داری این رابطه، جهت رسم نقشه هم مقدار PMP24، روش معکوس وزنی فاصله (IDW) برای ترسیم منحنی ژرفا- پهنه- تداوم مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از این منحنی ها تبدیل PMP24نقطه ای به منطقه ای در منطقه مورد مطالعه در حوضه قره سو امکان پذیر است.

مقاله حاضر ضمن تبیین لزوم بازنگری در روش های موجود جهت تخمین معیارهای عملکرد سیستم‍های منابع آب شامل اطمینان‍پذیری، برگشت‍پذیری و آسیب‍پذیری، روشی جدید جهت مرتفع‍کردن معایب و اشکالات روش های کمی کردن این معیارها در روش های کلاسیک ارائه می‍دهد. اطمینان‍پذیری، برگشت‍پذیری و آسیب‍پذیری معیارهای بسیار پرکاربردی در ارزیابی عملکرد سیستم‍های منابع آب می‍باشند که در سه دهه اخیر در بسیاری تحقیقات مورد استفاده قرار گرفته‍اند. مطالعه حاضر نشان می‍دهد که روش های متداول جهت کمی‍کردن این معیارها، در مقادیر حدی (آستانه) از مقادیر مطلوب پارامتر مورد مطالعه مانند تامین نیاز آبی، دارای عملکرد غیرقابل اعتماد و غیر قابل درکی نسبت به واقعیت موجود هستند. این نقطه ضعف در روش های قبلی با استفاده از یک مثال ساده تئوریک نشان داده شده‍است که بیان می‍کند این نقطه ضعف می‍تواند موجب تغییر مقادیر قابل درک از اطمینان‍پذیری، برگشت‍پذیری و آسیب‍پذیری در ارزیابی عملکرد سیستم‍های منابع آب شود؛ همچنین تخمین نادرست این معیارها باعث محاسبه نادرست و غیرقابل قبول شاخص پایداری برای یک سیستم منابع آب می‍شود. مطالعه حاضر روشی را جهت بهبود تخمین سه معیار عملکرد مذکور برای ارزیابی عملکرد سیستم‍های منابع آب توسعه می دهد. روابط جدید با استفاده از مفهوم توابع عضویت در تئوری فازی و برپایه روابط قبلی جهت بهبود عملکرد معیارها توسعه داده شده‍است. حوضه آبریز زاینده‍رود به عنوان مطالعه موردی این تحقیق جهت مقایسه و بررسی نتایج روش جدید نسبت به روش های قبلی مورد استفاده قرار گرفته‍است. مقایسه نتایج روش فازی و روش های کلاسیک و جمع‍بندی آن‍ها به وسیله شاخص پایداری نشان می‍دهد که روش ارائه شده در تحقیق حاضر ضمن رفع اشکال روش های قبلی، در ارزیابی عملکرد بسیار موثر و کارآمد می‍باشد.

مدیریت منابع آبهای زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت خاصی برخوردار است. عوامل مختلف طبیعی و انسانی در چند دهه اخیر باعث ایجاد شرایط بحرانی و افت سطح آبهای زیرزمینی شده است. در چنین مناطقی تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی از مهمترین راهکارهای مدیریتی است. هدف از این پژوهش استفاده از AHP و روش های آماری (رتبه بندی فازی-آماری و بهینه سازی پارامترهای مدل تغذیه مصنوعی بر اساس رگرسیون غیرخطی و تحلیل حساسیت) جهت تعیین مناطق مناسب تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی آبخوان کاشان می باشد. در این تحقیق از مدل تغذیه مصنوعی SMAGR بر اساس هفت پارامتر آلودگی آبهای زیرزمینی (GC)، نرخ نفوذپذیری خاک (IR)، قابلیت هدایت هیدرولیکی (HC)، آلودگی خاک (SP)، کاربری اراضی (LU)، شیب توپوگرافی (TS) و سطح آب ایستابی (WT) جهت مکان یابی تغذیه مصنوعی آبخوان کاشان و از اضافه کردن لایه خطرپذیری آلودگی آبخوان جهت مکان یابی مناطق مناسب تغذیه با ملاحظات محیط زیستی آبهای زیرزمینی استفاده گردید. لایه های اطلاعاتی در محیط GIS تهیه، رتبه بندی فازی-آماری و به صورت میانگین هندسی با وزن برابر تلفیق گردیدند. در ادامه از تحلیل حساسیت حذف پارامتری جهت تعیین وزن موثر پارامترها و بهینه سازی مدل استفاده گردید. بر اساس نتایج بدست آمده از روش های آماری و بهینه سازی مدل حدود 15% و %1/0 از قسمت های غربی و جنوبی آبخوان مناسب تا بسیار مناسب تغذیه مصنوعی می باشد. همچنین حساسیت این مدل نسبت به حذف پارامترهای آلودگی آبهای زیرزمینی، نرخ نفوذ پذیری خاک، قابلیت هدایت هیدرولیکی، آلودگی خاک، کاربری اراضی، شیب توپوگرافی و سطح آب ایستابی به ترتیب با وزن های موثر 96/2، 83/2، 41/2، 33/2، 21/2، 07/2 و 89/1 روند کاهشی نشان داد.

در این مطالعه به ارزیابی اثرات تغییراقلیم بر رواناب رودخانه فیروزآباد واقع در استان فارس، ایران، پرداخته شده است. به منظور ریزمقیاس نمایی خروجی مدل های گردش جوی از نرم افزار LARS-WG در ایستگاه اصلی و از نرم افزار SDSM در ایستگاه بالادست استفاده شده است. در انتخاب مدل های گردش جوی مناسب با منطقه مطالعاتی، از وزن دهی اولیه به عنوان عنصر غربالگری استفاده شده است. به منظور بررسی اثرات تغییراقلیم بر رواناب از الگوریتم رقابت استعماری در تعیین وزن ها و بایاس شبکه عصبی استفاده شده است. نتایج بررسی تغییراقلیم نشان از افزایش دمایی بین 7/0 تا 8/1 درجه برای دمای حداقل و 7/0 تا 7/1 درجه ای برای دمای حداکثراست. برای بارش نیز هرچند میزان افزایش بسیار کم بوده است ولی نتایج افزایش 2 تا 12 درصدی میزان بارش را نشان می دهد. نتایج بررسی رواناب نشان از کاهش رواناب در ماه های آپریل، می، جون و آکتبر و افزایش در سایر ماه ها شده است. در بررسی عدم قطعیت، بیشترین عدم قطعیت رواناب در ماه های ژانویه و آپریل است.

روش تبرید شبیه سازی شده (SA) یکی از روش های فرا ابتکاری کارآمد برای حل مسائل بهینه سازی چند هدفی پیچیده است. در این روش پس از اجرای نهایی الگوریتم برای مساله مورد نظر، همچون سایر روش های فراابتکاری بایستی اعتبار جوابها ارزیابی شود. به لحاظ فقدان یک روش معتبر محققین معمولا جوابها را با وضع موجود مقایسه می کنند. در این مقاله روشی بنام روش مجانب ارائه شده که در آن مشخص می شود جوابهای SA به بهینه سراسری به طور مجانبی همگرا خواهند شد و مقداری را نیز برای بهینه سراسری ارائه می کند. برای نمایش دقت روش، در 5 مساله نمونه که دارای حل تحلیلی است روش مجانب بین حداقل 6/0 درصد تا حداکثر 10 درصد و به طور متوسط با حدود 5 درصد خطا، تخمین قابل قبولی از بهینه سراسری ارائه داد. همچنین 5 مدل بهینه سازی ICSSDOM، OPTIFUR، SOP-SA، BISEDOM و ARM-SA به ترتیب برای بهینه سازی عملکرد هیدرولیکی کانال های آبیاری، آبیاری جویچه ای، بهره برداری بهینه از مخزن، آبیاری نواری و توزیع رسوب مخزن سدها با روش SA، ارائه شده توسط محققین این تحقیق با این روش اعتبارسنجی شد. نتیجه آنکه از روش مجانب می توان برای اعتبارسنجی جواب های SA برای مسائلی که معیار معتبری برای مقایسه و ارزیابی جوابها وجود ندارد استفاده کرده و صحت آنها را بررسی نمود.

مدل سازی آلودگی تالاب ها و دریاچه ها برای توسعه و تخصیص کاربری اراضی، مدیریت، پایش کیفیت، پیشگیری از آلودگی و حفاظت از تنوع زیستی آنها ضروری است. در این تحقیق از پارامترهای فیزیکی و شیمیایی (EC، TDS، DO، pH، NO3-، PO43-، SD، TP، TN، Chl.a)، شاخص های آلودگی و زیستی BMWP & TSI و مواد آلی خاک (OM)، جهت ارزیابی آلودگی و تاثیر فعالیت های انسانی بر کیفیت تالاب چغاخور استفاده گردید. جهت نمونه برداری و سنجش این پارامترها ابتدا ایستگاه های نمونه برداری به صورت غیرتصادفی و سیستماتیک انتخاب شدند. نمونه برداری در 12 ایستگاه از عمق 50 سانتی متری سطح و نزدیک بستر در 6 مرحله به فواصل زمانی 45 روزه و مکانی یک کیلومتری انجام شد. سپس مدل مکانی میانگین سطح و عمق پارامترهای کیفی، مواد آلی خاک، شاخص های TSI و BMWP، با استفاده از توابع درون یابی بر اساس تکنیک اعتبار سنجی متقابل (کمترین مقدار RMSE، بیشترین مقدار R2 و کمترین مقادیر MAE و MBE نزدیک به صفر داده های مکانی) روش های قطعی و زمین آماری در محیط GIS تهیه گردید. نتایج مدل سازی مکانی - زمانی سالهای (1383-1385) مشخص کرد که میزان شاخص های TSI، BMWP و OM به طور متوسط با مقادیر 61، 31 و 40% در وضعیت کیفی مغذی و بد می باشد که این میزان در نیمه جنوبی به دلیل فعالیت های کاربری اراضی بیشتر است. همچنین پارامترهای TSI، PO43- و DOsat از همبستگی زمانی و نیز پارامترهای BMWP، OM، TDS و عمق تالاب از همبستگی مکانی بالا و معنی داری برخوردار هستند. همچنین نتایج مدل سازی مکانی - زمانی TSI سالهای (1385-1386) مشخص کرد که تالاب در فصل بهار و پاییز دارای بیشترین میزان آلودگی (متوسط مغذی 67-70) که در نیمه جنوبی به دلیل تاثیر فعالیت های انسانی و کاربری اراضی در وضعیت فوق مغذی 70-74 و در فصل تابستان با متوسط مغذی 59 دارای کمترین میزان آلودگی است.

بهینه سازی شبکه پایش یک فرآیند تصمیم گیری برای داشتن بهترین ترکیب در بین ایستگاه های موجود است. به دلیل ملاحظات اقتصادی و کاستن از هزینه های پایش، رویکرد بهینه سازی در این پژوهش، کاهش ایستگاه های پایش کیفی منابع آب زیرزمینی آبخوان شهر مشهد است. با استفاده از الگوریتمی براساس معیارهای آنتروپی و بر مبنای شاخص آلودگی نیترات، نسبت به بهینه سازی شبکه پایش با 287 حلقه چاه در دوره آماری 1381 تا 1389 اقدام شد. بر این اساس ابتدا میانگین رتبه هر ایستگاه در 9 سال آماری بدست آمد. سپس برای آنتروپی شبکه بر حسب تعداد ایستگاه و زمان مدل هایی پیشنهاد گردید. پس از برازش بهترین مدل آنتروپی شبکه، نتایج نشان داد که 111 حلقه چاه به عنوان ایستگاه های پایش کیفیت منابع آب زیرزمینی شهر مشهد کفایت می کند. به منظور تائید شبکه پیشنهاد شده نیز در هر سال آماری، شبکه هایی تصادفی با تعداد 111 حلقه چاه انتخاب گردید و با مقایسه آنتروپی شبکه آنها با شبکه منتخب، کارایی شبکه منتخب تائید شد. همچنین میزان کارایی شبکه منتخب برای آینده آبخوان مشهد نیز مورد تائید قرار گرفت.

با توجه به ارتباطات غیرخطی بین مولفه های حاکم بر سفره های زیرزمینی، از این سیستم ها به عنوان یک سیستم پیچیده نام برده می شود. تخمین درجه پیچیدگی این سیستم با توجه به تغییرات طبیعی و مصنوعی حاکم بر آن جهت ارزیابی های کمی و کیفی آبخوان بسیار مهم می باشد. در این تحقیق بر مبنای تغییرات بلندمدت (93-64) پیزومترهای دشت ساوه اقدام به بررسی اثر احداث سد ساوه بر روی آبخوان پایین دست سد با استفاده از تحلیل آنتروپی چندمقیاسه گردید. در این رویکرد بر خلاف روش آنتروپی که تنها میزان آنتروپی برای یک فاکتور مقیاس را مورد محاسبه قرار می دهد، از آنتروپی چندمقیاسه (MSE) جهت ارزیابی تغییرات احتمالی پیچیدگی آبخوان در چندین فاکتور مقیاس استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که میزان پیچیدگی آبخوان بعد از احداث سد ساوه از ابتدای دشت تا میانه دشت بشدت کاهش یافته و به طور متوسط 31 درصد افزایش در میزان اختلاف آنتروپی (پیچیدگی) در دو دوره (قبل و بعد از احداث سد) مشاهده می شود. این تغییرات در خصوصیات پیچیدگی سفره منجر به تخریب سیستم طبیعی آبخوان و کاهش درجه پیچیدگی آن شده است. مقایسه رویکرد پیشنهادی با روش من-کندال بیانگر کارآیی آنتروپی چندمقیاسه در ارزیابی پیچیدگی سیستم آبخوان و تشخیص رخدادهای غیرطبیعی در سری زمانی تراز سطح آب زیرزمینی می باشد. این مطالعه می تواند مبنایی جهت حفاظت از محیط طبیعی آبخوان ها و ارزیابی اثرات ساخت سازه های هیدرولیکی عظیم بر روی سفره های زیرزمینی را ارائه نماید.

در این مطالعه عملکرد دو رهیافت پارامتری مارکف پنهان (HMM) و ناپارامتری k- نزدیک ترین همسایه (KNN) در شبیه سازی سری زمانی داده های روزانه بارندگی زمستانه در 130 ایستگاه باران سنجی ایران با طول دوره آماری 21 سال مورد ارزیابی قرار گرفته است. شش ایستگاه بندرانزلی، ساری، قراخیل قائم شهر، گرگان، شیراز و زاهدان نیز به ترتیب به عنوان ایستگاه های معرف اقالیم بسیار مرطوب، مرطوب، نیمه مرطوب، مدیترانه ای، نیمه خشک و خشک انتخاب شده اند. در شبیه سازی گشتاورهای مرتبه 1و2 و مقایسه پراکنش داده ها با استفاده از دو نمودار جعبه ای و نمودار فاصله اطمینان 95 درصد، HMM نتایج بهتری داشته، در مقایسه فضای احتمالاتی همه ایستگاه ها عملکرد HMM در مقادیر حدی و صدک های بالا، و عملکرد KNN در مقادیر میانی توزیع بهتر می باشد. براساس روش امتیازدهی LEPS Score و نمودارهای توزیع تجمعی تجربی نیز HMM نتایج بهتری را ارائه نموده است. در شبیه سازی وابستگی های مکانی بر اساس روش نسبت لگاریتمی بخت ها، عملکرد KNN بهتر بوده است. در شبیه سازی فراوانی روزهای تر و خشک، بیش برآوردی در HMM و کم برآوردی در KNN مشاهده می شود. در تداوم های خشک و تر هر دو مدل در شبیه سازی تداوم های کوتاهتر دارای بیش برآوردی بودند. در مجموع مهارتHMM در شبیه سازی سری مصنوعی بارندگی روزانه، به دلیل ساختار پیچیده ریاضی آن بیشتر بوده، اگرچه نتایج نسبتا خوب KNN نشان داد مدل قابلیت استفاده در کاربری های ساده تر را داراست.

آب و هوا را می توان بصورت مجموعه شرایط اتمسفری یک سیستم پویا و آشوب ناک دانست. در هر صورت یکی از مسائل اساسی در برآورد بعد سری های زمانی آشوب ناک روبرو شدن با این واقعیت است که سیگنال زمانی هر پدیده طبیعی، با نوفه همراه می باشد. اهداف تحقیق حاضر شامل (الف) بررسی تاثیر کاهش نوفه در سری زمانی دمای حداکثر روزانه بر بازسازی فضای فاز، زمان تاخیر و بعد نشاننده؛ (ب) به کمیت در آوردن آشوب برای هر دو سری زمانی قبل و بعد از کاهش نوفه، به کمک روش هایی مانند حداکثر نمای لیاپانف و بعد همبستگی؛ و (پ) مقایسه دقت پیش بینی در هر دو سری زمانی می باشند. برای این تحقیق از سری زمانی داده های دمای حداکثر روزانه ایستگاه کرمان به مدت 25 سال (2008-1984 میلادی) استفاده شد. نتایج نشان داد که بعد نشاننده و زمان تاخیر در سری زمانی بعد از کاهش نوفه (به ترتیب 5 و 76 روز) نسبت به قبل از آن (به ترتیب 7 و 82 روز) کاهش یافت. در هر دو سری زمانی، حداکثر نمای لیاپانف مثبت (به ترتیب 011/0 و 019/0) و مقادیر پایین بعد همبستگی (به ترتیب 78/2 و 85/2) نشان از آشوب ناکی آن ها داشت. با این حال، کاهش نوفه می تواند از طریق کاهش مولفه ی تصادفی، در به کمیت درآوردن آشوب و دقت پیش بینی تاثیرگذار باشد. بنابراین، برای تجزیه و تحلیل پوپایی غیرخطی سری زمانی، کاهش نوفه ضروری می باشد ولی این کاهش نباید باعث از بین رفتن مولفه قطعی درونی سیستم شود.