در بسیاری از مطالعات منابع آب و آب شناختی، برآورد توزیع مکانی بارندگی بر اساس داده های نقطه ای ثبت شده در ایستگاه های بارانسنجی اهمیت ویژه ای دارد. بررسی های اولیه نشان می دهد که ایستگاه های بارانسنجی موجود در کشور از توزیع مکانی مناسبی برخوردار نبوده و بسیاری از آنها در محدوده های جمعیتی متمرکز هستند. بهینه سازی شبکه ایستگاه های بارانسنجی می تواند در بهبود دقت نتیجه مطالعات منابع آب موثر باشد. روش های مختلفی برای این منظور وجود دارد. کریگینگ یک روش زمین آماری است که می تواند توزیع واریانس خطای برآورد را بر اساس ویژگی های نیم تغییرنما و بدون داشتن آمار مشاهده ای تاریخی محاسبه نماید. بنابراین با استفاده از این روش می توان قبل از احداث ایستگاه و انجام نمونه برداری، میزان کاهش واریانس خطا را به ازای اضافه نمودن ایستگاه جدید و یا جابجایی یک ایستگاه محاسبه نمود. در این مقاله هدف بهینه سازی شبکه ایستگاه های بارانسنجی جنوب غرب کشور با توجه به واریانس برآورد کریگینگ و توپوگرافی منطقه و با هدف حفظ یا کاهش تعداد ایستگاه های موجود در منطقه (عدم ایجاد هزینه اضافی) می باشد. نتایج حاکی از آن است که تعداد و آرایش ایستگاه های موجود برای برآورد توزیع مکانی بارندگی در ماههای خشک سال کفایت می نماید. اما در مورد سایر ماه ها و بارندگی سالانه، نیاز به جابجایی برخی ایستگاه ها می باشد. نتایج نشان می دهد که جابجایی 17 ایستگاه منطقه میزان میانگین واریانس خطا را حدود 10 در صد کاهش می دهد. همچنین بررسی وضعیت برونیابی داده ها بیانگر خطای قابل توجهی در برآورد بارندگی در ارتفاعات می باشد.

مناسب بودن تراکم و توزیع باران سنجها در شبکه های باران سنجی هر منطقه، گامی موثر در موفقیت طرحهای آبی و برنامه ریزی های منطقه ای و استفاده موثر از اطلاعات می باشد. در این پژوهش با استفاده از مفهوم آنتروپی انتقال اطلاعات، موقعیت ایستگاه های جدید باران سنجی در شبکه باران سنجی حوزه باتلاق گاوخونی با استفاده از داده های بارندگی سالانه ایستگاه ها (1385-1356) تعیین شد. برای مکان یابی باران سنج ها از دو الگوریتم ترتیبی و ژنتیک استفاده و برای هر الگوریتم دو هدف بیشینه کردن حداقل آنتروپی انتقال اطلاعات و بیشینه کردن متوسط آنتروپی انتقال اطلاعات، تعریف و سپس عملکرد مدل ها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده عملکرد بهتر و برتری نسبی الگوریتم ژنتیک بر الگوریتم ترتیبی با هر دو هدف بیشینه کردن حداقل آنتروپی (حداکثر 1.31+، 1.34+ و 0.12+ درصد به ترتیب در نواحی یک، دو و سه) و بیشینه کردن متوسط آنتروپی (حداکثر 0.35+، 0.21+ و 0.02+ درصد به ترتیب در نواحی یک، دو و سه) بود.

طراحی سامانه های پایش کیفی و کمی منابع آب همواره به عنوان یکی از موضوعات پیچیده در زمینه منابع آب و محیط زیست مطرح بوده است. طراحی این سامانه ها برای دستیابی به اطلاعات پایه کمی و کیفی صورت می گیرد، در حالی که فرآیند طراحی خود نیازمند این اطلاعات پایه است. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق حوضه آبریز دریاچه ارومیه واقع در شمال غرب کشور می باشد. آنتروپی در لغت به معنای بی نظمی است. در این تحقیق از تئوری آنتروپی جهت پایش شبکه باران سنجی در دوره آماری 2011-1984 استفاده شده است. هم چنین جهت بررسی روند تغییرات پارامترهای مورد بررسی از آزمون من – کندال اصلاح شده استفاده گردید. نتایج حاصل از بررسی روند تغییرات مقادیر بارش سالانه حوضه دریاچه ارومیه نشان داد که تغییرات مقادیر بارش در این حوضه در طی دوره آماری مورد بررسی در مقیاس سالانه کاهشی بوده است. جهت بررسی و پایش شبکه باران سنجی با استفاده از تئوری بی نظمی از روش رگرسیون بردار پشتیبان جهت تخمین مقادیر بارش استفاده شد. نتایج بررسی مقادیر شاخص آنتروپی در سطح آبخوان نشان داد که تنها 4/1 درصد سطح حوضه مورد بررسی دچار کمبود شدید اطلاعات می باشد که احداث ایستگاه جدید در این منطقه را طلب می کند. اما از آنجایی که بیش از 90 درصد سطح حوضه از نظر انتقال اطلاعات در شرایط مازاد و نسبتأ مازاد قرار دارد، لذا منطقه مورد مطالعه از پایش نسبتأ خوبی برخوردار می باشد. به طور کلی نتایج بیانگر بالا بودن دقت روش بهینه شده رگرسیون بردار پشتیبان در برآورد مقادیر بارش سالانه ایستگاه های باران سنجی موجود در حوضه دریاچه ارومیه بود. نتایج رتبه بندی ایستگاه های موجود در منطقه مورد مطالعه نشان داد که ایستگاه-های ژارآباد، باداملو و اوربان رتبه های 1 تا 3 را دریافت کردند که نشان دهنده انتقال و دریافت اطلاعات بیشتر نسبت به سایر ایستگاه ها است.

در راستای برداشت دقیق دادههای بارش به عنوان مهمترین ورودی مدلسازی های هیدرولوژیکی، شبکه باران سنجی نقش اساسی را ایفا می کند.با طراحی شبکه بارانسنجی بهینه می توان با حداقل هزینه و عدم اطمینان داده های بارش را برداشت نمود. به منظور بهینه یابی ایستگاه های باران سنجی روش های متفاوتی ارایه شده که در این میان روش های زمین آمار به گستردگی مورد استفاده قرار می گیرند. تحقیق حاضر وضعیت ایستگاه های باران سنجی استان کردستان و پتانسیل بهینه سازی موقعیت آنها را با استفاده از روش های زمین آمار بر مبنای واریانس خطای کریجینگ و با در نظر گرفتن توپوگرافی منطقه بررسی نموده است. در این تحقیق به منظور تحلیل فضایی و برآورد واریانس خطا از داده های بارش145 ایستگاه هواشناسی در بازه زمانی (2013-2001) و نقشه رقومی ارتفاع ماهواره SRTM استفاده گردیده و با توجه به وسعت زیاد منطقه مورد مطالعه و تغییرات زیاد داده های بارش، ناحیه بندی منطقه یا خوشه بندی ایستگاه ها صورت گرفته است. نتایج پژوهش نشان می دهد که ارتفاعات بیشترین سهم را در ایجاد خطای برآورد بارش داشته و با حذف ایستگاه هایی که در موقعیت مناسبی واقع نشده اند میتوان هزینه نگهداری ایستگاهها را کاهش داد، همچنین با حذف یا جابجایی 8 ایستگاه از ایستگاه های موجود و اضافه نمودن 28 ایستگاه جدید به شبکه باران سنجی، مقادیر میانگین واریانس خطا 11 % کاهش می یابد که بیشترین کاهش در بخش های مرکزی استان با 24.03 % می باشد. نتایج پژوهش حاضر به منظور کاربرد روش های زمین آمار در تحلیل فضایی و بهینه سازی ایستگاه های باران سنجی در نواحی کوهستانی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و نقشه های تولید شده نیز برای سازمان های اجرایی (نظیر سازمان هواشناسی، وزارت نیرو و...) از ارزش کاربردی بالایی برخوردار هستند.

کیفیت مناسب اطلاعات بارندگی ثبت شده در شبکه های باران سنجی در طراحی پایدار پروژه های آبی نقش مهمی ایفا می کند. از این نظر جهت ایجاد شبکه ای بهینه و کارآمد، شبکه های باران سنجیبایستی به صورت دوره ای با توجه به نیاز و طرح های توسعه منابع آب پیش روی، مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش بر پایه تئوری آنتروپی، ارزش منطقه ای ایستگاه های باران سنجی حوضه آبریز کارون بزرگ واقع در استان خوزستان مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از تئوری آنتروپی گسسته، محدودیت نرمال بودن داده ها در تحقیقات قبلی را مرتفع می نماید. با در نظر گرفتن گروهی از شاخص های آنتروپی همانند آنتروپی مرزی، آنتروپی مشترک وشاخص انتقال اطلاعات بین ایستگاه ها، به تعیین ایستگاه های شاخص و مناطق ضعیف ازنظر تبادل اطلاعات در شبکه پایش حوضه آبریز پرداخته شده وپهنه بندی انجام شده است. تحلیل حساسیت نحوه کلاس بندی اطلاعات نشان داد که مقادیر شاخص های آنتروپی به تغییر فاصله کلاس بندی اطلاعات حساس، اما رتبه بندی ایستگاه ها حساسیت بسیار کمی را ازخود نشان داد. در نهایت، نتایج حاکی ازاین است که تئوری آنتروپی قابلیت خوبی برای کمی کردن ارزش منطقه ای ایستگاه های باران سنجیدر یک شبکه باران سنجی دارد و تراکم 31 ایستگاه شبکه باران سنجی حوضه بهینه می باشد و می توان سایر ایستگاه های باران سنجی را از شبکه پایش حذف نمود.

یک شبکه باران سنجی بهینه برآورد واقع گرایانه ای از میانگین یا پراکنش بارش نقطه ای حوزه آبخیز دارد. گرچه افزایش تراکم شبکه باران سنجی موجب کاهش خطای برآورد می گردد اما تعداد ایستگاه های بیشتر به معنای هزینه نصب و نظارت بیشتر است. هدف از مطالعه حاضر ارزیابی وضعیت ایستگاه های باران سنجی استان چهارمحال و بختیاری با استفاده از روش های زمین آمار و تیوری آنتروپی است. بدین منظور وضعیت آماری ایستگاه های این استان مطالعه و دوره آماری 1379 تا 1395 به عنوان پایه زمانی مشترک انتخاب و همگنی، وجود روند در سری زمانی داده ها و کفایت تعداد باران سنج ها در شبکه باران سنجی بررسی شد. سپس با استفاده از روش کریجینگ، نقشه های درون یابی بارش سالانه و خطای استاندارد آن ها در دوره موردمطالعه تهیه و سهم هر ایستگاه در کاهش یا افزایش خطا در شبکه باران سنجی با حذف هر ایستگاه بررسی شد. با استفاده از مفهوم آنتروپی، کارایی شبکه باران سنجی منطقه موردمطالعه ارزیابی و مقادیر شاخص های آنتروپی محاسبه گردید. در نهایت ارزش و اهمیت ایستگاه های باران سنجی با استفاده از شاخص اطلاعات خالص تبادلی سنجیده شد. نتایج این مطالعه، همگنی داده ها و عدم وجود روند معنی دار در سری داده ها را نشان داد. نتایج محاسبه خطای کریجینگ نشان داد که با حذف ایستگاه آب ترکی مقدار خطا 03/0 و با حذف هریک از ایستگاه های شهرکرد، بروجن و بارز مقدار خطا 01/0 افزایش می یابد، لذا از اهمیت بالاتری نسبت به سایر ایستگاه ها برخوردارند. طبق نتایج شاخص اطلاعات خالص تبادلی ایستگاه های بارده، بره مرده و دزک آباد به ترتیب با رتبه های 1 تا 3 دارای انتقال و دریافت اطلاعات و ارزش حفظ بیشتری نسبت به سایر ایستگاه ها بودند.

بارندگی از ورودی های اصلی در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب محسوب می شود. شبکه کارآمد ایستگاه های باران سنجی شبکه ای است که علاوه بر دقت اندازه گیری مناسب از تراکم مطلوبی نیز برخوردار باشد، به طوری که بتوان در نقاط فاقد ایستگاه در یک حوضه آبریز برآورد مناسبی از بارندگی بدست آورد. در این مطالعه روشی مبتنی بر مدل زمین آماری کریجینگ و تابع توزیع احتمال نرمال برای ارزیابی عملکرد شبکه ایستگاه های باران سنجی در حوضه گرگان رود به مساحت 114 هزار کیلومتر مربع استفاده شده است که مفهوم آن بر اساس معیار درصدی از مساحت منطقه با دقت پذیرش (Ap) می باشد. ابتدا با تحلیل تغییرات مکانی بارندگی سالانه در حوضه توسط نیم تغییرنما بدون بعد، ساختار مکانی بارندگی حوضه استخراج گردید و سپس توسط الگوریتم ارائه شده شبکه ایستگاه های باران سنجی حوضه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که از 33 ایستگاه مورد تحلیل، 21 ایستگاه به عنوان ایستگاه های شبکه مبنا شناخته شدند و 12 ایستگاه باقی مانده تاثیر بسیار کمی در برآورد تغییرات مکانی بارندگی حوضه داشتند. در روند بهینه یابی، ایستگاه-های غیرمبنا به 7 ایستگاه جدید در سایر نقاط حوضه کاهش یافتند که موجب افزایش دقت در تخمین بارندگی در حوضه می شوند. همچنین با ساده سازی های انجام شده در روش مذکور و انجام محاسبات در محیط نرم افزار GIS به صورت توسعه یک ابزار، نتایج نشان داد که از روش ارائه شده می توان به صورت موثرتری در ارزیابی شبکه ایستگاه های باران سنجی استفاده نمود.

نوسانات عنصر اقلیمی بارش ازنظر مکانی و زمانی و تغییرات شدید آن به تغییرات الگوهای جوی منجر خواهد شد؛ به همین دلیل بررسی روند بارش در مقیاس های مختلف زمانی و مکانی از موضوعات مورد علاقه در اقلیم شناسی محسوب می شود. در پژوهش حاضر، شاخص فصلی بودن بارش با استفاده از روش Markham در 28 ایستگاه باران سنجی استان اردبیل در دوره آماری 30ساله محاسبه و توزیع مقادیر بارش در ماه های مختلف ارزیابی شد. در این زمینه داده های بارندگی روزانه ایستگاه های باران سنجی وزارت نیرو در استان اردبیل به کار رفت؛ سپس براساس روش Markham برای محاسبه متوسط زمان رویداد و شاخص فصلی بودن (SI) از مولفه های S، C و مقدار (بردار متوسط بارندگی یک ساله)، داده های بارندگی روزانه ایستگاه های باران سنجی استفاده شد. در ادامه شاخص فصلی بودن (SI) از نسبت به مقدار کل بارندگی سالیانه به دست آمد. براساس نتایج، بیشترین مقدار شاخص فصلی بودن مربوط به ایستگاه سرعین با مقدار 39/0 است؛ در حالی که کمترین مقدار شاخص فصلی بودن مربوط به ایستگاه های سنین و شمشیرخانی با مقدار 18/0 است. همچنین مقادیر متوسط زمان رویداد، محاسبه شد و براساس نتایج متوسط زمان رویداد، بیست ایستگاه در فصل زمستان، شش ایستگاه در فصل بهار و دو ایستگاه در فصل پاییز است. تعیین توزیع فصلی بارش و تغییرات آن، تاثیر تغییر اقلیم را بر الگوی متغیرهای هیدرواقلیمی ارزیابی و نیز توزیع زمانی بارش در ماه ها و فصول مختلف سال، امکان پیش بینی تغییر در بیلان آب، تعیین الگوی کشت و در مقیاس زمانی کوچک تر پیش بینی سیلاب و خشکسالی را فراهم می کند.

مدل بندی جبری بارش ها در پریودهای مختلف به دلیل ماهیت تصادفی آنها از نظر مکانی و زمانی، همواره با مشکلات عدیده ای همراه بوده و عدم قطعیت در پیش بینی ها از اعتبار برآوردها از طریق مدل های مختلف می کاهد. یکی از روش هایی که در سال های اخیر در رابطه با مدل سازی داده های هیدرولوژیکی مورد توجه قرار گرفته است، استفاده از موجک (Wavlet) به عنوان یکی از روش های نوین و بسیار موثر در زمینه تحلیل سیگنال ها و سری های زمانی است. در این روش سیگنال بارندگی با استفاده از موجک مادر منتخب تجزیه شده و داده های حاصل از تجزیه با معادلات مناسب برازش می یابد و مدل بدست آمده برای پیش بینی استفاده می شود. روش مذکور در مورد پیش بینی بارندگی ماهانه 33 سال آماری ایستگاه باران سنجی زرینگل با میانگین بارندگی سالانه 808 میلی متر از سال آبی 55-1354 تا 87-1386 به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که تجزیه سیگنال با موجک، منجر به ساده تر شدن سیگنال بارندگی می شود. به طوری که همبستگی میان داده های مشاهداتی و محاسباتی 84 درصد به دست آمده و پیش بینی سیگنال بارندگی با دقت بیشتری صورت گرفته است. معنی دار نبودن آزمون F در سطح 90 درصد، تایید کننده نبودن اختلاف معنی دار بین داده های مشاهداتی و محاسباتی است.