متغیر بودن رژیم های بارندگی و جریان رودخانه در سال های مختلف، در عین حالی که تاییدی بر تکرار پدیده خشکسالی است، اتخاذ یک راه کار مناسب را ایجاب می کند. در این مقاله یک مدل برنامه ریزی ریاضی که تلفیقی از برنامه ریزی غیر خطی(به عنوان زیر مدل 1) و برنامه ریزی پویای استوکاستیکی (به عنوان زیر مدل 2) برای یک سد یک منظوره جهت مصارف کشاورزی است، تدوین گردید. در زیر مدل1، با توجه به مقادیر مشخصی از متغیرهای حالت (حجم آب مخزن در ابتدا و انتهای فصل زارعی و میزان بارندگی و رژیم رودخانه در طول فصل زراعی)، مناسب ترین الگوی بهره برداری از مخزن سد و تخصیص بهینه آب بین گیاهان مختلف و در نهایت سود حاصل از زراعت به دست می آید. زیر مدل 2 به اطلاعات سودهای حاصل از زراعت در ازای کلیه ترکیبات مختلف از متغیرهای حالت به انضمام ویژگی های استوکاستیکی جریان رودخانه و بارندگی نیاز دارد. با اجرای این زیرمدل، می توان مناسب ترین حالت وضعیت آب در مخزن سد در انتهای فصل رشد، منوط به داشتن بقیه متغیرهای حالت، را به نحوی که عملکرد کل سیستم در طول سال حداکثر گردد، بدست آورد. بنابراین با سنجش حجم آب مخزن در ابتدای فصل زراعی و برآورد مناسبی از رژیم رودخانه و بارندگی در طی این فصل، که با تحلیل داده های تاریخی می تواند به دست آید، میزان آب بهینه در مخزن سد در انتهای فصل زراعی را می توان برآورد نمود. با مراجعه به نتایج اجرای زیر مدل 1 مربوط به این حالت، الگوی بهینه بهره برداری از مخزن و تخصیص بهینه آب بین گیاهان زراعی موجود برای شرایط واقعی تحت بررسی به دست می آید. این روش متضمن استفاده بهینه از منابع آبی موجود در کلیه شرایط، خصوصا در شرایط خشکسالی بوده و به عنوان یک راه کار مدیریتی جهت اعمال برای چنین سدهایی پیشنهاد می شود. مدل کامپیوتری تهیه شده برای یک سد مخزنی واقع در استان خراسان اجرا گردید و نتایج حاصله مورد بحث قرار گرفت.

یکی از سازه هایی که نقش مهمی در بهبود عملکرد کانال های اصلی آبیاری ایفا می کند، مخازن درون مسیری می باشد. بهره برداری مناسب از این مخازن نیازمند هماهنگی بین سازه های ورودی و خروجی آن با شرایط جریان در سراب کانال و کانال های بالادست و نیازهای پایین دست می باشد. در صورتی که بهره برداری مخزن با هماهنگی با سایر بخش های شبکه انجام گیرد، جریان پایدارتری در کانال برقرار شده که این امر سبب کاهش نوسانات جریان و تاخیر در تحویل آب و بهبود عملکرد کانال می شود. در این تحقیق مدل ریاضی مخزن دریاچه شهرک و سیستم کانال های ورودی و خروجی آن در شبکه آبیاری مغان در محیط شبیه ساز هیدرودینامیک ICSS تهیه شد. برای بررسی نقش مدیریت بهره برداری مخزن در بهبود بهره برداری سیستم کانال مورد مطالعه، مدل ریاضی تهیه شده برای هشت گزینه بهره برداری در شرایط تغییرات تدریجی و ناگهانی کاهش و افزایش دبی ورودی از سراب کانال، در دو حالت با و بدون بهره برداری مخزن مورد آزمون قرار گرفت. نتایج شاخص های ارزیابی عملکرد حاکی از کاهش زمان عکس العمل سیستم و بهبود شاخص پایداری توزیع در همه گزینه ها، بهبود شاخص کفایت در گزینه های کاهشی و بهبود شاخص راندمان در گزینه های افزایشی با اعمال مدیریت بهره برداری مخزن بودندبه نحوی که بهبود 45/0 % و 57/6 درصدی به ترتیب در شاخص های کفایت و پایداری کفایت تحویل برای آبگیر اصلی آن به دست آمد.

در این تحقیق،‏ کاربرد برخی روش های بهره برداری زمان حقیقی بر روی سامانه تک مخزنی کارون 4،‏ به منظور کاهش کمبود مجموع نیازهای شرب،‏ صنعت و کشاورزی بررسی شده است. این روش ها شامل سیاست بهره برداری استاندارد (SOP)‎،‏ برنامه ریزی پویای تصادفی (SDP)‎ و انواع منحنی های فرمان بهره برداری با درجه های توانی مختلفی از آورد و حجم ذخیره مخزن می باشند. جهت رتبه بندی روش های مزبور از روش تصمیم گیری چندشاخصه الکتر  (ELECTRE I)‎ 1با ترکیب شاخص های تابع هدف و معیارهای عملکرد کارآیی مخزن (اعتمادپذیری،‏ برگشت پذیری و آسیب پذیری) استفاده شده است. این رتبه بندی در دو حالت مختلف با درنظر گرفتن: (1) معیارهای کارآیی و (2) تابع هدف و معیارهای کارآیی و با وزن های یکسان برای کلیه شاخصها صورت گرفته است. بدین طریق پس از مقایسات صورت گرفته منحنی های فرمان مطرح شده به عنوان سیاست مناسب در بهره برداری به هنگام برگزیده شده اند که با آزمون منحنی برگزیده برای سال های آماری خشک،‏ نرمال و مرطوب،‏ اعتبار این مدل ها اثبات شده است.

برقراری سازش و مصالحه بین ذینفعان بهره برداری سامانه مخازن، یکی از مهمترین مسائل مطرح در حوزه مدیریت منابع آب می باشد. انگاره بازیها بطور عام، و شبیه حل اختلاف نش بطور خاص، از جمله روشهایی به شمار می روند که با توجه به اختلافات موجود، و با در نظر گرفتن میزان مطلوبیت هر یک از ذینفعان، به جستجوی راه حل بهینه در فضای تصمیم می پردازند. در این تحقیق، مساله بهره برداری بهینه از سامانه سه مخزنه با اهداف تولید کارمایه برق آبی، و تامین نیاز پایین دست، مد نظر قرار گرفته است. جهت مشخص نمودن تاثیر یکپارچه سازی اهداف بهره برداری، ابتدا ذینفعان هر مخزن به صورت همزمان، سپس در قالب معرفی توابع هدف مستقل، به صورت جداگانه، در نظر گرفته شده اند. نتایج حاکی از افزایش مطلوبیت ذینفعان هر مخزن در حالت معرفی توابع هدف به صورت مجزا بوده است. در گام بعدی، جهت برقراری سازش بین ذینفعان (تولید کارمایه برق آبی و تامین نیاز پایین دست)، توابع مطلوبیت در قالب تابع نش استفاده شده است. جواب حاصل از اجرای شبیه فوق، نقطه ای از فضای تصمیم است که بیشترین مطلوبیت همزمان را برای هر یک از ذینفعان فراهم می سازد. در این حالت، سامانه مخازن به دو گروه مخازن موازی بالادست، و مخزن پایین دست تقسیم شده است که ذینفعان آن در تلاش برای تولید کارمایه برق آبی و تامین نیاز پایین دست می باشند. نتایج حاکی از آنند که مجموع مطلوبیتهای سامانه در حالت مخازن موازی بالادست و مخزن پایین دست برابر با 5.872 واحد خواهد بود که 0.472 درصد بیش از مجموع مطلوبیتهای سامانه با در نظر گرفتن مخازن به صورت مجزا می باشد.

یکی از مراحل مهم در توسعه مدل های احتمالی ضمنی و مدلهای بهینه سازی بلندمدت بهره برداری از مخزن چگونگی ترکیب مجموعه ای بزرگ از جواب های بهینه برای ساخت قوانین بهره برداری است. در این تحقیق در ابتدا یک مدل بهینه سازی از نوع برنامه ریزی پویا(DP) برای بهره برداری بلندمدت از مخزن توسعه یافته است. سپس مسیرهای بهینه حاصل از مدل فوق به عنوان ورودی به سه نوع مدل استنباط قوانین بهره برداری شامل رگرسیون خطی چند متغیره، رگرسیون فازی و تحلیل آماری جریانهای خروجی بهینه استفاده شده اند. تخمین پارامترهای مدل رگرسیون فازی به حل یک مساله برنامه ریزی خطی منتهی می شود که تابع هدف آن حداقل کردن مجموع فازیت مدل است. این هدف با حداقل کردن بازه تغییرات ضرایب مدل رگرسیون فازی، تحت محدودیت قرار گرفتن مقادیر مشاهداتی از متغیر وابسته در درون بازه تغییرات مقادیر فازی پیش بینی شده توسط مدل، تامین می گردد. قوانین بهره برداری استنباط شده به سه روش فوق شبیه سازی شده و در سیستم مخزن سد دز مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج حاصل از مقایسه سه روش فوق نشان می دهد اگر چه قوانین بهره برداری منتج از رگرسیون خطی از نظر برازش به مقادیر حاصل از مدل بهینه سازی بر سایر روشها برتری دارد، لیکن در شبیه سازی، و خصوصا در مواقعی که قوانین بهره برداری در شرایط عدم قطعیت ناشی از کمبود اطلاعات آورد ورودی به مخزن ارزیابی شوند، مدل رگرسیون فازی عملکرد بهتری دارد. این مساله نشان می دهد در مواقعی که مجموعه داده های موجود از یک پدیده شامل تمامی جنبه های رفتاری آن پدیده که در واقعیت بروز میکنند نباشد، تلاش برای یافتن معادله ای که به بهترین شکل و با کمترین خطا مجموعه اطلاعات مذکور را نمایندگی کند، لزوما بهترین راه حل نیست. در مقابل بایستی در جستجوی رابطه ای بود که حساسیت آن در مواجهه با شرایطی که در مجموعه داده های موجود نمود نیافته اند، کمتر است.

مدیریت منابع آب نیازمند تصمیم گیری آینده نگر با رویکردی جامع است. علم پویایی سیستم، یک ابزار مدیریتی بر اساس این نگرش می باشد. این علم قادر است شبیه سازی سیستم های پیچیده منابع آب را برای پشتیبانی تصمیم گیری انجام دهد. به کمک این شبیه سازی پیامدهای نامشخص تصمیم گیری ها آشکار می شود. هدف عمده این روش شبیه سازی، تسریع و تسهیل یادگیری رفتار سیستم ها در شرایط فعلی و آینده است. روش پویایی سیستم در واقع روش شبیه سازی شیءگرا و بر پایه بازخورد است که می تواند علاوه بر تشریح سیستم های پیچیده بر اساس واقعیت، امکان دخالت کاربر در توسعه مدل و جلب اطمینان وی را در طول فرآیند مدل سازی فراهم نماید. افزایش سرعت در توسعه مدل، قابلیت توسعه گروهی مدل، ارتباط موثر با نتایج و افزایش اعتماد به مدل در اثر مشارکت کاربر از مهمترین قابلیت های این روش شبیه سازی می باشد. سادگی ایجاد تغییر در مدل و قابلیت انجام آنالیز حساسیت، این روش را از دیگر روش های تحلیل مدل سازی جذاب تر نموده است. در این تحقیق مدلی از سد دامغان واقع در استان سمنان به روش پویایی سیستم توسعه داده شده است. هدف از این مدل سازی تعیین تاثیر سیاست های مختلف بهره برداری بر رفتار مخزن و میزان تامین نیازهای پایین دست در افق آینده (سال 1410) می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردید که با اجرای سیاست های مناسب نه تنها می توان نیازهای مورد نظر را در حالت موجود در حد قابل قبولی تامین نمود، بلکه می توان توسعه نیازها را نیز در نظر گرفت. همچنین تعیین ارتفاع بهینه سد به صورتی که بتواند نیازهای مختلف را در حد قابل قبول تامین نماید، مورد بررسی قرار گرفت.