در این مطالعه، به منظور تعیین مناطق همگن در تحلیل فراوانی جریان کمینه از دو روش تکنیک های آماری چند متغیره و آزمون بر اساس ضریب تغییرات استفاده شد . نخست یک دسته 17 متغیره اقلیمی، فیزیوگرافی، زمین شناسی و آبشناسی در 16 ایستگاه حوزه آبریز رودخانه اترک با تحلیل عاملی و تجزیه خوشه ای مطالعه شد. روش تحلیل عاملی، 4 عامل مساحت حوضه، بارش متوسط سالانه، درصد سازند نفوذپذیر و شیب متوسط حوضه را به عنوان فاکتورهای مهم نشان داد. تغییر پذیری مکانی امتیازات عاملی توصیف و تفسیر شد و سپس گروه بندی امتیازات عاملی با تکنیک گروه بندی فاصله ای، منطقه مطالعاتی را به دو منطقه همگن تقسیم نمود. در مرحله بعد، جریان کمینه سالانه با تداوم 7، 15،  30و60روزه در هر یک از ایستگاه ها استخراج و آماره S در آزمون ضریب تغییرات محاسبه شد و منطقه مطالعاتی از لحاظ همگنی بررسی شد. نتایج نشان داد بر اساس این آزمون کل منطقه همگن نبوده اما دو منطقه همگن حاصل از تجزیه خوشه ای توسط این آزمون تأیید شد. همچنین هر چه طول دوره آماری بیشتر، مقدارآماره S نسبت به سطح معنی دار آن کمتر و از دقت بیشتری برخوردار می باشد و از این آزمون می توان به راحتی در بررسی همگنی حوزه استفاده نمود.

خشکسالی یکی از بلایای طبیعی است که جوامع بشری، گیاهی و اکولوژی محیط را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. این پدیده دارای مکانیسم پیچیده ای بوده که ماهیت آن کم تر شناخته شده است. برآورد دقیق جریان کمینه به عنوان معیاری جهت اهداف مختلف در مدیریت منابع آب از جمله خشکسالی از اهمیت بسزایی برخوردار است. با توجه به ماهیت پیچده کم آبی ها و مطالعات محدود صورت گرفته، هم چنان تحلیل فراوانی جریان های کمینه یکی از روش های مورد توجه محققان است. بنابراین، در مطالعه حاضر آنالیز فراوانی جریان کمینه حوضه آبریز دز با تداوم های مختلف (7، 10، 15، 30، 60 و 95 روزه) در دوره آماری 1391-1335 با استفاده از توزیع های نرمال  (NOR)، لوگ نرمال (LN)، پیرسون تیپ سه (P3)، نمایی (EXP)، گاما (GAM)، توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته (GEV)، ناکاگامی  (NAK)، رایلی (RAY)، لجستیک (LOG)، لجستک تعمیم یافته (GLOG)، پارتوی تعمیم یافته (GPA) و ویبول (WEI) انجام شد. قبل از برازش توزیع های آماری، ایستایی و همگنی سری های جریان کمینه حوضه آبریز دز به ترتیب با استفاده از آزمون های من- کندال اصلاح شده و آزمون ریشه واحد دیکی- فولر (ADF) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این آزمون ها همگنی و ایستایی داده ها را تایید نمود. در مرحله بعد، توزیع های آماری مختلف بر روی سری های جریان کمینه برازش داده شد و به منظور تعیین توزیع مناسب از آماره های جذر میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) و معیار نش-ساتکلیف (NS) استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که توزیع های آماری LOG و GEV بیش ترین تطابق را با داده های جریان کمینه حوضه آبریز دز داشته است. همچنین توزیع نرمال نیز از عملکرد بسیار خوبی در برآورد جریان کمینه برخوردار بوده و به دلیل سهولت در کاربرد می تواند با خطای قابل قبول برای برآورد جریان کمینه حوضه آبریز دز انتخاب گردد.

با توجه به اهمیت فرایند خنک کردن و گرم کردن یک جسم جامد، تولید انتروپی در جریان محدود در اطراف یک مانع مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، شبیه سازی عددی جریان لایه ای آرام و انتقال حرارت نانو سیال ها با نانو ذرات Al2O3 یا نانو لوله های کربن (CNTs)با شکل های مختلف در نظر گرفته شده است. معادله های ناویر-استوکس و انرژی به صورت عددی در یک سیستم مختصات متناسب با هندسه جسم، با استفاده از روش حجم کنترل حل شده اند. الگوهای جریان و میدان های دما برای مقادیر مختلف غلظت ذرات به طور دقیق بررسی شده اند. علاوه بر این، اثرات شکل و غلظت نانو ذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر نانو سیال ها بر افت فشار و توان پمپ مطالعه شد. از سوی دیگر، کمینه کردن تولید انتروپی به عنوان معیار بهینه سازی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در بیشتر موارد، نانو سیال ها انتقال حرارت و همچنین افت فشار را افزایش می دهند. همچنین، شکل نانو ذرات مکانیزم انتقال حرارت در نانو سیال ها مهم است. نانو سیال ها با نانو ذرات استوانه ای CNT نسبت به نانو سیال های که دارای نانو ذرات Al2O3 با شکل کروی هستند، انتقال حرارت را بیشتر افزایش می دهند. برای نانو سیال حاوی CNT با غلظت %5/0 انتقال حرارت خیلی بیشتر از توان پمپاژ افزایش یافته است که این نانو سیال را یک انتخاب اقتصادی می سازد.

برآورد معتبر جریان کمینه در مناطق خشک و نیمه خشک برای مدیریت آب در زمان و وقوع خشکسالی بسیار مهم است. با وجود این، انتخاب روش های قابل اعتماد برای برآورد جریان کمینه، سخت است و فقدان یا کمبود داده های آب و هواشناسی از توسعه برخی روش ها جلوگیری می کند. آمار کوتاه مدت نه تنها به انتخاب نامناسب تابع توزیع، بلکه موجب عدم انتخاب صحیح شاخص های مدل می شود. منطقه ای کردن فراوانی جریان کمینه رویکردی عمومی برای کاهش این مشکلات است. هدف از این تحقیق ارزیابی روش هیبرید در برآورد جریان کمینه در شمال شرق کشور است. به این منظور از روش جریان کمینه شاخص استفاده شد. ابتدا سری های جریان های کمینه با تداوم 7 روزه محاسبه و مناسب ترین تابع توزیع بر داده ها برازش داده شد. سپس با بهترین تابع توزیع (لوگ پیرسون تیپ سه) مقادیر جریان کمینه با تداوم 7 روزه و دوره بازگشت های مختلف برآورد شد. منطقه مورد بررسی بر اساس نتایج تحلیل خوشه ای در روش جریان کمینه شاخص و بر اساس مساحت در روش هیبری گروه بندی شد. سپس مدل های منطقه ای جریان کمینه بنا بر روش های یاد شده تعیین و با آزمون خطا اعتبار دو روش بررسی شد. نتایج نشان داد روش هیبرید نسبت به روش جریان کمینه شاخص دقت بیشتری دارد و با توجه به خطای کمتر در منابع داده استفاده از آن توصیه می شود.

در طراحی و اجرای پروژه های آبی کوچک در کشور، عمدتا به برآورد سیل توجه شده است و به مساله خشک سالی در برنامه ریزی منابع آب، کمتر اهمیت داده شده است. در این تحقیق به منظور برآورد جریان کمینه، از آمار موجود 28 ایستگاه هیدرومتری در حوزه های کرخه و کارون که دارای شرایط مناسب از نظر طول دوره آماری بودند، استفاده شد. سپس منحنی تداوم جریان برای هر کدام از ایستگاه ها ترسیم گردید و مقادیر دبی جریان های کمینه مورد نیاز آنها استخراج گردید. به منظور تعیین مهمترین عوامل موثر بر جریان کمینه، 21 پارامتر موثر بر جریان کمینه مانند پارامترهای فیزیوگرافی، اقلیمی و زمین شناسی به وسیله سیستم اطلاعات جغرافیایی برآورد گردید. با استفاده از روش تجزیه و تحلیل عاملی، عواملی که کمترین هم بستگی را با هم نشان دادند، انتخاب شدند. این عوامل به ترتیب اهمیت، شامل شیب متوسط حوزه، مساحت، ارتفاع متوسط حوزه، ضریب گراولیوس و شیب آبراهه اصلی بوند، که 80.1 درصد از تغییرات در داده های اصلی را توضیح می دهند. در ادامه، تحلیل منطقه ای به روش رگرسیون چندگانه برای به دست آوردن روابطی بین جریان کمینه و ویژگی های حوزه آبخیز صورت گرفت. در نهایت به منظور مقایسه و ارزیابی صحت مدل های برآوردی، اطلاعات 9 ایستگاه شاهد مورد استفاده قرار گرفت و مقادیر دبی جریان کمینه بر اساس مدل های به دست آمده و با مقادیر متکی بر ایستگاه های شاهد، مقایسه گردید و در نهایت، نتایج نشان دادند که مدل های به دست آمده در این منطقه، در سطح معنی داری 99 درصد، قابل قبول می باشند. در نهایت بررسی جریان های کمینه و تهیه مدل های منطقه ای جریان های کمینه، در مقیاس سراسری، برای برنامه ریزی مدیریت آبی کشور و استفاده از سایر خصوصیات موثر بر روی جریان های کمینه، مانند درصد پوشش گیاهی یا شاخص های مربوط به خاک شناسی و کاربری اراضی و در نهایت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر جریان های کمینه، پیشنهاد می گردد.

افزایش گازهای گلخانه ای ضمن تاثیر بر روی عناصر آب و هوایی، سامانه های متاثر از این متغیرها، نظیر منابع آب، کشاورزی، محیط زیست، بهداشت و اقتصاد را نیز دگرگون می سازد. تغییر آب و هوا، با ایجاد تغییرات در چرخه هیدرولوژی باعث اثرات معنی-داری در منابع آب می شود. برای بررسی تغییرات آب و هوا در آینده، روش های مختلفی وجود دارد که مهمترین آن ها مدل های اقلیمی هستند. مدل های گردش کلی جفت شده (AOGCM) متغیرهای اقلیمی را در وسعت چند ده هزار کیلومتر مربع شبیه سازی می کنند، اما قادر به شبیه سازی فرایندهای منطقه ای و کوچک مقیاس آب و هوا نیستند. برای رسیدن به این مهم، از روش های ریز مقیاس نمایی استفاده می شود که یکی از مهمترین آن ها روش های دینامیکی می باشد. این روش، مبتنی بر بالا بردن قدرت تفکیک و تجزیه هرچه بیشتر مدل های گردش کلی هستند. در این مطالعه، به بررسی اثرات تغییر آب و هوا بر جریان کمینه حوضه کرخه، به عنوان یکی از مهمترین حوضه های کشور از لحاظ آورد آبی و کشاورزی، پرداخته شده است. برای این منظور، از مدل ریز مقیاس نمایی دینامیکی PRECIS برای برآورد بارش و دما در دوره 2070 تا 2100 و تحت دو سناریوی A2 و B2 استفاده شده است. برای برآورد دبی روزانه در سال های آتی نیز از مدل هیدرولوژیکی SWAT (که یک مدل جامع و پیوسته در مقیاس حوضه ای می باشد) استفاده شده است. بدین صورت که مقادیر بارش و دمای خروجی مدل PRECIS تحت سناریو های مختلف به مدل وارد و مقدار دبی روزانه برای زیرحوضه ها برآورد شد. سپس، شاخص های جریان کمینه (سه شاخص Q 75، Q90 و Q95) از منحنی های تداوم و سری جریان های کمینه 10 و 30 روزه در هر یک از زیرحوضه ها محاسبه شد. بررسی شاخص های جریان کمینه طی دوره آینده نشان می-دهد که تحت سناریوی A2، جریان کمینه حدود 70 درصد افزایش خواهد داشت و این افزایش دبی کمینه در قسمت های شمالی حوضه بیشتر است. این در حالی است که تحت سناریوی B2، شاخص ها نشان از کاهش 50 درصدی جریان کمینه در افق 2080 دارند. اما توزیع مکانی جریان کمینه نسبت به دوره پایه تغییری نخواهد داشت. لذا، مناطق مرکزی و تا حدودی شمالی حوضه تحت این سناریو، خشکسالی های شدیدی را تجربه خواهد کرد. از این رو، با توجه به اثرات متفاوت تغییر اقلیم بر جریان کمینه تحت سناریوهای مختلف، در طرح های مدیریتی باید عدم قطعیت سناریو ها و همچنین، وضعیت اقتصادی و اجتماعی منطقه در آینده مد نظر قرار گیرد.

تحلیل سنجه های فراوانی جریان کمینه روشی دقیق و علمی برای مطالعه خشکسالی هیدرولوژیک می باشد. جریان کمینه سالانه را معمولا بصورت کمترین جریان متوسط در چند روز پیاپی از قبیل 7، 15، 30 و 60 روزه در طول یک سال تعریف می کنند. بمنظور تعمیم تحلیل فروانی جریان کمینه در هر ایستگاه که فقط در همان محل اندازه گیری معتبر است، به مناطق فاقد آمار و یا دارای آمار کوتاه مدت از روشهای تحلیل منطقه ای استفاده می گردد. در این تحقیق ضمن محاسبه سریهای جریان کمینه سالانه با تداومهای 7، 15، 30 و 60 روزه، هشت تابع توزیع آماری بر داده ها برازش داده شد. سپس با استفاده از مقایسه میانگین مربعات خطای حاصل از برازش توزیعهای مختلف، توزیع لوگ پیرسون نوع سه بعنوان توزیع مناسب منطقه ای فروانی جریان کمینه معرفی گردید. شرط بکاربردن تحلیل منطقه ای، همگن بودن منطقه مورد مطالعه است. بنابراین همگنی منطقه به کمک آزمون تحلیل خوشه ای بررسی، و دو منطقه همگن شناخته شد. در مرحله بعد، امکان استفاده از روشهای رگرسیون چندگانه (بین جریان کمینه با دوره بازگشتهای خاص و ویژگیهای حوزه آبریز) و شاخص جریان کمینه برای تحلیلهای منطقه ای در مناطق همگن ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد که روش رگرسیون چندگانه سنجه بهتری نسبت به روش شاخص جریان کمینه می باشد. نهایتا با استفاده از مدلهای رگرسیون چندگانه جریان کمینه با دوره بازگشتهای مختلف در مناطق همگن برآورد و نقشه های پهنه بندی جریان کمینه ترسیم گردید. آنالیز نقشه های هم مقدار جریان کمینه نشان داد که با افزایش دوره بازگشت، شدت خشکسالی زیادتر می شود، و حسب دوره بازگشتهای 2 و 10 ساله مناطق مستعد خشکسالی تعیین گردید و مشخص شد که نواحی مرکزی و شرقی حوضه خشکسالی شدیدتری را نسبت به سایر نقاط تجربه می نمایند. بنابراین در مطالعات منابع آب نیازمند توجه بیشتری می باشند.

حفظ اکوسیستم رودخانه وابسته به کمیت و کیفیت رژیم جریان رودخانه است و احداث سدهای بزرگ باعث ایجاد تغییرات کمی و کیفی در رودخانه های پایین دست می شود، از این رو، ضرورت دارد که افزون بر کمیت نیاز آبی رودخانه ها، کیفیت آن­ ها نیز مورد توجه قرار گیرد. لذا، در این تحقیق، بازه ای به طول 22 کیلومتر از رودخانه در پایاب سد طالقان واقع در استان البرز (103 کیلومتری شهر کرج) با هدف تعیین کمینه جریان از نظر کمی مطابق با استاندارهای زیستی آبزیان انتخاب شد. بر این اساس، متوسط دبی سالانه و ماهانه رودخانه در چهار ایستگاه در بازه مورد مطالعه به فاصله تقریبی شش کیلومتر از یکدیگر برآورد شد. از آنجا که بین پارامترهای هیدرولیکی رودخانه مانند عمق و سرعت جریان با زیستگاه گونه هدف (مانند ماهی شاخص) رابطه وجود دارد، مقدار اندازه ­گیری شده میدانی برای تشخیص شرایط بهینه زیستگاه ­ها محاسبه شد. همچنین، در این بازه مطالعاتی، برای مقایسه تغییر احتمالی غلظت آلاینده ­ها، هر یک از پارامتر­های کیفیت آب با غلظت­ استاندارد آن برای زیست و بقای ماهی قزل آلا به عنوان شاخص اکولوژیکی استفاده و مشخص شد که از بین 17 پارامتر فیزیکوشیمیایی کیفیت آب، پارامتر سولفات (SO4) و غلظت آن را می­توان به عنوان مناسب ترین شاخص تعیین کمینه جریان زیست محیطی برای زیست ماهی قزل آلای خال قرمز در رودخانه طالقان در نظر گرفت که برای تعیین آن از آزمون مقایسه میانگین غلظت با غلظت های استاندارد پارامترهای کیفیت آب برای زیست ماهی قزل آلا از نرم افزار SPSS-24 و روش One Sample T Test استفاده شد.