در مطالعات سیل وجود داده های پیوسته در پایه زمانی مناسب از اهمیت خاصی برخوردار است. به دلیل کمبود داده های سیل و ناقصی زیاد آمار آن در بسیاری از حوضه های آبخیز مناطق خشک و نیمه خشک، تا کنون روش های متعددی برای بازسازی و تکمیل داده ها ارائه شده است. در این پژوهش کارایی برخی از روش های مذکور در بازسازی نواقص دبی های حداکثر لحظه ای در مناطق خشک و نیمه خشک مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور آمار مربوط به دبی حداکثر لحظه ای در 29 ایستگاه هیدرومتری واقع در حوضه ایران مرکزی طی سال های 86-1344 جمع آوری و پس از کنترل همگنی و صحت داده ها با استفاده از آزمون های توالی، ماکوس و گروبز- بک، اقدام به بازسازی نواقص آماری به کمک آمار دبی حداکثر روزانه، از روش های رگرسیون، شبکه عصبی مصنوعی، خوارزمیک ژنتیک و شبکه عصبی فازی گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد در کلیه ایستگاه های مورد مطالعه روش عصبی فازی نسبت به سایر روش های مورد بررسی از دقت بالاتری برخوردار می باشد.

با توجه به وسعت کشور ایران و تنوع آب و هوایی در نقاط مختلف آن و تغییرپذیری رژیم بارشی ضرورت دستیابی به روش های نوین محاسبات سیلاب را ایجاد می کند. بدین منظور لازم است کارایی روش های جدید در مقایسه با روش های مرسوم در نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گیرد تا در صورت تطابق مناسب برای نواحی مختلف برای محاسبات سیلاب مورد استفاده قرار گیرد. دو روش مرسوم به دست آوردن پارامترهای آماری محاسبات سیلاب یکی روش گشتاور معمولی و دیگری روش بیشینه درست نمایی وجود دارد که هر دو مورد این روش ها در نرم افزار Hyfa مورد محاسبه قرار می گیرد و از نتایج آن در کشور ما نیز استفاده می شود. روش جدید دیگری که در چندین سال اخیر در دنیا برای محاسبه این پارامترهای آماری مورد استفاده قرار می گیرد، روش گشتاورهای خطی است که توسط کارشناسان برجسته هیدرولوژی در بسیاری از نقاط دنیا کارایی آن مورد ارزیابی قرار گرفته است و توصیه های مفیدی نیز برای استفاده از این روش نوین ارایه شده است. هدف این پژوهش نیز ارزیابی چنین کارایی در حوزه انتخاب شده ای به نام حوزه آبخیز شیخ عثمان شهرستان اشنویه از توابع استان آذربایجان غربی بوده است تا کارایی این روش نوین در این منطقه مورد ارزیابی قرار گرفته و در صورت مناسب بودن استفاده از آن به دیگر مناطق نیز بسط یابد. نتایج این پژوهش نیز نشان می دهد که در پنج ایستگاه انتخاب شده منطقه و با توجه به مقایسه سه روش محاسبه پارامترهای آماری مورد استفاده در دبی حداکثر سیلاب شامل روش گشتاور معمولی، روش بیشینه درست نمایی و روش گشتاور خطی، بهترین روش و توزیع انتخاب شده روش نوین گشتاور خطی و توزیع گمبل بوده است و لذا کارایی این روش برای محاسبه دبی حداکثر لحظه ای سالانه سیلاب با دقت بالاتری را نسبت به روش های مرسوم قبلی نشان می دهد.

برآورد دبی های حداکثر لحظه ای در زیر حوضه های فاقد آمار از اهمیت زیادی برخوردار است. استفاده از مدل منطقه ای یکی از روشهایی است که در آن دبی حداکثر لحظه ای بصورت تابعی از مساحت حوضه تعریف می شود ولی انتظار می رود شدت سیل تابعی از سایر پارامترهای فیزیوگرافیک و اقلیمی نظیر ضریب شکل، بارندگی متوسط حوضه و … باشد. هدف از تحقیق حاضر یافتن مناسب ترین مدل برای تخمین دبی های حداکثر لحظه ای با دوره های بازگشت مختلف در زیر حوضه های گرگانرود می باشد. با بررسی ایستگاه های هیدرومتری حوضه مورد مطالعه20 ایستگاه انتخاب گردیده و در حوضه های ایستگاه های مزبور، 13 عامل فیزیوگرافیک و اقلیمی استخراج شده است. سپس با استفاده از تجزیه و تحلیل عاملی، پنج عامل مهم انتخاب گردیده که در مجموع 93.9 درصد واریانس تغییرات در داده های اصلی را نشان می دهند. با استفاده از دو عامل مساحت و تراکم زهکشی، مناطق همگن هیدرولوژیکی مطابق تحلیل خوشه ای مشخص گردیده اند. با بکارگیری روش رگرسیون چند متغیره و پنج عامل منتخب، مدلهای برآورد دبی با دوره های بازگشت مختلف در دو حالت ارائه گردید که در حالت اول برای کل منطقه بدون در نظر گرفتن مناطق همگن و در حالت دوم مدلها در مناطقی با شرایط همگن در نظر گرفته شد و در نهایت نتایج به دست آمده از دو نوع مدل مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. بطوریکه در سه گروه همگن بترتیب 5 زیرحوضه با R2 برابر یک و MSD برابر صفر مدل قابل قبول نبوده، در گروه همگن دوم با 10 زیر حوضه اگر چه با توزیع F و سطح اطمینان معنی داری بوده ولی مقدار2 R پایین تری رانشان می دهد و بالاخره در گروه همگن سوم مانند گروه همگن 1 برای 5 زیر حوضه با وجود R 2 برابر یک در توزیع F معنی دار نبوده است. در استفاده از این مدل ها با توجه به ضریب تبیین و آزمون F برای کل حوضه مناسب به نظر آمده، لذا برای دوره بازگشت های 2، 3، 5 و 10 ساله با تأکید بر تأثیر عامل مساحت بر میزان دبی حداکثر لحظه ای با نتایج دیگر محققان مطابقت دارد. در دوره های بازگشت 25،50 و 100 ساله علاوه بر مساحت، ارتفاع متوسط حوضه نیز به عنوان عامل مهمی در میزان دبی های حداکثر لحظه ای مورد توجه قرار گرفته است که با نتایج مطالعات در دیگر حوضه های جهان مطابقت دارد.

یکی از اهداف مهم مطالعات هیدرولوژی در حوزه های آبخیز، پیش بینی کمی فرایند بارش – رواناب و تعیین دبی عبوری در خروجی حوزه آبخیز می باشد. وجود ارتباط بین ژئومورفولوژی و هیدرولوژی این امکان را فراهم می آورد تا در حوزه هایی که از نظر ژئومورفولوژی تشابه وحود دارد، با ایجاد روابط بین این دو، برآورد هیدرولوژی در حوزه های فاقد آمار را به دست آورد. بر این اساس، از دیرباز تهیه هیدروگراف واحد لحظه ای (IUH)، بویژه هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی (GIUH)، مورد توجه محققین و پژوهشگران در نقاط مختلف دنیا قرار گرفته است. تحقیق حاضر به منظور بررسی میزان کارایی هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی در تعیین شکل و ابعاد هیدروگراف خروجی یک رگبار با شدت و مدت معین انجام شده است. سپس مدل مورد تحقیق با مدل های اشنایدر، SCS، هیدروگراف مثلثی و روش های  Rossoو ژئومورفوکلیماتیک در حوزه مقایسه شده و کارآمدترین مدل در برآورد هیدروگراف خروجی برای مناطق مشابه معرفی گردیده است. برای حوزه مورد مطالعه، آمار بارش و رواناب وقایع سیلاب گردآوری گردید و هیدروگراف خروجی به وسیله روش های مذکور شبیه سازی شد. مقایسه هیدروگراف های شبیه سازی شده توسط مدل های مورد تحقیق و هیدروگراف های مشاهداتی وقایع انتخابی، نشان داد که برای حوزه کسیلیان، مدل ژئومورفولوژی دارای کمترین مقادیر میانگین خطای نسبی(MRE)  و میانگین توان دوم خطا (MSE) بوده و همچنین روش ژئومورفولوژی نسبت به روش های اشنایدر،SCS ، مثلثی،Rosso  و ژئومورفوکلیماتیک به ترتیب 91.06، 99.11، 88.642، 48.19 و 4.94 درصد برتری دارد. مطابق نتایج تحقیق روش ژئومورفولوژیک نسبت به مدل های دیگر از کارآیی بالاتری برخوردار می باشد، لذا از روش مذکور می توان برای شبیه سازی هیدروگراف سیلاب هایی که در ایستگاه هیدرومتری ثبت نشده اند استفاده نمود.

از اهداف مهم هیدرولوژی، پیش بینی کمی چگونگی فرایند بارش – رواناب و انتقال آن به نقطه خروجی و در نهایت تعیین میزان دبی عبوری در خروجی حوزه است. بدین منظور در حوزه های آبخیز می توان درصد کارایی مدلهای منطبق با تئوریهای علمی تشریح کننده پدیده های هیدرولوژیکی را با مقایسه خروجی این مد لها با داده های هیدرولوژیکی ثبت شده تعیین کرد. تحقیق حاضر با هدف بررسی دقت، صحت و درجه اطمینان تئوری های آبنمود واحد لحظ های ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک در تعیین شکل و ابعاد آبنمود رواناب خروجی یک رگبار با شدت و مدت معین انجام شده است. سپس مدل های مورد تحقیق با مدل های ناش، روسو و SCS مقایسه شده و کارامدترین مدل در برآورد آبنمود جریان خروجی برای مناطق مشابه معرفی گردیده است. مقایسه کارایی روشهای مورد بررسی از شاخص آماری میانگین خطای نسبی (MRE) و میانگین توان دوم خطا(MSE) ، حاکی از آن است که روش ژئومورفولوژیک نسبت به ژئومورفوکلیماتیک، ناش، روسو و SCS به ترتیب 106.56، 171.12، 106.79 و 112.64 درصد و روش، ژئومورفوکلیماتیک نسبت به ناش، روسو،SCS  به ترتیب 160.57، 100.21 و 105.69 درصد برتری دارند. در نتیجه، روش ژئومورفولوژیک نسبت به مدلهای دیگر از کارایی بالاتری برخوردار است.