تخمین رواناب سطحی و زیرسطحی به عنوان اجزاء رواناب مستقیم حوضه جهت طراحی سازه های هیدرولیکی بسیار حائز اهمیت است. در بسیاری از حوضه ها با نفوذپذیری خاک تراوا و پوشش گیاهی مناسب، جریان زیرسطحی از اهمیت بالایی در ایجاد رواناب برخوردار است. در این تحقیق از سازوکار هورتونی برای تخمین رواناب سطحی صفحات حوضه با کاربرد روش موج جنبشی استفاده گردید. برای پیش بینی جریان زیرسطحی دامنه های آبخیز از حل معادله ریچاردز در محیط غیراشباع توسط نرم افزار Hydrus استفاده شد و آب نگار رواناب زیرسطحی دامنه ها محاسبه گردید. برای صحت سنجی از داده های آزمایشگاهی دستگاه باران ساز به طول 2 متر، عرض 1 و عمق 0. 35 متر با خاک بافت ماسه ای متوسط استفاده شد. آزمایش ها تحت سه زاویه شیب 1/0، 3، 6 و 9 درجه و تحت بارش های 31. 73، 47. 6 و 63. 46 میلی متر بر ساعت انجام گرفت. جریان سطحی و زیرسطحی دستگاه به ترتیب با نتایج روش موج جنبشی و نتایج مدل Hydrus مقایسه گردید. متوسط خطای پیش بینی اوج رواناب سطحی با کاربرد روش موج موجی در 12رویداد محاسبه شده 3. 5 درصد و متوسط خطای پیش بینی اوج ر رواناب زیرسطحی در 9 رویداد 10 درصد بوده است که مقادیر مناسبی هستند. نتایج مدل Hydrus جهت تخمین رواناب دامنه های افقی با شیب صفر دارای 40 درصد خطا در محاسبه اوج رواناب زیرسطحی بود که مناسب نبوده اند.

رواناب سطحی از مهم ترین بخش های چرخه هیدرولوژیکی به شمار می رود و تخمین دقیق آن نقش مهمی در مدیریت حوضه آبریز و طراحی سازه های آبی دارد. از این رو استفاده و توسعه روش های دقیق و قابل اعتماد جهت مدل سازی رواناب حوضه ها ضروری است. اتوماتای سلولی یک روش بنیادی برای شبیه سازی سیستم های پیچیده است. برای مدل سازی رواناب سطحی با استفاده از اتوماتای سلولی، حوضه آبریز به صورت شبکه ای از سلول ها تعریف می شود. تراز آب به عنوان حالت سلول بیان می شود و با استفاده از قوانین انتقال، سلول ها از یک حالت به حالت دیگر با گذشت زمان بروزرسانی می شوند. در این مقاله رواناب حاصل از بارش به روش اتوماتای سلولی شبیه سازی شده است. ابتدا رواناب سطحی بر روی چند مدل مستطیلی با استفاده از روش اتوماتای سلولی مد ل سازی شده و جهت صحت سنجی، نتایج مدل اتوماتای سلولی با روش های تحلیلی موجود مقایسه گردیده است. در ادامه با استفاده از مدل اتوماتای سلولی رواناب در حوضه آبریز Con واقع در کشور اسپانیا شبیه سازی شده و مقادیر دبی محاسباتی با مقادیر مشاهداتی مقایسه شده است. مقایسه نتایج مدل اتوماتای سلولی و روش های تحلیلی نشان می دهد که مدل اتوماتای سلولی از دقت بالایی برخوردار است. همچنین در مدل سازی رواناب حوضه آبریز Con مقادیر ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا و ضریب نش-ساتکلیف به ترتیب 99/0، 11/0 و 97/0 می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش اتوماتای سلولی می تواند به عنوان یک روش کاربردی و دقیق برای مدل سازی رواناب استفاده شود.

پوشش سنگ ریزه سطحی عاملی مهم در کنترل فرسایش شیاری خاک در مناطق کم آب و خشک، به ویژه در مناطقی که امکان استقرار پوشش گیاهی در اثر شوری و یا خشکی بیش از حد امکان پذیر نیست، شناخته می شود. بدین منظور، اثر پوشش های مختلف سنگ ریزه سطحی بر میزان رواناب و رسوب بررسی شد. به این منظور، 36 کرت با طول و عرض به ترتیب 20 و نیم متر در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد با شیب سه درصد احداث گردید. تیمارها شامل چهار سطح پوشش سنگ ریزه (صفر، 10، 20 و 30 درصد) و سه شدت جریان سطحی (5/2، 5 و 5/7 لیتر در دقیقه) در سه تکرار بودند، که در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که، میزان رواناب و رسوب با افزایش پوشش سنگ ریزه ای سطحی به ترتیب به صورت خطی و نمایی کاهش یافت (001/0˂ P). همچنین، نتایج نشان داد که، مقدار پوشش سنگ ریزه سطحی موثر در کاهش میزان رواناب و رسوب با افزایش مقدار جریان های سطحی متفاوت می باشد، به طوری که در جریان سطحی با دبی 5/2 و 5 لیتر در دقیقه، 20 درصد و برای جریان سطحی 5/7 لیتر در دقیقه، 30 درصد سنگ ریزه سطحی مناسب بود.

یکی از مهمترین اثرات تغییر کاربری اراضی و تبدیل حوضه های طبیعی به شهری، کاهش سطوح نفوذپذیر و در نتیجه افزایش احتمال وقوع سیلاب های شهری و آبگرفتگی معابر در هنگام بارندگی می باشد. با توجه به افزایش بی سابقه وسعت شهر مشهد در سال های اخیر و به دنبال آن افزایش پتانسیل رواناب ناشی از بارندگی ها از یک طرف و کمبود جدی منابع آب از طرف دیگر، انجام یک مطالعه جامع در ارتباط با رواناب های سطحی در شهر مشهد و چگونگی مدیریت آنها ضرورت جدی پیدا کرده است. در این تحقیق، پس از انجام حوضه بندی با توجه به اطلاعات موجود ابتدا فرآیند بارش-رواناب با استفاده از مدل HEC-HMS برای بخشی از زیرحوضه های شهری و طبیعی مشهد واسنجی و سپس حجم رواناب برای کل شهر محاسبه گردیده و در نهایت چگونگی مدیریت و امکان فنی و اقتصادی بویژه ذخیره رواناب تولید شده جهت استفاده در فضای سبز بررسی شده است. نتایج بدست آمده از تحقیق حاضر نشان می دهد که علی رغم حجم بالای رواناب تولید شده، انتظار حل مشکل صرفا با احداث مخزن ذخیره به دلیل محدودیت های مکانی به جز در چند نقطه محدود چندان قابل توجیه نیست. به عبارت دیگر نسبت هزینه لازم برای ذخیره و استفاده هر متر مکعب رواناب بسیار بالا و غیر اقتصادی است. لذا رویکرد اصلی استفاده از پتانسیل دریاچه ها و مخازن موجود و استفاده از ذخیره ی رواناب حوضه بند گلستان در 5 کیلومتری جنوب غرب مشهد می باشد.

یکی از عوامل آلوده کننده منابع آب، رواناب های آلوده شهری است. بار آلاینده در بخش اولیه رواناب های سطحی شدید است که به این پدیده شست و شوی اولیه گفته می شود. در صورت وجود شست و شوی اولیه تنها کنترل بخش اولیه رواناب های سطحی برای حذف آلاینده ها کافی است. طی ده رخداد بارندگی از رواناب سطحی تولید شده در حوزه سی و سه پل شهر اصفهان به صورت لحظه ای نمونه برداری شد و در نهایت مشخص گردید که غلظت جامدات، جامدات معلق و مواد آلی شیمیایی از حدود مجاز بیشتر است و هم چنین شست و شوی اولیه در مورد جامدات کل، جامدات معلق و مواد آلی شیمیایی از دیگر آلاینده ها شدیدتر است. با استفاده از روش های آماری عوامل موثر در تشدید شست و شوی اولیه مشخص گردید.

زمینه و هدف رواناب شهری به عنوان یکی از منابع آب قابل احیا و با ارزش در بسیاری از نقاط خشک و نیمه خشک جهان مطرح است. درک چگونگی استفاده از این منابع به صورت بهداشتی امری مهم و حیاتی است. در این پژوهش هدف تعیین خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی رواناب سطحی شهر زاهدان برای مصارف آبیاری بود. روش ها این تحقیق یک مطالعه توصیفی-مقطعی بود. نمون ه برداری به صورت لحظه ای در دو رخداد بارندگی در محل تقاطع مسیل آذرخشی و پاسداران گرفته شد. نمونه ها از نظر پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و میکروبی طبق کتاب روش های استاندارد آزمایشات آب و فاضلاب و همینطور شاخص های کیفی آبیاری مورد بررسی قرار گرفتند و سپس نتایج حاصله با استاندارد محیط زیست ایران و FAO برای آب کشاورزی مقایسه شد. نتایج میانگین پارامترهای COD و BOD5به ترتیبmg/l 359 و 56/6 و میانگین فلزات سنگین نیکل، روی، کادمیوم، سرب، مس، کروم، آهن در بخش محلول به ترتیب mg/l 6/8، 66/66، 1، 2/2، 8/93، 5/1 و92/5 بود. میانگین کل کلیفرم ها MPN/100 ml 38333 مشاهده شد. همچنین میانگین شاخص های کیفی آبیاری از جمله SAR و Na% به ترتیب 20/1 و 59/2% بود. نتیجه گیری نتایج تحقیق نشان داد که رواناب سطحی مسیل های اصلی زاهدان از نظر بسیاری از پارامترها از جمله فلزات سنگین مانند نیکل، روی، سرب، مس و کروم و همینطور کدورت، TSS، TDS، سدیم، کلکلی فرم ها وCOD بالاتر از حداکثر مجاز تعیین شده DOE و FAO برای مصارف کشاورزی قرار دارد.

اگرچه مطالعات آزمایشگاهی رواناب و فرسایش در مقیاس کرت به دلیل مزایای پژوهشی اجتناب ناپذیر هستند، اما انجام این مطالعات مستلزم دست خوردگی، انتقال به آزمایشگاه و آماده سازی خاک برای قرارگیری در کرت ها بوده و این اقدامات به نوبه خود به کاهش اعتبار نتایج منجر می شوند. با این حال علی رغم اهمیت این موضوع، تاکنون کم تر به ارزیابی اثرات آماده سازی خاک بر متغیرهای رواناب و رسوب پرداخته شده است. بنابراین پژوهش حاضر به منظور مقایسه روانابسطحی در دو حالت خاک دست نخورده (شرایط طبیعی) و دست خورده (طی مراحل مختلف آماده سازی خاک برای مطالعات آزمایشگاهی) انجام گرفت. بدین منظور کرت های صحرایی با ابعاد 1×1 متر در دو حالت خاک دست نخورده و دست خورده در دامنه ای دارای خاک شنی – رسی - لومی با شیب ثابت 18 درصد در حاشیه روستای کدیر در بالادست حوزه آبخیز آموزشی - پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس تحت بارندگی شبیه سازی شده با سه شدت 40، 60 و 80 میلی متر در ساعت قرار گرفت. سپس زمان شروع رواناب در خروجی هر رت ثبت و حجم و ضریب رواناب در پنج فاصله زمانی سه دقیقه پس از شروع رواناب اندازه گیری شد. بر مبنای نتایچ حاصل از این پژوهش، میانگین زمان شروع، حجم و ضریب رواناب کرت در اثر دست خوردگی خاک به طور معنی دار (p<0.01) و به ترتیب 2.29، 3.45 و 2.79 برابر افزایش یافتند که این موضوع به وضوح نشان دهنده عدم امکان تعمیم نتایج آزمایشگاهی رواناب و فرسایش به شرایط طبیعی بدون لحاظ اثرات ناشی از دست خوردگی خاک است. نتایج هم چنین نشان داد که عوامل دست خوردگی خاک و شدت بارندگی اثر متقابل هم افزایی بر زمان شروع رواناب و اثر متقابل هم زدایی بر حجم و ضریب رواناب داشتند.

با استفاده از سنجش از راه دور برای تقسیم بندی پوشش اراضی، و داده های بارندگی رادار و با بهره گیری از مدلهای توزیع رواناب سطحی می توان مدلهای پیش بینی آورد رسوب را بهبود داد. با محاسبه دبی رسوب بطور مجزا برای هر کلاس از کلاسهای تقسیم بندی پوشش اراضی و روندیابی آن بطرف پایین دست، کل آورد رسوب محاسبه می گردد. با استفاده از داده های تجربی، واسنجی و پیش بینی مدل، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مدل نشان می دهد که نمودارهای دبی رسوب قابل مقایسه با داده های مشاهده ای می باشند.

مشکلاتی که در عصر حاضر در چرخه آب پدید آمده، هزینه ای است که انسان به دلیل عدم شناخت صحیح این چرخه پیچیده و نیز نداشتن برنامه ریزی در طرح ها به لحاظ ارتباط بین مدیریت آب و تحولات جوامع، متحمل شده است. این تحقیق ارتباط نوع کاربری اراضی را با بیلان آبی حوزه های آبخیز، بررسی می کند. ابزار این بررسی، مدل ریاضی SWAT است. این مدل دارای توان شبیه سازی برای شش پدیده هیدرولوژیکی و بیولوژیکی شامل دبی روزانه رودخانه، رسوب روزانه، بیلان آبی، کیفیت آب، تولید محصولات زراعی، برآورد تولید پوشش گیاهی مرتعی با اعمال مدیریت سیستم های چرایی دام برای حوزه های فاقد آمار است. دراین تحقیق، شبیه سازی دبی روزانه و بیلان آبی در کاربری های اراضی حوزه آبخیز معرف کسیلیان موردنظر می باشد. کاربری های مورد بررسی شامل مرتع، جنگل، اراضی زراعی و زراعی- مسکونی است. شبیه سازی در هر یک از این کاربری ها و در دو دوره زمانی صورت گرفته است. این دوره ها شامل واسنجی و اعتبارسنجی مدل است. دوره واسنجی، چهار سال (1981-1978) و دوره اعتبارسنجی، شش سال (1986-1981) بوده است. بعد از عملیات واسنجی، مدل SWAT، رواناب را با R2=0.69 نسبت به رواناب اندازه گیری شده شبیه سازی کرد. در تحلیل کاربری های اراضی با توجه به قابلیت های مدل SWAT، شش گزینه کاربری اراضی برای حوزه معرف کسیلیان، با توجه به روند تغییرات کاربری اراضی در دوره های گذشته، حال و آینده تبیین شد. گزینه های فرض شده در جهت دو گرایش مثبت و منفی قرار دارند. در گرایش مثبت مدیریت اراضی در جهت استعداد اصلی منطقه (کاربری جنگل)، بررسی شد و گرایش منفی در جهت کاربری های زراعی، مرتعی و مسکونی فرض شد. مدل SWAT در کاربری زراعی با توجه به تغییرات گونه ها، دوره های تناوب زراعی و کود، شاخص های چرخه هیدرولوژیکی وتولیدات گیاهی را شبیه سازی کرد.

اثر پوشش سنگریزه ی سطحی بر فرآیند های فرسایش آبی، از موضوعات مهم و مورد توجه در تحقیقات فرسایش خاک در طول دو دهه ی اخیر محسوب می شود. اثرات گوناگون متغیرهای مربوط به سنگریزه-ی سطحی نظیر پوشش، اندازه و موقعیت سنگریزه سبب پیچیدگی مدل سازی نقش آن در فرسایش خاک می گردد. هدف از این مطالعه، مدل سازی کمی اثر توأم پوشش سنگریزه ی سطحی، اندازه ی سنگریزه و دبی جریان بر تلفات خاک و سرعت رواناب سطحی با استفاده از روش پاسخ سطح و بر مبنای طرح مرکب مرکزی بود. برای این منظور آزمایش های شبیه سازی رواناب و فرسایش با استفاده از فلومی با ابعاد 5/0×6 متر در دو سری طراحی و اجرا شد. دامنه ی پوشش سنگریزه ی سطحی برابر با 45-0 درصد، قطر متوسط سنگریزه ها برابر با 9-3 سانتی متر و دبی جریان برابر با 5-67/1 سانتی مترمربع بر ثانیه در نظر گرفته شد. آزمایش های سری دوم برای مدل سازی با استفاده از طرح مرکب مرکزی مورد استفاده واقع شده و آزمایش های سری اول نیز برای اعتبارسنجی مدل توسعه داده شده از سری دوم به کار برده شدند. نتایج نشان داد که مدل طرح مرکب مرکزی توانایی بالایی در پیش بینی سرعت جریان آب (993/0= R2) و تلفات خاک (994/0= R2) دارد. نتایج اعتبار سنجی مدل بیانگر کارآمدی مدل در پیش بینی سرعت جریان رواناب (887/0= R2) و تلفات خاک (851/0= R2) برای آزمایش های سری دوم بود. پوشش سنگریزه، دبی جریان و قطر سنگریزه ها به ترتیب بیش ترین تاثیر را بر سرعت جریان و تلفات خاک داشته و بین پوشش سنگریزه و دبی جریان اثر متقابل وجود داشت. بین سرعت جریان و تلفات خاک یک رابطه ی خطی و معنی دار (504/0= R2) مشاهده شد.