حذف سد از روش های احیاء زیست بوم رودخانه است. در پژوهش حاضر، حذف سد وشمگیر بر روی رودخانة گرگانرود در استان گلستان، به دلیل حجم بالای رسوبات درون مخزن و پایان عمر مفید آن مورد مطالعه قرار گرفت. سه سناریو جهت حذف سد وشمگیر انتخاب شد: 1- حذف کامل (مشابه شکست ناگهانی سد در روز آفتابی با مخزن پر از آب)، 2- حذف پله ای سرریز و 3- حذف با رسوبات پایدار. در این پژوهش، از مدل دوبعدی CE-QUAL-W2 برای مدل سازی هیدرودینامیک و کیفیت آب رودخانة گرگانرود برای شرایط موجود و در سه سناریو حذف سد، در بازة 128 کیلومتری پایین­دست سد وشمگیر تا دهانة دریای خزر استفاده گردید. مدل کیفی با داده­ های شاهد (تراز سطح آب و فاکتور­های کیفی) در دو ایستگاه هیدرومتری آق ­قلا (68 کیلومتر پایین­دست سد وشمگیر) و بصیرآباد (112 کیلومتر پایین­دست سد وشمگیر) برای شرایط موجود گرگانرود واسنجی و تأیید شد. نتایج ارزیابی در بازة زمانی تغییرات سریع رودخانه پس از حذف سد (تا 60 روز) ارائه شده ­است. نتایج سه سناریوی حذف سد نشان داد که میزان اکسیژن محلول (DO) در دو مقطع رودخانه (آق­ قلا و بصیرآباد) افزایش می ­یابد. میزان اکسیژن مورد نیاز زیستی (BOD) در سناریوی اول (حذف کامل) و دوم (حذف پله ­ای) به میزان اندکی (کمتر از 10 درصد نسبت به شرایط رودخانه قبل از حذف) افزایش خواهد داشت. در سناریوی سوم (حذف با رسوب پایدار)، تغییر چشم­گیری در میزان BOD رخ نمی ­دهد. در سه سناریو و در هر دو مقطع کنترل، میزان pH در دو مقطع زمانی قبل و بعد از حذف سد، تغییر اندکی خواهد داشت. میزان کل مواد جامد محلول (TDS) در روزهای اولیه برابر یا بالاتر از میزان آن در قبل از حذف است، ولی با گذشت زمان از میزان آن کاسته می ­شود. نتایج مدل سازی نشان می­ دهد که سناریو دوم (حذف پله ای سد) گزینه برتر است و سبب بهبود شرایط کیفی رودخانه و بازتوانی محیط زیستابی گرگانرود می ­شود.

انباشت مواد رسوبی در پشت سدها یکی از معضلات بزرگ برای تمامی سدها است. سد وشمگیر نیز بطور جدی از شروع آبگیری با این معضل مواجه بوده است، بطوریکه اکنون با گذشت حدود سه دهه از شروع بهره برداری از آن، بخش اعظم گنجایش مفید سد از بین رفته است. مسایل مهم و حیاتی کشور مانند آبخیزداری، محیط زیست، و امور مربوط به گسترش منابع آب، تخلیه ی رسوبات سدهای مخزنی را دارای اهمیت بسیار می کند. بررسی منشا، مقدار، محل، تخلیه، و کاربردهای صنعتی و کشاورزی رسوبات پشت سد وشمگیر، و همچنین مصالح ساخته شده از آنها به کمک نتایج فعالیت ها و پژوهش های انجام شده در زمینه ی شناخت خصوصیات کانی شناسی، فیزیکی، و شیمیایی رسوبات انجام می شود. با تخلیه ی رسوبات پشت سدها، ضمن کاهش حجم رسوبات و افزایش حجم مفید سد، ماده ی اولیه ی لازم برای تولید مصنوعاتی مثل آجر، سفال، کاشی و سرامیک را فراهم می کند. امکان استفاده از رسوبات به عنوان ماده ی خام برای مصنوعات ساختمانی به کمک آزمایش های کانی شناسی، فیزیکی و شیمیایی روی رسوبات به دست آمده از مخزن سد وشمگیر بررسی شد. در آزمایش های فیزیکی، چگالی ذرات، دانه بندی ذرات و حدود اتربرگ تعیین شد. در آزمایش های شیمیایی، ضمن آنالیز نمونه ها، درصد کربنات، نمک، مواد آلی، افت سرخ شدن نمونه ها ارزیابی گردید و در نهایت نمونه های خشت که با روش های سنتی و فشاری ساخته شده بود تحت آزمایش های فشاری، خمشی و جذب آب قرار گرفت. نتایج با استانداردهای 1162 ایران و DIN 1230 و DIN 51070 آلمان مقایسه گردید و استفاده از این رسوبات به عنوان مواد خام مصنوعات ساختمانی تایید شد.

حجم مخزن سد وشمگیر به دلیل عمر طولانی و ورود رسوبات، به مقدار زیادی کاهش یافته است. بنابراین ضرورت دارد برای حفظ سرمایه گذاری انجام شده و تامین کمبود آب اختصاص یافته، با توجه به سدهای احداث شده بالادست، چاره اندیشی شود. از این رو در این پژوهش به افزایش ظرفیت مخزن سد وشمگیر با توجه به دیدگاه سیستمی دو سدی گلستان و وشمگیر با به کارگیری روش های بهینه سازی در دو حالت شرایط فعلی و شرایط آتی (افق 20 ساله از شروع بهره برداری) پرداخته شد. هچنین در این پژوهش، از روش گره بندی برای ساده سازی ساختار مساله و از روش برنامه ریزی خطی برای حل مساله بهینه سازی استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد در شرایط فعلی نیازی به افرایش حجم سد وشمگیر نمی باشد ولی در شرایط آتی به دلیل پرشدن سد گلستان از رسوبات طی سال های آتی، برای بهره برداری بهینه از سدهای گلستان و وشمگیر، افزایش ظرفیت حجم سد وشمگیر تا حدود 9 میلیون مترمکعب جهت تامین کلیه نیازهای آبی ضروری خواهد بود. همچنین نتایج نشان داد که روش برنامه ریزی خطی روشی کارآمد در برنامه ریزی منابع آب است.

برنامه مبادلات مجوزهای آبی در دهه های اخیر به دلیل کارایی آن در برخورد با مسئله کمبود آب از طریق استفاده کمتر سیستم نسبت به برنامه عدم مبادله و ایجاد مازاد آب برای مصارف با ارزش بالاتر، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک توسعه پیدا کرده است. لذا در این تحقیق، به منظور بررسی برنامه مبادله مجوزهای آبی بین کشاورزان، دو برنامه تخصیص آب، تحت سیستم عدم مبادله و مبادله براساس مدل برنامه ریزی تصادفی با پارامترهای بازه ای طراحی شد. سپس نتایج حاصل از دو برنامه براساس شاخص حجم آب مازاد و میزان کاهش در کمبود آب مقایسه گردید. برای این مطالعه، تعداد 40 مزرعه موجود در روستای یلمه سالیان و 30 مزرعه موجود در روستای شیخ آباد که همگی از آب سد وشمگیر واقع در شهرستان آق قلا تغذیه شده و با شرکت آب بران سد قرارداد دارند، انتخاب شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که تخصیص آب تحت برنامه مبادله منجر به آب مازاد در روستای یلمه سالیان، با حد پایین و بالای بازه برابر با ] 71/374, 69/261[ هزار مترمکعب و کاهش در کمبود آب برابر با بازه ]64/486, 61/298[ هزار مترمکعب با حفظ سودی معادل با بازه]57/351, 91/237[ میلیون تومان و در روستای شیخ آباد، منجر به مازاد آبی برابر با بازه]12/244, 176[ هزار مترمکعب و کاهش در کمبود آبی با بازه ای معادل با ]04/317, 44/228[ هزار مترمکعب با حفظ سودی برابر با بازه ]10/210, 39/141[ میلیون تومان نسبت به برنامه عدم مبادله مجوزهای آبی شده است. با توجه به نتایج فوق می توان گفت که برنامه مبادله مجوزهای آبی کشاورزان منجر به مازاد آب می شود و کمبود آب را تا حدی که از سود سیستم کاسته نشود جبران خواهد کرد و در صرفه جویی در مصرف آب و تخصیص کاراتر آن، به خصوص در فصل خشک، اثربخش خواهد بود.

با توجه به اقلیم خشک و پراکنش نامناسب بارش در ایران، تولید مواد غذایی کافی و کشاورزی پایدار، منوط به استفاده صحیح و علمی از منابع آب است. هم اکنون بیش از 60 درصد منابع آب به دلیل عدم استفاده از تکنولوژی های پیشرفته در مزارع ایران به هدر می رود و موجب کاهش سطح زیرکشت در برخی مناطق می شود. اهداف اصلی مطالعه حاضر، تعیین الگوی کشت، تعیین مقدار آب تخصیصی به هر بخش (کشاورزی، آبزی پروری و محیط زیست)، تعیین میزان کمبود آب هر بخش و تعیین مقدار سود خالص سیستم در سال 1393 تحت سناریوهای خشکسالی، نرمال سالی و ترسالی با استفاده از روش برنامه ریزی تصادفی دومرحله ای می باشد. داده های مورد نیاز از شرکت آب منطقه ای گلستان و برای سال های 80 تا 92 جمع آوری شد. نتایج نشان داد که در اثر تخصیص آب با استفاده از مدل برنامه ریزی تصادفی دومرحله ای میزان تقاضای آب هدف بخش های آبزی پروری و زیست محیطی تامین می شود و کمبود آبی برای این بخش ها تحت سناریوهای مورد مطالعه و راندمان های 37 درصد، 45 درصد و 51 درصد وجود ندارد. اما برای بخش کشاورزی در سناریوی خشک سالی تقاضای آب هدف تامین نمی گردد و کمبود آب تحت راندمان های متفاوت به ترتیب به میزان 40.98، 23.67 و 14.7 میلیون مترمکعب وجود دارد. سود سیستم هم با افزایش راندمان آبیاری افزایش یافته است.

در این پژوهش برخی ویژگی های زیست شناسی شامل نسبت جنسی، شاخص گنادوسوماتیک، هم آوری و قطر تخمک جمعیت ماهی کاراس (C. gibelio) در مناطق مورد مطالعه از اسفند ماه 1393 تا مهر ماه 1394 مورد بررسی قرار گرفت. نمونه برداری به صورت ماهانه صورت گرفت و تعداد 247 نمونه از سد گلستان و 208 نمونه از سد وشمگیر با تور پره صید شدند. نسبت جنسی ماهیان صید شده از سد گلستان برابر 23/10: 1 و نسبت جنسی ماهیان صید شده از سد وشمگیر برابر 56/1: 10 بود. بالاترین میانگین شاخص گنادوسوماتیک (GSI) در منطقه سد گلستان برای جنس ماده خرداد ماه و برای جنس نر اردیبهشت ماه مشاهده گردید که برای مادها و نرها بترتیب 20/12 و 28/3 بدست آمد و در منطقه سد وشمگیر برای هر دو جنس ماده و نر در خرداد ماه مشاهده گردید که برای مادها و نرها بترتیب 15/11 و 93/2 بدست آمد. بیشینه طول کل و وزن در منطقه سد گلستان برای ماده ها بترتیب برابر 00/196 میلی متر و 35/141 گرم و برای نرها 00/156 میلی متر و 42/52 گرم و در منطقه سد وشمگیر برای ماده ها بترتیب برابر 00/240 میلی متر و 60/280 گرم و برای نرها 00/179 میلی متر و 75/81 گرم ثبت گردید. کمینه، بیشینه و میانگین هم آوری مطلق در منطقه سد گلستان بترتیب برابر با 71/327، 09/83134 و 67/13272 و در منطقه سد وشمگیر 82/4857، 00/430416 و 02/65270 و کمینه، بیشینه و میانگین هم آوری نسبی (تخم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن) در منطقه سد گلستان بترتیب برابر با 93/147، 02/5432 و 48/1002 و در منطقه سد وشمگیر بترتیب برابر با 94/100، 34/10722 و 99/1283 محاسبه شد. میانگین قطر تخمک ها در منطقه سد گلستان 64/0 میلی متر و از 11/0 تا 39/1 و در منطقه سد وشمگیر 62/0 میلی متر و از 13/0 تا 11/1 متغیر بود.

سدهای بزرگ و کوچک ساخته شده در ایران که اکنون در حال بهره برداری می باشند یا فاقد قانون بهره برداری اصولی و مناسب هستند و یا به دلیل تغییر در حجم تقاضا و حجم مخزن از زمان ساخت تاکنون، دستورات بهره برداری آنها تغییر کرده است. لذا برای استفاده صحیح و اصولی از جمله مخازن سدها، باید یک سیاست بهره برداری صحیح و اصولی تعیین شود. سد وشمگیر نیز پس از حدود 30 سال بهره برداری دچار کاهش حجم ذخیره شده و نیازهای پایین دست آن تغییر کرده است. لذا این تحقیق با هدف بررسی وضعیت فعلی بهره برداری و ارایه سیاست بهره برداری بهینه و مناسب برای مخزن سد صورت گرفته است. بر همین اساس با استفاده از الگوی برنامه ریزی خطی، مدل بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد مورد نظر توسعه داده شد. با استفاده از داده های جریان ورودی و نیازها و تبخیر شبیه سازی سیستم مخزن انجام گرفت و منحنی های فرمان با قابلیت های اعتماد 50، 75، 85 و 95 درصد برای بهره برداری بهینه و مناسب از مخزن ارایه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهند که سیاست بهره برداری کنونی مخزن تنها در ماه های پرآب توانایی تامین نیازها را دارد، در صورتی که ماه های بحرانی مصرف، ماه های کم آب هستند. ضمن این که در این سیاست روی سیلاب های احتمالی مدیریتی اعمال نشده و سرریزهای شدیدی در تعدادی از ماه ها و سال های آماری دیده می شود. میزان ذخیره مخزن با استفاه از برنامه ریزی خطی در حدود 17 درصد بیشتر از روش بهره برداری کنونی مخزن برآورد گردید. میانگین تامین نیاز ماهانه با استفاده از روش های بهره برداری S و SQ به ترتیب در حدود 46.23 و 47.63 درصد، می باشد در صورتی که این مقدار در روش بهره برداری کنونی مخزن در حدود 38.7 درصد می باشد.