در مدل سازی و تعیین دقیق وضعیت آلودگی رودخانه ها محاسبه دقیق ضریب پراکندگی طولی آلودگی بسیار اهمیت دارد. برای محاسبه این ضریب، معادلات گوناگون با استفاده از روش های تجربی، تحلیلی، و ریاضی ارائه شده است. با وجود این، روش های تحلیلی و ریاضی به علت پیچیدگی محاسبات و روش های تجربی به سبب خطای زیاد تا کنون مورد توجه قرار نگرفته اند. این تحقیق به بررسی روش ها و معادلات تجربی مختلف برای تعیین ضریب پراکندگی طولی آلودگی در رودخانه های طبیعی و ارزیابی دقت این روش ها در مقایسه با داده های اندازه گیری شده واقعی پرداخت و روشی دقیق تر در این زمینه، با بهره جستن از روش های داده کاوی، همچون برنامه ریزی ژنتیک، شبکه عصبی، و شبکه عصبی فازی ارائه شد. با به کارگیری مدل نروفازی، معیارهای ریشه مربعات خطا و ضریب تبیین به ترتیب 72.21 و 0.87 و ضریب جرم باقی مانده 0.103 و کارآیی مدل 0.75 به دست آمد. به این ترتیب، روش نروفازی جهت پیش بینی ضریب پخشیدگی طولی رودخانه پیشنهاد می شود.

ضریب پخشیدگی طولی یکی از مهم ترین پارامترهای مدل سازی کیفی در رودخانه ها به حساب می آید. روش های متعددی جهت برآورد این پارامتر ارائه شده است که جهت تعیین کارایی آن ها عمدتاً از معیارهای آماری دقت و خطا استفاده شده است که به تنهایی نمی تواند به عنوان معیار مقایسه روش های مختلف مورد استناد قرار گیرد. بر همین اساس در این تحقیق به منظور ارزیابی کارایی روش های مختلف برآورد ضریب پخشیدگی، تلفیقی از معیارهای عدم قطعیت در کنار شاخص های آماری دقت و خطا مورد استفاده قرار گرفت. جهت بررسی میزان عدم قطعیت روش های مختلف برآورد ضریب پخشیدگی طولی از رویکرد تحلیل فاصله استفاده گردید. به این منظور برای داده های واقعی گزارش شده در تحقیقات قبلی، در ازای فرض عدم قطعیت در مقادیر اندازه گیری شده پارامترهای مستقل، باند تغییرات محتمل ضریب پخشیدگی طولی محاسباتی برای روش های مختلف به دست آمد. سپس، براساس مقایسه مقادیر واقعی اندازه گیری شده ضریب پخشیدگی طولی نسبت به موقعیت باندهای عدم قطعیت محاسباتی، 10 شاخص عدم قطعیت و دقت برای هر روش برآوردکننده محاسبه گردید. در ادامه، برای تعیین مناسب ترین روش برآورد ضریب پخشیدگی طولی با در نظرگرفتن عدم قطعیت نسبی کمتر و دقت نسبی بیشتر، کارایی روش ها با سه مدل تصمیم گیری چند معیاره شامل CUI، TOPSIS و VIKOR، و پس از وزن دهی به 10 شاخص عدم قطعیت –,دقت به روش وزن دهی ارزیابی گردید. نتایج روش های تصمیم گیری چند معیاره، نزدیکی بالایی به یکدیگر داشته و در تمامی روش ها مدل ریاضی دنگ و همکاران و مدل تجربی ژنگ و هوای از کارایی بالاتری نسبت به سایر روش ها برخوردار بوده اند.

بررسی حرکت آب و املاح در خاک نیازمند اطلاعات دقیق از ویژگی های هیدرولیکی خاک می باشد. یکی از خصوصیات هیدرولیکی خاک ضریب پخشیدگی هیدرولیکی در حالت غیر اشباع است. یکی از روشهای تعیین ضریب پخشیدگی هیدرولیکی خاک روش ساده ای است که در آن نیازی به اندازه گیری توزیع رطوبت در طول ستون خاک نیست و تنها با اندازه گیری توام فاصله جبهه نفوذ افقی از ابتدای ستون خاک، نفوذ تجمعی و عکس شدت نفوذ لحظه ای، می توان ضریب پخشیدگی هیدرولیکی را در مقادیر مختلف رطوبت خاک بدست آورد. اما در این روش طول ستون خاک که برای تعیین تابع ضریب پخشیدگی هیدرولیکی بکار می رود بر صحت نتایج موثر می باشد.در پژوهش حاضر بر اساس آزمایش نفوذ افقی یک بعدی آب در خاک حداقل طول ستون خاک لازم برای تعیین معادلات ضریب پخشیدگی هیدرولیکی نسبت به رطوبت حجمی برای سه بافت مختلف خاک سبک، متوسط و سنگین با استفاده از روش ساده بدست آمده است. بر این اساس مشخص شد که هر چه بافت خاک سبک تر باشد طول ستون خاک باید بیشتر شود بطوریکه برای خاکهای سنگین حداقل طول 8 سانتی متر، خاک های متوسط 15 سانتی متر و برای خاکهای سبک باید از 60 سانتی متر بزرگتر باشد. مقادیر میانگین ضریب پخشیدگی هیدرولیکی در رطوبتهای مختلف اولیه برای خاکهای مختلف در شرایط نفوذ آب و تبخیر آب ارائه گردید.میانگین ضریب پخشیدگی هیدرولیکی خاک مانند ضریب پخشیدگی هیدرولیکی خاک در سه نوع خاک به ترتیب از خاک سبک به خاک سنگین کاهش می یابد.

بررسی و تحلیل رفتار جزیی رسوبات ریز دانه چسبنده بسیار پیچیده می باشد. زیرا رسوبات ریز دانه چسبنده تحت یک سیکل دایمی فرسایش، حرکت انتقالی، انتشار ملکولی و تلاطمی، تفرق، تشکیل خاک دانه، تشکیل کلوخچه، رسوب گذاری و تراکم هستند. شبیه سازی حرکت رسوبات چسبنده به طور شدید به خواص ماکروسکوپی از سیستم آب- رسوب وابسته می باشد. در این تحقیق یک رابطه برای رسوب گذاری رسوبات ریز دانه چسبنده و یک رابطه برای ضریب پخشیدگی در حالت جریان یک بعدی پیشنهاد و در معادله انتقال جرم قرار داده شد. این معادله با روش حجم کنترل حل و با استفاده از داده های آزمایشگاهی واسنجی گردیده است. آزمایش ها در یک فلوم آزمایشگاهی به عرض 30 سانتی متر، شیب 0.00008، دبی جریان بین 3 تا 5.7 لیتر بر ثانیه و غلظت های 4 الی 8 گرم بر لیتر انجام شده است. در مدل پیشنهادی مشخص شد که ضریب پخشیدگی رسوبات ریز دانه چسبنده تحت تاثیر پارامترهای عدد رینولدز و نسبت سرعت جریان به سرعت برشی می باشد.

در این تحقیق ضریب بخشیدگی گرمایی خاک سیلت رسی در رطوبت های وزنی 5، 10، 15، و 20 درصد در حالت وقوع پدیده یخبندان در خاک مورد بررسی قرار گرفته است. برای برآورد ضریب پخشیدگی گرمایی (α) ابتدا معادله پخش گرما در خاک به روش کرانک- نیکسلون برای مقادیر متفاوت فرضی در محدوده تغییرات آن حل شد. سپس با استفاده از معیار جذر متوسط مربعات خطا (RMSE) بین مقادیر دمای خاک محاسباتی و مشاهداتی در زمان ها و اعماق متفاوت، مقدار بهینه α به روش سعی و خطا برای رطوبت های پیش گفته استخراج شد. برای جمع آوری داده های مورد نیاز در حل معادله پخش گرما در خاک، از 7 حس گر گرمایی در اعماق گوناگون خاک استفاده شد. برای دستیابی به شرایط یخبندان در خاک از دستگاه تبرید که قادر به تولید سرما تا دمای -20 درجه سلسیوس بود استفاده به عمل آمد. استخراج α برای دو مقطع مجزا از داده های مشاهداتی به انجام رسید. مقطع اول که نمایانگر شرایط وقوع یخبندان کامل خاک بود از بین داده هایی انتخاب شد که در آن دمای خاک در کلیه اعماق خاک و در زمان های متفاوت مقادیری منفی و کمتر از -2 درجه سلسیوس را داشت و مقطع دوم که نمایانگر شرایط نبود یخبندان کامل در خاک بود طوری انتخاب شد که در آن دمای خاک در بخشی از مقطع انتخاب شده مثبت و در بخشی دیگر منفی بود. طبق نتایج به دست آمده، مدل به کار گرفته شده در این تحقیق در حالت یخبندان کامل منجر به حصول مقادیر RMSE کم و به دست آوردن نتایجی منطقی و قابل قبول شد ولی در حالت نبود یخبندان کامل مقادیر RMSE به طرز قابل توجهی زیاد شد و این امر سبب ناکارآمد شدن مدل و به دست آمدن نتایجی غیرمنطقی شد که وقوع این امر به نقض فرضیات مورد نیاز معادله و اعمال خطاهای اضافی در اثر آن در حالت اخیر نسبت داده شد.

جریان غیرماندگار در مقاطع مرکب به دلیل تفاوت ویژگیهای هیدرولیکی جریان در مقطع اصلی و دشتهای سیلابی، از پیچیدگی خاصی برخوردار است. در هنگام سیلاب، معمولا جریان آب از مقطع اصلی فراتر رفته و به دشتهای سیلابی وارد می شود. در این حالت، سرعت جریان در مقطع اصلی بسیار بیشتر از سرعت در دشتهای سیلابی بوده و در نتیجه، مومنتوم جریان از مقطع اصلی به دشتهای سیلابی منتقل می شود. مطالعات نشان داده است که این انتقال مومنتوم تاثیر زیادی بر ویژگیهای هیدرولیکی جریان در مقاطع مرکب دارد. در این مقاله با استفاده از حل عددی مدل دو بعدی Shiono and Knight (1991) و تلفیق آن با معادلات سن ونان (مدل پخشیدگی)، روندیابی سیلاب در مقاطع مرکب مطالعه شده است. در این مدل تلفیقی، اثر خواص هیدرولیکی مقاطع مرکب و تبادل مومنتوم بین مقطع اصلی و دشتهای سیلابی در نظر گرفته شده است. برای ارزیابی دقت مدل، نتایج آن با نتایج مدلهای DAMBRK مبتنی بر مدل موج کامل دینامیکی و مدل RFMFEM مبتنی بر مدل پخشیدگی مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که علاوه بر مطابقت خوب مدل پیشنهاد شده با مدلهای مذکور، مدت زمان اجرای حاضر ما حدود 10 درصد زمان اجرای مدل DAMBRK است که به عنوان مدل پایه در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین نتایج مقایسه این مدل با داده های آزمایشگاهی Treske (1988) در مقطع مرکب نشان می دهد که دبی پیک سیلاب انتهای بازه حاصل از مدل پیشنهادی، فقط 3.5 درصد با مقدار اندازه گیر شده تفاوت دارد. به طور کلی نتایج این بررسیها نشان می دهد که این مدل، دقت بالایی داشته و مزیت آن، زمان اجرای بسیار کم و کارایی مناسب در شرایط توام مقاطع مرکب با بستر و جداره همگن و ناهمگن است.

بخش کشاورزی بزرگ ترین مصرف کننده آب در ایران بوده و با محدود شدن منابع آب، نیاز به افزایش کارایی مصرف آن ضروری است. شبکه آبیاری و زهکشی حسنلو به عنوان قسمتی از پروژه بزرگ شبکه آبیاری-زهکشی دشت نقده، یکی از بزرگ ترین طرح های کشور در زمینه توسعه سامانه های آبیاری تحت فشار است. اراضی شبکه حسنلو بر اساس فشار موجود به سامانه های آبیاری بارانی، سطحی و هیدروفلوم مجهز شده است. در این تحقیق از سامانه های اطلاعات جغرافیایی به عنوان ابزاری جهت جمع آوری، مدیریت، پردازش و نمایش اطلاعات مکانی در فاز اول پروژه حسنلو در ارزیابی مدیریت آب این طرح استفاده شد. برای این منظور ابزاری برای محاسبه ضریب یکنواختی و ضریب یکنواختی توزیع در آبیاری بارانی طراحی و برای شبیه سازی و ارزیابی یکنواختی تک رایزر یا چند رایزر در سامانه GIS تهیه و الحاق شد. همچنین داده برداری میدانی آبدهی آبپاش ها و فشار واقعی زمان بهره برداری انجام پذیرفت. نتایج نشان داد فشار سر آبپاش ها به طور مکانی-زمانی از 5/0 تا 9/3 بار متغیر و ضریب یکنواختی پروژه کمتر از 50% بوده که بیانگر مدیریت ضعیف آبیاری بارانی در این پروژه بوده و همچنین در بین بهره برداران از رضایت نسبی حداقلی برخوردار است.

امروزه برای بررسی تغییرات مکانی و زمانی غلظت متغیرهای کیفی در رودخانه ها و مخازن از مدل سازی ریاضی استفاده می شود. در این تحقیق نیز برای مدل سازی پارامترهای کیفی از مدل کامپیوتری FASTER استفاده شد. برای شبیه سازی شرایط هیدرودینامیک جریان، معادلات سنت - ونانت به صورت عددی حل شده اند و از الگوی کرانک - نیکلسون به همراه روش Staggered (زیگزاگی یا یک در میان) با اندازه شبکه متغیر برای حل معادلات پیوستگی و مومنتم، و برای حل معادله انتقال و پخش (ADE) از روش حجم محدود استفاده شد. با بررسی اطلاعات موجود، پارامترهای نیتروژن آمونیاکی (NH3-) و اکسیژن محلول (DO) در محدوده ایستگاه پای پل-حمیدیه در رودخانه کرخه مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفتند. از آنجا که ضریب زبری مانینگ تنها پارامتر برای واسنجی مدل هیدرودینامیک می باشد، لذا پیش از مدل سازی پارامترهای کیفی، این ضریب بررسی و با واسنجی مدل مقدار این ضریب 0.028 انتخاب شد. از 4 معادله کاشفی، کاشفی - فالکونر، سئوچنگ و فیشر جهت تعیین دقیق ضریب پخشیدگی استفاده شد. با مقایسه مقادیر اندازه گیری شده در رودخانه کرخه و محاسبه شده توسط مدل مشخص شد که برای نیتروژن آمونیاکی ضریب پخش فیشر، و برای اکسیژن محلول ضریب پخش کاشفی پور و فالکونر مقادیر قابل قبول و نزدیک به داده های اندازه گیری می دهد. همچنین با توجه به غلظت پارامترهای کیفی که در این محدوده از رودخانه کرخه بررسی شده اند، برای شرایط مختلف از نظر دمای آب و آبدهی رودخانه، غلظت اکسیژن محلول برای مصارف عمومی در حد مطلوب است. غلظت نیتروژن نیز دارای محدودیت کم برای مصرف است.