برای کمی سازی خشک سالی، شاخص های مختلفی توسعه داده شده اند که هر کدام دارای نقاط قوت و ضعفی هستند. ضریب های برخی از معادلات این شاخص ها، مربوط به شرایط مناطق استخراج آن ها است که برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد در مناطق مختلف دیگر، لازم است مورد واسنجی قرار گیرند. هدف این پژوهش واسنجی ضرایب شاخص پالمر برای ایران است. به این منظور از داده های دما و بارش در مقیاس ماهانه در دوره آماری 2002-1990 و رطوبت ابتدایی خاک مربوط به 506 حوضه مطالعاتی کشور استفاده شد و میانگین وزنی اطلاعات برای هفده حوضه کشور به دست آمد. سپس شاخص پالمر برای کل ایران مورد واسنجی قرار گرفت و به صورت جداگانه برای شرایط خشک و تر به ترتیب ضرایب دوگانه (892/0، 002/0) و (946/0، 002/0) در مقایسه با معادله پالمر با ضرایب (897/0، 333/0) که تنها برای شرایط خشک بود، به دست آمد. نتایج این پژوهش انطباق بسیار خوبی را در اکثر حوضه ها برای سال های 2000 و 2001 به عنوان خشک ترین سال ها و سال های 1992 و 1993 به عنوان مرطوب ترین سال های مورد بررسی با توجه به نتایج حاصل از تحلیل شرایط بارشی سال های مورد نظر نشان داد. نتایج این پژوهش زمینه ای را برای واسنجی شاخص پالمر و ارزیابی خشک سالی در مناطق اقلیمی مختلف ایران فراهم می کند.

شبیه سازی بارش-رواناب از محورهای اصلی هیدرولوژی است. در میان انواع مدل های بارش-رواناب، مدل های مفهومی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، واسنجی مدل های مفهومی بارش-رواناب در دهه های اخیر به عنوان یک چالش مطرح بوده است. در این پژوهش مدل مفهومی بارش-رواناب ARNO با استفاده از الگوریتم ژنتیک، به واسنجی خودکار تجهیز شده است. این مدل از نوع پیوسته نیمه توزیعی بوده و در نقاط گوناگون دنیا با موفقیت به کار گرفته شده است. با استفاده از این امکان واسنجی خودکار، مرحله واسنجی مدل یاد شده برای یک حوضه آبریز می تواند به سرعت و بدون نیاز به دانش و تجربه گسترده در مورد مدل و پارامترهای آن، انجام شود. این مدل به صورت خودکار برای یک حوضه آبریز در جنوب غربی ایران واسنجی شد، لذا مقادیر شاخص راندمان و مربع ضریب همبستگی برای داده های روزانه، در دوره 5 ساله واسنجی مدل، به ترتیب 0.80 و 0.82، و در دوره 4 ساله اعتبارسنجی به ترتیب 0.82 و 0.83 به دست آمد. نتایج حاکی از موفقیت این روش در واسنجی خودکار مدل مفهومی انتخابی برای شبیه سازی بارش-رواناب روزانه است.

ابزارهای القاگر الکترومغناطیس که هدایت الکتریکی ظاهری توده خاک را اندازه گیری می کنند امروزه در سطح دنیا به منظور ارزیابی سریع تغییرات مکانی شوری خاک کاربرد گسترده ای یافته اند. در این تحقیق اقدام به واسنجی یکی از این ابزارها به نام EM38 در دو باغ پسته در منطقه چاه افضل استان یزد شده است، برای واسنجی این دستگاه شوری عصاره اشباع خاک در اعماق مختلف در دو قطعه زمین با خاک لوم رسی با مساحت های 45 و 40 هکتار با متوسط درصد رطوبت وزنی 25 و 35 درصد اندازه گیری شد. به همین منظور از یک شبکه منظم نمونه برداری با ابعاد 80×20 متر استفاده و قرائتهای دستگاه در دو وضعیت افقی و عمودی برای هر نقطه از این شبکه انجام گردید. جهت تبدیل قرائتهای دستگاه به شوری عصاره اشباع خاک، از فرمولهای متعدد استفاده و بهترین روش برای این کار انتخاب شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بهترین روش برای واسنجی این دستگاه، بکارگیری مستقیم روابط رگرسیون چندمتغیره خطی است. همچنین مشخص گردید که روابط رگرسیونی بین شوری اعماق مختلف خاک و قرائتهای افقی و عمودی دستگاه مذکور در رطوبت وزنی 35 درصد در مقایسه با درصد رطوبت وزنی 25 درصد بهتر قابل استخراج بوده و ضرایب همبستگی (R2) بین 0.67 تا 0.85 را برای اعماق مختلف خاک بدست خواهد داد. همچنین در این تحقیق به کمک قرائتهای دستگاه مذکور نقشه های شوری باغات پسته در اعماق مختلف خاک و نیز نقشه تغییرات عمقی شوری در ابتدا و انتهای نوارهای آبیاری نیز ترسیم و تفسیر شده است.

برای انجام اقدامات آبخیزداری و برنامه ریزی مدیریت بهینه منابع آب بویژه در حوزه های آبخیز کوچک، شناخت روابط هیدرولوژیکی از جمله برآورد سری زمانی مقدار رواناب ماهانه ضروری است. برای بررسی توانایی مدل ریاضی انتخابی بمنظور شبیه سازی عمق رواناب ماهانه، تعداد 7 زیرحوزه در داخل استان زنجان و مجاور آن انتخاب شدند. مساحت زیرحوزه های انتخابی کمتر از 170 کیلومتر مربع و طول دوره آماری داده های آب سنجی قابل قبول آنها 6 الی 27 سال است. برای هریک از زیرحوزه های انتخابی عمق رواناب، عمق بارندگی و تبخیر و تعرق پتانسیل به روش بلانی-کریدل برای ماه های هر سال آبی برآورد گردید. بعضا بدلیل انتقال بخشی از عمق رواناب حاصل از ذوب برف زمستانه به فصل بهار، داده های آب سنجی ماهانه به دو دسته شامل کل سری داده ها و سری داده هایی که حتما نسبت عمق رواناب به عمق بارندگی آنها کوچکتر از یک است، تقسیم شدند. سپس نسبت به تعیین اندازه دو ضریب واسنجی مدل ریاضی بیلان آب انتخابی بر مبنای بیشینه نمودن ضریب ناش-ساتکلیف بعنوان معیار عملکرد مدل برای هر دو دسته داده اقدام شد. نتیجه آنکه در حالت استفاده از بخشی از داده ها، بطور متوسط 10 درصد ضریب ناش-ساتکلیف افزایش پیدا می کند. همچنین از نظر تشکیلات زمین شناسی و واحدهای سنگی نیز زیرحوزه ها به دو خوشه همگن با اختلاف مقدار 0.14 در اندازه ضریب واسنجی تبادل آبی حوزه با بیرون از خود 2 تفکیک می شوند. دقت استفاده از مدل واسنجی شده (GR2M) برای حوزه های کوچک با شرایط اقلیمی نیمه خشک با معیار ارتفاع از سطح دریا و زمین شناسی مشابه بر مبنای دامنه تغییرات توصیه شده ضریب ناش-ساتکلیف، در حد خوب تا متوسط ارزیابی می شود.

برای انجام اقدامات آبخیزداری و برنامه ریزی مدیریت بهینه منابع آب بویژه در حوزه های آبخیز کوچک، شناخت روابط هیدرولوژیک بویژه برآورد سری زمانی عمق رواناب سالانه ضروری است. برای بررسی توانائی مدل ریاضی انتخابی برای شبیه سازی عمق رواناب سالانه به تفکیک هر سال به تعداد 7 زیرحوزه انتخاب شدند. مساحت زیرحوزه های انتخابی کمتر از 170 کیلومتر مربع، طول دوره آماری داده های آبسنجی قابل قبول 6 الی 27 سال و در داخل و مجاور استان زنجان قرار دارند. برای هریک از زیرحوزه های انتخابی عمق رواناب، عمق بارندگی و تبخیر و تعرق پتانسیل به روش (بلانی –کریدل) برای هر سال آبی برآورد گردید. بر اساس داده ها و اطلاعات بدست آمده نسبت به تعیین ضریب واسنجی (تنها پارامتر متغیر) یک مدل ریاضی بیلان آب به نام (GR1A) اقدام شد. معیار بهینه کردن ضریب واسنجی مدل ریاضی انتخابی، بیشینه نمودن ضریب ناش-ساتکلیف بعنوان معیار عملکرد مدل بود. نتیجه آنکه در 4 زیرحوزه درصد ضریب ناش-ساتکلیف بین 63.5 الی 35.4 مورد قبول بوده ولی در 3 زیرحوزه دیگر فاقد اعتبار است. علت عدم اعتبار در سه زیرحوزه ناشی از عدم دقت داده ها بویژه داده های هیدرومتری است. همچنین مقدار ضریب واسنجی مدل مذکور در حوزه های مورد قبول بین 0.11 الی 0.24 قرار دارد.

به منظور استفاده موثر از مدل های هیدرولیکی و اصلاح عملکرد آن ها در جهت مدیریت بهینه شبکه های توزیع و انتقال آب در شرایط بهره برداری، انجام فرآیند واسنجی مدل امری ضروری است. در این پژوهش، پنج مدل براساس الگوریتم های فراکاوشی معرفی و عملکرد هر یک از آن ها برای مسیله واسنجی همزمان ضریب زبری لوله و ضریب تقاضای آب در شبکه های توزیع آب مقایسه شد. این پنج الگوریتم شامل الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری (GWO)، بهینه سازی علف هرز مهاجم (IWO)، ژنتیک (GA)، رقابت استعماری (ICA) و الگوریتم تبرید شبیه سازی شده (SA) می باشد. به منظور مقایسه دقیق عملکرد هر مدل علاوه بر تجزیه تحلیل پارامترهای آماری، از دو معیار جدید نرخ موفقیت و نرخ بازده الگوریتم استفاده شد. در گام اول، عملکرد پنج الگوریتم فراکاوشی روی تعدادی توابع محک استاندارد ریاضی در دو بعد مختلف مورد بررسی قرار گرفت. سپس توانایی هر پنج الگوریتم جهت واسنجی شبکه توزیع آب Apulian مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقدار تابع هدف به دست آمده با به کارگیری الگوریتم GWO نسبت به چهار الگوریتم GA، IWO، ICA و SA کمتر بوده است. همچنین مقدار دو معیار نرخ موفقیت و نرخ بازده الگوریتم GWO بیشتر بود. در گام آخر از یک شبکه توزیع آب واقعی نیز برای واسنجی و بررسی میزان کارایی الگوریتم ها استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان داد که الگوریتم GWO عملکرد مناسب تری در حل مسیله پیچیده واسنجی شبکه توزیع آب دارد به طوری که در بهینه محلی کمتر گرفتار می شود.

کارایی مدل های هیدرولوژیک در شبیه سازی مقدار رواناب در حوضه هایی با مساحت های مختلف متفاوت است. در این تحقیق، کارایی مدل SWAT در شبیه سازی مقدار رواناب حوضه آبخیز هراز، در زیرحوضه هایی با مساحت های مختلف ارزیابی شده است. برای این منظور، با استفاده از روش SUFI2 تحلیل حساسیت برای پارامترهای موثر در شبیه سازی مقدار رواناب منطقه انجام شد. پارامتر CN به منزله حساس ترین پارامتر انتخاب شد. مدل SWAT در ایستگاه های بررسی شده، زمان وقوع دبی اوج و مقدار دبی اوج را با کارایی بالا شبیه سازی کرد. ارزیابی نتایج شبیه سازی مدل برای دوره واسنجی با استفاده از نمایه های آماری R2و NS نشان داد که ایستگاه کره سنگ به ترتیب با ضرایب 0.80 و 0.77 در مقایسه با سایر ایستگاه ها بیشترین دقت و ایستگاه پنجاب به ترتیب با ضرایب 0.68 و 0.55 کمترین دقت را دارد که بیانگر افزایش دقت مدل در حوضه هایی با وسعت های بزرگ است.