میزان انتقال رسوبات معلق از دیرباز برای مهندسان آب  همواره دردسر ساز بوده که بدین منظور محققان و مهندسان زیادی در این زمینه به مطالعه و پژوهش در نقاط مختلف جهان پرداخته­اند. در زمینه­ برآورد رسوب کارهای تحقیقاتی زیاد و جالبی در حوضه­ها و مناطق آبخیز مختلف جهان انجام گرفته است، که در این فصل در ابتدا به ذکر اثرات مخرب انتقال رسوبات پرداخته خواهد شد. در این تحقیق مبحث باربستر مورد مطالعه قرار نخواهد گرفت که به منظور اینکه تعاریف بارمعلق، باربستر و… با هم اشتباه گرفته نشوند چرا که متخصصان

 علم پوتامولوژی[9] (رودخانه شناسی) در تعریف آستانه­ی حرکت مواد رسوبی (بارمعلق و باربستر) دارای نظر مشترک نمی­باشند و همچنین شناخت اصطلاحات مورد استفاده در این مطالعه و در مطالعات سایر محققان، لازم است یک سری تعاریف و اصطلاحات ارائه شوند و سپس برای آگاهی از میزان گذر بارمعلق لازم و ضروری است که روش­های اندازه­گیری و نمونه برداری دبی جریان آب و بارمعلق در رودخانه توضیح داده شود. در نهایت تحقیقات انجام شده توسط سایر محققان در زمینه­ انتقال و برآورد بارمعلق در حوضه­های مختلف آبخیز جهان به همراه نتایج و نقد روش­ها و نتایج آن­ها ارائه خواهند شد.

اثرات انتقال رسوب و اصطلاحات
مواد رسوبی که بوسیله­ی رودخانه­ها حمل می­شوند بر اثر پدیده­های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی از پوسته­ی جامد زمین جدا شده و به رودخانه­ها ریخته و به وسیله­ی جریان آب حمل می­گردند. رسوبات موجود در رودخانه­ها مشکلات زیادی را به وجود می­آورند از جمله رسوب­گذاری در بستر رودخانه­ها و در نتیجه ایجاد جزایر، رسوب­گذاری در محل ورود رودخانه­ها به دریا و پی­آمد آن تشکیل دلتا، رسوب­گذاری در مخازن سدها و در نتیجه کاهش ظرفیت آن و مشکلات غیر مستقیم دیگری که بوجود می­آورند. مواد رسوبی که به همراه جریان آب در حرکت هستند ممکن است درون جریان بصورت معلق باشند و یا اینکه مواد رسوبی به صورت لغزش و یا غلتیدن بر روی بستر رودخانه حرکت کنند و یا همزمان به دو صورت فوق انتقال یابند. بطور مثال فرض می­شود که جریان از کانالی با بستر صلبی به کانالی با همان مشخصات ولی با بستر آبرفتی وارد می­شود. همچنین فرض می­شود که شرایط جریان بیشتر از شرایط آستانه­ی حرکت رسوبات بستر کانال می­باشد. در نتیجه جریان آب به محض رسیدن به بستر آبرفتی باعث به حرکت درآوردن این مصالح می­شود. بخشی از این مصالح در اثر شرایط جریان به صورت معلق درآمده و بخشی که درشت دانه­تر می­باشند، به صورت باربستر منتقل می­شوند (شفاعی بجستان 1390).
با توجه به مطالب ارائه شده باید متذکر شد که میزان حرکت بارمعلق و یا باربستر به شرایط هیدرولیکی کانال، در دسترس بودن مصالح رسوبی و نیز خصوصیات رسوب بستگی دارد، یا به عبارتی هرچه شرایط جریان، به عنوان مثال مقدار دبی جریان آب افزایش یابد، مقدار بار رسوبی که بصورت معلق یا بستر منتقل می­شوند نیز افزایش می­یابد. از این رو می­توان روابطی برای پیش بینی بار رسوبی معلق و باربستر تابعی از شرایط جریان و مشخصات رسوب به دست آورد. از آن­جا­که قوانین حاکم بر حرکت مواد رسوبی در هر یک از حالت­های باربستر و یا بارمعلق متفاوت می­باشد، بنابراین روش­های تعیین میزان مواد رسوبی نیز به دو دسته تقسیم می­شوند (شفاعی بجستان 1390).

یکی از روشهای متداول جهت تحلیل سری‌های زمانی هیدرومتئورولوژیکی، بررسی وجود یا عدم وجود روند در آنها با استفاده از آزمونهای آماری می‌باشد. اصولاً وجود روند در سری‌های زمانی هیدرومتئورولوژیکی ممکن است ناشی از تغییرات تدریجی طبیعی و تغییر اقلیم یا اثر فعالیتهای انسانی باشد(بروک و کارتز 1953،414). اثبات وجود روند معنی‌دار در یک سری زمانی بارندگی به تنهایی نمی‌تواند دلیل قاطع بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد، بلکه فرض رخداد آن را تقویت می‌نماید(سیرانو و همکاران 1999، 86).
همانند بسیاری از پدیدههای طبیعت، آب و هوا نیز متغیر است. اقلیم تأثیر مستقیم در شدت و توزیع بارش‌ها دارد، که این به نوبه خود اثر زیادی برروی فرسایس خاک، نوسانهای سطح سفره‌های آب زیرزمینی و وقوع سیل بجا می‌گذارد، انجام پژوهش‌های مرتبط باتغییر اقلیم برای آمادگی هرچه بیشتر جهت مقابله با هزینه‌های خسارت بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری می‌باشد.
ایران با مساحتی در حدود 1648000 کیلومتر مربع در جنوب غرب آسیا قرار گرفته و تقریبا از 25 تا 40 درجه شمالی و 24 تا 64 درجه شرقی گسترش دارد.
رشته کوههای اصلی ایران، البرز و زاگرس می‌باشند که به ترتیب از غرب به شرق و از شمال به جنوب شرق امتداد دارند. این رشته کوهها نقش بسیار مهمی در توزیع ناهمگون زمانی و مکانی بارندگی در کل کشور ایفا می‌کند.
آگاهی ازروند تغییرات بارش یک مکان می‌تواند بسیاری از مدیران و دست‌اندرکاران مرتبط با آب را نسبت به تصمیم‌گیری‌های آینده خود در ارتباط با اجرای پروژه‌های عمرانی یاری دهد. اقلیم ایران به استثنای سواحل شمالی و منطقه کوهستانی غرب کشور، خشک و نیمه خشک است.
قرارگیری بخش‌های زیادی از ایران در کمربند خشک و نیمه‌خشک جهان ازیک سو و داشتن نقش تعیین کننده‌ای که نزولات جوی در تأمین آب کشور برعهده درند از سوی دیگر، باعث شده که آگاهی بیشتر نسبت به روند تغییرات بارش ایران از اهمیت چشم‌گیری برخوردار باشد.
آب و هوای ایران با تابستان‌های گرم و خشک و زمستان های سرد به ویژه در قسمتهای داخلی کشور، بی‌نهایت قاره‌ای است. دامنه تغییرات دمای هوا در ایران در حدود 22 تا 26 درجه سانتی‌گراد است. دوره بارندگی در بخش‌های عمده ایران از آبان تا اردیبهشت به طول می‌انجامد و در پی آن دوره خشک و گرم فرا می‌رسدکه از اردیبهشت تا آخر مهرماه ادامه دارد. میانگین بارندگی در ایران در حدود 240 میلی‌متر است که بیشترین میزان آن در دشتهای حاشیه دریای‌خزر و دامنه‌های البرز و زاگرس به ترتیب با 1800 و 480 میلی‌متر روی می‌دهد. با وارد شدن به دشتهای داخلی شرق و مرکز ایران مقدار بارندگی با پیروی از توپوگرافی محل به کمتر از 100 میلی‌متر کاهش می‌یابد.
از نظر سینوپتیکی اب و هوای بیشتر بخش‌های ایران به ویژه در دوره گرم سال، تحت تأثیر سامانه پرفشار جنب حاره قرار دارد. این پدیده باعث به وجود آمدن تابستانهای بسیار گرم و خشک در این مناطق می‌شود.
قسمت عمده بارندگی در گستره ایران به وسیله سامانه‌های مدیترانه‌ای تولید می‌شوند که از غرب به شرق در بستر بادهای غربی به ایران وارد می‌شوند. تغییرات سامانه‌های سینوپتیکی و تغییرات سال به سال در تعداد سامانه‌های که به ایران وارد می‌شوند، عامل اصلی ضریب تغییرات بزرگی سالانه در کشور به شمار می‌رود.
سامانه‌های جبهه مدیترانه‌ای که در ارتباط با جریانهای هوای غربی وارد کشور می‌شوند، بخش اصلی بارندگی‌های کل کشور را در آخر پاییز و فصل زمستان تأمین می‌کنند. علاوه بر سامانه‌های جبهه‌ای مدیترانه‌ای، سامانه‌های باران‌آور سودانی نیز که از جنوب‌غرب وارد ایران می‌شوند، سهم عمده‌ای از بارندگی‌های غرب و جنوب‌غرب ایران را تشکیل می‌دهند. در منطقه کوهستانی شمال‌غرب کشور رگبارهای تندری و همرفتی از فرآیندهای اصلی جوی هستند که موجب بروز بارندگی در فصل بهار و ابتدای تابستان می‌شوند. این سامانه‌های باران‌آور تنها در بخش‌های غربی کشور فعال هستند و زمانی که به مرکز و شرق کشور می‌رسند، رطوبت کافی برای تولید ابر و بارش ندارند، از این رو منطقه مرکزی و شرقی کشور مستعدترین منطقه برای بروز خشکسالی است. زیرا تغییرپذیری درون سالی و بین سالی بارندگی در این منطقه بسیار زیاد است و مقدار بارندگی سالانه و ماهانه از ضریب تغییرات بزرگی برخورداراست. این منطقه که بیش از نیمی از کشور را در بر می گیرد، به وسیله کوههای البرز و زاگرس احاطه شده است.
کوههای زاگرس همانند یک دیوار، رطوبت سامانه‌های باران‌آور را می‌گیرد؛ در نتیجه هوایی که به این منطقه می‌رسد، پتانسیل لازم را برای ایجاد بارندگی ندارد. این پدیده موجب بی‌نظمی بسیار زیادی، در بارندگی این منطقه می‌شود. نبود بارندگی از اردیبهشت تا مهر ماه به

 همراه دمای زیاد موجب تبخیر و تعرق شدید و در نتیجه کمبود شدید آب می‌شود.

نوسانات بارندگی عموماً بیشترین تأثیر را بر اقتصاد کشورهای غنی و فقیر داشته و خواهد داشت. اهمیت و دامنه این تغییرات به حدی است که می‌تواند موجبات بحران‌های سیاسی اجتماعی را فراهم نموده و حتی سقوط یا دوام دولت ها را موجب می‌گردد.
بیشتر انرژی مصرفی بشر سوخت‌های فسیلی از جمله روغن، بنزین و موارد مشابه می‌باشد. مصرف این سوخت‌ها سبب می‌شود غلظت گاز دی‌اکسیدکربن که از گازهای گلخانه‌ای اصلی محسوب می‌شود در اتمسفر افزایش یابد. این گازها اتمسفر و فضای اطراف زمین را به صورت یک محفظه درآورده به طوری که طول موجهای بلند منعکس شده از زمین نمی‌توانند از آن خارج شوند و این عمر باعث گرم شدن لایه سطحی زمین و لایه‌های زیرین اتمسفر و در نهایت گرم شدن زمین و اتمسفر می‌شود. تغییر در زمان و مقدار بارش موثر، به نحوی که در زمستان بارش بیشتر و در تابستان بارش کمتر می‌شود، تغییر مقدار بیشینه ،کمینه و میانگین بارش، تغییر در بیشینه و کمینه درجه حرارت، به طوری که تابستان‌ها گرمترو زمستان‌ها سردتر می‌شوند، که این مسئله موجب می‌شود اقلیم منطقه تحت تأثیر این پدیده، به سمت اقلیم خشک حرکت کند. تغییر در زمان ذوب برف، تغییر طول دوره رشد و زمان برداشت گیاهان، افزایش ارتفاع از سطح آب دریاها و اقیانوس‌ها، نازک شدن و کاهش مساحت یخ ها در قطب شمال، تغییر در میزان و کیفیت منابع آبی را می‌توان به عنوان اثرات مهم این پدیده ذکر نمود.
از طرفی افزایش گازهای گلخانه‌ای در هر منطقه اثر یکسانی ندارد و در برخی نواحی سبب افزایش و در بعضی نواحی موجب کاهش بارش می‌شود. تغییر الگوی دمایی و نوسان‌های محسوس در میزان بارندگی که از علائم قابل توجه پدیده تغییر اقلیم می‌باشد، اثرات نامطلوبی همچون کاهش منابع آب، افزایش سطح دریا، تخریب جنگل‌ها، تناوب و تشدید خشکسالی و تهدید سلامت انسان‌ها را به دنبال خواهد داشت و این امر به صورت غیر مستقیم منجر به آسیب‌های اقتصادی به کشورها در اثر مقابله با این اثرات خواهد گردید.
دو نوع اسیب‌پذیری به خاطر افزایش بارش مورد توجه می‌باشد:1-تغییراتی در نرخ بارش میانگین در مناطقی که کشاورزی دیم دارند. 2-تغییراتی در فراوانی وقایع غیرمترقبه  بارش در مناطقی که مساعد سیل و طوفان می‌باشند. در مورداول افزایش بارش در مناطق وابسته به بارش می تواند سودآور داشته باشد.
درحالی که کاهش بارش می تواند تأثیر منفی داشته باشد در مناطق خشک و نیمه خشک که فراهم نمودن آب شرب مشکل اساسی می‌باشد، تغییر اقلیم باعث مشکلات جدی در زمینه تأمین آب شرب در این مناطق خواهد شد. همچنین افزایش سیل و طوفان در مناطقی که مستعد این پدیده‌ها می‌باشد، باعث افزایش آلام مردم می‌گردد. اجرای طرح‌های کنترل سیلاب در این مناطق آسیب‌پذیری جامعه را کاهش می‌دهند. از آنجایی که این گونه طرح ها مستلزم صرف بودجه هنگفتی است، اطلاع در زمینه تغییر اقلیم در آینده در مناطق مورد نظر ضروری می‌باشد. غیر محتمل است که تمامی تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از تغییر اقلیم سودمند باشد. برای مناطق مختلف تأثیر تغییر اقلیم و میزان خسارت و سودمندی آن متفاوت می‌باشد.
مطالعات انجام شده در سال‌های اخیر، که در فصل سوم شرح داده می‌شود، نشان دادند که پدیده النینیو نوسانات جنوبی[1] ( ENSO)به عنوان یک عامل مهم جهت توجیه واریانس بارندگی در مناطق مختلف جهان و از جمله ایران به کار رفته است.
شاخص بارش نوسانات جنوبی ESPI[2] که به عنوان معیاری برای وقوع النینیوولانینا می‌باشد، با در نظر گرفتن دوره 1990-1961 میلادی(مطابق با طولانی ترین دوره بارش) به صورت ماهانه مورد استفاه قرار می‌گیرد. تغییرات در نوسانات اطلس شمالی (NAO)[3] برای شرح افزایش و کاهش بارش در سال‌های تغییر در ایستگاههای مورد مطالعه به کارگرفته می‌شود.
این تحقیق تغییرات بارش سالانه در تمام ایستگاههای کشور را از سال 1965 تا 2008 را مورد بررسی قرار می‌دهد. هدف از این مطالعه، به طور کلی بررسی روند تغییر خصوصیات بارش در کل کشور به لحاظ تغییرات زمانی و مکانی آن، وارتباط ان با دمای منطقه و شناسایی آستانه‌های تغییر اقلیم و ارتباط این تغییرات با ناهنجارهای جهانی به همراه تعیین مناطقی که این تغییرات حداکثر بوده، به منظور مدیریت منابع آب بلند مدت منطقه است.
روش آماری مورد استفاده شامل روش ناپارامتری من – کندال وتخمین گر سن می‌باشد.
ساختار کلی پایانامه
1ـ در فصل اول پس از ارائه تعاریف کلی به تشریح مسئله بارش وتغییر اقلیم وجوانب مختلف پرداخته میشود.
2ـ در فصل دوم پیشینه تحقیق در ایران وجهان مورد بررسی قرار میگیرد.
3ـ در فصل سوم داده‌ها وایستگاه‌های مورد مطالعه معرفی واز لحاظ اقلیمی مورد بررسی قرار گرفته ودر مورد روش‌های تحقیق به تفصیل اورده شده است.
4- نتایج به دست امده برای همه ایستگاه‌ها بحث شده ودر پایان نتیجه‌گیری وپیشنهادات ارائه گردیده است.
1-1 بیان مسأله
افزایش سریع جمعیت كه از قرن گذشته شروع شده است همراه با افزایش نیاز به مواد غذایی و نیاز به انرژی كه خود از توسعه شتابان صنعتی ناشی می‌شود باعث استفاده از منابع سوخت فسیلی و افزایش میزان گازهای گلخانه‌ای گردیده‌ است. افزایش غلظت این گازها كه عمدتا شامل  CO2،CH4  ، H2O و N2O می‌گردند باعث به تله افتادن انرژی بازتاب شده توسط كره زمین و در نتیجه افزایش تدریجی دما می‌شود.
هوگتون و همكاران (1996) معتقدند كه اگر افزایش گازكربنیك با همین شدت ادامه یابد دمای كره‌ی زمین به گرمترین میزان در چهل میلیون سال گذشته خواهد رسید. او گرمایش زمین در اثر پدیده‌ی گلخانه‌ای را باعث تاثیر بر دمای آب، الگوی بارندگی، شدت تبخیر و تعرق، زمانبندی و بزرگی سیلابها و فراوانی و شدت طوفانها می داند.
هیات بین دول تغییر اقلیم (IPCC) با برگزاری نشستها وتهیه نشریاتی نسبت به تعیین سناریوهای آینده كره‌ی زمین ناشی از افزایش گازهای گلخانه‌ای در حالات مختلف و با استفاده از مدلهای عمومی گردش جو (GCM) پرداخته است.
بی‌شك تغییر در دمای هوا علاوه بر تاثیر بر تبخیر و تعرق از سطح خاك و گیاه بعلت تغییراتی كه بر ذخیره سطحی و زیر سطحی آب در خاك ایجاد می‌كند، می تواند اثر مستقیمی بر روی میزان سیلاب و فراوانی آن بجا گذارده و آبنمود سیلابها را با تغییرات اساسی روبرو كند. نظر به اهمیت سیلابها در طراحی مخازن سدها و سرریز احداثی اثر مستقیم تغییر در سیلابها در طراحی و هزینه‌های احداث سدها خواهد بود كه ریسك خطر را افزایش می‌دهد و تبعا هزینه مقابله با خطر را افزایش خواهد داد. چراكه تغییر در میزان سیلابها باعث تغییر در دبی سیلابهای با دوره بازگشت مشخص می‌گردد و از طرف دیگر تغییر در آبنمود سیلاب ورودی مخزن می‌تواند باعث تغییر در پاسخ مخزن ودرنتیجه تغییر در حجم تعدیل طغیان و منحنی فرمان سد گردد. از سوی دیگر رخداد خشكسالی با دوره بازگشت بالا كه ناشی از تغییرات اقلیمی می‌تواند باشد نیازمند نوعی سازگاری جدید در بهره برداری از منابع آب و خاك تحت شرایط جدید برای تطابق نیازها و منابع می‌باشد. وقوع خشكسالی با تداوم بالا پتانسیل سیل‌خیزی حوضه را بخصوص در اولین بارندگیها بمیزان قابل توجهی بالا می‌برد.‌ در حوضه‌های با بارشهای بشكل برف جبهه‌های گرم باران‌زا می‌تواند حجم عظیمی از سیلاب را در اثر ذوب ناگهانی برف ذخیره شده در حوضه تشكیل دهد كه سیلابهای زمستان سالهای 1383 و 1384 در استان چهارمحال و بختیاری نمونه‌ای از این سیلابها بود.
بستر مناسب از عنصر بارش و دما برای مطالعه تغییر اقلیم در کشور، داده‌های شبکه ایستگاه‌های سینوپتیک سازمان هواشناسی است که به طور عمده از سال 1951 کار دیدبانی عناصر اقلیمی جوی را در چارچوب دستورالعمل‌های سازمان هواشناسی جهانی شروع کرده‌اند.‌ گرچه در ایران تعداد محدودی ایستگاه با سنوات آماری حدود 100 سال و آن هم با داده‌های ناقص وجود دارد، ولی از میان این ایستگا‌‌‌هها نیز ایستگاه بوشهر دارای طولانی‌ترین آمار از سال 1878 به بعد می‌باشد که در مقایسه با بعضی از کشورها که بیش از 200 سال آمار داده‌های هواشناسی دارند، کم است. مسلم است بررسی تغییرات بارش و سایر عناصر اقلیمی در دوره‌های طولانی‌تر می‌تواند نتایج قابل قبول‌تری را به دنبال داشته باشد.(عسگری ورحیم زاده ،1385).
تغییر اقلیم و متعاقب آن تغییر در منابع آب به لحاظ پراكندگی مكانی و زمانی در تطابق با تغییر در الگوی مصارف (ازنظر میزان و توزیع زمانی نیازها) مدیران را ناچار به اتخاذ تصمیمات جدید مبتنی بر رویكرد سازگاری با اقلیم می‌كند كه در این رویكرد جدید هدف اولیه به حداقل رساندن پیامدهای نامطلوب تغییر اقلیم و حداكثر استفاده از شرایط جدید جهت نیل به توسعه پایدار است.
اصولاً وجود روند در سری‌های زمانی هیدرولوژیکی، ممکن است ناشی از تغییرات تدریجی طبیعی و تغییر اقلیم یا اثر فعالیت‌های انسانی باشد (بروک و کارتز، 1953). اثبات وجود روند معنی‌دار در یک سری زمانی بارندگی به تنهایی نمی‌تواند دلیلی قاطع بر وقوع تغییر اقلیم در یک منطقه باشد بلکه فرض رخداد آن را تقویت می‌نماید (سیرانو و همکاران، 1999).
در این پایان‌نامه روند تغییرات حداکثربارش ومجموع بارش ودمای سالیانه در ایستگاههای هواشناسی كل كشور مورد بررسی قرار می‌گیرد.
1-2 اهمیت وضرورت تحقیق
1ـ انجام پژوهش‌های مرتبط با تییر اقلیم برای آمادگی هرچه بیشتر جهت مقابله با هزینه‌های خسارت بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری می‌باشد.
2ـ آگاهی ازروند تغییرات بارش یک مکان می تواند بسیاری از مدیران و دست اندرکاران مرتبط با آب را نسبت به تصمیم‌گیری‌های آینده خود در ارتباط با اجرای پروژه‌های عمرانی یاری دهد.
3ـ قرارگیری بخش‌های زیادی از ایران در کمربند خشک و نیمه خشک جهان ازیک سو و داشتن نقش تعیین کننده‌ای که نزولات جوی در تأمین آب کشور برعهده درند از سوی دیگر ، باعث شده که آگاهی بیشتر نسبت به روند تغییرات بارش ایران از اهمیت چشم گیری برخوردار باشد.
1-3 اهداف تحقیق
به طور کلی بررسی روند تغییر خصوصیات بارش در کل کشور به لحاظ تغییرات زمانی و مکانی آن، وارتباط ان با دمای منطقه و شناسایی آستانه‌های تغییر اقلیم و ارتباط این تغییرات با ناهنجارهای جهانی به همراه تعیین مناطقی که این تغییرات حداکثر بوده، به منظور مدیریت منابع آب بلند مدت منطقه است.
1-4 پرسش اصلی تحقیق
آیا بارش در ایران دارای روند معنی‌دار هست یا نه وچه ارتباطی بین بارش ودما وجود دارد.
1-5 فرضیه‌های تحقیق
     1ـ داده‌های هواشناسی وهیدرومتری وتراز زیرزمینی دارای روند می‌باشد.
     2ـ روند داده‌ها یکسان می‌باشند وکاهش منابع آب قابل دسترسی منطقه بواسطه وجود تغییرات اقلیمی است .
1-6 تعاریف عملیاتی تحقیق
1-6-1 بارش
      بارش هرگونه رطوبت متراکمی است که به سطح زمین فرو می ریزد(علیزاده وهمکاران،1384). برای وقوع این عنصر آب و هوایی در هر زمان و مکانی از جمله گسترۀکشور ایران به دو عامل اساسی وقوع بارش یعنی عامل صعود و رطوبت لازم است. هرگونه تغییر در وجود این دو عامل موجب تغییرات و نوساناتی در ویژگی‌های بارش مناطق مختلف کشور می‌شود،اما بر اساس فراهمی عوامل وقوع بارش به نظر می رسد مقادیر بارش ایستگاه‌های ایران عموماً هماهنگی زمانی- مکانی نشان دهند.از این رو( قاضی پور ،1386) ایستگاه‌های که طی دوره آماری 2003-1964 در بارش آنها چنین هماهنگی زمانی درکاهش وافزایش بارش آنها رخ می دهد مناطق هماهنگ بارش نامیده می‌شوند.

سدها از سازه­های پر اهمیت برای حفظ آبهای جاری بر سطح زمین و کنترل و
بهره­برداری از آنها می­باشد. امروزه به دلیل افزایش جمعیت و نیازهای جدید جوامع بشری و با توجه به کمبود آب قابل شرب، اهمیت این سازه افزایش یافته است. بطوریکه سدها بعنوان اهرم استراتژیکی توسعه و قدرت یک کشور محسوب می­شوند. علاوه بر اینها، دارای کاربری مهم  دیگری یعنی مهار سیلاب[1] و جلوگیری از خطرات ناشی از آن می­ باشند و البته خود سدها نیز می­توانند در صورت عدم توجه به آنها و نگهداری نامناسب به عنوان خطر محسوب شوند.
 برای مقابله با خطرات احتمالی و برای تخلیه[2]  ایمن و سریع دبی­های بزرگ پیش­بینی شده و خطرات پیش­بینی نشده در سازه سد، از چندین نوع تخلیه کننده سیلاب استفاده می­شود که سرریز[3] از مهمترین آنها می­باشد. به دلیل ارتفاع بسیار زیاد جریان و در نتیجه سرعت بالای آن که ممکن است باعث تولید فشار کمتر از فشار بخار آب و باعث ایجاد کاویتاسیون[4] شود، توجه ویژه به پدیده کاویتاسیون در سرریزها لازم می­باشد (زندی و همکاران، 1389).
سالهای زیادی است که حوادث مربوط به پدیده کاویتاسیون در نقاط مختلف جهان ذهن مهندسان را به خود معطوف کرده است (زندی و اژدری، 1389).  كاویتاسیون به دلیل شتاب گرفتن سیال روی بدنه جسم، و افت فشار آن به زیر فشار بخار، در نواحی خاصی از جریان، اتفاق می افتد. در این نواحی، آب به بخار تبدیل می شود و حباب های بخارآب تشكیل می شوند. به علت ورود جتهای آب به درون این حباب ها، احتمال متلاشی شدن آنها وجود دارد، و جریان حالت غیردائمی[5] پیدا می كند.
كاویتاسیون ممكن است به صورت جزیی روی بدنه جسم ایجاد شود و یا اینكه در مقایسه با ابعاد جسم، بسیار بزرگ شود (نوروزی و همکاران، 1389).
در طراحی سازه­های هیدرولیکی مسائلی مطرح است که حل آنها تنها با تئوری و روابط تحلیلی[6] امکان­پذیر نمی­باشد. به دلیل پیچیده بودن معادلات جریان نمی توان تنها با استفاده از تئوری، رفتار نمونه اصلی[7] را پیش بینی کرد (زندی، 1384) و لازم است از مدلهای عددی[8] و یا مدلسازی مبتنی بر روشهای داده کاوی[9] استفاده نمود. از جمله این مسائل می­توان به پدیده کاویتاسیون در سرریز سدها و اثرات مخرب آن و خسارات حاصله از خوردگی کاویتاسیون اشاره نمود.
 به دلیل پیچیدگی ها و ویژگی های منحصر بفرد سازه های هیدرولیکی مانند سرریز، روش مناسبی برای طراحی هندسه ارائه نگردیده است و می توان برای حصول اطمینان از عملکرد مناسب این سازه ها از مدل های هیدرولیکی و یا مدلهای عددی و همچنین مدلهای مبنی بر پایگاه داده ها[10] و  محاسبات آماری[11] استفاده کرد.
با توجه به توسعه سریع مدل های عددی، اغلب مشاهده شده است که ترکیب روش­های عددی و تجربی می تواند منجر به بالا بردن میزان اطمینان به نتایج شود (زندی، 1384).   
1-2- بیان مسئله  تحقیق
سرعت کاویتاسیون[12] و شاخص کاویتاسیون[13] که خود ترکیبی از سرعت و فشار جریان می­باشند، پارامترهای مهم موثر در آسیب[14] شناخته شده­اند تا روندی جدید و متفاوت از روش شاخص کاویتاسیون بحرانی[15] در تخمین آسیب سنجیده شود. البته مقاومت مصالح و زمان بهره وری نیز خود تا حدودی در این عوامل پنهان هستند(زندی، 1384).
در روشهای کلاسیک انتخاب شاخص کاویتاسون(si) حتی برای یک سازه خاص با داده های داده شده برای خسارت و عملکرد و ساخت آن نامشخص است. روند آسیب کاویتاسیون بسیار پیچیده است. عوامل زیادی بر کاویتاسون تاثیر گذار بوده و اندرکنش[16] این عوامل نا شناخته است.
 هنگامی که شرایط بهره برداری تغییر کند سطح و گسترش آسیب نیز تغییر می کند. سطح آسیب در هر ناحیه ای به خصوصیات مقاومت

 مصالح، روش های ساختمانی، عملکرد سرریز و به مهارتهای ساخت و اجرای سازه بستگی دارد که با نوع سرریز، زمان و جریانهای بهره برداری تغییر می کند و لازم است مطابق شرابط بهره برداری مختلف و دبی های طراحی با دوره بازگشت مختلف مدیریت شود. و بنابراین مشاهده می شود که برآورد ریسک کاویتاسیون در سرریزها با استفاده از مدلهای ریاضیات کلاسیک مشکل است و لازم است از مدلهای جدیدتر مبتنی بر داده کاوی استفاده شود (قوچانی، 1385).

لی و هوپس(1996) با استفاده از منطق فازی[17] مدلی برای بررسی رفتار سرریزها در شرایط بهره برداری مختلف ارائه نمودند. در تحقیق حاضر سعی می شود با استفاده از تکنیک جدید مدلسازی مبتنی بر نزدیکترین همسایگی[18] شاخص ریسک کاویتاسون در سرریزها براورد شده و مدلی بدین منظور تهیه شود.
به منظور توسعه مدل موردنظر با بررسی شرایط مختلف، تاثیر پارمترهای هیدرولیکی مختلفی همچون شاخص کاویتاسیون، سرعت، زمان و مقاومت و شرایط هیدرولیکی مختلف بررسی خواهد شد. روند کلی کار بر اساس نتایج گزارشات آسیب کاویتاسیون در سرریز سد شهید عباسپور است و قابلیت مدل مبتنی بر نزدیکترین همسایگی در این زمینه مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
1-3- اهمیت و لزوم انجام تحقیق
پیچیدگی آسیب کاویتاسون در سرریز سدها بدلیل شرایط متفاوت طرح، ساخت و بهره برداری، مشکل بودن پیش بینی، اشکالات اجرائی در زمان ساخت، تولید و نحوه گردآوری اطلاعات، خطاهای معمول مشاهداتی، تعاریف متفاوت از ریسک کاویتاسیون می باشد و این موارد از مهمترین پارامترهای متعدد دخیل در این پدیده است.
 شاخص ریسک کاویتاسون، سرعت جریان، مقاومت سطحی مصالح، زمان بهره وری و محتوی هوای جریان نیز متغیرهای موثر قابل ذکر بر مسئله می باشند که باعث پیچیدگی آن
می شوند. در سرریزهای سدها بعلت بالا رفتن سرعت جریان، فشار پائین آمده و از فشار بخار سیال کمتر می شود که این مسئله باعث تولید حباب در جریان و خوردگی بدنه سرریز سدها شده و در مواردی باعث تخریب کامل سرریز و خسارت شدید به آن می شود که در مهندسی سد و بهره برداری از سرریزها اهمیت کاربردی ویژه ای دارد.
1-4- کاویتاسیون در سریز سد شهید عباسپور
زندی و همکاران (1389) به مطالعه کاویتاسیون با مدلسازی عددی در سرریز سد شهید عباسپور پرداخته اند که جزئیاتی در این قسمت ارائه شده است. ایشان با توجه به جریان دوفازی و شرایط فیزیکی مسئله و سرعت ناچیز آب پشت سد بصورت فشار هیدرواستاتیک و با دادن تابع (تابع منشور فشار) بعنوان فشار نسبی با توجه به ارتفاع هیدرولیکی آب در ورودی دامنه، معرفی نمودند. برای شبیه سازی اغتشاش در مرزهای ورودی، مقادیر واقعی و داده های مربوط به k و ε در دسترس نیست و در این برنامه با روابط تقریبی موجود اجرا شد. برای ورودی های فشار هیدرواستاتیکی جهت جریان با توجه به توسعه یافتگی جریان بصورت گرادیان صفر مشخص گردید. خروجی مسئله در این تحقیق بصورت فشار هیدرواستاتیکی معرفی شد.
شکل 1-1- دامنه حل و شرایط مرزی مسئله (زندی و همکاران، 1389)
برای سنجیدن توانایی مدلسازی در یافتن سطح آب، جریان عبوری در یک کانال افقی و بر روی یک مانع نیم دایره بررسی شد. این مانع از ترکیب سیمان-گچ که در کف فلومی مستطیل شکل افقی با عرض 250 میلیمتر و عمق 130 میلیمتر قرار دارد، ساخته شد. 
شکل 1-2- نمای مش منتخب نهایی مسئله (زندی و همکاران، 1389)
 شکل1-3- جریان عبوری از مانع نیم استوانه با شعاع 30 میلیمتر مشاهده آزمایشگاهی (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-4- پروفیل سطح و منحنی میزان سرعت آب در جریان عبوری مدلسازی شده با α = 0.5 (زندی و همکاران، 1389)
شکل 5 بنابر انتظار فیزیکی از مسئله مدل شد. در شکل 6 نقاط کم فشار بر سرریز در قسمت ابتدای اوجی و قسمت تغییر شیب تنداب مشخص است. ناحیه پرفشار بر سرریز در قسمت جام پرتابی قرار دارد.
در شکل 7 بیشترین فشار در کل دامنه حل، در کف مخزن سد بصورت هیدرواستاتیک و کمترین آن بعد از جام پرتابی و زیر پرتابه جریان آب قرار دارد. در شکل 8 سرعت جریان در مخزن سد برابر با صفر یا نزدیک به آن است. جریان با رسیدن به آغاز اوجی سرریز و تاج سرریز سرعت گرفته و به میزان حداکثر خود در قسمت انتهای تنداب، جام پرتابی و در پرتابه جریان می رسد. بعد از پرتابه و در پایاب سرعت به یک حالت یکنواخت اما زیاد می رسد.
شکل 1-5- سطح آب شبیه سازی شده برای دبی حداکثر محتمل (زندی و همکاران، 1389)
 
شکل 1-6- فشار دامنه حل در دبی محتمل حداکثر (زندی و همکاران، 1389)
  شکل 1-7- سرعت در دامنه حل برای دبی حداکثر محتمل (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-8- فشار کل دامنه حل و همچنین قسمت های کم فشار در دبی 700 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
 
طبق شبیه سازی های صورت گرفته توسط زندی برای سه دبی  700، 1160 و 5400 نتایج شاخص کاویتاسون طبق شکلهای 9 تا 11 بدست آمده است.
شکل 1-9- شاخص کاویتاسیون برای دبی 700 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-10- شاخص کاویتاسیون برای دبی 1160 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
شکل 1-11- شاخص کاویتاسیون برای دبی 5400 مترمکعب بر ثانیه (زندی و همکاران، 1389)
1-5- فرضیه های تحقیق
با توجه به مبانی مطرح شده در قسمتهای قبلی مهمترین فرضیات تحقیق عبارتند از:

• سازه ها آسیب یکسانی در شرایط طرح نخواهند داشت، نظر به اینکه برنامه بهره برداری و ساخت آنها متفاوت است.
• تاثیر اندازه و خطاهای ناشی از مشاهدات مدل و پیش بینی شرایط واقعی خطاهائی را در طراحی وارد می نماید.
• پیش بینی محل و هندسه زبری منفرد ایجاد شده که منجر به کاویتاسون می شود مشکل است.
• خسارت کاویتاسون تابع پارمترهای مختلفی همچون شاخص کاویتاسون، سرعت جریان، مقاومت سطحی مصالح سازه، زمان بهره برداری و مقدار هوای جریان دارد.
• مدلسازی شاخص ریسک کاویتاسون سرریز سدها با استفاده از مدلسازی نزدیکترین همسایگی امکان پذیر است و دقت مطلوبی دارد.
• با استفاده از مدلسازی نزدیکترین همسایگی می توان تاثیر پارامترهای مختلف بر شاخص کاویتاسون را بررسی نمود.

1-6- سوالات تحقیق
مهمترین سوالات تحقیق عبارتند از:

• شاخص ریسک کاویتاسون در سرریز سدها تابع چه پارامترها و متغیرهائی است؟
• آیا امکان توسعه مدلی برای پیش بینی شاخص ریسک کاویتاسون با استفاده از تکنیک مدلسازی نزدیکترین همسایگی وجود دارد؟
• دقت روش نزدیکترین همسایگی در پیش بینی شاخص ریسک کاویتاسون سرریزها چگونه است؟
• تاثیر شرایط بهره برداری و متغیرهای مختلف بر شاخص ریسک کاویتاسون در مدل نزدیکترین همسایگی چگونه است؟

1-7- اهداف تحقیق
مهمترین اهداف تحقیق حاضر عبارتند از:

• بررسی مشخصات کاویتاسون در سرریز سدها و ریسکهای مرتبط با آن
• بررسی روشهای براورد شاخص ریسک کاویتاسون در سرریز سدها
• آشنائی با الگوریتم مدلسازی نزدیکترین همسایگی
• توسعه روشی برای پیش بینی شاخص ریسک کاویتاسون با استفاده از نزدیکترین همسایگی
• کاربرد مدل تهیه شد در سرریز سد شهیدعباسپور

1-8- کاربردهای متصور از تحقیق
با توجه به اینکه هدف اصلی تحقیق حاضر ارائه مدلی برای تخمین شاخص ریسک کاویتاسیون است، در نهایت در موارد زیر می­توان از نتایج و روش انجام تحقیق استفاده کرد:

• وزارت نیرو
• شرکتهای بهره برداری از سدها و سرریزهای آنها
• شرکتهای مشاور در طراحی سریز سدها

1-9- جنبه نوآوری تحقیق
تاکنون برای بررسی شاخص ریسک کاویتاسون از مدلسازی فیزیکی و عددی استفاده شده است و استفاده از تکنیک مدلسازی نزدیکترین همسایگی در این زمینه کاملا جدید محسوب می شود.
1-10- مواد و روشهای تحقیق
در تحقیق حاضر با استفاده از مبانی هیدرولیکی مربوط به کاویتاسیون در سرریز سدها و نیز مطالعات انجام شده توسط محققین یک سری داده مربوطه تهیه شده و سپس شاخص ریسک کاویتاسیون محاسبه می شود و پس از آن با استفاده از الگوریتم نزدیکترین همسایگی و نرم افزاری مدلسازی مربوط اقدام به توسعه مدل پیش بینی می شود و در نهایت با استفاده از شاخصهای آماری ضریب همبستگی[19]، ضریب حساسیت[20]، متوسط مربعات خطا[21] و خطای مطلق[22] دقت مدل تهیه شده بررسی می شود و با آزمونهای گرافیکی و نموداری دقت آن بررسی می شود.
1-11- ساختار تحقیق
برای دستیابی به اهداف فوق، گزارش این تحقیق در پنج فصل بشرح زیر تدوین
می شود. در فصل اول تحت عنوان”کلیات” به بیان کلیات تحقیق شامل تعریف مسئله، بیان ضرورت و اهداف پژوهش پرداخته شده است. در فصل دوم تحت عنوان “ادبیات پژوهش و سابیه تحقیق” پیشینه تحقیق با بررسی منابع حاصل از جستجو در مورد بانکهای اطلاعاتی مختصرا ارائه خواهد شد و جایگاه تحقیق حاضر در بین آنها معرفی می شود. در فصل سوم تحت عنوان “مواد و روشها” متدولوژی انجام کار مشتمل بر روش جمع­آوری اطلاعات و مراحل توسعه مدل نزدیکترین همسایه و جزئیات روش انجام تحقیق بطور کامل ارائه خواهد شد و در فصل چهارم نحن عنوان “آنالیز نتایج تحقیق” تجزیه و تحلیل اطلاعات گردآوری شده و نیز نتایج مدلسازی صورت گرفته در تخمین شاخص ریسک کاویتاسیون در سدها ارائه می­گردد و بحث در مورد دقت مدل پیشنهادی و کاربردهای آن ارائه می شود. در نهایت در فصل پنجم تحت عنوان “نتیجه گیری و پیشنهاد” جمع­بندی کلی تحقیق مربوط به بحث و نتیجه گیری و پیشنهادات می باشد و در انتهای منابع مورد استفاده درج خواهد شد.

ضریب زبری هیدرولیكی رودخانه كه در فصل حاضر به اختصار تحت عنوان ضریب زبری به­كار رفته است به درجۀ مقاومت در مقابل جریان گفته می­شود. بعد و واحد ضریب زبری به نوع رابطۀ جریان بستگی دارد.
در این فصل به معرفی انواع ضرایب زبری متداول، از جمله ضریب زبری مانینگ در رودخانه­ها، که پرکاربردتر از دیگر روش­ها در تخمین ضریب زبری است پرداخته می­شود و دسته­بندی­های موجود در این زمینه ارائه خواهد شد. انتخاب روش مناسب برآورد ضریب زبری مانینگ از بین روش­های مختلف، بخش بعدی این فصل می­باشد. در ادامه به معرفی خصوصیات نرم­افزار Hec-Ras که مهم­ترین نرم­افزار مورد استفاده در این تحقیق است، در حد مورد نیاز، پرداخته خواهد شد.  پس از آن پارامترها و اصطلاحات بکار رفته در روش­های مختلف در حد کفایت توضیح داده می‌شوند. سپس در ادامۀ فصل به مرور برخی از مهم­ترین منابع موجود در زمینۀ روش­های تخمین ضریب زبری مانینگ پرداخته می­شود. در این مرحله سعی می‌شود نتایج به­دست آمده از هر پژوهش در حد لزوم مورد بررسی قرار گیرد.
2-2- انواع زبری جریان
زبری جریان در رودخانه­ها را می­توان در هشت نوع زیر تقسیم بندی نمود[راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها، وزارت نیرو]:

• زبری جدارۀ رودخانه ناشی از زبری دانه­های رسوب موجود در جدارۀ آبراهه و سیلاب­دشت

• زبری ناشی از موانع
• زبری ناشی از بی نظمی جداره آبراهۀ اصلی و سیلاب­دشت
• زبری ناشی از تغییرات ابعاد و شكل مقاطع
• زبری ناشی از پیچان­رودی رودخانه
• زبری ناشی از شكل بستر ناشی از امواج ماسه­ای[1]
• زبری پوشش گیاهی موجود در بستر آبراهه و سیلاب­دشت
• زبری ناشی از غلظت رسوبات جریان

تماس جریان آب با دانه­های رسوب موجود در محیط تر شدۀ آبراهه موجب می­شود كه اصطكاك جداره­ای ایجاد شده و مقاومت در مقابل جریان ایجاد گردد كه تحت عنوان اصطكاك جداره [2]یكی از انواع زبری جریان در آبراهه­های طبیعی است. زبری حاصل از رسوبات جداره، تابعی از اندازه رسوبات و شرایط جریان بوده و بسته به شرایط جریان یك رودخانه، نوع دیگری از زبری جریان در اثرامواج ماسه ای بستر ایجاد می شود. در رودخانه­های با بستر آبرفتی، تنش برشی جریان در بستر موجب جابجایی مواد بستر شده و امواج ماسه­ای ایجاد می­شود كه بسته به مقدار تنش برشی و اندازۀ مواد بستر به­صورت تلماسه[3]و دندانه[4] نمایان می­شود. این امواج ماسه­ای نیروی مقاوم[5] ایجاد می­كنند كه به جریان و در جهت مخالف جریان اعمال شده و موجب زبری جریان می­گردد. شكل بستر تابع اندازۀ دانه­ها و شرایط جریان بوده بنابراین این نوع زبری جریان تابعی از شرایط جریان برای یك رودخانۀ معین است.
موانع مقابل جریان نظیر موانع طبیعی و مصنوعی، بی نظمی جدارۀ آبراهۀ اصلی و سیلاب­دشت، تغییرات ابعاد و شكل مقاطع عرضی، شكل پیچان­رودی رودخانه در پلان مقاومت­هایی را در مقابل جریان شكل می­دهند كه به زبری جریان می­افزاید. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها، وزارت نیرو]
درصورت وجود پوشش گیاهی در بستر آبراهۀ اصلی و سیلاب­دشت، نوع دیگر زبری جریان نمایان می­شود. پوشش گیاهی به­عنوان مانع در مقابل جریان، موجب می­شود نیروی مقاوم شكل گرفته و این نیرو به جریان اعمال شود. مقدار این نیرو به شرایط جریان، ابعاد پوشش گیاهی و انعطاف­پذیری آن­ها بستگی داشته و بنابراین زبری جریان حاصل از پوشش گیاهی تابعی از شرایط جریان محسوب می شود. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها، وزارت نیرو]
نوع دیگری از زبری جریان ناشی از غلظت رسوبات حمل شده در جریان می­باشد. این نوع زبری در غلظت­های كم نسبت به سایر انواع زبری ناچیز بوده ولی در جریان­های گلی و واریزه­ای مقدار آن قابل صرف­نظر كردن نیست. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها، وزارت نیرو]
وجود هر یك از زبری جریان­های گفته شده به شرایط رودخانه و جریان بستگی دارد. برای مثال زبری جریان در یك رودخانۀ مستقیم و یكنواخت و فاقد پوشش گیاهی با بستر شنی و قلوه­سنگی در شرایط غیرسیلابی ممكن است محدود به زبری جدارۀ جریان شود. درحالی­كه زبری جریان این رودخانه در شرایط سیلابی ممكن است شامل زبری ناشی از شكل بستر و یا غلظت جریان گردد. [راهنمای تعیین ضریب زبری رودخانه­ها، وزارت نیرو]
به­همین دلیل تعیین ضریب زبری نیازمند شناخت كافی از شرایط رودخانه و جریان بوده و ضریب زبری جریان تعیین شده محدود به شرایط تعیین آنها خواهد بود.

سیل یک اتفاق ناگهانی و رویدادی سریع و مخرب است که هر ساله در نقاط مختلف جهان  باعث بروز خسارات جانی و مالی محسوس و نامحسوس فراوان می­شود. بررسی شمار وقوع سیل در سال­های اخیر نشان می­دهد، دیگر سیل نه یک مصیبت اتفاقی نادر، بلکه پدیده­ای فزاینده است که در هر بار وقوع، خسارات فراوانی را اعم از جانی و مالی به بار می­آورد. (سلیمانی ساردو، 1388) با تمام تلاش­هایی که در طول تاریخ انجام شده و با وجود پیشرفت تکنولوژی، هیچ گاه بشر نتوانسته است نواحی سیل­گیر را به طور کامل و برای همیشه از خطر سیل محفوظ نماید. به عبارت دیگر کنترل و یا کاهش این عوارض مخرب و ویرانگر نیازمند مطالعه صحیح و دقیق می­باشد.
سیل به عنوان یک واقعه اجتناب­نا­پذیر، پذیرفته شده­است اما رویداد، اندازه و تکرار سیل ناشی از عوامل متعددی است که بسته به شرایط اقلیمی، طبیعی و جغرافیایی هر منطقه تغییر
می­کند. آنچه مسلم است سیلاب ناشی از بارندگی است. ولی مطالعات نشان می­دهد که رابطه خطی و مستقیمی بین این دو عامل وجود ندارد (چن و همکاران، 2009). رابطه بارندگی و رواناب نیز از حوضه­ای به حوضه دیگر متفاوت است.
تعداد وقوع سیلاب­ها و خسارات ناشی از آنها هر ساله با توجه به تخریب بیش از حد
جنگل­ها و مراتع و تغییر کاربری اراضی و تبدیل اراضی جنگلی به اراضی کشاورزی و مسکونی، رو به افزایش است.
در تحقیقات و پژوهش­های مرتبط با سیل­خیزی و تعیین مناطق سیل­خیز در نقاط مختلف دنیا، روش واحدی به­کار گرفته نشده­است و شامل استفاده از فرمول­های­تجربی، تحلیل آماری داده­های سیلاب، استفاده از داده­های سنجش از دور و GIS و مدل­های ریاضی رایانه­ای
بارش-رواناب می­باشد (جلالی، 1368). از میان مدل­های مختلفی که امروزه جهت شبیه سازی فرآیند بارش- رواناب در دنیا استفاده می­گردد، مدل HMS- HEC در مطالعات بسیاری از حوضه­ها در مناطق مختلف دنیا به کار گرفته شد و نتایج مطلوب و نزدیک با واقعیت به دست می‌دهد.
1-2- بیان مسئله
حوضه آبریز بشار در جنوب غربی ایران در استان کهگیلویه و بویراحمد در منطقه­ای کوهستانی واقع شده است. رودخانه بشار که آبراه خروجی این حوضه می­باشد، یکی از سرشاخه­های اصلی رودخانه کارون بزرگ می­باشد. به علت کوهستانی بودن حوضه و بالا بودن میزان بارندگی در حوضه (در حدود 800 میلیمتر در سال)، سالانه سیلاب­های فراوانی در حوضه پدید می­آید. با توجه به اینکه شهر یاسوج، مرکز استان کهگیلویه و بویراحمد در بالادست حوضه آبریز بشار قرار دارد و همچنین اراضی کشاورزی، باغات و تاسیسات تامین آب، پل­ها، مزارع پرورش ماهی، کارخانجات تولید شن و ماسه، سدهای در دست احداث و موجود در پایین دست و … در منطقه وجود دارد، تعیین سیلاب حاصل این حوضه از اهمیت فراوانی برخوردار می­باشد. لذا با پیش بینی سیلاب حاصل از هر بارندگی، می­توان تمهیداتی جهت کاهش خسارات احتمالی ناشی از سیلاب، اطلاع رسانی، هدایت، کنترل و بهره برداری از رواناب حاصل، اتخاذ کرد.
برای آگاهی از اینکه با بارش هر باران چه میزان سیلاب تولید می­گردد، لازم است که مدل بارش-رواناب حوضه مورد نظر به یکی از روش­

های موجود استخراج گردد. برای مدل سازی بارش-رواناب در یک حوضه روش­های گوناگونی وجود دارد. طبق تحقیقات انجام شده برای مدل سازی بارش-رواناب سایر حوضه­ها، خروجی مدل HEC-HMS،  با داده­های مشاهداتی تطابق خوبی داشته است.

این تحقیق به دنبال کمی سازی و جداسازی بارش-رواناب در حوضه بشار بالادست و مقایسه روش­های هیدروگراف واحد کلارک، SCS و اشنایدر با استفاده از مدل HEC-HMS، انتخاب بهترین مدل، واسنجی و صحت­سنجی مدل­ HEC-HMS برای حوضه مورد نظر
می­باشد.
1-3- اهداف و ضرورت‌های انجام پژوهش
بررسی‌های ‌سازمان ‌ملل ‌متحد حاكی ‌از آن ‌است ‌كه ‌سیل ‌را باید یكی‌ از جدی‌ترین بلایای ‌طبیعی ‌بشمار آورد. تنها معدودی از كشورهای ‌جهان ‌را می‌توان ‌یافت‌ كه ‌فارغ ‌از مسایل ‌و مصایب ‌سیل‌ باشند. در ایران‌ از بررسی سیل‌های ‌خسارت ‌آفرین ‌50 سال ‌گذشته (1380-1330) تعداد 3700 مورد سیل ‌حادثه ‌خیز به ‌ثبت ‌رسیده ‌است (خبرنامه هیدرولیك، مهرماه 80). روند افزایش سیل در 5 دهه گذشته نشان می‌دهد كه تعداد وقوع سیل در دهه 70 نسبت به دهه مبنا تقریبا 10 برابر شده است و بعبارت دیگر 900 درصد افزایش داشته است. پاره‌ای ‌از این ‌سیل‌ها بسیار بزرگ ‌و پر خسارت ‌بوده‌اند. بنابراین با پیش بینی صحیح و نزدیک به واقعیت سیلاب­ چه از نظر زمان وقوع و چه از لحاظ میزان دبی حداکثر می­توان با اعمال مدیریت صحیح از خسارات ناشی از آن جلوگیری کرد و یا به حداقل ممکن رساند.
با توجه به وجود روش­های بسیار گوناگون در زمینه پیش بینی رواناب ناشی از بارش در حوضه آبریز، انتخاب مدل مناسب و یافتن مقدار بهینه پارامترهای مورد استفاده در این مدل با توجه به داده‌های موجود در دسترس بسیار مفید خواهد بود.
این تحقیق می­تواند برای مسئولین صنعت آب، وزارتخانه­های نیرو، کشاورزی و کشور، ستاد حوادث غیر مترقبه، شهرداری و مهندسین مشاور در امور آب مفید واقع شود.
1-4- فرضیات تحقیق
فرضیه­های تحقیق حاضر شامل موارد زیر می­باشد:

1. حوضه از لحاظ اقلیمی‌همگن فرض می‌شود.
2. تغییرات اقلیمی‌در طی سال­های آماری تاثیر معنی داری بر روند بارش-رواناب ندارد.

1-5- ساختار پایان نامه
کلیۀ مطالب این پایان­نامه در پنج فصل بصورت کلی ارائه خواهد شد که مباحث کلیدی هر یک از این پنج فصل به اختصار در زیر ارائه شده است:
فصل اول: کلیّات
در این فصل ضرورت استفاده از مدل هیدرولوژیکی بارش-رواناب برای حوضه های آبریز بیان شد. بیان مسئله و اهداف و ضرورت­های انجام پژوهش نیز از دیگر بخش­های این فصل است. در ادامه نیز برخی از واژه­های پرکاربرد در این پژوهش تعریف می­شود.
فصل دوم: پیش زمینه و سابقه پژوهش
با توجه به وجود مدل­های بارش-رواناب زیاد جهت شبیه سازی رواناب حوضه، در ابتدای این فصل سعی می‌شود که دسته بندی­های موجود در این زمینه ارائه شود و سپس معیارهای انتخاب مدل و مدل­های پركاربرد و سوابق كاربرد آن­ها به طور خلاصه توضیح داده شود. در ادامه با بررسی و مرور نتایج حاصل از پژوهش‌های سایر محققین در زمینۀ استفاده از این
مدل­ها بیان می‌شود.
فصل سوم: مواد و روش­ها
در این فصل ابتدا به معرفی حوضه آبریز مورد مطالعه پرداخته می‌شود و سپس مشخصات ایستگاه­های هیدرومتری و باران­سنجی موجود در منطقه به همراه مبانی تئوریک روش­های هیدرولوژیکی مورد استفاده در تحقیق و معرفی پارامترها و معیارهایی که پایه و اساس انتخاب مدل بهینه می­باشند، ارائه می­شود. در آخر نیز به تشریح مدل انتخابی پرداخته می­شود.
فصل چهارم: نتایج و بحث
در این فصل نتایج، شکل‌ها و نمودارهای حاصل از محاسبات مدل HEC-HMS با استفاده از روش­ها و زیر مدل­های مختلف برای حوضه آبریز مورد مطالعه ارائه خواهد شد. در ادامه با مقایسۀ نتایج حاصل از اجرای مدل با روش­های مختلف، بهترین مدل برای حوضه آبریز مورد مطالعه انتخاب انجام شده و پارامترهای بهینه جهت هر یک از زیرحوضه­های حوضه آبریز مورد نظر محاسبه می­شود.
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها
در این فصل نتایج کلی حاصل شده از تحقیق به همراه پیشنهاداتی برای سایر پژوهشگران ارائه خواهد شد.
1-6- تعریف واژه‌ها
در این بخش لغات فنی و مفاهیم اولیه كه به منظور فهم مراحل برآورد PMF مورد نیاز است، به اختصار تشریح می­شوند.
 حوضه آبریز (Drainage Basin)
حوضه آبریز شامل سطحی است كه در تولید رواناب مستقیم ناشی از بارش بر روی حوضه در یك نقطه خروجی معین نقش دارد. لغات معادل در ادبیات خارجی شامل Basin، Catchment  و Watershed می­باشد.
هیتوگراف (Hyetograph)
نموداری از شدت بارندگی تجمعی، بارندگی خالص یا هر دو در مقابل زمان در یك ایستگاه باران نگار و یا تعمیم یافته برای كل یك حوضه.
هیدروگراف (Hydrograph)
نموداری است که تغییرات دبی رواناب را نسبت به زمان نشان می­دهد. مولفه عمودی نشانگر دبی و مولفه افقی نشانگر زمان است.
هیدروگراف سیل (Flood Hydrograph)
تغییرات پیوسته جریان رودخانه در مقابل زمان برای یك سیل مشخص در یك موقعیت انتخاب شده روی رودخانه (FERC Hydropower PMF Guide , 2001).
هیدروگراف واحد (Unit Hydrograph)
هیدروگراف رواناب مستقیم از یك حوضه زهكشی مشخص است كه ناشی از یك واحد (اینچ یا سانتی متر) عمق بارندگی خالص به صورت یكنواخت مكانی برای یك مدت زمان معین
می­باشد.
هیدروگراف واحد بدون بعد (Dimensionless Unit Hydrograph)
یك هیدروگراف واحد كه مولفه­های عمودی(دبی) و افقی (زمان) آن به ترتیب از تقسیم كردن بر دبی اوج هیدروگراف و زمان رسیدن به دبی اوج هیدروگراف بدون بعد شده­اند.
هیدروگراف واحد مصنوعی (Synthetic Unit Hydrograph)
هیدروگراف واحد برای یك حوضه فاقد آمار است كه براساس مفهوم هیدروگراف واحد به عنوان تابعی از خصوصیات حوضه بیان می­گردد.
حداكثر بارش محتمل (Probable Maximum Precipitation)
سازمان جهانی هواشناسی در سال 1986، PMP را به صورت زیر تعریف كرد: از نظر تئوری، بزرگ­تر ین عمق بارش در یك مدت معین است كه به طور فیزیكی امكان رخداد آن روی یك سطح مشخص حوضه در یك موقعیت جغرافیایی ویژه و در زمان معینی از سال وجود دارد (1986WMO,)
حداكثر رگبار محتمل (Probable Maximum Storm)
یك رگبار طراحی منشا گرفته از PMP كه الگوی زمانی-مكانی آن به طور واقع گرایانه­ای براساس طوفان­های مشاهداتی برای ایجاد شرایط بحرانی تنظیم شده است. به PMP در فاز طراحی یك الگوی زمانی و مكانی بر روی حوضه مورد نظر داده می­شود به نحوی كه حداكثر سیلاب محتمل (PMF) را ایجاد نماید، به این بارش مصنوعی كه PMF را تولید می­كند حداكثر رگبار محتمل گفته می­شود.
حداكثر سیل محتمل (Probable Maximum Flood)
سیلی كه به طور تئوریكی از تركیب شرایط هواشناسی بحرانی كه معمولا حداكثر بارش محتمل را تولید می­كنند و شرایط هیدرولوژیكی بحرانی كه به طور منطقی امكان وقوع آن­ها در حوضه تحت مطالعه وجود دارد، مورد انتظار باشد. این سیل یك سیل تولید شده بوسیله PMP با فرض بحرانی بودن توزیع زمانی و مكانی بارندگی، همراه با سایر فرض­های محافظه كارانه مربوط به شرایط اولیه حوضه در زمان وقوع سیل است. توجه كنید كه با وجود كلمه «محتمل» در اصطلاحات PMP و PMF یك احتمال عبور یا دوره بازگشت را  نمی­توان به آن­ها نسبت داد. حتی اگر بتوان چنین احتمالی را مطرح نمود، دوره بازگشت عدد بسیار بزرگی شاید در مرتبه ده­ها هزار سال خواهد بود و در این صورت امكان تایید آن در عمل وجود نخواهد داشت.
روندیابی سیل (Flood Routing)
فرآیند تعیین دبی در زمان­های پیوسته در نقاط متوالی در طول یك رودخانه برای تخمین سیل خروجی در یك نقطه در پایین دست براساس سیل ورودی در بالادست رودخانه است. روش­های روندیابی سیل می­تواند به دو دسته روندیابی هیدرولوژیكی (روندیابی یكپارچه جریان) یا روندیابی هیدرولیكی (روندیابی توزیعی جریان) طبقه­ بندی شوند. برخی از روش­های روندیابی هیدرولوژیكی شامل مخزن خطی و ماسكینگام و روش­های هیدرولیكی شامل موج دینامیكی و ماسكینگام-كانج می­باشد.
 متغیر (Variable)
متغیر عبارت است از یك مشخصه قابل اندازه گیری از یك سیستم كه در زمان­های مختلف ممكن است دارای مقادیر عددی مختلفی باشد. برای مثال، مقادیر بارندگی، رواناب، نفوذ، دما، و رطوبت خاك از جمله متغیرهای هیدرولوژیكی محسوب می­شوند.
پارامتر (Parameter)
پارامترها در واقع مشخصه­های كمی سیستم هیدرولوژیكی هستند كه ممكن است باتوجه به زمان تغییر كنند یا ثابت بمانند. هدایت هیدرولیكی، ضریب زبری مانینگ، زمان ضریب ذخیره، زمان تمركز و ضرایب روش روندیابی ماسكینگام مثال­هایی از پارامترها هستند.
شبیه سازی رواناب (Runoff Modeling)
فرآیند تحلیلی محاسبه بخشی از بارندگی یك طوفان و (یا) ذوب برف كه روی زمین به صورت آب­های سطحی جاری می­شود. شبیه سازی در برگیرنده روابط ریاضی تبدیل بارش-رواناب است كه روش اصلی آن، هیدروگراف واحد می­باشد.