مقاله دانلود c (1495)

10. روش‌ها، ابزار تجزیه و تحلیل داده‏ها6
11. ساختار تحقیق.7
بخش اول: مفاهیم ساختاری اصلاح و بازپروری مجرمان
1-1- فصل اول: مفهوم، مبانی، اهمیت و قلمرو اصلاح وبازپروری مجرمان10
1-1-1- مبحث اول: مفهوم اصلاح و بازپروری مجرمان10
1-1-2- مبحث دوم: مبانی اصلاح و بازپروری مجرمان14
1-1-3- مبحث سوم:اهمیت وضرورت موضوع اصلاح و بازپروری مجرمان17
1-1-4- مبحث چهارم: قلمرو موضوعی سیاست اصلاح و بازپروری مجرمان20
1-2- فصل دوم: بررسی تطبیقی راهبردها و روش‌های عام اصلاح وبازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس23
1-2-1- مبحث اول: اصلاح و بازپروری مجرمان از طریق مجازات کردن23
1-2-2- مبحث دوم: اصلاح و بازپروری مجرمان از طریق تدابیری ضمن مجازات حبس26
1-2-2-1- گفتار اول: بازپروری فرهنگی بزه کاران29
1-2-2-2- گفتار دوم: بازپروری حرفه ای بزه کاران32
1-2-2-3- گفتار سوم: بازپروری پزشکی بزه کاران33
1-2-3- مبحث سوم: اصلاح مجرمان و بازپروری با استفاده از مجازات اصلاحی- تربیتی غیر از زندان39
1-2-4- مبحث چهارم: اصلاح و بازپروری مجرمان از طریق روش‌های غیر کیفری45
1-2-5- مبحث پنجم : نفی مسئولیت کیفری اطفال و پذیرش رویکرد اصلاحی و تربیتی در مواجهه با بزهکاری اطفال بزهکار51
بخش دوم: شرح تفصیلی برنامه‌های اصلاح وبازپروری در حقوق ایران وانگلیس
2-1- فصل اول:برنامه‌های اصلاح و بازپروری مجرمان در زندان و از طریق تاسیسات حقوقی55
2-1-1- مبحث اول: استفاده از زندان به عنوان مجازات اصلاحی55
2-1-1-1- گفتار اول: برنامه‌های اصلاح و بازپروری مجرمان بزرگسال56
2-1-1-2- گفتار دوم: برنامه‌های اصلاح و بازپروری مجرمان جوان60
2-1-2- مبحث دوم: تاسیسات حقوقی اصلاح وبازپروری مجرمان63
2-1-2-1- گفتار اول: آزادی مشروط63
2-1-2-2- گفتار دوم) تعلیق اجرای مجازات68
2-2- فصل دوم: مجازاتهای اجتماعی اصلاح وبازپروری مجرمان و برنامه‌های خاص اصلاح وبازپروری73
2-2-1- مبحث اول: مجازاتهای اجتماعی73
2-2-2- مبحث دوم: برنامه خاص اصلاح وبازپروری در حقوق ایران وانگلیس92
2-2-2-1- گفتار اول: توبه92
2-2-2-2- گفتار دوم: عفو و اصلاح مجرمان95
2-2-2-3- گفتار سوم: پذیرش مرور زمان99
2-3- نتیجه گیری و پیشنهادات105
منابع و مآخذ111
چکیده انگلیسی119
چکیده
بررسی سیاستهای راهبردی قانونگذاران و تصمیم گیرندگان سیاست جنایی، در حوزه اصلاح و درمان مجرمان، مساله مهمی‌است که میتواند در قالب مطالعه تطبیقی، هدفمند بودن و برنامه مداری یک نظام حقوقی را نشان دهد. راهبردها و مقررات اصلاح و بازپروری مجرمان از طریق مجازات کردن، از طریق تدابیری ضمن مجازات حبس، از طریق تاسیسات حقوقی نوین با عناوین مشابه، از طریق روش‌های غیر کیفری و از طریق برنامه‌های خاص اصلاح وبازپروری هم در سیستم اصلاح ودرمان ایران و هم انگلیس مشاهده میشود، در ایران در قانون مجازات اسلامی‌جدید، به ایجاد تاسیسات حقوقی نوین در حوزه مجازاتهای تعزیری اقدام شده، همچنین تفکیک و ایجاد مراکز نگهداری برای بزرگسلان و نوجوانان و زنان در راستای اجرای موثر اصلاح ودرمان وجود دارد، در زمینه تجدید تربیت منحرفین اجتماعی و بازپروری معتادین به مواد مخدر نیز مقرراتی وجود دارد، در انگلیس نیز به عنوان یکی از کشورهای با سابقه در علوم جزایی اصلاح و درمان، تاسیسات حقوقی با عنوان پروبیشن و اقدامات مشابه هم باعث تنوع مجازاتها گردیده است. همچنین روش‌های متنوع و متعدد علمیی در زمینه اصلاح و درمان غیرکیفری اختلالات رفتاری الکلیسم و انحرافات جنسی وجود دارد و با مطالعه دقیق این روش‌های درمانی و بارعایت ضوابط قانونی و شرعی میتوان به بخش اصلاح ودرمان غیرکیفری ایران کمک نمود.
درآمد
1. بیان مساله:
مطالعه تطبیقی اصلاح وبازپروری مجرمان از دیدگاه حقوق ایران و انگلیس، محتاج تبیین اصلاح و بازپروری مجرمان، دیدگاه حقوق ایران وانگلیس در این خصوص، بیان ویژگیهای آن، ماهیت وحدود مترتب برآن است. تعبیر ساده و عامه پسند در هر فرهنگ از اصطلاح اصلاح و بازپروری مجرمان چیزی جز این نیست که کاری انجام شود که مجرم دیگر بسوی جرم نرود (اصلاح شود)، در این تحقیق دیدگاه حقوق ایران در خصوص اصلاح وبازپروری مجرمان شامل قواعد و متونی است که از قانون سرچشمه گرفته است و شریعت و فقه اسلام، عرف، رویه قضایی و دکترین، دیگر منابع این حقوق هستند. همچنین دیدگاه حقوق انگلیس در خصوص اصلاح وبازپروری مجرمان شامل مجموعه قواعدی است که ساخته دست قضات و دادگاه‌های این کشور است. در این تحقیق سعی می‌شود اصلاح و بازپروری مجرمان در دو کفه حقوق ایران و انگلیس سنجیده شود، با این پرسشها که دیدگاه حقوق ایران به مقوله اصلاح و بازپروری مجرمان چگونه است؟ دارای چه ساختار و ماهیتی است؟ دیدگاه حقوق انگلیس چگونه است؟ چه ساختاری دارد؟ ماهیت آن چیست؟ و در ادامه به دنبال حل این پرسش هستیم که وجوه اشتراک این دو را دریافته، وجوه افتراق را نیز مشخص نماییم، همچنین باید در تحقیق مشخص شود که خواستگاه این دو کدام است و چه ارتباطی باهم دارند.
2.اهمیت و ضرورت تحقیق:
انجام این تحقیق در درجه اول با تعیین رابطه میان دو دیدگاه حقوق ایران و حقوق انگلیس در یک زمینه خاص، باعث افزایش دانش ما خواهد شد. شناخت شرایط و ویژگیهای حال حاضر در این زمینه خاص، ممکن است در تصمیم گیری‌های بعدی موثر باشد و یا باعث تجدید نظر در روش‌های جاری شود، بهرحال تحقیق در این زمینه خاص می‌تواند به انجام تحقیقات جامع تر بعدی منجر گردد و باعث تحول در آن گردد. شناخت شباهتها و اختلافات یک زمینه در دو دیدگاه مختلف می‌تواند راه را برای نزدیک نمودن دو دیدگاه به هم باز نماید. و احتمالا در حل بعضی از مسائل مفید واقع میشود.
3.ادبیات تحقیق:
راجع به موضوع این تحقیق چندین کار پژوهشی انجام شده است. در یک اثر با عنوان مطالعه راهبردهای اصلاح و درمان در ایران وکانادا (عبدالله ایزدی، 1387) حوزه اصلاح ودرمان در حقوق ایران با حقوق کانادا مقایسه شده است. در اثر دیگری با عنوان اصلاح مجرمان در سیاست جنایی تقنینی ایران (محمد علی حاجی ده آبادی، 1388) نیز سیاست اصلاح ودرمان حقوق ایران مورد بررسی قرار گرفته است. و در اثر دیگری با عنوان رهیافتی تطبیقی به اصول بنیادین برنامه اصلاح مجرمان (فاطمه صبوری پور، 1388) نیز مطالعه تطبیقی عامی‌صورت گرفته است، لذا براساس جستجوی بعمل آمده توسط تنظیم کننده فرم پیشنهاد طرح تحقیق تاکنون پایان نامه ای با عنوان مستقل ومجزا «مطالعه تطبیقی اصلاح وبازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس» ثبت نگردیده است. بنابراین میتوان گفت که برای اولین بار پایان نامه و کار پژوهشی با این عنوان مورد بررسی قرار میگیرد.
4. اهداف تحقیق:
1. تعیین جایگاه و منزلت اصلاح و بازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس.
2. تبیین وجوه اشتراک و افتراق حقوق ایران و انگلیس در خصوص اصلاح وبازپروری مجرمان.
3. تبیین خواستگاه و مبانی فکری اصلاح و بازپروری مجرمان درحقوق ایران و انگلیس.
5. سؤالات تحقیق:
1. اصلاح و بازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس از چه ماهیت و مبانیی برخوردار است؟
2. از لحاظ نظری وعملی حقوق ایران و انگلیس در خصوص اصلاح و بازپرروری مجرمان چه برنامه‌هایی را دارند؟
3. آیا اهداف کاربردی مقوله اصلاح و بازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس دارای نتیجه یکسانی هستند؟
6. فرضیه‏های تحقیق:
1. خواستگاه مقوله اصلاح وبازپروری در حقوق ایران برگرفته ازمتون فقه حاصل ازاحادیث، قرآن و سنت است و خواستگاه آن در حقوق انگلیس نگاه خردگرایانه و منطقی به این مساله هست. اصلاح وبازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس دارای جایگاه و منزلت یکسان وبرابری می‌باشد.
2. از لحاظ ماهیتی و هدف داری برنامه‌های تئوری نقاط مشترک زیادی هستند، ولی در روش اجرای معمولا اختلافاتی وجود دارد.
3. مقوله اصلاح ودرمان معمولا بدنبال اصلاح وباز پروری می‌باشد.

7. تعریف واژه‏ها و اصطلاحات فنی و تخصصی:
مجرم: مجرم به کسی گفته میشود که مرتکب جرم میشود و جُرم به معنی هر انجام هر نوع رفتار یا ترک رفتاریست که قانون را نقض می‌کند و مجازات در پی دارد.
اصلاح و بازپروری مجرمان: معنا ومفهوم اصلاح و بازپروری، بهبود وضعیت فرد است، برای نیل به هدف اصلاح وبازپروری مجرمان، مدارس تربیتی و کانونهای اصلاح وتربیت ایجاد شده و یکی از اهداف زندان نیز اصلاح وبازپروری زندانیان است. تلاش برای اصلاح وبازپروری مجرمان معمولا یا به تنهایی از طرق تعلیمات مذهبی- اخلاقی و بوسیله یک(رژیم اصلاحی) شامل تمرین، کار، بهداشت، نظم و انضباط، تعلیم و تربیت و آموزشهای اخلاقی صورت گرفته است.
حقوق ایران: حقوق ایران در سیر تاریخی خود تحولات شکلی و محتوایی فراوانی را یافته است، پس از پیروزی انقلاب اسلامی‌ایران، مهمترین تحول بنیادین در نظام حقوقی ایران به لحاظ ماھوی و محتوایی، بازگشت به فقه و قواعد شریعت بود. در این تحول، فقه و قواعد شریعت مبنای قانون یا دست کم معیار مشروعیت آن در هنگام وضع قوانین، مرجع تفسیر و تشریح قوانین در هنگام اجرا، و نیز منبع تکمیلی در موارد خلأ قانونی قرار گرفت. منبع مادّی حقوق کنونی ایران شریعت اسلامی‌است. اما نظام حقوقی ایران از نظر شکلی با حقوقِ نوشته و خانواده حقوق رومی‌ ژرمنی شباهت دارد و نخستین منبع اصلی آن قانون است. شریعت و فقه اسلام، عرف، رویه قضایی و دکترین، دیگر منابع حقوق ایران اند.
حقوق انگلیس: پایه و اساس حقوق انگلیس نظام حقوقی کامن لا می‌باشد، کامن لا نوعی نظام حقوقی است که از سال ۱۰۶۶ میلادی به بعد توسط دادگاه‌های شاهی انگلستان ایجاد شد. در واقع نظام حقوقی کامن‌لا ساخته دست قضات و دادگاه‌ها است تا قوانین مصوب قوه مقننه و اقدامات اجرایی قوه مجریه. بهمین دلیل است که نظام حقوق کامن لا (به انگلیسی) Common law به نظام رویه قضایی و سابقه قضایی معروف شده است.
8 . بررسی و اندازه گیری متغیرها:
برای بررسی ویژگیهای حقوق ایران و انگلیس در باره مقوله اصلاح وبازپروری مجرمان از روش تحقیق پیمایشی استفاده نموده و برای پاسخ به سئوال‌های پژوهشی مانند الف) ماهیت دو حقوق درباره مقوله اصلاح و بازپروری چگونه است؟ب) چه رابطه میان این دو حقوق در خصوص اصلاح وبازپروری مجرمان وجود دارد؟ج) وضعیت حال حاضر دو حقوق درباره این مقوله چیست؟تلاش می‌نماییم.
9. روش و ابزارگردآوری داده‏ها:
این تحقیق با استفاده از روش کتابخانه ای واستفاده از فضای مجازی صورت میگیرد. و پس از مطالعه، قسمتهای مورد نظر با توجه به سازماندهی تحقیق، فیش برداری بعمل آمده و سپس در هر بخش از فیش‌های برداشت شده در موضوعات مورد نظر با ذکر دقیق منبع استفاده میگردد، ضمنا از نظر اساتید دانشگاهی در اصلاح موارد بهره برداری شده نیز استفاده میگردد.
10. روش‌ها، ابزار تجزیه و تحلیل داده‏ها:
روش تجزیه وتحلیل داده ها بصورت توصیفی و پیمایشی است.
11. ساختار تحقیق.
این تحقیق در یک مقدمه (درآمد) و دو بخش مستقل از حیث مفاهیم ساختاری اصلاح و بازپروری مجرمان و شرح تفصیلی برنامه‌های اصلاح و بازپروری مجرمان تنظیم وتدوین گردیده است. در مقدمه تحقیق به بیان مساله، اهمیت و ضرورت تحقیق، ادبیات تحقیق، اهداف تحقیق، سئوالات تحقیق، فرضیات تحقیق، تعریف واژه ها و اصطلاحات فنی و تخصصی، بررسی و اندازه گیری متغیرها، روش و ابزارگردآوری داده‏ها، روش‌ها و ابزار تجزیه و تحلیل داده‏ها پرداخته شده است. در بخش اول ضمن دو فصل مستقل، به بررسی مفهوم، مبانی، اهمیت و قلمرو اصلاح و بازپروری مجرمان در فصل اول و در فصل دوم، بررسی تطبیقی راهبردها و روش‌های عام اصلاح و بازپروری مجرمان در حقوق ایران و انگلیس پرداخته شده است. و در بخش دوم نیز ضمن دو فصل مستقل، به معرفی برنامه‌های اصلاح و بازپروری مجرمان در زندان و از طریق تاسیسات حقوقی مدرن، در فصل اول و در فصل دوم، مجازاتهای اجتماعی اصلاح و بازپروری مجرمان و برنامه‌های خاص اصلاح وبازپروری مجرمان در حقوق ایران وانگلیس پرداخته شده است. در پایان نیز با نتیجه گیری، فهرست منابع و مآخذ تحقیق ارائه گردیده است.
بخش اول

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

[do_widget id=search-2]

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

مفاهیم ساختاری اصلاح و
بازپروری مجرمان
اصولی که باتوجه به شان و منزلت انسان شکل گرفته و فلسفه وجود اش، اعتلای منزلت حقوق انسانی است، شرایطی را برای اصلاح وبازپروری مجرمان تعیین می‌کند. اصلاح و بازپروری مجرمان از مباحث با اهمیت و ضروری جوامع امروزی می‌باشد، چرا که اصلاح بزهکار تاثیرگذارتر از کیفر دادن اوست، تفاوت دیدگاه‌های اندیشمندان مختلف نسبت به مقبولیت یا غیر مقبولیت این سیاست مانع اجرای این سیاست نشده است و در جوامع امروزی نیز قلمرو اجرای این سیاست مشخص شده است.
به تدریج، با گسترش مطالعات و یافته‌های جرم شناختی گستره مفهوم اصلاح وبازپروری مجرمان وسیع تر شد. بدین شکل که بزهکاری نه فقط به عنوان یک بیماری و پدیده ای زیستی– سرشتی بلکه به عنوان آسیبی اجتماعی و پدیده ای انسانی – اجتماعی مورد توجه قرار گرفت. این امر سبب شد تا گستره بازپروری بزهکاران از درمان پزشکی بنیانگذاران مکتب تحققی تا درمان اجتماعی ادامه یابد. (ر.ک: آنسل: 1375) بدین ترتیب، تحت تاثیر تحولات جرم شناختی جنبه اصلاحی – درمانی (بازپروری) کیفر، بیش از جنبه سزادهی (مکافاتی) آن مورد توجه نظام عدالت کیفری قرار گرفت، به گونه ای که «حقوق کیفری سزا مدار» جای خود را به «حقوق کیفری درمان مدار» سپرد.
بررسی تفکرات ماهیتی، مبنایی و راهبردی قانونگذاران و تصمیم گیرندگان سیاست جنایی، در حوزه اصلاح و بازپروری مجرمین مساله مهمی‌است، که میتواند در قالب مطالعه تطبیقی، اشتراک و اختلاف سیستم‌های حقوقی را معین نماید. مطالعه آراء اندیشمندان درباره اصلاح و بازپروری مجرمان و روش‌های تحقق آن، بیانگر اختلاف در ماهیت و مبانی و تکثر راهبردها و روش‌های آن است. در این بخش، در فصل اول به بحث و بررسی درباره مفهوم، مبانی، اهمیت و قلمرو اصلاح و بازپروری مجرمان پرداخته میشود، سپس راهبردهای عام اصلاح و بازپروری مجرمان مطالعه خواهند شد.
1-1- فصل اول: مفهوم، مبانی، اهمیت و قلمرو اصلاح وبازپروری مجرمان
مطالعه اندیشه‌های بشری حکایت از قدمت و دیرینگی ایده اصلاح مجرمان دارد. اصلاح مجرمان از دیدگاه حقوق مختلف به عنوان یک ارزش انسانی شناخته میشود، هرچند مطالعه دیدگاه‌های موجود درباره اصلاح مجرمان، نشانگر اختلاف برداشت درباره مفهوم اصلاح و درمان است.
در این فصل در چهار مبحث به بررسی و بحث درباره مفهوم اصلاح و بازپروری مجرمان، مبانی اصلاح و بازپروری مجرمان، اهمیت و ضرورت موضوع اصلاح و بازپروری مجرمان، قلمرو موضوعی سیاست اصلاح و بازپروری مجرمان پرداخته میشود.
1-1-1- مبحث اول: مفهوم اصلاح و بازپروری مجرمان1
از گذشته تا امروز، به موازات اعمال مجازات بر بزهکاران، نگرش‌های متعددی در زمینه‌ی کارکردهای کیفر مطرح شده است. این نگرش‌ها به طورکلی با «رویکردی گذشته‌گرا» یا «آینده‌گرا» به پاسخ‌دهی به مجرمان می‌نگرند. در پرتو این نگرش‌ها، کارکرد کیفر را می‌توان به دو گونه تکلیف‌گرا (سزاده) و فایده‌گرا (پیشگیرانه) دسته‌بندی کرد. کارکرد تکلیف‌گرای مجازات با «گذشته‌نگری» تنها به دنبال سرزنش بزهکار (مقصر) و کارکرد فایده‌گرای کیفر، با «آینده‌نگری» درصدد پیشگیری از بزهکاری نخستین مجرمان احتمالی و پیشگیری از بزهکاری دوباره‌ی مجرمان واقعی است.(داف، 2001، 56-44)
مسبوق به گزاره ای اخیر الذکر، از جمله کارکردهای فایده گرا یا سودمند مجازاتها که از حدود شصت سال اخیر به طور جدی مورد توجه قرار گرفت و به عنوان یک دغدغه انسانی در مقررات داخلی و برخی اسناد بین المللی منعکس شد، رفتار اصلاحی با بزهکاران است.(Gassin,1995:59) این کارکرد، در منابع مختلف مورد توجه قرار گرفته و در قالب اصطلاحات مختلفی همچون اصلاح و درمان، بازپروری، بازسازگاری، بازپذیری اجتماعی مجرم و … مطرح شده است. در این راستا، به تشریح مفهوم اصلاح و بازپروری مجرمان می‌پردازیم.
برخی بازپروری را عمل تربیت و اصلاح بزهکاران (به ویژه معتادان) و آماده کردن آنها برای بازگشت به جامعه (انوری 1386، 756). تعریف کرده‌اند. فرهنگ لغت فرانسوی لاروس، اصلاح و بازاجتماعی کردن را چنین تعریف می‌نماید: «اقدام به گونه‌ای که فرد بزهکار، معتاد یا معلول بتواند خود را دوباره با زندگی اجتماعی منطبق سازد»؛ «قبول و به رسمیت شناختن ارزش‌ها و سودمندی چیزی پس از دوره‌ی فراموشی»؛ «پایان دادن به سوءظن‌ها، انتقادها و بی‌اعتنایی نسبت به یک فرد همراه با اعلام رسمی اینکه وی باز هم شایسته‌ی اعتماد است». حال باید دید این تعاریف لغوی تا چه اندازه از معنای اصطلاحی آن فاصله دارد.
بازپروری در اصطلاح، به معنای بهسازی اجتماعی یا اصلاح اخلاقی توأم با حسن رفتار است. در ارتباط با معنای اصطلاحی بازپروری دو رویکرد اجتماعی و اخلاقی وجود دارد. رویکرد اجتماعی که از یافته‌های جرم‌شناسی تأثیر پذیرفته است و معیارهای مشخص و قابل سنجشی برای ارزیابی اصلاح فرد ارائه می‌دهد، اصلاح یا بازپروری را چنین تعریف می‌کند: استحکام روابط اجتماعی و فردی بزهکار، به گونه‌ای که به وی اجازه دهد به طور فعال در جامعه وارد شود، مهارت‌های مفید و مقبول اجتماعی را فراگیرد و در عمل از این توانایی‌ها استفاده نماید. انجمن خدمات بازسازگاری اجتماعی کبک (کانادا) نیز بر اساس همین رویکرد، آن را چنین تعریف کرده است: عدم تکرار جرم یا اقدام به گونه‌ای که فرد پس از آن بتواند سازگار با قانون و هنجارهای اجتماعی زندگی کند یا تقویت حس تعلق به جامعه.
برنار بولک از کسانی است که تعریف جامع‌تری از این نگرش به مجازات ارائه داده است. وی با تأکید بر عبارت اصلاح کردن، هدف از اصلاح را بهسازی مجرم یا دوباره تربیت کردن از طریق تنبیه به گونه‌ای که فرد را به سوی پیروی از قواعد اولیه‌ی زندگی سوق دهد، عنوان می‌کند. او تأکید می‌کند که هدف از بازپروری مجرم، بهبود اخلاقی او نیست و صرف بازگشت به زندگی عادی کافی است. پس هدف اصلی از مجازات (زندان)، بهسازی و بازپذیرسازی اجتماعی مجرم است به گونه‌ای که مجدداً در خطا و خلاف سقوط نکند.2 همین رویکرد را می‌توان در مجموعه‌ی قواعد حداقل نحوه‌ی رفتار با زندانیان ملاحظه کرد. به طور کلی می‌توان گفت که فرد تحت برنامه یا برنامه‌های بازپروری، قبل از ارتکاب رفتار مجرمانه یا منحرفانه، شهروندی بوده که قابلیت لازم را برای زندگی سالم اجتماعی داشته است.(ابراهیمی، 153:1391)
مطالعه دیدگاه‌های موجود درباره اصلاح مجرمان، نشانگر اختلاف برداشت درباره مفهوم اصلاح است. در این میان، عمیق ترین تفاوت، مربوط به دیدگاه‌های دینی3 و غیردینی است. گاه اصلاح با تحول عمیق در روح و فکر و احساس و رفتار مجرم پیوند می‌خورد. «اصلاح متضمن تغییر در روحیات تشخیص بد بودن عمل انجام شده و تصمیمی‌صادقانه برای زندگی آینده است. بنابراین اصلاح مستلزم تغییر در نگرش اخلاقی مجرم است». (کاتینگهام 163:1386-162) از این معنا به(Reform) تعبیر می‌شود که البته امری ارزشی و آرمانی است. برخی با رویایی خاندن چنین امری(نجفی ابرند آبادی و هاشم بیگی، 290:1377) معتقدند که باید از اصلاح به مفهوم «بازپروری»Rehabilitation سخن بگوییم که بیشتر به مفهوم بازسازگاری اجتماعی مجرم نزدیکتر است. بازپروری در این معنا استفاده از اقدامات و تدابیری است که مجرم به وضعیتی از رفتار اجتماعی مناسب و بهتر بازگرداند؛ وضعیتی که فرد پیش ار ارتکاب به رفتار مجرمانه دارا بوده است.(203، 2004، Mridula ، Maniya) البته اگر فرد پیش از ارتکاب رفتار مجرمانه نیز از توانایی‌های اساسی لازم برای یک زندگی اجتماعی سالم بی بهره بوده است او در معرض فرآیند دیگری بنام «پرورش»Habilitation قرار می‌گیرد.
بازپروری و پرورش هر دو اقدامات و تدابیری ویژه با ماهیتی آموزشی- تربیتی یا فنی و حرفه ای یا دینی است که بیشتر با محوریت حبس انجام میگیرد. به همین دلیل، برخی بازپروری را به مفهوم بازگرداندن مجرم محکوم شده به زندان به جایگاه اجتماعی مفروض خود در جامعه از طریق اشکالی از آموزش‌های فنی یا تربیتی یا درمانی می‌داند.(1993، sdane، Krause and Marilgn and M، Wesley)
اگر بازگرداندن فرد به جامعه، علاوه بر آموزش‌های یاد شده، نیازمند تدابیر درمانی، از نوع پزشکی و روانپزشکی نیز باشد، از اصطلاح «اصلاح ودرمان» Treatment استفاده می‌شود. «اصلاح ودرمان بزهکار عبارت است از یک برنامه مداوای روانی – اخلاقی، با رعایت شرایط لازم برای تامین امنیت جامعه، به منظور بهبود امکانات سازش پذیری اجتماعی او».( نجفی ابرند آبادی و هاشم بیگی، 334:1377) مفهوم اصلاح و درمان بر این مبنا استوار است که مجرمان افراد شروری نیستند بلکه افرادی بیمارند که رفتارهای نابهنجار و ضد اجتماعی آنان بیانگر پاره ای مشکلات شخصیتی یا دیگر اختلالات روانی اند و به همین دلیل باید تحت معالجه و درمان قرار گیرند (کاتینگهام 1386، 163).)
به هرروی اصلاح به هریک از مفاهیم یاد شده در یک موسسه با تشکیلات سازمانی مشخص و با الگوهای اصلاحی گوناگون صورت میگیرد که از آن به Correction تعبیر می‌شود. منظور از این واژه «بیان کارکرد کلیه اشخاص، نهادها و سازمان هایی است که متهم و محکوم وبزهکاران صغیر و غیره را تحت اداره خویش داشته و مسئولیت کنترل و درمان آنان را بر عهده دارد».( غلامی1380، 290) در این معنا، اصلاح و تربیت، اشاره به کل نظام اصلاح و تربیت دارد و دارای الگوهایی است که از جمله آنها میتوان به الگوی بالینی، حمایت اجتماعی و کیفری اشاره کرد.(غلامی1380، 290)
از دیدگاه اسلامی، اصلاح، معنای وسیع تری از بازسازگاری اجتماعی مجرم دارد و به تغییروتحول درونی مجرم که در رفتارهای اجتماعی پسندیده بیرونی او نمود می‌یابد، گفته می‌شود. این معنا از واژگان و روش هایی که در متون اسلامی‌برای اصلاح مجرم یا هدف از مجازات ها بیان شده است، استفاده میشود. مثلا هدف از مجازات «تزکیه و تهذیب» مجرم بیان شده است. نیز روشهای چون «توبه» برای اصلاح مجرم استفاده شده است. جامع ترین واژه ای که در قرآن مورد استفاده قرار گرفته«احیاء» است. قرآن کریم در آیه 32 سوره مائده، 4 جرم را به تعدی به انسانیت و بازداشتن مجرم از جرم(ضلالت و گمراهی)را احیاء او و همه انسانها می‌داند. این مهم نشانگر عمق نگرش دین اسلام به ارزشمندی اصلاح وتربیت انسانهاست که هدف اصلی بعثت پیامبران الهی به ویژه پیامبر گرامی‌اسلام است. آیه یاد شده همه مبانی انسان شناختی، جامعه شناختی و ارزشی اصلاح مجرمان را در بر دارد. (حاجی ده آبادی 1386، 3)
1-1-2- مبحث دوم: مبانی اصلاح و بازپروری مجرمان
با نگاهی به گذشته و مطالعه در قانون نامه حمورابی(اولین تمدن حقوقی) و بررسی جرم ها و مجازات ها به شیوه‌های اجرای آن در ایران باستان، در می‌یابیم که مجازات ها منحصر به مجازات‌های سخت بدنی از جمله اعدام، قطع انگشتان، تازیانه و …. بوده است.5
بیش از دو سده پیش، با رویگردانی از مجازات‌های بدنی، «آزادی مجرم» می‌توانست مهمترین دارایی وی برای تاوان جرم ارتکابی وی باشد. از این پس، «زندان» (سلب آزادی) به عنوان بهترین راه حل برای سزادهی و تنبیه مجرم مورد توجه قرار گرفت.
در حقوق جزای کلاسیک مجازات ها توسط قانونگذاران جهت تامین اهداف نظام عدالت کیفری انتخاب می‌شدند. همچنین قضات نیز با تعیین مجازات ها به دنبال محقق کردن اهداف آنها هستند. باید به این نکته توجه کرد که اهداف مجازات ها در راستای اهداف نظام عدالت کیفری است.6
اصلاح و بازپروری مجرمان7 از جمله رویکردها و سیاست‌های مهم مورد بحث جرم شناسان در یکی دو قرن اخیر است. مطالعه اندیشه‌های بشری حکایت از قدمت و دیرینگی ایده اصلاح مجرمان دارد، به گونه ای که در آرا فیلسوفان شهیر یونان مانند افلاطون و ارسطو و آنچه از جوامع باستان گزارش شده است، نیز این مهم دیده می‌شود.(کولمن و کاونیگتن، 1376، 29-27) البته رونق و رواج ایده اصلاح مجرمان در قرون اخیر بیشتر مدیون مکتب تحققی و عمدتا جنبش دفاع اجتماعی نوین است.8 سیاست جنائی سازمان ملل متحد نیز تا حد زیادی متاثر از آرا بنیانگذاران این جنبش است.9 مطالعه متون اسلامی‌نیز بیانگر آن است که اسلام به اصلاح مجرمان بیش از صرف بازسازگاری اجتماعی آنان نگریسته و روش‌های خاص خود را برای این مهم عرضه داشته است (حاجی ده آبادی 1386، 84 )
با بسط این سیاست، مخالفان که عموما دیدگاه امنیتی به حقوق کیفری دارند، به انحاء مختلف سعی نمودند با انجام تحقیقات، ناکارآمدی سیاست اصلاح ودرمان را به تصویر کشند و بر این اساس از سال 1974 به بعد، افرادی مانند «موریس کوسن» و «رابرت مارتینسون»، ملهم از یافته‌های تحقیقات خویش، با شعار«هیچ چیز موثر نیست»، صریحا مدعی شکست سیاست اصلاح و درمان شدند. متعاقب این اظهارنظر، به تدریج با ورود مفهوم خطر و ریسک جرم10 به حوزه ی حقوق کیفری، مفسران اولیه ی آن از جمله «سیمون و فیلی» یک سیاست جنایی نوین که اصطلاحا «کیفر شناسی نو، جرم شناسی نو و یا عدالت سنجشی و مدیریت ریسک جرم»11 لقب گرفت را رقم زده و خواستار کنار گذاردن برنامه‌های اصلاح و درمان شدند. ایشان آشکارا به رویکرد سنتی سرکوب جرم و مجازات بزهکاران در قرائتی نوین تحت عنوان «نظریه مجازاتهای استحقاقی» بازگشت نمودند و اظهار داشته اند که این سیاست به هیچ عنوان نتوانسته است نتایج و دستاوردهای قابل اعتنایی داشته باشد و کنار گذاشتن این سیاست را ضرورتی انکار ناپذیر معرفی نمودند. (مارتینسون، 1974: 86-80 ؛ موریس، 1974: 53-22 ؛ فوگل، 1975: 87-86)
برغم وجود چنین ادعاهایی، به هیچ عنوان نمی‌توان با قاطعیت از شکست و ناکامی‌سیاست اصلاح ودرمان صحبت به میان آورد؛ زیرا هنوز لوازم و مقدمات اجرایی این سیاست به طور کامل فراهم نیامده است و شاید در برخی زمینه ها احتمالا با عدم موفقیت نسبی توام بوده، لیکن در دیگر ابعاد آثار مثبتی نیز داشته است.
«مک گوئر»(1992)در تحقیقی راجع به آموزه‌های روان شناسی وبازپروری بزهکاران، معتقد است که برغم عدم بسترسازی مناسب برای اجرای سیاست اصلاح ودرمان، این سیاست توانسته است نتایج مثبتی از حیث بازداشتن افراد بزهکار از ادامه ی بزهکاری داشته باشد. وی در پژوهش خود نتیجه می‌گیرد «هنگامی‌که گروه مجرمانی که تحت برنامه‌های اصلاحی و درمانی قرار گرفته اند، با گروه مجرمانی که درمان نشده اند، مقایسه می‌شوند، مشاهده میشود که درمان به طور کلی تاثیر مثبتی داشته است».(مک گوئر، 14:1992)
«لیپ سی»(1992)در تحقیقی راجع به «بازپروری بزهکاران جوان و نوجوان» اظهار می‌دارد که برنامه‌های اصلاحی و درمانی در مهار بزهکاری تاثیر مثبتی داشته است. معمولا تصور میشود که این میزان تاثیرگذاری در حدود ده درصد کاهش در میزان ارتکاب جرم است.(لیپ سی، 127:1992-83)
«لوسل»(1996)در تحقیقی راجع به «بازپروری بزهکاران جوان» ضمن پذیرش سودمندی و موفقیت برنامه‌های اصلاحی و درمانی در مهار بزهکاری، استدلالی مشابه لیپ سی مطرح می‌کند.(لوسل، 82:1996-57)
«هولین»(1999)در تحقیق خود راجع به «برنامه‌های اصلاح ودرمان برای بزهکاری»، با پذیرش سودمند رهیافت‌های کلان تحقیقات پیش از خود، دال بر تاثیر برنامه‌های اصلاحی و درمانی مجرمان در مهار بزهکاری، معتقد است که برخی از مداخلات درمانی و اصلاحی، تاثیری بسیار بالاتر از مداخلات دیگر دارد. وی در ادامه اظهار می‌دارد که احتمالا درمان‌های «پرتاثیر»، از نظر میزان کاهش بازگشت به جرم، در مقایسه با گروه یا گروه‌های درمان نشده در حدود بیست درصد تاثیر بالاتر دارند. از جمله مشخصات این دسته از درمانهای پر تاثیر، استفاده از روشهای درمانی شناختی – رفتاری، رعایت اصول اصلاح و درمان، مانند اصول خطر و نیاز، استفاده از رویکرد بسیار ساختار یافته برای درمان وتمرکز درمان بر عوامل مرتبط با ارتکاب جرم است.( هولین، 372:1999-361)
تحقیقات انجام شده توسط طرفداران سیاست اصلاح ودرمان نشان می‌دهد تلاش هایی که برای کاهش میزان بازگشت به جرم از طریق اقدامات تنبیهی انجام میشود، تاثیری ندارد و یا بدتر از آن، ممکن است موجب افزایش در میزان بازگشت به جرم شود. ایشان مدعی اند اقدامات تنبیهی شدید مانند توسل به مجازاتهای بدنی، بیلان عملکرد مثبتی در جهت جلوگیری از تکرار جرم توسط بزهکاران ندارد.(کونانی و بیدگلی، 17:1390)
اندرو(1990)، راجع به شروط و لوازم اجرای موفق سیاست اصلاح و درمان مجرمان تحقیقی انجام داده است، وی اعلام داشته که سیاست اصلاح ودرمان به شرط وجود برخی شرایط، کارنامه ای مثبت دارد.12
1-1-3- مبحث سوم:اهمیت وضرورت موضوع اصلاح و بازپروری مجرمان
هنگامی‌که بزهی ارتکاب می‌یابد و مرتکب وارد فرآیند کیفری رسمی‌می‌شود، دگرگونی‌های عمده ای در سطوح مختلف روابط فردی و اجتماعی مرتکب حادث میشود و الزاماتی پیرامون این وضعیت جدید به وجود می‌آید که پاسخ دهی مطلوب به آن ها، مستلزم برنامه ریزی دقیق در تمامی‌سطوح است.(نوریه، 23:2002) از جمله این الزامات، آن است که باید تدابیر مناسبی برای اصلاح بزهکاران و تمهید زمینه ای بازگشت آن ها به زندگی هنجارمند در جامعه اندیشیده شود.(زابیرت، 50:2005)
اقدام برای اصلاح مجرمان، از یک سو شخص بزهکار را منتفع می‌سازد؛ زیرا به وی این امکان را می‌دهد که مجددا به عنوان شهروندی قانون مدار در جامعه حضور یابد و از فعالیت‌های قانون مدارانه ای که پی می‌گیرد، برخوردار شود و از سوی دیگر، منافع اجتماعی را تامین می‌کند؛ زیرا جامعه را در مقابل نابهنجاری ها و آسیب‌های بیشتری که فرد بزهکار میتواند برای آن ایجاد کند، مصون نگه می‌دارد. ازاین منظر، اصلاح بزهکار همچون کیمیایی است که وجود بزهکار را از فردی معارض هنجارهای اجتماعی، به عضوی از جامعه که هم نوا با الزامات زندگی اجتماعی و مقید به ارزشهای آن است، تبدیل می‌کند.(اسکینر، 182:1953-93) اما همین که اقدامات اصلاحی موثر افتاد و او را از مسیر ارتکاب جرم خارج شد، دیگر باعث تضعیف نظام هنجاری نمی‌شود و خود، با انجام رفتارهای هنجارمند و منطبق با موازین اجتماعی، به تقویت و تحکیم آن کمک می‌کند.(کولین، 148:2004)
در سال 1975 میلادی در حالی که شعار اصلاح و درمان مجرمان، طرفداران بسیاری داشت، مارتینسون و گروه پژوهشی تحت مدیریت وی، اعلام کردند این سیاست، شکست خورده وعملا هیچ دستاوردی به همراه نداشته است. در مقابل، بسیاری از جرم شناسان با رد این دیدگاه بر این عقیده هستند که سیاست اصلاح ودرمان مجرمان همچنان بهترین راه حل برای برخورد با بزهکاران است. دلایل قابل ارائه در تایید نظر اخیر عبارتند از:
1. علیرغم برخی ادعاها در خصوص شکست سیاست اصلاح ودرمان هنوز اجماعی در این زمینه وجود ندارد. طرفداران سیاست اصلاح ودرمان معتقدند که اگر این سیاست شکستی هم خورده است، یا بدلیل عدم سیاست گذاری و عدم سرمایه گذاری کافی دولت ها و یا بدلیل عدم تربیت نیروی کافی بوده است. سیاست اصلاح و درمان بیشتر روی کاغذ باقی مانده و به منصه ظهور نرسیده است.
2. اصلاح ودرمان مجرمان به لوازم و زمینه‌های نیاز داشته که اولین آنها قوانین ومقررات مناسب است؛ حال آنکه آنچه تاکنون مورد اجرا قرار گرفته، در یک بستر سزاگرا و همراه با نگاه سزاگرایانه و نه نگاه بازپرورانه بوده است. برای اجرای این سیاست بستر مناسب فراهم نشده است و در همان بستر حقوق کیفری می‌خواستند آن را اجرا کنند؛ در واقع، همچنان سیاست‌های سزا گرای گذشته ادامه یافته و تنها نام «زندان» به «آموزشگاه» تغییر کرده است.
3. سیاست اصلاح ودرمانی که در جرم شناسی بالینی مطرح می‌شود، همزمان با تحولات فناورانه و دستاوردهای جدید علم بشر متحول نشده است، مثل این است که بخواهند سردرد را با آسپرین 20 سال پیش، درمان کنند در حالی که روشهای درمانی جدیدی پدید آمده که کارایی آن به مراتب بهتر و بیشتر است.
4. این که بنام سیاست اصلاح و درمان، مسلمات حقوق کیفری را زیر سوال برده اند و همین موجب شده است تا حقوقدانان جزمی‌در یک واکنش انقلابی برای نجات حقوق کیفری، ادعا کنند که سیاست اصلاح ودرمان، حقوق کیفری از درون تهی کرده و قطعیت13 و شدت14 مجازاتها را زیر سوال برده و موجب افزایش جرایم شده است.
5. ما در ایران نمی‌توانیم بگوییم سیاست اصلاح ودرمان مجرمان شکست خورده است چرا که اساسا تا کنون این سیاست اجرا نشده است. آیین نامه سازمان زندانها، از زندان یک درمانگاه جرم ساخته و نویسندگان آیین نامه اجرایی در اجرای تکالیف مندرج در قانون اساسی، رسالت زندان را تحمل کیفر برای اصلاح ودرمان تعبیر کرده اند. ولی در عمل به دلیل تورم جمعیت کیفری زندانها، کمبود بودجه و نبود فضای کافی، بسیاری از مقررات آیین نامه اجرایی سازمان زندانها اجرا نشده است.15(نجفی ابرندآبادی، 2396:1386-2395)
از دیگر دلایل توجه به سیاست اصلاح و درمان، رویکرد حقوق بشری است. این سیاست، یک سیاست انسانی16 و حقوق بشری است، چرا که براساس مبانی حقوق بشر، دولتها ضمن حق اعمال مجازات، موظف به رعایت کرامت انسانی هستند. در اسناد حقوق بشری که ایران نیز عضو آن است، در ارتباط با مجرمان به دولتها تاکید شده است که نظام زندانها به طور خاص و نظام کیفرها به طور کلی به گونه ای باشد که موجب اصلاح وبازگشت مجرمین به جامعه باشد. به عنوان مثال ماده 10 میثاق بین المللی حقوق مدنی و سیاسی(1966 میلادی)، اصولا موضوع چگونگی رفتار با افرادی که بنا به دلایلی از جمله کیفری آزادی آنها سلب شده است و محروم ازآزادی هستند را پیش بینی کرده است.17 در این ماده بر تفکیک متهمان از محکومان، رفتار انسانی متناسب با وضعیت آنان و همچنین بر اجتماع پذیری و بازپروری محکومین، به ویژه اطفال بزه کار، تاکید شده است.18
امروزه، اصلاح مجرمان علاوه برمیثاق بین المللی حقوق مدنی و سیاسی، در برخی دیگر از کنوانسیون‌های بین المللی کیفری هم به دولت ها توصیه یا تکلیف شده است؛ چنانکه در کنوانسیون مریدا(2003 میلادی) با موضوع مبارزه با فساد، در خصوص مرتکبان فساد اقتصادی تاکید شده است که این گروه باید با اجرای سیاست اصلاحی به جامعه بازگردانده شوند. کنوانسیون مریدا در بند 10 ماده ای 30 دولت ها را مکلف کرده است که مجرمان یقه سفید را مورد اصلاح و اجتماع پذیری قرار دهند.19 و لذا با توجه به انکارناپذیر بودن ضرورت توسل به برنامه‌های اصلاحی و درمانی مجرمان در مقابله ای هرچه موفقیت آمیزتر با پدیده مجرمانه و نیز از آنجا که سیاست اصلاح ودرمان مجرمان انسانیتر و سودمندتر از سیاست حذف و طرد آنان است.(رابرت، 20:1997) ضرورت انجام تحقیقاتی که بتواند ابعاد سیاست اصلاح ودرمان را تبیین نموده، لوازم و زمینه‌های آن را در راستای اتخاذ هر چه موفق تر این سیاست به فعالان و دست اندر کاران امر در گستره ی نظام حقوقی ایران بشناساند و نیز میزان آشنایی فضای حقوقی کشور را با چنین سیاستی روشن نماید، کاملا آشکار است.
1-1-4- مبحث چهارم: قلمرو موضوعی سیاست اصلاح و بازپروری مجرمان

c (767)

دانشکده مهندسی مکانیک
بخش مهندسي حرارت وسيالات
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسي مکانيک (گرایش تبديل انرژی)
طراحی و بهينه سازي سیستم توزیع شاخه اي گازطبیعي بر مبناي تئوري ساختاري
توسط:
امين مرادي مختارخانلو
اساتید راهنما:
دکتر ابراهیم گشتاسبیراد
دکتر خسرو جعفرپور
تابستان 1390
به نام خدا
اظهارنامه
اينجانب امين مرادي مختارخانلو (870911) دانشجوي رشته مهندسي مکانيک گرايش تبديل انرژي دانشکده مکانيک اظهار ميکنم که اين پاياننامه حاصل پژوهش خودم بوده و در جاهايي که از منابع ديگران استفاده کردهام، نشاني دقيق و مشخصات کامل آن را نوشتهام. همچنين اظهار ميکنم که تحقيق و موضوع پاياننامهام تکراري نيست و تعهد مينمايم که بدون مجوز دانشگاه دستاوردهاي آن را منتشر ننموده و يا در اختيار غير قرار ندهم. کليه حقوق اين اثر مطابق با آييننامه مالکيت فکري و معنوي متعلق به دانشگاه شيراز است.
نام و نام خانوادگي :امين مرادي مختارخانلو
تاريخ و امضاء: 1390.6.11
تقديم به پدرم و مادرم که با مهر و محبت خود
همواره مرا ياري کرده اند.
سپاسگذاري
سپاس از جهاندار هر دو جهان
شناسنده آشکار و نهان
اکنون که اين پايان نامه به اتمام رسيده است از اساتيد ارجمندم دکتر ابراهيم گشتاسبي راد، دکتر خسرو جعفر پور، دکتر اميد ابوعلي، دکتر علي اکبر گلنشان و تمام کساني که راهنماي من در راه تحصيل علم بودند قدرداني ميکنم.
از آقايان مهندس سعيد مومني، مهندس علي اکبر ميدان شاهي و مهندس امين عربي به نمايندگي از شرکت گاز استان فارس که در انجام اين پايان نامه مساعدت فرموده و همچنين شرکت گاز استان فارس که آن را مورد حمايت مالي قرار داده کمال تشکر و سپاسگذاري را دارم.
چکيده
طراحی و بهينه سازي سیستم توزیع شاخه اي گاز طبیعي بر مبناي تئوري ساختاري
به وسيله ي:
امين مرادي مختارخانلو
توزیع گاز طبیعی در شبکه های روستایی و شهرهای کوچک به دلیل ساختار شهرسازی عمدتا به صورت شاخه ای صورت می پذیرد. همواره طراحان شبکه های توزیع گاز رسانی سعی بر این داشته اند طرح آنها با صرف کمترین هزینه بهترین خدمات رسانی را داشته باشد. در حال حاضر از روش هاي متفاوتي در طراحي و بهينه سازي شبکه توزيع گاز استفاده مي گردد. یکی از راههای بهینه سازی در شبکه های شاخه ای روش کارآمد ساختاری می باشد. ايده اوليه روش ساختاري از پديده هاي طبيعي گرفته شده است و اين از اينجا ناشي ميشود که اين پديده ها داراي نظم ساختاري ويژه اي هستند. در واقع تئوري ساختاري را در هر جايي از طبيعت مي توان مشاهده کرد (حوزه رودخانه ها، ريه، گردش جوي و …). در این پژوهش سعی شده است که برای اولین بار تئوري ساختاري را همراه با روش بهينه سازي در شبکه های شاخه ای توزیع گاز به کار گرفته شود. براي تحقق اين هدف، ابتدا افت فشار بين دو نقطه از شبکه بر حسب قطر لوله ها و ديگر پارامترهاي جريان محاسبه مي گردد و سپس مقدار اين افت کمينه مي شود. نتايج نشان مي دهد که با بهره گيري از تئوري ساختاري مي توان المان هاي شبکه را بهينه، قطر لوله ها را کمينه و هزينه نهايي سيستم را نيز کاهش داد.
فهرست مطالب
عنوانصفحهفصل اول: مقدمه و مروري بر تحقيقات پيشين 11-1 مقدمه11-2 اهداف پايان نامه حاضر31-3 مروري بر تحقيقات پيشين3 1-3-1- طراحي شبکه گاز3 1-3-2- تئوري ساختاری 6فصل دوم: مفاهيم طراحي و بهينه سازي72- 1 مقدمه ای در طراحی 72- 2 فرآیند طراحی 72- 3 فرايند طراحي متداول در مقابل بهينه سازي82- 4 نقش رايانه در بهينه سازي 112- 5 تعريف بهينه سازي112- 6 مفاهيم بهينه سازي112- 7 تاريخچه روش هاي بهينه سازي122-8 روش هاي مختلف بهينه سازي14 2-8-1- روش هاي محاسباتي14 2-8-2- روش هاي شمارشي15 2-8-3- روش هاي تصادفي15فصل سوم: معادلات حاکم بر جريان درون لوله ها163- 1 حرکت سيالات تراکم ناپذير در لوله ها16 3-1-1- انواع رژيم جريان سيال در لوله ها 16 3-1-1-1- جريان آرام16عنوانصفحه 3-1-1-2- جريان مغشوش17 3-1-2- جريان آرام در لوله اي استوانه ای17 محاسبه افت فشار18 3-1-3- جريان مغشوش در لوله هاي استوانه اي 19 3-1-3-1- منحني توزيع سرعت ها20 3-1-3-2- محاسبه افت فشار22 3-1-4- جريان مغشوش در لوله هاي صاف22 3-1-5- جريان مغشوش در لوله هاي زبر233- 2 حرکت سيالات تراکم پذير در لوله ها26 3-2-1- مقدمه26 3-2-2- معادلات اساسي در حرکت سيالات تراکم پذير 26 3-2-2-1- رابطه پيوستگي26 3-2-2-2- معادله حرکت 27 3-2-2-3- رابطه انرژی27 3-2-2- جريان تکدما از درون لوله با قطريکنواخت 28فصل چهارم: رويکرد تئوري ساختاری در طراحي شبکه هاي توزيع سيال304- 1 تئوري ساختاري304- 2 سيستم هاي در بردارنده جريان سيال35 4-2-1- جريان بين دو نقطه35 انتخاب بهترين سطح مقطع35 4-2-2- اتصالT شکل و Y شکل 39 4-2-2-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آرام 40 4-2-2-2- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته44 4 -2-2-3- جريان تراکم پذير با رژيم آرام46 4 -2-2-4- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته49 4-2-3- جريان بين يک نقطه و تعدادي زيادي از نقاط 51 4-2-3-1- شبکه درختي براي جريان سيال51 4-2-3-2- انواع شبکه درختي 53 الف) شبکه درختي تک جفتی53عنوانصفحه الف-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آرام 54 الف-2- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته57 الف-3- جريان تراکم پذير با رژيم آرام59 الف-4- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته61 ب) شبکه درختي دو جفتی64 ب-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته64 ب-2- جريان تراکم پذير با رژيم آرام69 ب-3- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته70 ج) شبکه درختي سه جفتی72 ج-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته72 ج-2- جريان تراکم پذير با رژيم آرام76 ج-3- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته78 د)شبکه درختي با جفت دلخواه80 4-3 محاسبه افت فشار در حالت کلي82 4-3-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آرام 83 4-3-2- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته86 4-3-3- جريان تراکم پذير با رژيم آرام92 4-3-4- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته94 4-4 شبکه درختي با کمترين طول لوله 100 4-4-1- کمترين طول لوله در صفحه100 4-4-2- کمترين طول لوله روي ديسک101 4- 5 مقايسه بين درخت بهينه و درخت با طول لوله کمينه(با فرض جريان تراکم ناپذير آرام)105 4- 6 مقايسه بين درخت بهينه و درخت با طول لوله کمينه (با فرض تراکم ناپذير جريان آشفته)106فصل پنجم – بهينه سازي شبکه شاخه اي گاز با تئوري ساختاري1095-1- ويژگي هاي گاز طبيعي109عنوانصفحه5- 2 شبکه توزيع گاز110 الف) شبکه شاخه اي110 ب) شبکه حلقوي110 ج) شبکه مختلط1105- 3 بررسي امکان بکارگيري تئوري ساختاري درسيستم شاخهاي گاز طبيعي111 5-3-1- طراحي اتصالات متوالي115 5-3-2- طراحي اتصالات موازي1175- 4 مدل سازي شبکه و روش حل آن120 5-4-1- تابع هدف120 5-4-2- قيود121 5-4-3- طراحي شبکه شاخه اي توزيع گاز1215- 5 طراحي و بهينه سازي يک سيستم نمونه شاخه اي گاز طبيعي125فصل ششم – ارائه نتايج و بحث: طراحي چند شبکه گاز رساني به کمک تئوري ساختاري 132 مسئله اول133 مسئله دوم143 مسئله سوم152فصل هفتم – جمع بندي نتايج1637-1 نتيجه گيري1637-2 پيشنهادات164منابع و ماخذ165
فهرست شکل ها
عنوان و شمارهصفحهشکل 2-1- الگوی تکامل سيستم8شکل 2-2- فرايند طراحي متداول9شکل 2-3- فرايند بهينه سازي10شکل 3-1- تغييرات سرعت نسبت به زمان در يک نقطه از لوله19شکل 3-2- مقايسه منحني توزيع سرعت ها در جريان آرام و مغشوش20شکل 3-3-منحني توزيع سرعت ها در لوله در حالات مختلف21شکل 3-4- تغييرات افت فشار نسبت به سرعت يا شدت جريان در حالات مختلف22شکل 3-5- تغييرات ضريب اصطکاک نسبت به تغييرات عدد رينولدز و زبري نسبي24شکل 3-6- منحني مودي25شکل 4-1- درختان به عنوان نمونه اي از ساختار هاي طبيعي بهينه31شکل 4-2- شش ها به عنوان نمونه اي ديگر از ساختارهاي خود بهينه32شکل 4-3- مقايسه شش انسان با شبکه درختي33شکل 4-4- شش انسان33شکل 4-5- جريان در حوزه رود خانه ها34شکل4-6- بکار گيري ساختار درختي در خنک کاري 35شکل 4-7- جريان بين دو نقطه36شکل 4-8- انتخاب سطح مقطع39شکل 4-9- اتصال T شکل40شکل 4-10 – اتصال Y شکل45شکل 4- 11- ساختار درختي52شکل 4- 12- شبکه درختي تک جفتی53شکل 4- 13- شبکه درختي تک جفتی با سه لوله مرکزي56عنوان و شمارهصفحهشکل 4- 14- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در اختار درختي تک جفتي59شکل 4- 15-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي تک جفتي64شکل 4- 16- شبکه درختي دو جفتي67شکل 4- 17- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي دو جفتي68شکل 4- 18- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي دو جفتي72شکل 4- 19- شبکه درختي سه جفتي75شکل 4- 20- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي سه جفتي76شکل 4- 21- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي سه جفتي79شکل 4- 22- شبکه درختي با تعداد جفت دلخواه80شکل 4-23- تغييرات مقاومت کل جريان بر حسب تعداد نقاط روي دايره83شکل 4-24- جهش ناگهاني در ساختار جريان 85شکل 4-25- انتخاب بهترين ساختار درختي با 192 مصرف کننده86شکل 4-26- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي چهار جفتي87شکل 4-27- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي پنج جفتي88عنوان و شمارهصفحهشکل 4-28- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي شش جفتي89شکل 4-29- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي هفت جفتي90شکل4-30- تغييرات مقاومت کل جريان (f) برحسب تعداد مصرف کنندگان در جريان تراکم ناپذير آشفته91شکل4-31- تغييرات مقاومت کل جريان (f) برحسب تعداد مصرف کنندگان در جريان تراکم پذير آرام93شکل 4-32-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي چهار جفتي95شکل 4-33-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي پنج جفتي96شکل 4-34-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي شش جفتي97شکل 4-35-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي n_o در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي هفت جفتي98شکل4-36- تغييرات مقاومت کل جريان (f) برحسب تعداد مصرف کنندگان در جريان تراکم ناپذير آشفته99شکل 4-37- شبکه درختي با کمترين طول لوله در صفحه100شکل 4-38- شبکه درختي با کمترين طول لوله روي ديسک102شکل 4-39- درخت بهينه و درخت با طول لوله کمينه105شکل 4-40- نمودار تغييرات مقاومت کل جريان با تعداد مصرف کنندگان106شکل 4-41- منحني تغييرات مقامت چريان بر حسب تعداد جفت ها107شکل 4-42- منحني تغييرات مقامت چريان بر حسب تعداد لوله ها108شکل 5-1- اتصال با انشعابات موازي112شکل 5-2- نقشه محل لوله هاي شبکه شاخه اي 113شکل 5-3- نقشه گره شکل 5-2 114عنوان و شمارهصفحهشکل 5-4- مسير توزيع گاز در شبکه شاخه اي 5-2115شکل5-5- اتصال دو شاخه اي در محل گره از شبکه شاخه اي شکل 5-4117شکل 5-6- اتصال دو شاخه اي 119شکل 5-7- شبکه توزيع گاز123شکل 5-8- الگوريتم طراحي شبکه شاخه اي گاز124شکل 5-9- خط اصلي لوله گاز در ورودي يک روستا125شکل5-10- شماره ومحل لوله ها شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9126شکل5-11- جهت جريان گاز در شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9127شکل5-12- طول لوله ها در شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9127شکل5-13- قطر لوله ها در شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9128شکل5-14- مقايسه بين قطرهاي طراحي شده و قطرهاي بهينه براي هر لوله131شکل6-1- شبکه شاخه اي توزيع گاز مسئله اول133شکل6-2- نقشه گره مساله اول134شکل6-3- شماره و محل لوله ها شبکه شاخه اي مساله اول136شکل6-4- جهت جريان گاز در شبکه شاخه اي مساله اول138شکل6-5- طول لوله ها در شبکه شاخه اي مساله اول139شکل6-6- قطر لوله ها در شبکه شاخه اي مساله اول141شکل6-7- دومين شبکه شاخه اي مورد بررسي143شکل6-8- نقشه گره مساله دوم144شکل6-9- شماره و محل لوله ها شبکه شاخه اي مساله دوم145شکل6-10- جهت جريان گاز در شبکه شاخه اي مساله دوم147شکل6-11- طول لوله ها در شبکه شاخه اي مساله دوم148شکل6-12- قطر لوله ها در شبکه شاخه اي مساله دوم150شکل6-13- سومين شبکه شاخه اي مورد بررسي152شکل6-14- نقشه گره مساله سوم153شکل6-15- شماره و محل لوله ها شبکه شاخه اي مساله سوم154شکل6-16- جهت جريان گاز در شبکه شاخه اي مساله سوم157شکل6-17- طول لوله ها در شبکه شاخه اي مساله سوم158شکل6-19- قطر لوله ها در شبکه شاخه اي مساله سوم161عنوان و شمارهصفحهشکل6-21- منحني تغييرات هزينه در مسيرهاي شبکه مسئله سوم165
فهرست جدول ها
عنوان و شمارهصفحهجدول 4-1- مقاومت در جريان آرام براي لوله هاي مستقيم 38جدول 4-2- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت تک جفتي58جدول 4-3-مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت تک جفتي63جدول 4-4- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت دو جفتي68جدول 4-5- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت دو جفتي71جدول4-6- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت سه جفتي76جدول 4-7- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت سه جفتي79جدول 4-8- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت چهار جفتي87جدول 4-9- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت پنج جفتي88جدول 4-10- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت شش جفتي89جدول4-11- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت هفت جفتي90جدول 4-12- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت چهار جفتي95جدول 4-13- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت پنج جفتي96جدول 4-14- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت شش جفتي97عنوان و شمارهصفحهجدول 4-15- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت هفت جفتي98جدول 5-1- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها126جدول 5-2- نتايج بدست آمده براي قطر لوله ها و سرعت درون آنها129جدول 5-3- مقادير فشار خروجي در گره ها130جدول 6-1- اطلاعات لوله هاي موجود135جدول 6-2- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها ي مسئله اول137جدول 6-3- نتايج به دست آمده مربوط به انتخاب قطر و سرعت گاز درون لوله ها در مساله اول140جدول 6-4- نتايج به دست آمده مربوط به فشار خروجي در گره ها در مساله اول142جدول 6-5- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها ي مسئله دوم146جدول 6-6- نتايج به دست آمده مربوط به انتخاب قطر و سرعت گاز درون لوله ها در مساله دوم149جدول 6-7- نتايج به دست آمده مربوط به فشار خروجي در گره ها در مساله دوم151جدول 6-8- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها ي مسئله سوم155جدول 6-9- نتايج به دست آمده مربوط به انتخاب قطر و سرعت گاز درون لوله ها در مساله دوم159جدول 6-10- نتايج به دست آمده مربوط به فشار خروجي در مسئله سوم 162
فهرست نشانه هاي اختصاری
بيان کنندهنام نشانه اختصاريطول المان روي ديسک ( متر)aسطح مقطع لوله (مجذور متر)Aعرض المان روي ديسک ( متر)bطول االمان مستطيلي در صفحه (متر)cسرعت صوت (متر بر ثانيه)Cقطر لوله در دياگرام مودي يا طول واحد نفوذ (متر)dقطر لوله (متر)Dضريب افت در لوله (پاسکال)fشتاب جاذبه زمين (مجذور متر بر ثانيه)gشدت جريان وزني سيال (نيوتن بر ثانيه)Gانتالپي مخصوص سيالhقطر المان روي ديسک ( متر)lطول لوله (متر)Lنسبت دبي جرمي دو لوله متواليnتعداد نقاط روي دايرهNتعداد لوله ها در مرکز ديسکميزان گرماي انتقالي (ژول)qدبي حجمي سيال (متر مکعب بر ثانيه)Qشعاع لوله (متر)rثابت عمومي گاز هاR
بيان کننده نام نشانه اختصاريسرعت طولي (متربر ثانيه)uسرعت متوسط جريان در لوله (متربر ثانيه)سرعت بيشينه جريان در لوله (متربر ثانيه)فاصله افقي (متر)xفاصله عمودي از محور لوله ( متر)yنسبت دو قطر متواليwفشار (پاسکال)Pعدد ماخMحجم کل سيال درون لوله ها ( متر مکعب)Vارتفاع نسبي سيال نسبت به سطح مبنا (متر)Zتغييرات فشار در طول لوله (پاسکال)ΔPافت فشار (پاسکال)Reويژگي هندسي سيستمSvثابت پوازيهPoافت فشار کل در لوله براي جريان آرام (پاسکال)افت فشار کل در لوله براي جريان آشفته (پاسکال)دماي ميانگين سيال در لوله (کلوين)شدت جريان جرمي سيال (کيلو گرم بر ثانيه)افت فشار ناشي از اصطکاک (پاسکال)
بيان کنندهنام نشانه اختصاري یونانيزاويه بين دو لينک مرکزي بر روي ديسک ( درجه)αزاويه بين دو لينک محيطي بر روي ديسک ( درجه)βوزن مخصوص سيال (نيوتن بر متر مکعب)γضريب لاگرانژ براي طول لولهΓضخامت شعاعي (متر)δزاويه بين دو المان شعاعي روي ديسک (درجه)θضريب سيالت تراکم پذيرλضريب لاگرانژ براي قطر لولهΛلزجت ديناميک (کيلو گرم بر متر ثانيه)µنسبت طول دو لوله متواليξلزجت سينماتيک(مجذور متر بر ثانيه)υعدد پيΠچگالي سيال (کيلو گرم بر متر مکعب)ρتنش برشي ناشي از گرانروي (پاسکال)τتابع لاگرانژ براي قطرφتابع لاگرانژ براي طول لولهψ
فصل اول – مقدمه وتحقيقات پيشين
مقدمه
انسان همواره در جهان اطراف خود به دنبال یافته هاي جديدي است. اما در اين ميان آنچه اهميت دارد نگاه عالمانه به جهان مي باشد که بتوان با بهره گيري از آن نگاه، پديده هاي مختلف را مورد موشکافي قرار داده و به ايده ها ي جديدي دست يافت که راهگشاي گوشه اي از مشکلات زندگي بشر امروز باشد. خداوند متعال در آفرينش جهان نظم و قانون خاصی حکمفرما کرده است، اين مساله ميتواند توجه انسان را در کشف رمز و راز اين قوانين برانگيزد. به عنوان مثال چرا درختان در هنگام تابش آفتاب طوري شاخه هاي خود را به حرکت در مي آورند که در ساعات مختلف روز استفاده کافي از نور را داشته باشند و يا اينکه چگونه هنگام بارش باران، آب باران کوتاه ترين مسير را براي رسيدن به رودخانه ها طي ميکند. البته اين نگاه انسان فقط به پديده هاي جهان اطراف ختم نمي شود، مثلا ساز و کار اندام هاي موجود در بدن انسان، آشنايي بيشتر با آنها مي تواند سوال هاي جديدي را در ذهن انسان ايجاد کند. به عنوان مثال چرا بافت هاي شش انسان منبسط و منقبض مي گردند و … تنها پاسخ گويي به اين نوع سوالات راهگشاي مشکلات نخواهد بود بلکه دستيابي به ايده هاي جديد و پياده سازي آن بطور عملي در علم روز بايد هدف قرار گيرد.
نظم حاکم در جهان هستي و پديده هاي موجود در طبيعت همواره دست مايه محققين در آفرينش ايده هاي جديد بوده است. يکي از اين ايده هاي جديد که به صورت يک تئوري بيان شده، تئوري ساختاري است. همانطور که از نام اين تئوري مشخص مي شود از نظم ساختاري موجود در پديده هاي طبيعي الهام گرفته شده است.
تئوري ساختاری در واقع يک پيشزمينه ايست که در طراحي ساختار جريان بکار مي رود. پايه و اساس آن مي تواند يک اصل فيزيکي برگرفته از طبيعت باشد، اين از آنجا ناشي مي گردد که سيستمهاي جريان طبيعي داراي ساختار بهينه هستند. در نتيجه ايده دستيابي به ساختار بهينه را محققين از پديده هاي طبيعي گرفته اند]1[.
از طرفي پروژه ها نمايانگر توسعه پايدار در هر کشور مي باشد. یکي از پروژهايي که در هر کشور بخصوص کشورهاي نفت خيز در حال توسعه اهميت بسيار زيادي دارد، انتقال و توزيع نفت و گاز از طريق خطوط لوله مي باشد. اقتصاد اين کشورها به شدت بستگي به عمليات روان و بدون نقص اين خطوط دارد و همچنين امروزه با توجه نياز جامعه، افزايش رو به رشد جمعيت و محدوديت در منابع، استفاده از روش هاي نوين براي بهينه سازي سيستم هاي انتقال و توزيع اين منابع (نفت وگاز) از اهميت زياد و قابل توجهي برخوردار است.
البته ممکن است که با بکارگيري تکنيک هاي پيشرفته، پروسه هاي طراحي و بهينه سازي پيچيده تر گردد. اما با بکارگيري همزمان رياضيات و استفاده از رايانه به عنوان ابزاري در حل بسيار دقيق، ميتوان اين مشکل را حل کرد.
در اين پايان نامه طراحي و بهينه سازي شبکه هاي توزيع گاز شهري و روستايي مورد مطالعه قرار گرفته است. که ابتدا به معرفي اين نوع سيستم هاي توزيع گاز پرداخته شده و در ادامه طراحي و بهينه سازي آن مورد بررسي قرارگرفته شده است.
يک شبکه توزيع گاز داراي چند خط اصلي1 است که گاز را از ايستگاه تقليل فشار وارد شهر کرده و به دست مصرف کنندگان مي رساند]2[.
اصولا در طراحي شبکه توزيع گاز سرعت، فشار و شدت جريان گاز و قطر لوله ها از پارامترهاي موثر در طراحي هستند که بر روي یکديگر تاثير متقابل دارند. عموما جريان در شبکه توزيع گاز در حالت دائمي فرض مي شود.
با توجه به متغيرهاي فراواني که در شبکه توزيع گاز وجود دارد با استفاده از رايانه و بهره گيري از يک روش بهينه سازي مناسب مي توان هزينه نهايي سيستم را کمينه کرد.
در واقع هدف از اين تحقيق کاهش هزينه ها نهايي براي شبکه شاخه اي توزيع گاز مي باشد. بدين منظور از روش تئوري ساختاري به عنوان يک روش نوين در طراحي سيستم شاخه اي توزيع گاز طبيعي و بهينه سازي آن استفاده مي گردد.
درادامه اين فصل مروري بر تحقيقات پيشين صورت مي پذيرد.
در فصل دوم مفاهيم کلي طراحي و بهينه سازي بيان گرديده و همچنين مقايسه اي بين طراحي همراه با فرآيند بهينه سازي با طراحي متداول2 انجام گرفته است. تاريخچه بهينه سازي، روش هاي مختلف بهينه سازي3 و الگوي بهينه سازي استاندارد از جمله مواردي است که در ادامه اين فصل شرح داده مي شود.
معادلات حاکم بر جريان هاي تراکم پذير و تراکم ناپذير با رژيم هاي آرام و آشفته درون لوله هاي صاف و لوله هاي زبر در فصل سوم اين پايان نامه ارائه مي گردد.
در فصل چهارم روش طراحي با تئوري ساختاري و چگونگي استفاده از آن براي طراحي و بهينه سازي سيستم هاي مختلف توزيع سيال شرح داده شده است.
امکان بکارگيري تئوري ساختاري براي شبکه شاخه اي گاز در فصل پنجم مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين در اين فصل روش طراحي و بهينه سازي در قالب يک الگوريتم بر مبناي سعي وخطا بيان شده است. درانتهاي فصل پنجم يک ساختار ساده شاخه اي گاز به عنوان نمونه انتخاب و بر اساس روش حل پيشنهادي طراحي مي گردد تا کارايي تئوري ساختاري در بهينه سازي شبکه شاخه اي گاز مورد ارزيابي قرار گيرد.
در فصل ششم روش بهينه سازي شبکه شاخه اي گاز بر مبناي تئوري ساختاري براي چهار مسئله مختلف (از نظر تعداد مصرف کننده) بکار گرفته شده و براي هر مسئله مسيرهاي بحراني از نظر هزينه مشخص گرديده است و همچنين هزينه نهايي کل در هر شبکه با طراحي هاي مشابه قبلي مورد مقايسه قرار گرفته است.
در فصل هفتم نتايج به دست آمده در اين پژوهش ارائه و همچنين پيشنهاداتي براي بکارگيري تئوري ساختاري در زمينه هاي ديگر گرديده است.
1-2- اهداف پایاننامه حاضر
اهداف اين پاياننامه را مي توان بصورت زير بيان نمود:
بررسي امکان بکارگيري تئوري ساختاري درسيستم شاخهاي گاز طبيعي
طراحي يک سيستم تيپ 4شاخه اي گاز طبیعی
بهينه سازي سيستم شاخه اي گاز با تئوري ساختاري
مطالعات پیشین
این بخش را به دو قسمت مجزا طراحي شبکه گاز و تئوري ساختاري تقسیم کرده و مطالعات قبلي صورت گرفته در هر دو بخش به ترتيب مورد بررسي قرار مي گيرد.
1-3-1- طراحي شبکه گاز
اخيرا بيشترين توجه در شبکه هاي توزيع جريان روي دستيابي به الگوريتم هاي کارآمدي براي آناليز جريان متمرکز است و هم اکنون تعداد زيادي برنامه رايانه اي قابل استفاده و موثري براي شبيه سازي وجود دارد و طرحهاي بهينه اي را پيشنهادي مي کند. به عنوان مثال برنامه سيم نت5 ]3[ بطور گسترده در لهستان6 براي آناليز و شبيه سازي سيستم هاي توزيع گاز استفاده مي گردد.
البته هم اکنون مطالعات محدودی در راستاي گسترش روش هايي با هدف بهينه کردن طراحي شبکه لوله در جهان صورت مي پذيرد که اغلب اين تحقيقات موجب دستيابي به برنامه هاي رايانه اي قابل دسترسي که عمدتا استفاده تجاري دارند، شده اند که اين برنامه ها مهندسين را در طراحي و بهينه سازي شبکه توزيع بسيار کمک مي کنند.
روش هايي که در حال حاضر در طراحی شبکه توزيع گاز استفاده مي شود و بر اساس پروسه انتخاب قطر لوله ها به سه دسته زير تقسيم مي گردد]3[:
روش هاي ذهني7 (ابتکاري).
روش هایي که در آن فرض مي شود گستره پيوسته8 اي از قطر لوله ها در دسترس است.
روشهاي بهينه سازي گسسته9.
الف- روش هاي ذهني: روش هايي هستند که شامل پروسه طراحي خاصي نمي شوند و الگوريتم ويژه اي ندارند.
اين روش ها تا مدتي طراحي هاي خوبي را از نظر اقتصادي موجب شدند و از اين حيث مورد استقبال قرار گرفتند. اما از آنجا که روش بهينه سازي روشني نداشتند و هيچ تضميني وجود نداشت که شبکه طراحي شده کاملا بهينه باشد، در نتيجه خيلي به کار گرفته نشدند. مثلا در طراحي شبکه درختي توزيع سيال، تعداد بسيار زيادي از طراحي هاي ممکن است وجود داشته باشد که شامل گستره جواب هاي قابل قبول10 باشد و با بکارگيري اين روش شانس رسيدن به بهينه ترين جواب بسيار اندک است. از جمله اين روش ها مي توان به روش پايلوت11 ]4[ و همچنين روش اف پي6 12 ]5[ که از روش هاردي کراس13 براي بالانس جريان شبکه استفاده مي کند نام برد که اغلب اين روش ها در طراحي شبکه گاز داراي مدار بسته14 استفاده مي گردند.
روش هاي پيوسته15 : در اين روش براي طراحي شبکه فرض بر اين است که درانتخاب طيف پيوسته از قطرها وجود دارد و هر اندازه اي از قطرها را مي توان انتخاب کرد .
ازجمله اين روش ها ميتوان به روش اس يو ام تي16 اشاره کرد که توسط جي بوين17 ]6[ طرح گرديده نام برد اغلب اين روش ها نيز در طراحي شبکه گاز داراي مدار بسته استفاده مي گردد.
روش هاي گسسته18 : در اين روش براي طراحي شبکه فرض بر اين است که طيف گسسته اي از قطر موجود است و هر اندازه اي از قطرها را نمي توان انتخاب کرد .
روت فرب19 و همکارانش ]7[ روش موثر و ساده اي براي پيدا کردن اقتصادي ترين طراحي وقتي شبکه شاخه اي گاز مورد بحث است پيشنهاد مي کند. اين روش بر اين اساس است که زمانيکه قطر لوله اي انتخاب مي گردد به دنبال آن افت فشار و قيمت هرلوله نيز محاسبه مي گردد. با توجه به اينکه در شبکه شاخه اي يا لوله ها داراي اتصال سري يا اتصال وي شکل20 هستند. اگر دو لوله با اتصال سري به هم وصل شوند با انتخاب قطر از ليست قطر هاي موجود سعي ميشود که افت فشار کل و متعاقبا هزينه کمينه گردد. در صورتي که اين قطرها افت فشار بيشتري را حاصل کنند با قطرهاي ديگري جايگزين مي شوند اين فرآيند تا رسيدن به بهينه ترين جواب ادامه مي يابد. حال اگر لوله ها داراي اتصال “وي” شکل بودند دراين صورت افت فشار لوله ها بطور جداگانه محاسبه مي گردد و قطر هاي موجود براي هر يک از لوله ها بطور مستقل جايگزين مي شود تا افت فشار در لوله ها کمينه گردد و کمترين هزينه ممکن بدست آيد.
بئل21 ]8[ نيز يک روش بهينه سازي را پيشنهاد مي کند که مشکل قيود غير خطي را با تقريب خطي گسسته حل مي کند.
روش پيشنهادي توسط آندرزج22 و گئورکي23 ]9[، مدل سازي کلي شبکه گاز است که بتوان رابطه کلي بين قيمت تمام شده قطر لوله ها و پارامترهاي شبکه پيدا کرد.
در واقع ميتوان اينطور نتيجه گرفت که در اغلب روش هاي مورد مطالعه در طراحي شبکه توزيع گاز، قطر لوله ها به عنوان يک پارامتر اساسي در نظر گرفته مي شود و يکي از سه روش بالا با توجه به روش بهينه سازي موجود و شرايط مسئله در انتخاب قطرها مورد استفاده قرار مي گيرد. سپس افت فشار به عنوان تابع هدف بر اساس قطر لوله ها و ديگر پارامترها شبکه بيان گرديده و با بهره گيري از يک روش بهينه سازي کمينه مي شود.
تئوري ساختاری
تئوري ساختاري اولين بار توسط دکتر آدريان بژان براي خنک کاري قطعات الکترونيکي مورداستفاده قرارگرفت و اين نقطه شروعي براي بکارگيري اين تئوري در بسياري از زمينه هاي مهندسي گرديد. از اهميت اين تئوري همين بس که حتي در پديده هاي اجتماعي و اقتصادي نيز بکار برده شده است. دراين بخش به گوشه اي از مطالعات انجام شده بر مبناي تئوري ساختاري اشاره شده است.
لطف الله قدوسي24 [10] بر روي افزايش کارآيي با تئوري ساختاری در زمينه سيستمهاي الکترونيکي، مسائل اقتصادي و سيستم هاي جريان بحث کردهاست. درواقع اينکه با افزايش پيچيدگي جريان آيا تئوري ساختاری کارآيي سيستم را افزايش مي دهد؟ نتيجه تحقيقات ايشان نشان ميدهدکه اولا طراحيهاي ساختاری ضرورتا کارآيي سيستم را بالا نميبرد اگر پيچيدگي ساختار جريان افزايش پيدا کند، ثانيا بازدهي بهتر براي سيستم متاثر از عوامل ديگري نيز هست.
و همچنين لورنته25 و بژان26 [11] بر روي طراحي سيستمهاي انرژي براي توليد ساختار جريان براساس تئوري ساختاری کار کردند که هدف در اين مقاله رسيدن به حداکثر کارآيي با ايجاد تعادل و چيدمان مناسب درساختار جريان بود.
لو27 و همکارانش [12] يک ديدکلي ازنظريه ساختاری دادند و نمونههايي از ساختارهاي دو شاخهاي28 مانند مبدلهاي حرارتي29 و … را بررسي کردند.
بژان و همکارانش [13] بهينه سازي اقتصادي سيستمهاي جريان طبيعي30 را مورد بررسي قرار دادند.
ريسو اررا31 [14] در پایاننامه خود، برروي بهینه سازی هندسي در سيستم هاي جريان با بازگشت ناپذيري کار کرد.
لورنته و بژان [15] حل تحليلي و فرمولبندي گرافيکي قانون ساختاری در بيشينه کردن دسترسي به جريان درسيستمهای حرارتي و سیالاتي ، مورد مطالعه قرار دادند.
فصل دوم. مفاهيم طراحي و بهينه سازي
مقدمه ای بر طراحی
مهندسی، به يک تعبير متشکل از تعدادی فعالیت است که خوب پایه ریزی شده اند و به شکل مناسبی در کنار هم قرار گرفته اند. این فعالیت ها عبارتند از: تحلیل، طراحی، ساخت، فروش، پژوهش و توسعة سیستم ها.
طراحی سیستم های پیچیده نیاز به محاسبات عظیم و پردازش داده ها دارد. در طی سه دهه گذشته، انقلابی در فنآوری رایانه و محاسبات عددی به وقوع پیوست. رایانه های امروزی محاسبات پیچیده و پردازش داده های بسیار بزرگ را به طور مؤثری انجام می دهند. فرآیند طراحی مهندسی از این انقلاب بسیار بهره مند شده است. بدين ترتيب سیستم های بهتری را با تحلیل پارامترهای اختیاری متعددی می توان در زمان کوتاهی طراحی کرد. این نوع تحلیل ها و طراحی ها بسیار مورد توجه هستند، زیرا حاصل آن سیستم های بهتر، کم هزینه تر، با ظرفیت های بیشتر و عملکرد و نگهداری ساده تری خواهد بود.
سیستم ها را می توان به صورت بهینه طراحي نمود. در سال های اخیر، روش های عددی بهینه سازی به میزان زیادی توسعه و بهبود یافته اند.

فرآیند طراحی
فرآیند طراحی سیستم ها به مجموعة نقشه ها، محاسبات و گزارش هایی می انجامد که سیستم بر اساس آنها ساخته می شود.
مهندسان برای طراحی بهترین سیستم ها تلاش می کنند. معنی بهترین برای سیستم های مختلف با توجه به ویژگی های آنها متفاوت است. به طور کلی، بهترین سیستم یعنی سیستمی کم هزینه تر، با بازدهی بالاتر، قابل اعتمادتر و بادوام تر]16[.
فرآیند طراحی باید کاملاً حساب شده و منظم باشد. يک الگوي تکامل سيستم در شکل 2-1 نشان داده شده است.
شکل(2-1): يک الگوی تکامل سيستم]17[.

الگویی که در بالا نشان داده شده یک نمودار جعبه ای ساده برای تکامل سیستم است. در عمل شاید نیاز باشد تا هر جعبه به جعبه های کوچکتر متعددی شکسته شود تا مطالعه مناسب انجام گرفته و به یک نتیجه معقول برسد. نکتة مهم این است که مفاهیم بهینه سازی و روش هاي آن می توانند در هر مرحله فرآیند کمک کنند. استفاده از این روش ها به همراه نرم افزار می تواند در مطالعه حالات مختلف طراحی در زمان کوتاه بسیار مفید باشد]16[.
فرآیند طراحی متداول در مقابل بهينه سازي
طراحی مؤثر و کم هزینه سیستم ها بدون از بین بردن صحت و درستی عملکرد آنها مورد نظر مهندسان است. فرآیند طراحی متداول بستگی به دید فنی و تجربه و مهارت طراح دارد. این حضور پررنگ عنصر بشری گاه می تواند در ترکیب سیستم های پیچیده به نتایج نادرستی منتهی شود. شکل 2-2 نمودار جریانی برای فرآیند طراحی متداول را نمایش می دهد که استفاده از اطلاعات جمع آوری شده از یک یا چند طراحی آزمایشی و تجربه و مهارت فنی طراح را شامل می شود]16[.
شکل(2-2): فرآيند طراحي متداول]17.[
تنگناها و نیاز برای بازده بیشتر در دنیای پر رقابت امروز، مهندسان را مجبور می کند تا به طراحی بهتر و اقتصادی تر علاقه نشان دهند. با پیشرفت های اخير در فن آوری رایانه که بر گرایش های مختلف مهندسی تأثیر گذاشته است، فرآیند طراحی به سختی می تواند دست نخورده باقی بماند. شکل 2-3 فرآیند بهينه سازي را نشان می دهد.

شکل(2-3): فرآيند بهينه سازي]17[.
تفاوت میان دو روش بیان شده به این معنی است که فرآیند طراحی متداول رسمیت کمتری دارد. تابع هدف که معیار عملکرد سیستم است مشخص نمی شود. اطلاعاتی که تصمیمات طراحی برای بهبود سیستم را می سازد محاسبه نمی گردد. بیشتر تصمیمات بر اساس قوه ابتکار و تجربه طراح گرفته می شود. به عکس، فرآیند بهینه سازی بسیار منظم است و از اطلاعات برای تصمیم گیری استفاده می کند. با این وجود، فرآیند بهینه سازی می تواند به مقدار قابل توجهی از تجربه و قوه ابتکار طراح بهره مند شود]16[.

نقش رایانه در بهينه سازي
سیستم های مهندسی می توانند توسط رایانه ها بسیار دقیق تر تحلیل شوند. رایانه به ما کمک می کند که عملکرد سیستم ها را روشن تر درک کنیم و بدین وسیله دقیق تر و مؤثر تر طراحی کنیم. فرآیند طراحی متداول و یا بهينه سازي مرحله به مرحله و تکراری است و مکرراً از مجموعه محاسبات مشابه استفاده می کند که این نوع محاسبات تکراری برای رایانه ای کردن بسیار مناسب است. بنابراین رایانه ها نقش مهمی در فرآیند طراحی بازی می کنند. آنها در هر مرحله فرآیند طراحی را آسان می کنند]17[.
تعريف بهينه سازي
دستيابي به بهترين نتيجه در شرايط داده شده را بهينه سازي مي گويند. بهينه سازي را مي توان به عنوان فرايند يافتن شرايطي که مقدار بهينه يک تابع را بدست مي دهد تعريف کرد. براي حل مسائل بهينه سازي، روش يگانه اي وجود ندارد.
مفاهيم بهينه سازي
هدف از بهينه سازي یافتن طرح قابل قبول، با توجه به محدوديتها و نيازهاي مسئله است. براي يک مسئله ممکن است طرح هاي مختلفي وجود داشته باشد که براي مقايسه آنها و انتخاب طرح بهينه، تابعي به نام تابع هدف تعريف مي گردد. انتخاب اين تابع به طبيعت مسئله بر مي گردد. گاهي در بهينه سازي چند تابع هدف بطور همزمان مدنظر قرار مي گيرند. اين گونه مسائل بهينه سازي که در بر گيرنده چند تابع هدف هستند را مسائل چند هدفي مي نامند. ساده ترين راه در برخورد با اينگونه مسائل تشکيل يک تابع هدف جديد به صورت ترکيب خطي توابع هدف اصلي مي باشد که در اين ترکيب ميزان اثر گذاري هر تابع با وزن اختصاص يافته به آن، مشخص مي شود]17 [.
هر مسئله بهينه سازي داراي تعدادي متغير مستقل که آنها را متغيرهاي طراحي ناميده و با بردار n بعدي X (بردار طراحي) نشان داده مي شود. هدف از بهينه سازي تعيين مقادير اختصاصي به متغيرهاي طراحي است به گونه اي که تابع هدف کمينه يا بيشينه مي گردد. مسائل مختلف بهينه سازي به دو دسته تقسيم مي گردد:
الف) مسائل بهينه سازي بدون قيد32: در اين مسائل هدف بيشينه يا کمينه کردن تابع هدف بدون هيچ گونه قيدي بر روي متغيرهاي طراحي مي باشد]17[.
ب) مسائل بهينه سازي مقيد33: بهينه سازي در اغلب مسائل کاربردي، با توجه به قيود صورت مي گيرد. قيودي که در زمينه رفتار و عملکرد سيستم مي باشند. قيود رفتاري و قيودي که در فيزيک مسئله وجود دارد را قيود هندسي يا جانبي34 ناميده مي شوند. معادلات معرف قيود، ممکن است به صورت مساوي يا نا مساوي باشند که در هر مورد روش بهينه سازي متفاوت است. به هر حال قيود، ناحيه قابل قبول را در طراحي معين مي کنند]17[.

تاريخچه روش هاي بهينه سازي
گذشته روشهاي بهينه سازي را مي توان در روزگار نيوتن35، لاگرانژ36 و کوشي37 رديابي کرد. بسط روشهاي بهينه سازي حساب ديفرانسيل با تحقيقات انجام شده توسط نيوتن و لايبنيتز38 آغاز شد. حساب تغييرات



قیمت: تومان

c (754)

وَمَا یَسْتَوِی الْبَحْرَانِ هَذَا عَذْبٌ فُرَاتٌ سَائِغٌ شَرَابُهُ وَهَذَا مِلْحٌ أُجَاجٌ وَمِن كُلٍّ تَأْكُلُونَ لَحْمًا طَرِیًّا وَتَسْتَخْرِجُونَ حِلْیَةً تَلْبَسُونَهَا وَتَرَى الْفُلْكَ فِیهِ مَوَاخِرَ لِتَبْتَغُوا مِن فَضْلِهِ وَلَعَلَّكُمْ تَشْكُرُونَ
و دو دریا یكسان نیستند: این یك، شیرینِ تشنگى‏زدا [و] نوشیدنش گواراست و آن یك، شورِ تلخ‏مزه است و از هر یك گوشتى تازه مى‏خورید و زیورى كه آن را بر خود مى‏پوشید بیرون مى‏آورید و كشتى را در آن، موج‏شكاف مى‏بینى تا از فضلِ او [روزى خود را] جستجو كنید و امید كه سپاس بگذارید (قرآن کریم, سوره ی مبارکه ی فاطر٬ آیه ۱۲ ٬ جزء ۲۲).
دانشکده‌ی علوم دریایی و اقیانوسی
پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک دریا
موضوع:
تخمين امواج بلند ناشي از عبور چرخندهاي هواشناسي در سواحل بابلسر
استادان راهنما:
دکتر محمد اکبری نسب
دکتر سید محمد متولی
استاد مشاور:
محمدرضا خلیل آبادی
پژوهشگر: مرتضی محسنی مقدم
آذرماه 1393
«تشکر و قدردانی»
سپاس خداوندی راست که سزاوار خدایی است. در همه جا و همه‌ی زمانها یاور ماست. خدایی که درهای علم و دانش را به روی ما گشود و من کمترین را در پناه خویش جای نهاد و با آنکه لایق آن نبودم، از کرم خویش عطا نمود….
با تشکر و سپاس از استاد معزز آقای دکتر اکبری نسب و آقای دکتر متولی که صمیمانه در این مدت با حمایت‌های دلسوزانه‌ی خود مرا همراهی نمودند. با تشکر و سپاس از استاد بزرگوار آقای محمدرضا خلیل آبادی ، که با راهنمایی‌ها و تذکرات مفید و ارزنده‌ی خود راه را برایم هموارتر نمودند و لغزش‌های فراوان مرا با درایت و سعه ی صدر، اصلاح نمودند، و در تمام مراحل این رساله بنده ی حقیر را راهنمایی و کمک کردند.
مرتضی محسنی مقدم
«تقدیم به»
پدر و مادر عزیزم و
همسر عزیزتر از جانم که با همراهی سبزش ، ادامه مسیر زندگی را هموار و پرامید نموده اند.
چکیده
آشفتگی سطح دریا به هنگام عبور توفان معلول دو علت است. علت اول بادهای توفانی است که با وارد کردن تنش بر سطح آب باعث انتقال تکانه به سطح آب شده و منجر به پاسخ واداشته سطح آب و امواج کم عمق می شوند که قادرند به فواصل دورتر از محل شکل گیری حرکت کنند. علت دوم، افت فشار جو به هنگام توفان است که باعث آشفتگی سطح دریا می شود. این اثر که معمولاً تحت عنوان «اثر وارونگی فشار1» شناخته می شود بیان می کند که، به ازای هر میلی بار افت/افزایش فشار هوا روی سطح دریا، ارتفاع سطح آب یک سانتی متر افزایش/کاهش می یابد. در این مطالعه تأثیر کم فشار های جوی بر روی نوسانات سطح آب و ارتفاع امواج ایجاد شده در دریای خزر مورد بررسی و مطالعه قرار میگیرد. در این پایان نامه به منظور شناسایی رخداد های ایجاد شده ( افزایش نوسانات تراز آب )، نسبت به خط میانگین سطح تراز آب، ابتدا داده های نوسانات سطح تراز از اداره بنادر به صورت ساعتی در ایستگاه های جنوبی دریای خزر برای سالهای 2008 و 2009 جمع آوری شده و با ترسیم این داده ها، رخدادها شناسایی شدند. سپس با استفاده از داده های هواشناسی جمع آوری شده برای سالهای 2008 و 2009 با گام شش ساعت شامل دما، باد و فشار را از سایت NOAA در روزهای که رخداد رخ داده شده است، ابتدا با استفاده از میدان باد، تاوایی نسبی در منطقه محاسبه شده است. سپس این پارامترها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد، که در محل کمینه فشار(چشمه توفان) بیشینه تاوایی باد مشاهده می شود، و با جابجایی چشمه طوفان، محل بیشینه تاوایی نیز تغییر میکند. در ضمن روند تغییرات فشار هوا و تاوایی نسبی مشابه یکدیگر هستند. همچنین نتایج نشان دادکه کم فشارهای جوی بر تراز سطح آب دریا غالبا بصورت افزایش میانگین روزانه سطح تراز آب می باشد.که می تواند بیانگر غالب بودن اثر وارونگی فشار باشد.در ضمن اکثر رخدادهای در این دو سال در ماه ژانویه رخ داده است.
.واژه‌های کلیدی:
تاوایی نسبی، دریای خزر، کم فشار جوی(سیکلون)، رخداد طوفان
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول1
مقدمه و کلیات1
1-1- مقدمه2
1-2- ضرورت اهمیت انجام تحقیق3
1-3- بیان مسأله و اصل تحقیق4
1-4- پرسش‌های اساسي تحقیق4
۱-4-2- نوآوری‌ها5
1-5- اهداف تحقیق5
1-6- فرضیات تحقیق5
1-7- تعاریف واژه های کلیدی:5
1-8- برکشند توفان6
1-9- مراحل رخداد برکشند توفان8
1-10- فشارهوا8
1-10-1- سیستم کم فشار8
1-10-2- سیستم پرفشار9
1-11- جریان هوا یا باد9
1-12- تغییرات تراز آب دریا ها و اقیانوس10
1-13- عوامل مؤثر در تغییرا ت تراز دریا10
1-13-1- مد طوفان و سطح تراز آب12
1-14- تراز آب دریای خزر12
1-15-اثرات افزايش تراز آب جهاني:13
1-16-ثرات بالا آمدن آب درياي خزر13
1-16-1- اثرات مطلوب در ايران:13
1-16-2- اثرات نامطلوب در ايران:14
1-17- نوسانات بلندمدت تراز آب درياي خزر:14
1-18- نوسانات فصلي تراز آب درياي خزر:14
1-19- نوسانات کوتاه مدت تراز آب درياي خزر:15
1-20- جریان های دریای خزر15
1-21- بارش روی دریای خزر16
فصل دوم17
مروری بر پیشینه پژوهش17
2-1- مروری بر مطالعات انجام شده18
فصل سوم24
مواد و روشها24
3-1- روش تحلیل رخدادها25
3-1-1 مراحل تجزیه و تحلیل داده ها و انتخاب رخدادها26
3-5-نرم افزار فرت ((FERRET27
3-3- منطقه مورد مطالعه28
فصل چهارم29
نتایج29
4-2- بررسی رخدادها30
4-2-1- رخداد اول: اواخر ژانویه 200830
4-2-1-1 رهگیری مسیر حرکت کم فشار جوی:30
4-2-1-2 – داده های باد:35
4-2-1- 3- نوسانات تراز دریا :38
4-2-1- 4- رابطه بین کمیتهای هواشناسی (باد،فشار سطح دریا،ورتیسیته) برای رخداد اول :40
4-2- 2- رخداد دوم: رخداد 19 فوریه 200845
4-2-2-1- رهگیری مسیر حرکت توفان45
4-2-2-2 -رابطه بین کمیتهای هواشناسی (باد،فشار سطح دریا،ورتیسیته) برای رخداد دوم52
4-2-3- رخداد سوم 11-10 ژانویه ی 2009 (20-19 دی 1387)61
4-2-3-1- رابطه بین کمیتهای هواشناسی(باد،فشار سطح دریا،ورتیسیته و دما) برای رخداد سوم64
4-2-4 رخداد چهارم : 11 فوریه ی 2009 (23 بهمن 1387)69
4-2-4-1- رابطه بین کمیتهای هواشناسی(باد،فشار سطح دریا،ورتیسیته و دما) برای رخداد چهارم69
رخداد پنجم 18 فوریه ی 2009 (30 بهمن 1387) 4-2-578
4-2-5-1 رابطه بین کمیتهای هواشناسی(باد،فشار سطح دریا،ورتیسیته) برای رخداد پنجم81
فصل پنجم91
نتیجه گیری91
5-1نتيجه گيري92
5-2- پیشنهادات93
منابع و مآخذ95
مراجع فارسی95
مراجع لاتین96
فهرست شکلها
شکل 1-1 تاوایی نسبی و از چپ به راست، دارای مقادیر منفی-مثبت- خنثی6
شکل 1-2- الگوی کلی برکشند توفان در یک خلیج کوچک7
شکل1-3- سمت راست، یک پرفشار( آنتی سیکلون)، سمت چپ، یک کم فشار(سیکلون).9
شکل 3-1- موقعیت نقطه انتخابی28
شکل4-1-یک کم فشار جوی از شمال غرب دریای خزر 29ژانویه ساعت 12 وارد می شود31
شکل 4-2- چشم توفان 29ژانویه ساعت18 از غرب وارد خزر میانی می شود31
شکل4-3- ورود توفان به سمت جنوب شرق خزر29ژانویه ساعت 2432
شکل4-4- حرکت به سمت جنوب شرق خزر 30 ژانویه ساعت 1232
شکل 4-5- رهگیری مسیر حرکت توفان در روز30 ژانویه 200833
شکل4-6- چشم توفان در نیمه ی دوم روز 30 ژانویه 2008منطقه ی جنوب شرق خزر را احاطه نموده است.33
شکل4-7- چشم توفان در اوایل روز 31 ژانویه منطقه ی جنوب شرق خزر را احاطه نموده است.34
شکل4-9- تصاویر ماهواره ای میدان باد در 30 ژانویه35
شکل4-8- تصاویر ماهواره ای میدان باد در 31 ژانویه35
شکل 4-10- نوسانات فشار هوا و اندازه ی سرعت باد در ژانویه 2008 در ایستگاه هواشناسی نوشهر36
شکل 4-11- نوسانات فشار هوا و اندازه سرعت باد در ژانویه 2008در ایستگاه هواشناسی امیر آباد37
شکل 4-12- نوسانات فشار هوا و اندازه سرعت باد در ژانویه 2008 در ایستگاه هواشناسی انزلی37
شکل 4-13- نوسانات سطح آب دریا ثبت شده توسط دستگاه های تراز نگار برای ماه ژانویه2008 ایستگاه نوشهر38
شکل4-14- تصویر ماهواره ای میانگین روزانه ی ارتفاع سطح آب دریای خزر در 30 ژانویه200839
شکل4-15 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط نرم افزار ferret در ساعت 00 تاریخ 30 ژانویه 200841
شکل4-16 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 6 تاریخ 30 ژانویه 200842
شکل4-17 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 12 تاریخ 30 ژانویه 200843
شکل4-18 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 18 تاریخ 30 ژانویه 200844
شکل4-19- ورود کم فشارجوی از شمال غرب روز18 فوریه سال 2008،46
شکل4-20 رهگیری مسیر توفان در19 فوریه 200846
شکل4-21- ورود توفان به بخش مرکزی دریای خزر ساعت 6 روز 19 فوریه2008.47
شکل4-22- ادامه حرکت توفان ساعت 12روز 19 فوریه 2008.47
شکل4-23- ساعت 18 روز19فوریه 2008 توفان 48
شکل 4-24- نوسانات فشار هوا و اندازه سرعت باد در فوریه 2008 در ایستگاه هواشناسی امیر آباد49
شکل 4-25- نوسانات فشار هوا و اندازه سرعت باد در فوریه 2008 در ایستگاه هواشناسی انزلی49
شکل 4-26- نوسانات فشار هوا و اندازه سرعت باد در فوریه 2008 در ایستگاه هواشناسی نوشهر50
شکل 4-27- نوسانات سطح آب دریا ثبت شده توسط دستگاه های تراز نگار برای ماه فوریه 2008 ایستگاه نوشهر50
شکل4-28- نصویر ماهواره ای میانگین روزانه ی ارتفاع سطح آب دریای خزر ساعت 12 روز 20 فوریه 200851
شکل4-29- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 00تاریخ 19 فوریه 200853
شکل4-30- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 6تاریخ 19 فوریه 200854
شکل4-31- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 12تاریخ 19 فوریه 200855
شکل4-32 – نمودارهای رسم شده توسط ferret در ساعت 18 تاریخ 19 فوریه 200856
شکل4-33 – نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 00 تاریخ 20 فوریه 200857
شکل4-34- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 6 تاریخ 20 فوریه 200858
شکل4-35 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 12 تاریخ 20 فوریه 200859
شکل4-36 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 18 تاریخ20 فوریه 200860
شکل 4- 29- فشاری در تاریخ .10 ژانویه 200961
شکل 4- 30 خطوط فشاری 11 ژانویه 200962
شکل 4-31 خطوط فشاری 11 ژانویه 200963
شکل 4-32 نمودار ارتفاع تراز سطح آب دریا در ماه دی(ژانویه-فوریه)64
شکل4-34- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 6 تاریخ 11 ژانویه 200966
شکل4-35 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 12 تاریخ 11 ژانویه 200967
شکل4-36 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 18 تاریخ 11 ژانویه 200968
شکل 4-37 خطوط فشاری 11 فوریه ی 200971
شکل 4-38- خطوط فشاری 11 فوریه ی 200972
شکل4- 39- خطوط فشاری 11 فوریه ی 200973
شکل4-40- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 00 تاریخ 11 فوریه ی 200974
شکل4-41- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 6 تاریخ 11 فوریه ی 200975
شکل4-42- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 12 تاریخ 11 فوریه ی 200976
شکل4-43- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت18 تاریخ 11 فوریه ی 200977
عکس 4-44- خطوط فشاری 17 فوریه ی 200978
عکس 4-45- خطوط فشاری 17feb200979
عکس 4-46 خطوط فشاری 18feb200980
عکس 4-47 ارتفاع تراز دریا در بندر نوشهر (بهمن 1387)81
شکل4-48- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت00 تاریخ 17 فوریه 200982
شکل4-49 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت6 تاریخ 17 فوریه 200983
شکل4-50 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت12 تاریخ 17 فوریه 200984
شکل4-51 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت18تاریخ 17فوریه 200985
شکل4-51 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت18تاریخ 18فوریه 200986
شکل4-52 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 00 تاریخ 18فوریه 200987
شکل4-53 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 6 تاریخ 18فوریه 200988
شکل4-54 نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 12 تاریخ 18فوریه 200989
شکل4-55- نمودارهای رسم شده باد،تاوایی،فشار و دما توسط ferret در ساعت 18 تاریخ 18فوریه 200990
لیست یکاها
سانتیمتر مکعب (Cubic centimeters) cm3
درجه سلسیوس (Celsius Degree) 0C
هرتز (Hertz) Hz
کیلومتر (Kilometer) Km
متر (Meter) m
میلی‌متر (Milli Meters) mm
میلی بار ( Millibar)mbar
متر بر ثانیه (Meters per second) m/s
پاسکال (pascal) pa
ثانیه (Second) S
متر بر سال (Meters per Year ) myr-1
هکتو پاسکال (Hecto Pascal) hPa
اتمسفر ((atmosphere atm
سانتیمتر (( centimetere cm
فصل اول
مقدمه و کلیات
1-1- مقدمه
در سرتاسر جهان، کشور هایی که از امتیاز همجواری با آب های آزاد و دریاچه های بزرگ برخوردار بوده و فعالیت های ساحلی و دریایی عمده ای را پیش رو دارند در قالب برنامه های منظم به شناخت امواج و سایر پدیده های دریایی خود می پردازند. امواج از مهم ترین پدیده های دریایی هستند که به دلیل ماهیت پیچیده و اتفاقی خود از مشکل ترین موضوعات مهندسی دریایی به شمار می آیند. تأثیرات امواج بر کلیه ی فعالیت های ساحلی و دریایی سبب می گردد تا شناخت مشخصه های امواج از طریق اندازه گیری های میدانی، بررسی های تحلیلی و تـئوریک، مدل سازی های فیزیکی و شبیه سازی های عددی مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی مهندسین سواحل و بنادر با استفاده از روشهای فوق به دنبال شناخت امواج در مناطق مختلف و تعیین مشخصه های بزرگترین امواج محتمل و رژیم سالانه امواج جهتی می باشند. پیش بینی موج معمولا برای حداکثر چند روز جهت به کار گیری در امر کشتیرانی صیادی گردشگری و…به منظور افزایش ضریب ایمنی جان دریانوردان وساحل نشینان، حفظ و بهره برداری بهینه از سرمایه گذاری ها ونظارت بر آلودگی های دریایی ارایه می شود و تحلیل موج معمولاً جهت تعیین احتمال وقوع موج دوره تناوب موج، مقدار بیشینه ارتفاع موج برای دوره زمانی طولانی مرسوم به دوره بازگشت برای به کار گیری در امر مهندسی سواحل وسازه های دریایی مورد استفاده قرار می گیرد. پیدایش امواج در اقیانوس ها از ورود مداوم امواج خارجی است که یکی از آشکارترین آنها فرآیند اندر کنشی بین جو وسطح دریا یعنی عمل باد بر روی سطح دریا می باشد. واکنش سطح اقیانوس نسبت به این نیروها محدوده وسیعی از پریود ها وطول موج ها شامل امواج کشش سطحی با پریود کمتر از1 ثانیه تا امواج ناشی از باد و امواج دورا با پریود کمتر از 1دقیقه و نوسانات جزر و مدی با پریودی ازمرتبه چند ساعت تا یک روز را در بر می گیرد.
سطح آب دريای خزر، علاوه بر تغييرات چند ساله و فصلی، دارای تغييرات ناگهانی و با تداوم‌های ساعتی و روزانه نيز هست که بر اثر الگوهای گردشی جوّ ايجاد می‌شوند و برخی مواقع بعضی از اين نوسان‌ها آنقدر شديد است که خسارات سنگينی را به فعاليت‌های اقتصادی و اجتماعی نواحی ساحلی وارد می‌سازد. (خوشحال، جواد و قانقرمه، عبدالعظیم، 1392).

1-2- ضرورت اهمیت انجام تحقیق
مشخص های امواج دریا به شدت با زمان و مکان در تغییر بوده و شناخت مناسب از مشخصات امواج در یک منطقه مستلزم اندازه گیری های دراز مدت ( در حدود 10 سال به بالا ) در تعداد نقاط متعددی از منطقه مورد مطالعه می باشد. در کشورهای آمریکا، ژاپن، هلند و … علم مهندسی دریا و اقیانوس شناسی از چند دهه قبل مطرح و پیشرفت های قابل توجه نموده است. در نتیجه این پیشرفت ها، موفقیت های علمی و فنی بسیاری در زمینه ناوبری و تردد انواع شناورها از قایق های کوچک تفریحی و لنج های صیادی گرفته تا کشتی های اقیانوس پیمای مسافربری و تجاری و زیر دریایی و ناوهای جنگی نصیب این کشورها گردیده است. پیشرفت این کشورها در زمینه طراحی و احداث بنادر صیادی، تجاری، نظامی و …احداث سکوهای نفتی و انجام دیگر فعالیت های مهندسی نیز قابل توجه می باشد. از مهمترین عوامل مؤثر در انجام این فعالیت های دریایی، انجام اندازه گیری های مناسب و تحلیل های علمی در جهت شناسایی خصوصیات امواج منطقه مورد مطالعه می باشد. روش ایده آل مطالعه یک پدیده خاص موج، انجام تعدادی اندازه گیری واقعی در محل مورد نظر خواهد بود. البته دراکثر اوقات، تحقق آن امکان پذیر نیست. لذا اطلاعات شبیه سازی شده به وسیله یک روش مصنوعی به عنوان جایگزین ثبت های واقعی مورد نیاز است.(گلشاهی، 1385).جمهوری اسلامی ایران با داشتن مرزهای طویل آبی در شمال و جنوب، در زمره ی کشورهای ساحلی محسوب شده و این امکان پر ارزش را یافته است تا با شناخت و استفاده مؤثر از دریا، از این منبع آبی به عنوان یکی از محور های اصلی و حیاتی برای توسعه اقتصادی- اجتماعی منطقه در طی دو دهه ی گذشته و از سوی دیگر به دلیل نوسانات و پیشروی آب آن مورد توجه و اهمیت ویژه قرار گرفته است. دریای خزر در بین کشورهای جمهوری اسلامی ایران، آذربایجان، قزاقستان، روسیه و ترکمنستان قرار گرفته است. نوسانات تراز آب این دریا اثرات زیادی بر کشورهای مجاور داشته است و چون اکثر شهرهای بزرگ در مجاور دریا (شهر های بندری) قرار گرفته اند لذا بررسی نوسانات تراز دریای خزر یک ضرورت می باشد. علاوه بر این نوسانات تراز آب اثرات زیست محیطی و اقتصادی و اجتماعی دارد. اهمیت پیش بینی تراز آب دریا برای زمان کنونی در طراحی مدل های هواشناسی و نیز در حفظ سواحل کمک میکند. در کشورهای اطراف دریای خزر مطالعاتی در مورد نوسانات تراز دریای خزر انجام شده است. برای اندازه گیری تراز سطح دریا وسایل و روش های مختلفی وجود دارد که از جمله بویه های هواشناسی، شاخص هایی که عمود بر سطح دریا قرار دارند، کشتی های تحقیقاتی و تصاویر ماهواره ای و داده های ماهواره ای. ازمیان روش های فوق برای کشورمان به دلیل کمبود امکانات در داشتن بویه ها و به دلیل پایین بودن دقت شاخص ها( شاخص ها معمولاً توسط شخص دیده بانی می شوند) و نیز حرکات عمودی زمین استفاده از ماهواره را در تعیین تراز آب دریا ضروری می کند. دقت اندازه گیری ماهواره ها بسیار بالا است. تنها اشکال ماهوارههای ارتفاع سنجی در منابع خطای آنهاست که در صورت تصحیح این خطاها از تمام روشهای فوق بهتر و مناسبتر است.(فرناندز و دیگران).
1-3- بیان مسأله و اصل تحقیق
نوسانات تراز آب دریاچه ها در نتیجه تغییرات آب و هوایی منطقه ای و جهانی است. نوسانات تراز آب در نتیجه بازتاب تغییرات تبخیر و بارش در محیط دریاچه و حوزه آبخیز آن می باشد.(مرسیر2 و همکاران 2001). اندازه گیری تراز آب معمولاً به دو روش انجام می شود: الف-در مناطق ساحلی به وسیله ی بویه ها و تاید گیجها که نسبت به یک وسیله که عمود بر سطح آب می باشد، اندازه گیری می شود و ب- به وسیله ارتفاع سنج راداری. ماهواره های ارتفاع سنجی، با دقت بالا و کیفیت عالی تراز آب را اندازه گیری می کنند. دریای خزر بزرگترین دریاچه جهان است که طی 200 سال پیش دارای نوساناتی به اندازه 15 متر بوده است و طی 5 قرن، 7 متر از تراز آن کاسته شده است. تراز آب دریای خزر از اواخر قرن 20 روند صعودی داشته است. البته تراز آب دریای خزر نسبت به دریای بالتیک سنجیده می شود. بیشترین تغییرات در تراز اب دریای خزر که برای یک سال اندازه گیری شده است، 34/0 متر در سال بوده است (هوگندوم 3و همکاران 2005). در این تحقیق از داده های ساعتی نوسان سطح آب دریای خزر برای بررسی تراز آب دریای خزر استفاده گردیده است.این داده ها برای سال 2008 و2009میلادی در دسترس می باشد.
1-4- پرسش‌های اساسي تحقیق
1- تغییرات تراز آب دریای خزر در سال 2008 و 2009 به چه شکل می باشد؟
2- سیکلونهای جوی تا چه حد روی تغییرات سطح آب دریای خزر جنوبی موثرند؟
3- اثر تاوایی نسبی بر روی نوسانات تراز آب دریای خزر چگونه است؟
4- جهت باد در هنگام غالب شدن کم فشار جوی چگونه است؟
۱-4-2- نوآوری‌ها
در مطالعات قبلی اثر تاوایی نسبی را بر روی نوسانات سطح تراز آب بررسی نکرده بودند.
1-5- اهداف تحقیق
هدف از این تحقیق، تعیین نحوه تأثیر کم فشار های جوی و حداکثر بالا آمدگی سطح آب در هنگام توفان در جنوب دریای خزر با نگاه موردی به بندر نوشهر و تخمین امواج بلند در این منطقه می باشد.سپس تاوایی نسبی را مورد بررسی قرار می دهیم. با استفاده از شناخت آماری و چگونگی مشاهده و پیش یابی میزان تغییرات تراز دریا در اثر ورود و تأثیر کم فشار های جوی می توانیم در مطالعات مهندسی ساخت سازه های ساحلی و فراساحلی و مطالعات زیربنایی سازمان بنادر و کشتیرانی، شیلات و وزارت دفاع و … مورد استفاده قرار دهیم.
1-6- فرضیات تحقیق
سیکلونها و آنتی سیکلونها بر روی نوسانات تراز آب تأثیر دارند.
1-7- تعاریف واژه های کلیدی:
چرخند(سیکلون) : سیستم های کم فشار جوی که با حرکت از مرکز سیستم به بیرون فشار افزایش مییابد. .
تاوایی نسبی4: هر چیزی بر روی زمین شامل اقيانوس و اتمسفر دقيقا” به همان اندازة چرخش زمين حول محورش دوران نمي كنند بلكه داراي چند حركت چرخشي دیگر نسبت به زمين دارند كه ناشي از جريانهاي مختلف و بادها مي باشند. تاوائی ناشي از گرادیان سرعت شاره (بدون چرخش زمين) تاوائی نسبي5 ناميده مي شود (شکل 1-1). در اكثر مباحث اقيانوس شناسي غالبا” فقط مؤلفة قائم تاوائی مورد استفاده قرار مي گيرد. تاوائی قائم با رابطة زير داده مي‌شود:
(1-1)
شکل 1-1 تاوایی نسبی و از چپ به راست، دارای مقادیر منفی-مثبت- خنثی
در این پایان نامه منظور از v و u مولفه های سرعت نصف النهاری و مداری باد می باشد.
1-8- برکشند توفان
نوسان سطح آب در اثر عوامل جوی مانند باد شدید و تغییر ناگهانی در فشار اتمسفر با پریود بلند را برکشند توفان گویند. وقتی یک جبهه هوای کم فشار از روی سطح دریا می گذرد، تغییر معینی در تراز دریا پدید می آورد، این تغییر عمدتاً به وسیلهی مکش آب دریا ناشی از افت فشار روی سطح دریا و نیز توسط جریان قوی آب دریا در جهت پایین دست باد حاصل می شود. چنین صعودی در تراز آب دریا همواره با پیشروی جبهه هوای کم فشار، نوعی امواج پیشرونده واداشته را در ناحیه محصور نشده دریا به وجود می آورد. مکش آب دریا به وجود آمده در اثر هوای کم فشار مستقل از عمق آب است. لیکن صعود تراز آب دریا در بالای سطح ایستایی به وجود آمده در اثر جریان به طور معکوس با عمق آب متناسب است. به همین دلیل ارتفاع برکشند توفان در آب کم عمق بیشتر است. وقتی موج پیشرونده واداشته به لبه فلات قاره (جایی که عمق آب حدود 200 متر است) نزدیک می شود ارتفاع برکشند توفان در اثر کاهش ناگهانی عمق آب افزایش می یابد. هنگام پیشروی برکشند توفان به داخل ناحیه کم عمقتر و ورود آن به خلیج کوچک، پدیده انعکاس موج در رأس خلیج رخ می دهد، لذا قسمتی از انرژی موج به درون خلیج راه نمییابد ولی بیشتر انرژی برای مدت طولانی در خلیج محصور خواهد شد. از این لحاظ نوسان طبیعی آب خلیج با فرآیند فوق شکل میگیرد. نوسان ایجاد شده فوق نوسان ثانویه بنادر نام دارد و برای چندین ساعت باقی میماند. تاریخچه زمانی نوسانات سطح دریا در یک خلیج کوچک در شکل زیر آورده شده است.
شکل 1-2- الگوی کلی برکشند توفان در یک خلیج کوچک
هنگامی که یک توفان دریایی در 300 تا 1000 کیلومتری محل مورد نظر قرار دارد،نوسان سطح دریا آغاز می شود. البته در این مرحله هنوز نمی توان اغتشاش جوی را شناسایی کرد. اگر محدوده های کوچک در داخل منطقه توفانی قرار داشته باشد، آنگاه آب دریا در داخل خلیج به طور ناگهانی بالا میاید. این قسمت از پدیده برکشند توفان نامیده می شود.بعد از انکه تراز دریا نزول کرد، برای مدتی می توان بالا و پایین رفتن سطح آب دریا با پریود نوسان طبیعی خلیج کوچک را مشاهده کرد. این قسمت از پدیده تجدید برکشند نام دارد.
1-9- مراحل رخداد برکشند توفان
رخداد برکشند توفان را به سه مرحلی می توان تقسیم کرد:
1- ظهور امواج پیش قراول : افزایش تدریجی تراز دریا قبل از ورود توفان و وقوع برکشند اصلی که به علت ورود امواج پیش قراولی که ناشی از باد منطقه نبوده و عمدتاً سوئل یا انتقال غیر خطی امواج بلند هستند رخ می دهد.
2- رخداد برکشند توفان : افزایش ناگهانی و شدید تراز آب دریا که با ورود توفان به منطقه و هجوم آب به ساحل ایجاد می شود.
3- ظهور برکشند های کوچکتر6: کاهش تدریجی تراز دریا پس از عبور توفان و وقوع برکشندهای اصلی که همراه با ایجاد شدن امواج بلند با پریودی کمتر از خود برکشند اصلی است. این برکشندهای کوچکتر که به علت ادامه نوسانات تراز دریا رخ می دهد، مانع از برگشت سریع دریا به حالت عادی می شود.
1-10- فشارهوا
مرکز توفان یا همان چشم توفان یک مرکز کم فشار است که این مرکز کم فشار باعث بالا آمدن سطح دریا می شود یا به ازای هر میلی بار افت فشار که در مرکز توفان داریم سطح آب 1 سانتی متر بالا می آید. زمانی که فشار هوا زیاد باشد، هوا روی آب سنگینی می کند و آب را فشرده کرده و آب به سمت پایین می رود.حال اگر این فشار هوا افت پیدا کند، یک فشار از روی سطح آب برداشته و آب بالا می آید. حال فرض کنیم سطح آب آرام است، یک ستون از هوا روی این آب در نظر میگیریم. وقتی فشار هوا زیاد می شود به سطح آب فشار وارد می کند وسطح آب را به سمت پایین سوق می دهد و اطرافش به سمت بالا می آید.
1-10-1- سیستم کم فشار
به مراکز فشار هوای کم در جو سیکلون گویند که حداقل فشار هوا در مرکز آن قرار دارد و به حرکت به طرف خارج آن فشار هوا افزایش می یابد.
1-10-2- سیستم پرفشار
به مراکز فشار هوای زیاد در داخل جو مرکز پرفشار(آنتی سیکلون) می گویند. در یک آنتی سیکلون برعکس سیکلون با حرکت از مرکز به پیرامون آن از مقدار فشار هوا کاسته می شود. یعنی حداکثر فشار هوا در مرکز آن قرار دارد.
شکل1-3- سمت راست، یک پرفشار( آنتی سیکلون)، سمت چپ، یک کم فشار(سیکلون).
1-11- جریان هوا یا باد
همراه توفان جریان هوا یا باد را داریم که این بادها باعث می شوند که یک انتقال مومنتوم به سطح آب وارد شود و آب را به سمتی هدایت کند . در بعضی مواقع جهت باد طوری است که آب را به سمت ساحل هل می دهد، در نتیجه هم در اثر افت فشار هوا و هم در اثر بادهای توفانی سطح آب یک مقدار بالا می آید و زمانی که آبها به سمت ساحل جمع شدند، پدیده برکشند توفان رخ می دهد.
بادهای دریای خزر به پنج گروه طبقه بندی می شوند:
(1) باد های شمال غربی: با سرعت یکنواخت تا حوالی شبه جزیره آبشوران را تحت تاثیر قرار می دهند.
(2) باد های شمال – شمال غربی: به تدریج با تغییر جهت خود در نزدیکی شبه جزیره آبشوران به سمت شمال می روند.
(3) بادهای شمال شرقی و شرقی: که گاهی گردبادهای حقیقی را ایجاد می کند.
(4) باد های جنوب شرقی: گاهی شدید و ملایم هستند.
در سواحل ایران، اغلب بادهای شمال شرقی و شمال غربی می وزند که هر دو در موقعی که دارای شدت زیاد باشند توفان های را پدید می آورند. (گلوبستو و لی 7،2000).
1-12- تغییرات تراز آب دریا ها و اقیانوس
تراز آب جهانی به میزان 120 متر از آخرین دوره یخبندان یعنی حدود 18000سال پیش تا کنون بالا آمده است که عمده آن در 6000 سال پیش رخ داد( آرخیپوا8 وهمکاران 2002). از 3000 سال پیش تا آغاز قرن 19 میلادی تراز آب تقریباً ثابت بوده و به میزان 1/0 تا 2/0 میلیمتر در سال افزایش نمود. از ابتدای قرن بیست نیز تراز آب به طور متوسط به میزان 1 تا 3 میلیمتر در سال افزایش یافت (بلینسکی و کالینین 9 2003). از سال 1992 ارتفاع سنجی ماهواره ای نرخ افزایشی حدود 3 میلی متر در سال را نشان داد (ایگنسون 10،2003). این تغییر ممکن است اولین نشانه اثر گرم شدن جهانی بر تراز آب باشد که بالا آمدن تراز آب را در قرن 21 نشان می دهد. تغییرا ت متوسط تراز آب جهانی از تغییرات حجم محیط اقیانوسی که عمدتاً به دلیل تغییر دمـا و شـوری پـدیدار شـده نتیجـه می شوند. داده های اخیر دمای اقیانوس ها امکان تخمین سهم افزایش دمایی در بالا آمدن تراز آب را می دهد. در 50 سال گذشته افزایش دما به اندازه 4/0 میلیمتر در سال موجب بالا آمدن تراز آب شده است(کوکس11 و همکاران 2002). بقیه افزایش تراز آب بر اثر آب شدن یخهای قطبی می باشد به طور مثال آب شدن یخهای گرینلند در دهه 90 میلادی موجب بالا آمدن تراز آب به میزان 1 میلی متر در سال شد.
1-13- عوامل مؤثر در تغییرا ت تراز دریا
تراز آب در نقاط مختلف دریاها و اقیانوس ها متغیر و دارای پستی و بلندی هایی است. این تغییرات به دلیل عوامل گوناگونی نظیر جزر و مد، وجود جریان های دریایی در منطقه، تغییرات جاذبه زمین، باد و یا تغییرات در فشار هوا است. همچنین، سطح دریا شواهدی از گرمای محلی ایجاد شده توسط تابش خورشیدی، مانند افزایش تراز آب در اقیانوس ها بر اثر ذوب شدن کوه های یخ یا یخچال ها را فراهم می کند. تغییرات سطح دریا ناشی از عوامل متفاوتی است که بعضی از آنها نظیر ال نینو و لانینو می توانند اثرات مهمی بر آب و هوای کره زمین و شرایط زیست محیطی آن بگذارند و سبب بروز خشکسالی ها، توفان های شدید، باران های سیل آسا و یا طغیان رودخانه ها در مناطق گوناگون شوند. این پدیده ها به نوبه خود زندگی مردم را به شدت تهدید می کنند. توفان کاترینا نمونه ای از این پدیده ها و تأثیرات مخرب آنها بر حیات و محیط زیست انسانها است؛ لذا دیده بانی سطح آب دریاها و اقیانوس ها می تواند بشر را از بروز چنین پدیده هایی باخبر سازد تا آمادگی مقابله با آنها را بدست آورد و خود را از خطرات احتمالی نجات بخشد. در سال های اخیر دانشمندان در سراسر دنیا توجه خاصی به این امر مبذول داشته اند و در این راه از وسایل گوناگونی برای کنترل و دیده بانی مداوم و پیوسته سطح آب های اقیانوس ها استفاده کرده اند و هر روز نیز بر دقت این وسایل افزوده اند تا مطالعات خود را کامل تر و دقیق تر سازند. این پیشرفت ها موجب شده تا دید محدود ما از اقیانوس در طی سی سال گذشته بسیار واضح تر شود. در گذشته فقط داده های اندک و متفرق در دست بودند. اکنون ماهواره ها با پرواز بر سطح کامل سیاره در طی فقط چند روز و با دقت بی نظیر، ارتفاع موج، دمای سطح آب، رنگ اقیانوس، سرعت باد و جهت آن را اندازه می گیرند و توپوگرافی سطح آب را برداشت می کنند (منارد و همکاران، 2000).
به طور کلی می توان عوامل موثر بر تغییرات سطح آب دریا موارد زیر بیان نمود :
1-کشند
2-برکشندتوفان
3-گرم شدن زمین
4- سیکلونهای جوی
5-باد
6-تبخیر و بارندگی
7- جریانات اقیانوسی
8-نیروی کوریولیس
1-13-1- مد طوفان و سطح تراز آب
معمولاً بلندترین سطح های آب به این سه عامل بستگی دارد:با حداکثر سرعت باد رابطه مستقیم دارد.با فشار میانگین سطح آب رابطه عکس دارد و رابطه مستقیم با مسیر حرکت غرب – شمال غرب توفان درحداکثر سرعتش دارد(حیدری، مهناز ،دکتر بیدختی،1389)
1-14- تراز آب دریای خزر
دریای خزر به عنوان بزرگترین حوضه آبی داخل خشکی در مرز قاره آسیا و اروپا واقع است که اکنون پنج کشور ساحلی جمهوری اسلامی ایران، آذربایجان، فدراسیون روسیه، قزاقستان و ترکمنستان پیرامون آن قرار گرفته اند.( اپولو و الکسوا 121999 ). این دریا بزرگترین قسمت باقیمانده از تجزیه دریای قدیمی تتیس است که در دوران اول تا دوران سوم زمین شناسی از قطب شمال تا اقیانوس هند امتداد داشته است و در دوران سوم بر اثر ظهور چین خوردگی ها و پیدایش رشته کوه هایی مانند قفقاز و آسیای صغیر تجزیه و تقسیم شده و با بالا آمدن قاره اروپا و پیدایش فلات ایران به وجود آمده است(راتکویچ و بولگاو13 ). دریای خزر (صرف نظر از خلیج قره بغاز) از شمال و جنوب به ترتیب محدود به مدارهای 47 درجه و 57 دقیقه و 36 درجه و 33 دقیقه و از غرب و شرق نیز به ترتیب محدود به نصف النهار های 46 درجه و 43 دقیقه و 54 درجه و 53 دقیقه است. این دریا فاقد ارتباط هیدرولوژیک به دریاهای آزاد است. بسیاری از پارامتر های ریخت شناسی در دریای خزر مانند مساحت، حجم، ژرفا با نوسان تراز آب تغییر می کند. از این رو ذکر این مشخصات باید با ذکر تراز آب خزر همراه باشد. تغییرات تراز آب دریای خزر حدود 100 برابر آبهای آزاد می



قیمت: تومان

c (755)

دانشگاه علامه طباطبایی
دانشکده مديريت و حسابداری
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مديريت جهانگردی گرايش برنامه ریزی و توسعه
تدوین راهبردهای توسعه مقصد گردشگری با رویکرد مدل فرد.آر.دیوید- مطالعه موردی شهر تهران
استاد راهنما
دکتر حمید ضرغام بروجنی
استاد مشاور
دکتر سید مجتبی محمودزاده
استاد داور
دکتر محمد رضا فرزین
نگارش
المیرا عبداللهیان خامنه
بهار
1391
تقدیم به حامیان همیشگی زندگی ام
پدر و مادرم
تقدیم به بهار زندگی ام
فرزند دلبندم ، آراد
و
تقدیم به تو که صبورانه کنارم بوده ای
همسر مهربانم
تقدیر وسپاس از استاد عزیزم جناب آقای دکتر حمید ضرغام که بهره مندی از تجارب ایشان در طول این پایان نامه برایم فرصتی مغتنم بود و با راهنمایی های ارزنده شان مرا در اجرای این پژوهش یاری نموده اند.
با تشکر از استاد مشاور ارجمندم، جناب آقای دکتر سید مجتبی محمودزاده که با نظرات پر بارشان مرا در تصحیح و ارایه بهتر این پژوهش یاری نمودند.
با تشکر از استاد گران قدر و بزرگوارم جناب آقای دکتر محمدرضا فرزین که داوری این پایان نامه را بر عهده داشتند.
همچنین از تمامی دوستان و عزیزانی که مرا در تهیه این پایان نامه صمیمانه یاری نمودند، به ویژه پدر ومادر عزیزم وهمسر مهربانم بسیار سپاسگزارم.
المیراعبداللهیان خامنه
خردادماه 1391
چکیده
در دنیای کنونی، برنامه‌ریزی استراتژیک به عنوان بنایی مهم برای توسعه محسوب می‌شود و لازم است که مدیران فعلی و آتی با کسب آگاهی کافی از ارکان آن بتوانند به شیوه علمی آنرا بکار ببندند. به طور کلی برنامه‌ريزي استراتژيك، تدوین برنامه‌های طولانی مدت به منظور مدیریت مؤثر بر فرصتها و تهدید‌‌های محیطی با در نظر گرفتن قوت ها و ضعف‌های داخلی می باشد. از آنجا که صنعت گردشگری به عنوان صنعتی پویا ، بخش مهمی از فعالیت های اقتصادی کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه را به خود اختصاص داده است ، اهمیت توجه به تدوین راهبردها برای موفقیت مقصدها دو چندان شده است.
از اینرو، در این تحقیق سعی شد با بکارگیری مدل برنامه ریزی استراتژیک فرد.آر.دیوید ، راهبردهای توسعه مقصد گردشگری شهر تهران شناسایی و اولویت بندی شود. بدین منظور با استفاده از روش دلفی در طی سه مرحله از خبرگان و متخصصان گردشگری شهر تهران در زمینه شناسایی عوامل محیط داخلی وخارجی ( فرصت ها،تهدیدها، نقاط قوت و نقاط ضعف ) و تعیین رتبه و ضریب اهمیت هر یک ، نظرسنجی شده ونتایج این نظرسنجی با استفاده از روش آماری کای دو و شاخص های فراوانی و میانگین مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. سپس با استفاده ازمدل فرد.آر.دیوید ، فرایند تدوین راهبرد طی شدکه در نهایت 8 راهبرد رقابتی به ترتیب نمره نهایی اولویت بندی شدند.
واژگان کلیدی تحقیق:
برنامه ریزی استراتژیک (Strategic Planning)، برنامه ریزی گردشگری (Tourism Planning)، مقصد (Destination)، توسعه (Development)، دلفی (Delphi)، نقاط قوت وضعف، فرصت ها و تهدیدها (SWOT)
EMAIL: [email protected]
فصل اول ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….
مقدمه2
1-1- بیان مسئله2
2-1- اهمیت و ضرورت موضوع3
3-1- گزاره های تحقیق5
1-3-1- پرسش های اصلی و فرعی5
2-1-3- فرضیه تحقیق5
4-1- هدف های تحقیق5
5-1 – قلمرو تحقیق6
1-5-1- قلمرو مکانی تحقیق6
2-5-1- قلمرو زمانی تحقیق6
6-1- روش شناسی تحقیق6
1-6-1- نوع تحقیق6
2-6-1- روشهای گردآوری داده ها6
3-6-1- روش نمونه گیری و تخمین حجم جامعه6
4-6-1- روشهای تحلیل داده ها7
7-1- پیشینه تحقیق7
8-1- نقشه راه11
9-1- شرح واژه ها و اصطلاحات تحقیق12
10-1- موانع ومحدودیتهای تحقیق15
مقدمه18
1-2- بخش اول18
1-1-2- گردشگری18
2-1-2- گردشگری و رویکرد سیستمی20
3-1-2- برنامه‌ریزی گردشگری21
4-1-2- تعاریف برنامه‌ریزی گردشگری22
5-1-2- ویژگی های برنامه ریزی گردشگری22
6-1-2- فرایند برنامه ریزی گردشگری23
7-1-2- رویکردهای برنامه‌ریزی گردشگری25
8-1-2- نظام گردشگری25
9-1-2- عرضه و تقاضای گردشگری27
1-9-1-2- عرضه گردشگری28
2-9-1-2- تقاضای گردشگری29
10-1-2- تاریخچه و مفهوم توسعه32
1-10-1-2- تئوری‌های توسعه34
2-10-1-2- توسعه پایدار35
3-10-1-2- توسعه گردشگری پایدار37
4-10-1-2- الگوی توسعه همبافته گردشگری38
12-1-2- مقصد و جامعه گردشگری39
1-12-1-2- ذینفعان توسعه گردشگری40
13-1-2- معیارهای کلیدی توسعه مقصد40
14-1-2- دلایل پیچیدگی مدیریت مقصدها41
1-14-1-2- چرخۀ عمر گردشگری42
2-14-1-2- ظرفیت تحمل44
3-14-1-2- شاخص رنجش داکسی 45
15-1-2- عوامل موثر بر توسعه مقصد گردشگری46
1-15-1-2- عوامل محیط داخلی مؤثر بر مقصد گردشگری46
2-15-1-2- عوامل محیط خارجی مؤثر بر مقصد گردشگری49
16-1-2- مدیریت استراتژیک گردشگری53
2-2- بخش دوم54
1-2-2- تعاریف و مفاهیم راهبرد54
1-1-2-2- معنای لغوی54
2-1-2-2- معنای اصطلاحی54
3-2-2- مفهوم مدیریت استراتژیک56
4-2-2- تعریف مدیریت استراتژیک57
5-2-2- ویژگی های مدیریت اسراتژیک58
6-2-2- سطوح مدیریت استراتژیک59
7-2-2-مزایای مدیریت استراتژیک61
8-2-2- مراحل مدیریت استراتژیک62
9-2-2- اصطلاحات کلیدی در مدیریت استراتژیک63
10-2-2- مدل فرایند مدیریت استراتژیک65
11-2-2- چارچوبی جامع برای تدوین استراتژی69
12-2-2- برنامه‌ريزي استراتژيك73
13-2-2- ویژگی‌های برنامه‌ريزي استراتژيك73
14-2-2- برنامه‌ريزي استراتژيك و تفاوت آن با سایر روش‌های برنامه‌ریزی74
15-2-2- فرایند برنامه‌ريزي استراتژيک76
16-2-2- مدل‌های برنامه‌ريزي استراتژيک77
1-3-2- پیشینه تاریخی81
2-3-2- جغرافیای طبیعی83
3-3-2- شرایط اقلیمی85
4-3-2- سازمان فضایی و پهنه بندی شهر تهران86
5-3-2- گردشگری تهران90
6-3-2- فرهنگ و هنر91
7-3-2- جاذبه های استان تهران92
8-3-2- حیات وحش ومناطق حفاظت شده93
9-3-2- صنایع دستی استان تهران94
جمع بندی ادبیات تحقیق95
مقدمه98
1-3- بخش اول98
1-1-3- فرایند اجرای تحقیق98
2-1-3- روش تحقیق100
1-2-1-3- روش دلفی100
2-2-1-3- ویژگی های روش دلفی101
3-1-3- سؤال تحقیق101
4-1-3- طرح تحقیق102
5-1-3- نمونه تحقیق103
6-1-3- انجام دور اول دلفی105
7-1-3- انجام دور دوم دلفی105
8-1-3- انجام دور سوم دلفی106
9-1-3- روش تحلیل داده‌ها106
10-1-3- روش و ابزار گردآوری داده ها106
11-1-3- روایی و پایایی روش دلفی107
1-11-1-3- روایی و پایایی در این تحقیق108
2-3- بخش دوم108
1-2-3- فرایند تدوین استراتژی109
1-1-2-3- مرحله ورودی109
2-1-2-3- مرحله مقایسه112
3-1-2-3- مرحله تصمیم‌گیری114
1-4- اطلاعات جمعیت شناختی پانل خبرگان116
1-1-4- جمع بندی اطلاعات جمعیت شناختی پاسخ دهندگان120
2-4- تحلیل داده های حاصل از روش دلفی120
3-4- نتایج مرحله اول دلفی122
4-4- نتایج مرحله دوم دلفی127
5-4- نتایج مرحله سوم130
6-4- چارچوب تحلیلی برای تدوین استراتژی ها133
7-4- مرحله اول : مرحله ورودی133
9-4- مرحله سوم: مرحله تصمیم گیری140
10-4- نگاه کلی به شهرستان تهران144
11-4- لیست جاذبه های شهر تهران147
12-4- روستاهای هدف شهرستان های اطراف شهر تهران149
13-4- شبکه حمل ونقل151
12-4- نمودارهای اقامتگاه ها و مراکز پذیرایی153
جمع بندی156
مقدمه161
1-5- جمع بندی یافته‏های تحقیق162
2-5- ویژگی‏های پانل خبرگان169
1-2-5- نتایج به دست آمده در مرحله مقدماتی روش دلفی170
2-2-5- نتایج مرحله دوم دلفی170
3-2-5- نتایج مرحله سوم دلفی170
4-2-5- نتایج بدست آمده از چارچوب تدوین استراتژی مدل فرد.آر.دیوید171
3-5-محدودیت‏های تحقیق174
4-5- پیشنهادات175
1-4-5- پیشنهادات حاصل از نتایج تحقیق175
2-4-5- پیشنهادات برای تحقیقات آتی177

فهرست جداول و نمودارها:
جدول 1- 1. چارچوب جامع تدوین استراتژی7
جدول 4- 1- توزیع فراوانی جنسیت اعضای پانل117
جدول 4- 2- توزیع فراوانی سطح تحصیلات اعضای پانل118
جدول 4- 3- توزیع فراوانی میزان سابقه کار اعضای پانل119
جدول 4- 4- درصد سابقه کار پاسخ دهندگان به پرسش نامه119
جدول 4- 5- نتایج حاصل از مصاحبه انجام شده با 15 نفر کارشناس گردشگری استان تهران121
جدول 4- 6- توزیع فراوانی های مولفه های پرسشنامه دوراول124
جدول 4- 7- نتایج آزمون کای دو برای هر یک از مولفه ها126
جدول 4- 8- توزیع فراوانی هریک از مولفه های پرسشنامه دور دوم129
جدول 4- 9- نتایج پرسشنامه دور سوم131
جدول 4- 10- ماتریس ارزیابی عوامل خارجی134
جدول 4- 11- ماتریس ارزیابی عوامل داخلی135
جدول 4- 12- ماتریس برنامه ریزی استراتژیک کمی ( QSPM)141
جدول 4- 13- نتابج نهایی ماتریس برنامه ریزی استراتژیک کمی143
جدول 4- 14- روستاهای هدف حومه شهر تهران149
جدول 5- 1- ماتریس سوات ( SWOT )172
جدول 5- 2- نتایج ماتریس برنامه ریزی استراتژیک کمی173
نمودار 3- 1- فرایند اجرای تحقیق حاضر……………………………………………………………………………………………………………………………99
فهرست شکل‌ها:
شکل 2- 1- الگوی تعاملی صنعت توریسم ]زاهدی ،1385[21
شکل 2- 2- منحنی چرخه عمر گردشگری44
شکل 2- 3- شاخص رنجش داکسی ]میسون ،2003[45
شکل 2- 4- تعامل بخش‌های سه گانه مدیریت ]منبع: اعرابی، 1389: 5[56
شکل 2- 5- سطوح مدیریت استراتژیک ]اعرابی ،1389: 7[60
شکل 2- 6- مدل مدیریت استراتژیک پیرس و رابینسون ]پیرس و رابینسون، 1388: 44[66
شکل 2- 7-الگوی جامع مدیریت استراتژیک،]اعرابی،1389:6[68
شکل 2- 8- مدل برنامه ریزی برایسون، ]طیبی،ملکی:82[79
شکل 2- 9- مدل برنامه‌ریزی استراتژیک وایتمن،] طیبی و ملکی ،1382[80
شکل 2- 10-نقشه محدوده شهر تهران (منبع: وزارت مسکن وشهرسازی،1386)84
شکل 2- 11- نقشه سازمان فضایی شهر تهران(منبع:وزارت مسکن وشهرسازی،1386)87
شکل 2- 12- نقشه شبکه معابر شهر تهران (منبع:وزارت مسکن وشهرسازی،1386)89
شکل 2- 13- نقشه پهنه بندی شهر تهران (منبع:وزارت مسکن وشهرسازی،1386)89
شکل 2- 14- جمع بندی عوامل داخلی و خارجی مقصد گردشگری96
شکل 2- 15- عناصر عوامل داخلی و خارجی مقصد گردشگری96
شکل 3- 1- فرایند تدوین استراتژی ]اعرابی ، 1389 ، ص 8[109
شکل 4- 1- درصد پاسخ دهندگان به پرسش نامه به تفکیک خانم ها و آقایان117
شکل 4- 2- درصد مقاطع تحصیلی پاسخ دهندگان به پرسش نامه118
شکل 4- 3- نقشه شبکه ریلی شهر تهران (منبع:وزارت مسکن وشهرسازی،1386)152
فصل اول: کلیات تحقیق
مقدمه
فصل اول این پایان نامه به بیان کلیات طرح تحقیق می پردازد که با مطالعه آن مفهوم و ساختار موضوع تحت بررسی مشخص خواهد شد. در انتهای این فصل خواننده قادر خواهد بود تا اطلاعات کافی از بخش های مختلف این فصل که شامل بیان مسئله، ضرورت واهمیت تحقیق ، پیشینه تحقیق، اهداف، سوالات، روش شناسی، قلمرو تحقیق ، فرآیند انجام تحقیق، واژگان اختصاصی طرح تحقیق وموانع و محدودیت های تحقیق می باشد را بدست آورد. لازم به ذکر است که بخش های اصلی فوق در فصل های بعدی به صورت کامل تری تشریح شده است.
1-1- بیان مسئله
توسعه اقتصادی در هر کشوری نیازمند سرمایه گذاری در بخش ها و فعالیت های مختلف اقتصادی آن کشور است و بدون سرمایه گذاری در طرح های زیر بنایی و روبنایی ، نمی توان انتظار گسترش اشتغال، تولید و رفاه اقتصادی را داشت . برای تحقق این مهم ، امروزه بسیاری از کشورهای جهان ،تمایل شدیدی به جذب سرمایه های خارجی پیدا کرده اند . سرمایه گذاری در زیرساخت های گردشگری و استفاده از توان های بالقوه منطقه ای به منظور جذب گردشگر ،یکی از راه های مناسب بدین منظور است. توسعه گردشگری به عنوان مجموعه فعالیت های اقتصادی ،تاثیر بسزایی در تقویت بنیان های اقتصادی جوامع دارد(ابراهیم زاده،آقاسی زاده،108:88). آگاهی جوامع از اینکه گردشگری منبع درآمد ارزی بسیار مناسب و قابل ملاحظه ای در اختیار اقتصاد یک کشور قرار میدهد باعث شده است که گردشگری مفهومی بسیار گسترده در ابعاد اجتماعی،اقتصادی و فرهنگی پیدا کند و به عنوان یک صنعت تلقی شود(طهماسبی پاشا و مجیدی،1384).
بسیاری از کشورها این صنعت پویا را به عنوان منبع اصلی درآمد،اشتغال ،رشد بخش خصوصی و توسعه ساختار زیربنایی می دانند که باعث تبادلات فرهنگی نیز می شود. در حال حاضر گردشگری به عنوان گسترده ترین صنعت خدماتی جهان نامیده شده است(کاظمی1386) که منافعی از جمله افزایش GDP،ارزآوری ،ایجاد اشتغال ،افزایش درآمد های دولت،حفظ محیط زیست ،بهبود رفاه اجتماعی ،حفظ میراث فرهنگی ،تبادل فرهنگی و تقویت فرهنگ بومی را به همراه دارد.افزون بر این بسیاری از برنامه ریزان و سیاستگزاران توسعه نیز از این صنعت به عنوان رکن اصلی توسعه پایدار یاد می کنند. این مهم باعث شده است در سطح بین الملل رقابتی نزدیک و فشرده در پی افزایش بیش از پیش منافع و عواید خاص از فعالیتهای گردشگری به وجود آید. باید توجه داشت که توسعه صنعت گردشگری به ویژه برای کشورهای در حال توسعه که با معضلاتی همچون بیکاری بالا ،محدودیت منابع ارزی و اقتصاد تک محصولی مواجه اند از اهمیت بیشتری برخوردار است. با توجه به اینکه ساختار اقتصادی ایران بعد از اکتشاف و بهره برداری از منابع نفتی به شدت متکی به صادرات نفت و درامد نفتی حاصل از آن بوده است و تلاش های صورت گرفته برای خروج از این وضعیت و اتخاذ سیاست های اقتصادی غیر نفتی نتیجه چندانی در بر نداشته است ، اینک برای ایجاد توسعه ای همه جانبه و پایدار و همچنین جایگزینی منبع جدید کسب درامد به جای منابع نفتی در کشور ، توسعه صنعت گردشگری اهمیت می یابد(ابراهیم زاده و آقاسی زاده،109:88). چرا که ایران سرزمینی چهار فصل با تمدنی چند هزار ساله است(زنگی آبادی ودیگران،1:1389). اما بااین وجود هنوز نتوانسته است جایگاه واقعی خود را در دنیا بدست آورد . بر اساس امارهای ارایه شده سالانه حدود 3 میلیارد سفر انجام می شود که حدود 700 میلیون آن بین کشوری و 800 میلیون مسافرت داخلی است. از مجموعه این سفرهای بین کشوری ، سهم ایران یک میلیون و پانصد هزار سفر یعنی حدود 2. از سهم جهانی است(پورکاظمی و رضایی،28:85).
بررسی در خصوص وضعیت صنعت گردشگری ایران حاکی از آن است که به لحاظ سهم بخش گردشگری از تولید ناخالص داخلی ، کشور ایران در میان 174 کشور جهان رتبه 86 را به خود اختصاص داده است ، در زمینه سرمایه گذاری حوزه گردشگری در جهان رتبه 172 و در میان کشورهای خاورمیانه رتبه آخر را دارا می باشد(همان). بنابراین برای دستیابی به توسعه گردشگری ، تدوین راهبردهایی متناسب با عوامل محیطی مقصد گردشگری ضرورت می یابد. چرا که راهبردها می توانند تعیین کنند که چه نوع گردشگری و در کجا باید توسعه یابد ، چند هتل و همچنین تسهیلات دیگر باید افزوده شود و از چه نوع باید باشند، راهبردها می توانند موارد دیگر صنعت گردشگری را نیز در نظر بگیرند(نوحه گروحسین زاده،155:88).بدین منظور در این پایان نامه به موضوع تدوین راهبردهای توسعه مقصد گردشگری با رویکرد مدل فرد.آر.دیوید ( مطالعه موردی شهر تهران) پرداخته شده است .
2-1- اهمیت و ضرورت موضوع
مدیران در عصر فرا صنعتی و توسعه تجارت جهانی با روندها و رویدادهای ناآشنا و غافلگیر کننده ای روبرو شده اند، در عصری که آهنگ شتابنده تغییر و حضور شرکتهای فرا ملیتی با شعار “جهانی فکر کن،منطقه ای عمل کن” فضای جدیدی از تحولات و نظری های مدیریت را خلق کرده است و قواعد محیط، رقابت سنتی را در هم ریخته است.نگرانی اصلی تحلیلگران و مدیران شناخت ماهیت تغییرات و اجرای راهبرد های اثربخش برای برخورد با چالشهای نوین است ،چالشهایی که راهکارهای مبتنی بر تجربیات گذشته پاسخگوی آنها نیست(رابینسون،1387). امروزه مدیران جهت برخورد اثر بخش با اینگونه چالشها که بر توانایی سازمان مورد نظرشان برای کسب سود و توسعه فعالیتها تاثیر میگذارد فرآیند مدیریت راهبردی را مورد توجه قرار داده اند.آنها بر این باورند که فرآیند مذکور به بهینه نمودن موقعیت شرکت در محیط رقابت کمک مینماید و به مدیران این توانایی را میدهد که تغییرات و دگرگونی ها را دقیقتر پیش بینی نموده ،آمادگی سازمان را در مقابل رویدادها و رخدادهای غیر قابل انتظار داخلی و خارجی افزایش دهد(همان). در حال حاضر مهمترین دغدغه اکثر سازمان ها ، تدوین و پیاده سازی استراتژی هایی است که موفقیت و بقای آنها را در شرایط متحول و پیچیده محیطی ، تضمین نماید. برنامه ریزی استراتژیک ابزاری را در اختیار سازمان ها می گذارد تا بتوانند تدوین و اجرای استراتژی را در وجوه مختلف سازمان دنبال کنند و بر عملکرد استراتژیک خود مدیریت داشته باشند(امینی وخبازباویل 19:88).
فرایند های مدیریتی ، به لحاظ تاریخی ، از پایان جنگ جهانی دوم بسیار پیچیده تر شده است . این پیچیدگی بازتاب رشد فزاینده رقابت ، درگیری بیشتر در اقتصاد و تجارت بین المللی است. فرایند های مذکور در دهه 1970 بسیار پیشرفت کردند . مفاهیم و ابزارهایی مانند : “طرح های بلند مدت” ، “مدیریت سرمایه گذاری جدید” ، “طرح ریزی، برنامه ریزی و بودجه بندی” و” سیاست بازر گانی” مورد توجه جدی قرار گرفت که از جمع بندی وادغام همه این فرایند ها ، مدیریت راهبردی حاصل گردید(رابینسون،1387). اندیشمندان دلایل متعددی را در خصوص ضرورت اجرای مدیریت راهبردی در سازمان ها بر شمردند ازجمله موارد زیر:
• تغییرات و تحولات جهان امروز
• ریسک رو به افزایش خطاها
• هزینه بالای اشتباهات
• معضلات اقتصادی
• کمبود منابع
• نیاز دولت ها به افزایش منابع درامدی
• کاهش وابستگی به درامدهای حاصل از صادرات مواد اولیه مانند نفت (اعرابی وشیرخانی،38:88).
مدیریت راهبردی از چهار عنصر تشکیل شده است: 1/ بررسی محیطی 2/ تدوین راهبرد 3/ اجرای راهبرد 4/ ارزیابی و کنترل .در بررسی محیطی هم محیط خارجی به منظور کشف فرصت ها و تهدیدها و هم محیط داخلی به منظور کشف نقاط قوت و ضعف تحلیل می شود تا عواملی که در آینده سازمان بیشترین تاثیر را دارد شناسایی شوند به این عوامل اصطلاحا عوامل استراتژیک گویند. برای مدیریت موثر این عوامل نیاز به طراحی طرح های بلند مدتی داریم که تدوین استراتژی نامیده می شود(همان). در این پایان نامه نیز تمرکز اصلی بر دوعنصر بررسی محیطی وتدوین راهبرد از عناصرمدیریت راهبردی می باشد. از آنجایی که صنعت گردشگری به عنوان صنعتی پویا ، بخش مهمی از فعالیت های اقتصادی کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه را به خود اختصاص داده است ، به طوری که بر اساس پیش بینی انجام شده ای توسط سازمان جهانی جهانگردی ، در سال 2020 ، حدود یک میلیارد و پانصد و شصت میلیون نفر به گردشگری خواهند پرداخت و درآمد های ناشی از گردشگری بین المللی در این سال به یک و نیم تریلیون دلار خواهد رسید ، مورد توجه طیف وسیعی از سیاست گذاران و برنامه ریزان نظام های سیاسی و مدیران اجرایی قرار گرفته است . از اینرو رقابت شدیدی در این میان بوجود آمده است که تاثیر تغییرات پر شتاب محیط بر آن ، اهمیت توجه به تدوین راهبردها را برای موفقیت کشورها در امر گردشگری دو چندان می کند(همان) . باشد که این پایان نامه بتواند قدمی موثر در پیشبرد صنعت گردشگری کشور داشته باشد.
3-1- گزاره های تحقیق
1-3-1- پرسش های اصلی و فرعی
الف : سوال اصلی
1 / مهمترین راهبردهای توسعه گردشگری شهر تهران کدام اند؟
ب :سوال های فرعی
برای رسیدن به سوال اصلی سوالات فرعی زیر در نظر گرفته شده است:
1) نقاط قوت شهر تهران به عنوان مقصد گردشگری کدام اند؟
2) نقاط ضعف شهر تهران به عنوان مقصد گردشگری کدام اند؟
3) فرصت های محیطی شهر تهران به عنوان مقصد گردشگری کدام اند؟
4) تهدیدهای محیطی شهر تهران به عنوان مقصد گردشگری کدام اند؟
2-1-3- فرضیه تحقیق
مناسب ترین راهبردها برای توسعه مقصد گردشگری شهر تهران ، راهبردهای تهاجمی می باشند.
4-1- هدف های تحقیق
1/ معرفی مفاهیم نظری چارچوب جامع تدوین استراتژی
2/معرفی راهبردهای توسعه گردشگری شهر تهران
3/ شناسایی نقاط قوت،ضعف، فرصت ها و تهدیدهای شهر تهران به عنوان مقصد گردشگری
5-1 – قلمرو تحقیق
1-5-1- قلمرو مکانی تحقیق
قلمرو مکانی تحقیق ، شهر تهران می باشد.
2-5-1- قلمرو زمانی تحقیق
بازه یک ساله 1390
6-1- روش شناسی تحقیق
1-6-1- نوع تحقیق
تحقیق حاضر از لحاظ هدف، جزء پژوهش های توسعه ای به حساب می آید و از نظر نوع روش تحقیق، توصیفی، از نوع پیمایشی است. روش تجزیه و تحلیل نیز، توصیفی و تحلیلی می باشد
2-6-1- روشهای گردآوری داده ها
دراین تحقیق،برای گرداوری داده ها از روش های کتابخانه ای،اسنادی و میدانی در کنار هم استفاده می شود که ابزار مطالعات میدانی، پرسشنامه و مصاحبه می باشد و مطالعات کتابخانه ای واسنادی موارد زیر را شامل می شود:
• کتب داخلی و خارجی (E-BOOK دانشگاه علامه طباطبایی )
• مقالات داخلی و خارجی
• پایان نامه های مرتبط
• آمار ، کتب، مقالات و پژوهش های ارائه شده سازمان میراث فرهنگی ، صنایع دستی و گردشگری در حوزه گردشگری تهران
3-6-1- روش نمونه گیری و تخمین حجم جامعه
نمونه گیری گلوله برفی مورد استفاده قرار می گیرد.
حجم نمونه برای شناسایی عوامل استراتژیک و رتبه بندی این عوامل 40 نفر می باشد
4-6-1- روشهای تحلیل داده ها
در این پایان نامه از روش دلفی و آمار توصیفی و روش های استنباطی آمار به فراخور نیاز برای تحلیل داده ها استفاده می شود. همچنین جهت ارایه راهکارهای مدیریتی و تدوین استراتژی مدل فرد . آر. دیوید درنظرگرفته شده است.علت گزینش این مدل علاوه برجامعیت،سهولت کاربردودقت دراستخراج نتایج حاصله ازآن بوده است(اعرابی وشیرخانی،38:88).این مدل مبتنی بر شناسایی نقاط قوت و ضعف(عوامل داخلی) و فرصت ها و تهدیدها(عوامل خارجی) می باشد. که حاصل آن به صورت جداول خلاصه تجزبه و تحلیل عوامل داخلی(IFAS)1 و خارجی2(EFAS)، ماتریسSOWT ،ماتریس EI ارایه می گردد.این یافته ها برای تجزیه و تحلیل نهایی بصورت جدول برنامه ریزی استراتژیک کمی (QSPM) نمایش داده می شود و نتایج نهایی به عنوان بهترین راهبردها ارایه می گردد. فرایند تدوین استراتژی در زیر نمایش داده شده است.
جدول 1- 1. چارچوب جامع تدوین استراتژی
مرحله ی شروعتعیین مأموریت و تهیه ی بیانیه مأموریت سازمانمرحله ی ورودیماتریس ارزیابی عوامل خارجیماتریس ارزیابی عوامل داخلیمرحله ی تطبیق یا مقایسهماتریس سواتماتریس داخلی و خارجیمرحله ی تصمیم گیریماتریس برنامه ریزی استراتژی کمی] منبع : اعرابی ، 1389 ، ص 8 [
7-1- پیشینه تحقیق
منشا و مبدا تحلیل SWOT به دهه 1960 بر می گردد و آنرا به آلپرت هومپری نسبت می دهند که یک پروژه تحقیقاتی در دانشگاه استانفورد در دهه های 1960 و 1970 انجام داده است . این روش نتیجه مستقیم مدل دانشکده تجاری هاروارد است(خورشید و رنجبر،21:89). قلمرو ماتریس SWOT وسیع و گسترده است و در قالب یک چارچوب مفهومی برای تحلیل های سیستمی محسوب می شود . در کل می توان گفت : این روش ،روش موفقی در سراسر دنیا بوده و دارای پایه علمی قوی می باشد . مدیریت طبیعت گردی با تکنیک سوات روشی نسبتا نوین می باشد که در نقاط مختلف دنیا مورد استفاده قرار گرفته است مانند : مناطق جنگلی villagers در ترکیه ، جنگل های شمال غرب روسیه و جنگل های مرکزی در سایت ویکتوریا در استرالیا ( نیلسون ،2004: 84 ) .
این روش در ایران در زمینه توریسم بخصوص بعد طبیعت گردی تقریبا نوپا است که می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1/ در سال 1387 دکتر احمد نوحه گر و دکتر محمد مهدی حسین زاده به ارزیابی قابلیت های طبیعت گردی جزیره قشم با استفاده از مدل مدیریت استراتژیک سوات پرداختند . در این بررسی استراتژی wo5 با بیشترین امتیاز 36/16 نمایانگر بهترین استراتژی با عنوان ” حداکثر استفاده اقتصادی از ورود طبیعت گردها در فصول مناسب با حفظ ارزش های جزیره “شناخته شد .
2/ در سال 1388 عوامل موثر بر گسترش گردشگری در چابهار با استفاده از مدل سوات توسط اقایان عیسی ابراهیم زاده و عبدالله آقاسی زاده بررسی شد و نتیجه بیانگر این بود که این شهر علی رغم برخورداری از ظرفیت تبدیل شدن به یک منطقه نمونه گردشگری و فرصت هایی مانند وجود جاذبه های ورزشی –تفریحی، سواحل شنی و جاذبه های طبیعی بدلیل تعدد تصمیم گیران ، مسایل مدیریتی ، کمبود زیر ساخت ها و ضعف تبلیغات، در دستیابی به اهداف با مشکل روبرو می باشند.
3/ دکتر عزت الله مافی و مهدی سقایی در سال 1386 به تحلیل مدیریت گردشگری توسط مدل MS-SWOT که ترکیبی از مدل SWOT با مدل MADM است پرداختند. در این بررسی که بصورت مطالعه موردی کلانشهر مشهد انجام گرفت به شناسایی نحوه عملکرد سه سازمان مرتبط با گردشگری پرداخته شد . براساس نتایج بدست آمده تنها سازمان با عملکرد مثبت در زمینه مدیریت گردشگری ، شهرداری مشهد می باشد و سازمان میراث فرهنگی و آستان قدس رضوی در این زمینه ضعیف عمل کردند و با چالش ها و تهدیدهای برون سیستمی روبرو بوده اند .
4/ در سال 1388 آقایان مهدی زند بصیری ، هدایت غضنفری ، اصغر سپهوند و پرویز فاتحی ، مدیریت سنتی جنگل های زاگرس را با استفاده از مدل سوات به صورت مطالعه موردی ، حوزه آبخیز قلعه گل استان لرستان ، تحلیل کردند. در نتایج این پژوهش نشان داده شد که استفاده از نیروی انسانی محلی در مدیریت جنگل ، بزرگترین نقطه قوت مدیریت سنتی است. بزرگترین نقطه ضعف ، آموزش ناکافی مردم محلی در رابطه با مسایل زیست محیطی، مشارکت مردم محلی در طرح های جنگل داری بزرگترین فرصت و مهم ترین تهدید تصمیم سازی نامناسب مدیریت اجرایی جنگل های زاگرس می باشد.
5/ دکتر بیژن رحمانی ، مجید شمس و ساناز حاتمی فر در سال 1389 از مدل سوات در امکان سنجی توسعه پایدار گردشگری در شهر ملایر استفاده کردند. نتیجه پژوهش نشان داد که بدلیل وجود جاذبه های گردشگری و ارزش های فرهنگی ،این شهر می تواند پذیرای جمع کثیری از گردشگران داخلی و خارجی باشد و امکان اشتغال و کسب درامد را برای ساکنین فراهم آورد.
6/ دکتر بهروز سبحانی در سال 1389 به شناخت پتانسیل های گردشگری منطقه آبگرم سردابه در استان اردبیل پرداخت. طبق این بررسی بهترین نقطه قوت وجود هوای خنک و امکان طبیعت گردی در مردادماه می باشد و نبود مکان اقامتی بیش از یک روز ، بهداشتی نبودن آبهای گرم و نبود پارکینگ را از نقاط ضعف به شمار اورد.
ومی توان به موارد زیر به عنوان کاربرد سوات در گردشگری، خارج از کشور ایران اشاره کرد:
1/ در سال 2008 در زمینه گردشگری پزشکی در کشور هند بررسی هایی بوسیله مدل سوات انجام شد . نتایج این پژوهش حاکی از آن بود که گردشگران پزشکی از مناطق توسعه یافته و پیشرفته مثل آمریکا و اروپا به کشورهای در حال توسعه مثل هند و تایلند و فیلیپین بدلیل منافعی مانند هزینه کم درمان ، بسیار سفر می کنند . استراتژی های تدوین شده کشور هند جهت افزایش منافع حاصل از این امر از قرار زیر بوده است:
افزایش نقش دولت جهت جذب سرمایه گذاری بخش خصوصی برای توسعه زیر ساخت ها و تجهیزات گردشگری پزشکی
• کاهش فرایند گرفتن ویزا
• افزایش پروازها به کشور هند
• پیشرفت خدمات بهداشتی
• جلب نظر FDI
• سیاست دادن وام با بهره کم به سرمایه گذاران
2/ در سال 2006 با استفاده از مدل سوات وضعیت حال وآینده گردشگری شهری در کشور ترکیه مورد بررسی قرار گرفت .نتایج بدست آمده نشان داد که کشور ترکیه اگر چه دارای پتانسیل های فراوان و مهم در زمینه گردشگری شهری می باشد ولی سرمایه گذاری و تبلیغات آن در مقایسه با مقصد های گردشگری مهم کشورهای مدیترانه ناکافی می باشد. اگر کشور ترکیه سیاست های صحیح و همگام با تغییرات محیطی را بکار ببرد ، می تواند به یکی از مهمترین مراکز گردشگری شهری دنیا تبدیل شود .
8-1- نقشه راه
مراحل وگام های مهم در این تحقیق به ترتیب عبارت اند از :
1/ مطالعه کتب، پایان نامه ها و اسناد مرتبط جهت شناسایی عوامل استراتژیک
2/ شناسایی ورتبه بندی عوامل استراتژیک با استفاده از روش دلفی
3/ ترسیم ماتریس هایIE ، EFE، IFE ، SWOT، QSPM
4/ بیان نتایج و پیشنهادات
9-1- شرح واژه ها و اصطلاحات تحقیق
گردشگری :
گردشگری سفری موقتی و کوتاه است ،که در آن گردشگر برای سیر و سیاحت به منطقه ای خارج از محل سکونت و کار خود می رود(بورکارت، مدلیک، 1981: 8). تعریف دیگری از گردشگری عبارت از: هر آنچه به گردشگران و خدمات مرتبط با آنان مربوط می شود که در این تعریف گردشگری شامل همه ی فعالیت های مربوط به فرآیند جذب گردشگران و پذیرایی از آنان ، سازمان های مسافرتی ، دولت های مبدأ ، دولت های میزبان و مردم محلی می شود( زاهدی ، 1382 : 1 ) .
صنعت گردشگری:
جفرسون و لیکوریش گردشگری را « حرکت مردم » و فشار تقاضا برای خدمات گردشگری توصیف کرده اند ، نه صنعت( کاظمی : 86 ). در بررسی گردشگری با رویکرد سیستمی به این نتیجه می رسیم که صنعت گردشگری ترکیبی از فعالیت ها ، خدمات و صنایع مختلف می باشد. برای نمونه ، سی سا صنعت گردشگری را در پنج دسته منابع ، زیر ساخت ها ، تسهیلات پذیرایی ، تسهیلات سرگرمی ، ورزش و خدمات واسطه ای تقسیم بندی می کند( سی سا ،1983: 30).
توسعه پایدار:
کمیسیون جهانی محیط زیست و توسعه ( W.C.E.D ) توسعه پایدار را اینگونه تعریف کرده است: یک فرآیند تغییر که در آن بهره برداری از منابع ، هدایت سرمایه گذاری ها ، سوگیری توسعه فناوری و تغییرات نهادی همه به صورت هماهنگ و در جهت رفع نیاز های نسل فعلی و آینده است( 1987 : 9 ). در تعریفی دیگر توسعه ی پایدار را نوعی راهبرد توسعه مطرح کرده اند که تمام دارایی ها و منابع طبیعی و انسانی را بخوبی منابع مالی و فیزیکی برای افزایش ثروت در بلند مدت مدیریت می کند. در واقع توسعه ی پایدار مخالف هر سیاستی است که به نوعی منافع نسل ها بعدی را به خطر بیندازد(کاظمی86). به طور کلی ، تعاریف توسعه پایدار شامل دو عنصر توسعه و پایداری می شود. عنصر اول ، یعنی توسعه ، اشاره به فرایندی دارد که شرایط زندگی مردم را بهبود بخشد که صرفاٌ افزایش ثروت مد نظر نیست بلکه مفهوم تغییر را به همراه دارد. تغییر در رفتارها ، خواسته ها و روش ادراک افراد از دنیای پیرامون و فقط رشد اقتصادی را شامل نمی شود چرا که توسعه سطح وسیع تر ابعاد تاریخی ، فرهنگی اجتماعی ، اقتصادی و سیاسی را در بر می گیرد(همان).
استراتژی ( راهبرد ) :
استراتژی را می توان راه و روش تحقق مأموریت سازمان تلقی کرد. به گونه ای که از این راه سازمان عوامل خارجی ( فرصت ها و تهدید ها ) و عوامل داخلی ( قوت ها و ضعف ها ) را بررسی و شناسایی کرده و از قوت های داخلی و فرصت های خارجی به درستی بهره برداری نموده ، ضعف های داخلی را از بین برده و از تهدید های خارجی نیز بپرهیزد. در بررسی استراتژی ها درباره ی شیوه انتخاب استراتژی هایی بحث می شود که می توان بدان وسیله به بهترین شکل ممکن مأموریت سازمان را تحقق بخشید. توجه هم زمان به مأموریت سازمان و استراتژی ها و بررسی اطلاعات داخلی و خارجی سازمان ، مبنایی به دست می دهد که میتوان بر آن اساس استراتژی های قابل اجرا را شناسایی و مورد ارزیابی قرار داد. استراتژی ها باعث می شوند که سازمان با طی مراحل تدریجی از حالت کنونی خود پا فراتر گذاشته و به جایگاه مورد نظر( در آینده ) دست یابد( اعرابی ، 89 ).
یک استراتژی عبارت است از طرح جامع و مادر شرکت که نشان می دهد شرکت چگونه به مأموریت و اهداف دست می یابد. استراتژی مزیت رقابتی را بیشینه و کمبودهای رقابتی را کمینه می کند(هانگر،1386).
تدوین استراتژی :
هنری مینتزبرگ کشف نمود فرموله کردن استراتژی مشخصا فرایندی مرتب و پیوسته نیست ،اغلب فرآیندی نا مرتب و نا منظم و ناپیوسته است که با یک جرقه آغاز می شود.در طراحی و توسعه استراتژی دوره هایی از ثبات وجود دارد ، ضمن آنکه دوره هایی از نوسان ، تغییرات جزیی ، بی هدفی و تغییرات جهانی نیز مشاهده می شود. این طرز نگریستن به تدوین استراتژی به عنوان فرآیندی نامنظم و نامرتب ، بیانگر تمایل انسان به ادامه و اصرار به مجموعه مشخصی از اعمال تا جایی است که اشتباهی رخ دهد یا اینکه فرد مجبور به بازنگری و تفکر درباره اعمال و اقداماتش گردد. این دوره به اصطلاح حضیض استراتژی3 ممکن است نتیجه ی اینرسی سازمان باشد یا ممکن است منعکس کننده این باور مدیریت باشد که استراتژی جاری هنوز مناسب است و فقط باید کمی تنظیم شود.
تدوین استراتژی عبارت است از طراحی طرح های بلند مدت برای مدیریت مؤثر فرصت ها و تهدیدهای محیطی و بررسی نقاط قوت و نقاط ضعف شرکت. تدوین استراتژی شامل تعریف مأموریت شرکت ، تعیین اهداف قابل تحصیل ،طراحی استراتژی ها و تعیین رهنمودهای مربوط به سیاست ( خط مشی )(همان).
مدیریت استراتژیک :
مجموعه ای از تصمیمات و اقداماتی که نتیجه آن تنظیم و اجرای طرح هایی است که برای رسیدن به هدف های سازمان طراحی شده اند(رابینسون،1387).
مدیریت استراتژیک از چهار عنصر اساسی تشکیل می شود :
1) بررسی محیطی2) تدوین استراتژی
3) اجرای استراتژی4) ارزیابی و کنترل
مدیریت هم محیط خارجی را به منظور کشف فرصت ها و تهدید ها و هم محیط داخلی را به منظور کشف و درک نقاط قوت و ضعف سازمان بررسی می کند(همان).
عوامل استراتژیک :
عواملی که در آینده شرکت بیشترین تأثیر را دارند : نقاط قوت ، نقاط ضعف ،فرصت ها و تهدید ها ( swot )
بررسی محیطی :
بررسی محیطی عبارت است از نظارت ، ارزیابی و نشر اطلاعات مربوط به محیط های داخلی و خارجی سازمان بین کارکنان کلیدی شرکت.
محیط بیرونی :
محیط بیرونی یا خارجی شامل متغیر هایی ( فرصت ها و تهدید ها ) است که خارج از سازمان وجود دارند و از حیطه ی کنترل پیوسته مدیریت ارشد سازمان خارج می باشد. این متغیر ها ، فضا و بافتی را به وجود می آورند که سازمان در آن وجود دارد و فعالیت می کند. این متغیر ها ممکن است نیروهای کلان و روندهای موجود محیط اجتماعی یا نیروهایی باشند که در محیط خاص وظیفه ای سازمان فعال می باشد که عبارتند از : نیروهای اقتصادی ، تکنولوژیک ، سیاسی-حقوقی و اجتماعی.
محیط داخلی :
یک شرکت شامل متغیرهایی ( نقاط قوت و ضعف ) است که درون خود سازمان وجود دارد و معمولاً در حیطه ی کنترل مستمر و بلند مدت مدیران ارشد قرار دارند. این متغیرها ، بافتی را تشکیل می دهند که در آن بافت یا محیط،کار انجام می شود. این متغیر ها عبارتند از : ساختار ، فرهنگ و منابع شرکت.
اجرای استراتژی :
اجرای استراتژی عبارت است از مجموع فعالیت و انتخاب هایی که برای اجرای یک طرح استراتژیک لازم و ضروری است. اجرای استراتژی فرآیندی است که بر اساس آن سیاست ها و استراتژی ها ، با بهره گیری از برنامه ها ، بودجه و رویه ها ، به اجرا در می آید و عملی می شود.
کنترل و ارزیابی :
کنترل و ارزیابی فرآیندی است که طی آن نتایج عملکرد و فعالیت های شرکت طوری تحت کنترل و نظارت قرار می گیرند که بتوان عملکرد واقعی را با عملکرد مطلوب مقایسه کرد. این فرآیند بازخورد لازم را به مدیریت می دهد تا بتواند نتایج را ارزیابی کند و در صورت لزوم اقدامات تصحیح کننده و اصلاحی را اتخاذ کند.
رسالت ( مأموریت ):
عبارت است از دلیل اصلی وجود یک سازمان و ویژگی اساسی هویت بخش مؤسسه که آن را از سایر مؤسسات متمایز می سازد.
چشم انداز عبارت است از تصویری که یک سازمان می خواهد در زمان مشخصی در آینده به آن دست یابد(همان).
تکنیک swot :
تکنیک یا ماتریس swot ، که گاهی tows نیز نامیده می شود ، ابزاری برای شناخت تهدیدها و فرصت های موجود در محیط خارجی یک سیستم و بازشناسی ضعف ها و قوت های داخلی آن به منظور سنجش وضعیت و تدوین راهبرد برای هدایت و کنترل آن سیستم است . از دیدگاه این مدل ، یک استراتژی مناسب قوت ها و فرصت ها را به حداکثر و ضعف ها و تهدیدها را به حداقل ممکن می رساند . برای این منظور ، نقاط قوت و ضعف و فرصت ها و تهدیدها در چهار حالت کلی so ، wo ، st و wt پیوند داده می شوند و گزینه های استراتژی از بین آن ها انتخاب می شوند( ابراهیم زاده ، آقاسی زاده ، 88 : 114 ).
10-1- موانع ومحدودیتهای تحقیق
• عدم همکاری مسئولین در ارائه اطلاعات به دلایل مختلف از جمله محرمانه بودن اطلاعات
• ناکافی بودن اطلاعات دقیق و بروز
• ضعف در زیرساخت های الکترونیکی همچون اینترنت پرسرعت
• محدودیت ملاقات با خبرگان
• موانع معمول مرتبط با دیوانسالاری
• کمبود زمان و فرصت خبرگان
فصل دوم:
مبانی نظری و پیشینه‌‌ی تحقیق
مقدمه
با تاکید بر موضوع پایان نامه ،در این فصل بین مفاهیم صنعت گردشگری و مدیریت استراتژیک پیوند داده می شود. بدین منظور در بررسی مبانی نظری دو بخش اصلی در نظر گرفته شده است . در بخش اول، با ذکر مفاهیم پایه ای نظام و برنامه ریزی گردشگری ، ضمن بررسی مباحث مرتبط با توسعه ، پایداری و موفقیت مقصد ، به بیان عوامل محیط داخلی و خارجی مقصد گردشگری پرداخته می شود و در بخش دوم نیز تلاش شده است ، رویکرد های مدیریت و برنامه ریزی استراتژیک شرح داده شود.
1-2- بخش اول
1-1-2- گردشگری
گردشگری یا Tourism از کلمۀ Tour به معنای گشتن اخذ شده که ریشه در لغت لاتین Turns، معنای دور زدن، رفت و برگشت بین مبداء و مقصد و چرخش دارد. این لغت از یونانی به اسپانیایی و فرانسوی و در نهایت به انگلیسی راه یافته است(آکسفورد41356:1989).
در تعریف ذکر شده، اشارهای به اثرات گردشگری نشده است. از آنجا که توجه به اثرات گردشگری از مباحث مهم در مدیریت و برنامهریزی به شمار میرود، جعفری(2000) در تعریف خود از گردشگری به آن اشاره کرده است:
” گردشگری مطالعه انسان خارج از محل سکونت معمول اوست، مطالعه صنعتی است که به نیازهای وی پاسخ میگوید و مطالعه اثراتی که هم انسان و هم این صنعت بر محیط فرهنگی – اجتماعی، اقتصادی و زیستمحیطی میزبان دارند”(جعفری5،2000). در سال 1991 از سوی سازمان جهانی گردشگری(WTO) گردشگری اینگونه تعریف شد:
” به عمل فردی که به مسافرت میرود و در آن مکان که خارج از محیط زندگی وی است برای مدتی کمتر از یک سال جهت تفریح، تجارت و دیگر اهداف اقامت نماید، گردشگری گفته میشود”(چاک وای،1382: 22).
2-1-2- گردشگری و رویکرد سیستمی6
یکی از مکاتبی که امروزه در اغلب زمینه های علمی مقبولیت یافته است و بررسی ها و تجزیه و تحلیل های علمی بر مبنای آن انجام می گیرد، دیدگاه و تفکر نظام گرا و مکتب سیستمی است . ویژگی مثبت این دیدگاه ، پرهیز از تفکر تک بعدی و یک سو نگر است . در اینجا در نظر است گردشگری از منظر سیستمی مورد بررسی قرار گیرد و عوامل مرتبط با آن شناسایی شود. گردشگری یک مقوله چند بعدی است و با عوامل متعددی در ارتباط است . عوامل عمده تاثیر گذار در صنعت گردشگری عبارتند است :
• گردشگران
• دولت های مبدا
• دولت های میزبان
• مردم بومی
• سازمان های توریستی ( آژانس های مسافرتی داخلی و بین المللی )
• موسسات آموزشی ( دانشگاه ها و سازمان های فنی وحرفه ای )
• سازمان های خدماتی ( هتل ها ، متل ها، میهمانپذیرها …)
• زیر ساخت های اقتصادی ( شبکه ارتباطی ، جاده ها ، فاضلاب …)
• شبکه حمل و نقل ( هوایی ، زمینی و دریایی )
• جذابیت توریستی ( تاریخی ، طبیعی ، فرهنگی …)
کلیه این عوامل در یک محیط برین محاط شده اند و تحت تاثیر عوامل فرهنگی ، اجتماعی , سیاسی ، امنیتی ، اقتصادی ، تکنولوژیکی و محیط زیستی قرار دارند .عوامل موثر بر گردشگری در الگوی تعاملی صنعت گردشگری ( شکل 1-2) منعکس شده است( زاهدی ،1385).
شکل 2- 1- الگوی تعاملی صنعت توریسم ]زاهدی ،1385[
3-1-2- برنامه‌ریزی گردشگری7
فرایند برنامه‌ریزی گردشگری می‌بایست قادر باشد که خود را با روندهای جدیدی که گردشگری با آن مواجه است، بازارهای در حال تغییر و محیط رقابتی سازگار سازد. مقصدهایی که به خوبی طراحی شده و توسعه می‌یابند به طور معمول دارای مزیت رقابتی بوده و یا مزیت رقابتی در خود به وجود می‌آورند. برنامه‌ریزی گردشگری برای پایداری آینده گردشگری می‌بایست از پایداری کیفیت محصولات گردشگری و انتقال بیشترین منافع برای جامعه گردشگری اطمینان حاصل نماید(ایگل8 و همکارانش، 2008 ص 298). به علاوه برنامه‌ریزی مناسب قادر به دستیابی به اهدافی خواهد بود که در نهایت دارای منافع بیشتر برای هر کدام از ذی‌نفعان جامعه گردشگری خواهد شد. مثال‌های زیادی در سطح جهان از مقصدهای گردشگری وجود دارد که تأثیرات منفی بر روی توسعه گردشگری داشته‌اند به طوری که علت اصلی این تأثیرات منفی به نامناسب بودن یا عدم وجود چارچوب برنامه‌ریزی برای توسعه گردشگری بوده است.بنابراین برنامه‌ریزی گردشگری برای جلوگیری از تأثیرات منفی که ممکن است گردشگری بر جامعه مقصد بگذارد جلوگیری خواهد نمود(روهانین9 2004).
4-1-2- تعاریف برنامه‌ریزی گردشگری
برنامه‌ریزی گردشگری فرایند تصمیم‌گیری در رابطه با آینده مناطق، جاذبه‌ها و خدمات مقصد می‌باشد( اینسکیپ10 1991).
برنامه‌ریزی گردشگری به معنای مشاهده آینده و پرداختن به پیامدهای پیش‌بینی شده می‌باشد و تنها شیوه‌ای است که از طریق آن می‌توان به منافع ناشی از توسعه گردشگری دست پیدا کرد. برنامه‌ریزی گردشگری می‌بایست بصورت استراتژیک و هم پیوند باشد( گان11، 2002، 2) .
5-1-2- ویژگی های برنامه ریزی گردشگری
برنامه‌ریزی گردشگری به عنوان یک تلاش منطقی ،تاکید زیادی بر اهداف بلند مدت و کوتاه مدت توسعه برای مردم یک منطقه دارد.
1) برنامه‌ریزی گردشگری شامل مراحل می‌باشد که از بررسی محصول گردشگری یک ناحیه شروع شده و در نهایت طرحی برای توسعه گردشگری در منطقه ارائه می‌دهد.
2) برنامه‌ریزی گردشگری به میزان زیادی دارای فرایندی منسجم است.
3) برنامه‌ریزی گردشگری اهداف بلند مدت اقتصادی را با حفاظت از محیط زیست و بهبود کیفیت زندگی بومیان محلی هم پیوند می‌سازد.
4) برنامه‌ریزی استراتژیک گردشگری در سراسر فرایند برنامه‌ریزی بر کیفیت، کارایی و اثربخشی تأکید دارد (سیمپسون12، 2001).
6-1-2- فرایند برنامه ریزی گردشگری
توسعه گردشگری اثربخش بطور اتفاقی رخ نخواهد داد. پس، گردشگری باید برنامه‌ریزی شود تا بتوان تجربه رضایت‌بخش را برای گردشگران ، انتفاع را برای مقصدها از طریق حداقل نمودن هزینه‌های بالقوه و اثرات منفی کسب نمود، بنابراین، توجه نیاز به برنامه‌ریزی گردشگری و اهمیت مطالعات آن لازم و ضروری است. فرایند برنامه‌ریزی در حقیقت بسیار پیچیده است. دلایل این پیچیدگی را در موارد زیر می‌توان جست‌وجو نمود:
1/ برنامه‌ریزی در سطوح



قیمت: تومان

c (756)

دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشکده مهندسی مواد
ساخت درجای نانوکامپوزیت در سیستم سه تایی Mg-Cu-O بر سطح آلیاژ منیزیم AZ91C با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی و بررسی خواص تریبولوژیکی آن
پایان‌نامه کارشناسی ارشد جوشکاری
مهدیه فرقدانی
اساتید راهنما
دکتر فتح اله کریم‌زاده
دکتر محمدحسین عنایتی
1394
دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشکده مهندسی مواد
پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی مواد- جوشکاری خانم مهدیه فرقدانی
تحت عنوان
ساخت درجای نانوکامپوزیت در سیستم سه تایی Mg-Cu-O بر سطح آلیاژ منیزیم AZ91C با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی و بررسی خواص تریبولوژیکی آن
در تاریخ 4/3/1394 توسط کمیته‌ی تخصصی زیر مورد بررسی و تصویب نهایی قرار گرفت.
1- استاد راهنمای پایان‌نامه دکتر فتح اله کریم‌زاده
2- استاد راهنمای پایان‌نامه دکتر محمد‌حسین عنایتی
3- استاد داور دکتر محمود منیرواقفی
4- استاد داور دکتر مسعود عطاپور
5- سرپرست تحصیلات تکمیلی دکتر کیوان رئیسی
بر خود لازم می‌دانم که از زحمات بی دریغ و رهنمودهای ارزشمند اساتید بزرگوارم جناب آقای دکتر فتح‌اله کریم‌زاده و محمدحسین عنایتی تشکر نمایم.همچنین از خانواده و دوستانم که در این مسیر پشتیبان اینجانب بودند کمال تشکر را دارم.
کلیه‌ی حقوق مادی مترتب بر نتایج مطالعات، ابتکارات و نوآوری‌های ناشی از تحقیق موضوع این پایان‌نامه ( رساله) متعلق به دانشگاه صنعتی اصفهان است
تقدیم به شهدای دانشگاه صنعتی اصفهان و روح پاک پدرم
و تقدیم به مادرم که به پاس حمایت‌های بی‌دریغش،نمی‌توانم معنایی بالاتر از تقدیر و تشکر بر زبانم جاری سازم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………………………………………………………هشت
فهرست شکل‌ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………….ده
فهرست جداول…………………………………………………………………………………………………………………………………………..سیزده
چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1
فصل اول: مقدمه2
فصل دوم: مروری بر منابع4
2-1 معرفی منیزیم و آلیاژهای آن4
2-2 آلیاژهای منیزیم5
2-2-1 آلیاژهای کارشده منیزیم5
2-2-2 آلیاژهای ریختگی منیزیم6
2-3 خواص منیزیم6
2-4 اثر عناصر آلیاژی بر خواص منیزیم7
2-4-1 اثر افزودن عنصر آلیاژی Alبر خواص منیزیم7
2-4-2 اثر افزودن عنصر آلیاژیZn بر خواص منیزیم9
2-4-3 اثر افزودن منگنز بر خواص منیزیم9
2-4-4 اثر سایر عناصر آلیاژی بر خواص منیزیم9
2-5 کاربرد آلیاژهای موجود در سیستم Mg-Cu9
2-6 مکانیزم فرایند اصطکاک اغتشاشی10
2-6-1 ابزار فرایند اصطکاکی اغتشاشی11
2-7 سرعت چرخشی (ω) و سرعت حرکت خطی پین بر سطح قطعه کار (v)12
2-8 زاویه ابزار با سطح قطعه14
2-9 عملیات حرارتی جانبی14
2-10 تحولات ساختاري فرایند اصطکاکی اغتشاشی15
2-10-1 ناحيه‌ي اغتشاش(SZ)15
2-10-2 منطقه‌ی تحت تأثیر عملیات ترمومکانیکی(TMAZ)16
2-10-3 منطقه ی تحت تأثیر حرارت (HAZ)17
2-11 اثر تعداد پاس‌های فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر خواص و ریزساختار نهایی17
2-12 اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر سختی18
2-13 کاربردهای فرایند اصطکاکی اغتشاشی20
2-14 سایش22
2-15 سایش چسبان22
2-15-1 پارامترهای مؤثر در سایش چسبان23
2-16 سايش خراشان24
2-17 سايش ورقه‌اي25
2-18 تفاوت بين سايش چسبان و ورقه‌اي25
2-19 سايش نوساني25
2-20 رفتار سایشی آلیاژهای منیزیم25
2-21 نقشه سایشی آلیاژ AZ9126
2-22 تأثیر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر رفتار سایشی آلیاژ AZ9127
2-23 ترکیبات بین‌فلزی نمودار فازی Mg-Cu28
2-24 جمع‌بندی و هدف از اجرای پژوهش29
فصل سوم: مواد، تجهیزات و روش تحقیق30
3-1 مقدمه30
3-2 مواد اولیه30
3-3 آماده سازی نمونه‌ها31
3-4 بهینه سازی پارامترهای فرایند32
3-5 ارزیابی های متالورژیکی32
3-6 بررسی رفتار مکانیکی32
3-6-1 آزمون سختی سنجی32
3-6-2 آزمون کشش33
3-6-3 آزمون سایش33
3-7 عملیات حرارتی T633
فصل چهارم: نتایج و بحث34
4-1 ساخت نانوکامپوزیت در سیستم‌های Mg/Cu وMg/CuO34
4-2 تعیین پارامتر بهینه34
4-3 بررسی اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی و کامپوزیت‌سازی بر ریزساختار آلیاژAZ9136
4-4 بررسی فازی و میکروساختاری کامپوزیت AZ91/CuO قبل و بعد از عملیات حرارتی41
4-5 ارزیابی خواص مکانیکی43
4-5-1 سختی سنجی43
4-5-2 بررسی رفتار کششی44
4-5-3 بررسی سطوح شکست46
4-6 شکل‌گیری ترکیبات بین‌فلزی طی فرایند اصطکاکی اغتشاشی48
4-6-1 سینتیک و ترمودینامیک تشکیل ترکیبات بین‌فلزی48
4-6-2 مکانیزم تشکیل تقویت‌کننده‌ها طی فرایند اصطکاکی اغتشاشی51
4-7 رفتار سایشی کامپوزیت‌های مختلف در سیستم‌های مختلف Mg-Cu و Mg-CuO54
4-7-1 بررسی مکانیزم‌های حاکم بر سایش56
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات63
5-1 نتیجه‌گیری و جمع‌بندی نهایی63
5-2 پیشنهادها64
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل2-1-جهات لغزشی در صفحه‌ی (0001)5
شکل2-2-صفحات لغزشی در ساختار هگزاگونال5
شکل2-3-میکروساختار قطعات ریختگی آلیاژ AZ91 در قالب ماسه‌ای7
شکل2-4-نمودار فازی Mg-Al8
شکل2-5-شمایی از فرایند اصطکاکی اغتشاشی10
شکل2-6- طرح‌های ‌مختلف پین برای فرایند اصطکاکی اغتشاشی11
شکل2-7-پین با سطح مقطع مثلثی12
شکل2-8-محدوده‌ی مجاز سرعت حرکت انتقالی بر حسب سرعت چرخشی برای ساخت نمونه‌ی بدون عیب AZ91/SiC13
شکل2-9-میکروساختار ناحیه اغتشاش کامپوزیت AZ91/SiC در سرعت پیشروی ثابت 63 میلی متر بر دقیقه و سرعت چرخشی به ترتیب از چپ به راست (a900، (b1120 و (c1400 دور بر دقیقه13
شکل2-10-نمودار توزیع سختی در الف) سرعت‌های خطی و ب) سرعت‌های چرخشی مختلف آلیاژ آلومینیوم 8083 14
شکل2-11-نواحی مختلف ایجاد شده در حین فرایند اصطکاکی اغتشاشی15
شکل2-12-مکانیزم تبلور مجدد دینامیکی پیوسته در آلیاژ AZ9116
شکل2-13-رسوبات ‘θ در فلز پایه در ناحیه‌ی دور از منطقه‌ی اغتشاش و ناحیه‌ی تحت اثر عملیات ترمومکانیکی (TMAZ) آلیاژ Al251917
شکل2-14-خشن شدن رسوبات θ در آلیاژ Al2519 در فلز پایه در ناحیه‌ی تحت اثر حرارت (HAZ)17
شکل2-15-منحنی توزیع سختی در آلیاژ Al 606318
شکل2-16-توزیع رسوبات در مناطق مختلف آلیاژ Al6063جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی19
شکل2-17 منحنی توزیع سختی در آلومینیوم 5083 جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی19
شکل2-18 منحنی توزیع سختی در آلومینیوم 1080 جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی20
شکل2-19-اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی و تعداد پاس‌های این فرایند بر اندازه‌ دانه20
شکل2-20- توزیع رسوبات β الف)قبل و ب) بعد از فرایند اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ AZ9121
شکل2-21- اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی و فرایند پیرسازی پس از آن بر خواص مکانیکی آلیاژ AZ9121
شکل2-22-سایش چسبان23
شکل2-23-منحنی مشخصه در سایش نوع ملایم.23
شکل2-24-تصویر SEM و منحنی مشخصه‌ در سایش اکسید.24
شکل2-25-سایش ورقه‌ای.25
شکل2-26-نقشه سایشی آلیاژ AZ9127
شکل2-27- سایش چسبان شدید در سطح آلیاژ AZ9127
شکل2-28-سایش خراشان ملایم به همراه ورقه‌ای شدن در کامپوزیت سطحیAl2O3/AZ9128
شکل2-29-نمودار فازی Mg-Cu.29
شکل3-1- الگوهای پراش اشعه‌ی ایکس، مربوط به نمونه‌ی پودری مس.31
شکل3-2-ابزار مورد استفاده برای فرایند اصطکاکی اغتشاشی در این پژوهش31
شکل3-3- موقعیت اولیه و ابعاد نمونه‌ی استاندارد آزمون کشش.33
شکل3-4- موقعیت اولیه و ابعاد نمونه‌ی استاندارد آزمون کشش5mm33
شکل4-1-الف) نمونه‌ی پوسته‌ای شده ب) منطقه ایمن در فرایند اصطکاکی اغتشاشی…………………………………………………35
شکل4-2-منحنی دمای منطقه‌ی اغتشاش فرایند اصطکاکی اغتشاشی به ازای سرعت چرخشی 1000 دور بر دقیقه و سرعت خطی 40 میلی‌متر بر دقیقه.35
شکل4-3-تصویر میکروسکوپ نوری از ریزساختار فلز پایه AZ91C.36
شکل4-4-ریزساختار ناحیه‌ی اغتشاشی آلیاژ AZ91C پس از فرایند اصطکاکی اغتشاشی.36
شکل4-5-نتایج مربوط به آنالیز EDS نقطه‌ی 1 روی رسوبات قاز β در نمونه‌ی فلز پایه.37
شکل4-6-تصویر میکروسکوپ نوری از حفرات میکرونی ساختار فلز پایه.AZ91.37
شکل4-7-الگوی پراش اشعه‌ی ایکس الف) فلز پایه AZ91 و ب) بعد از انجام سه پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی این آلیاژ.38
شکل4-8-تصویر با بزرگنمایی بالا از کامپوزیت AZ91/Cu و تصاویر با بزرگنمایی بالاتر از جزئیات تشکیل‌دهنده‌ی آن39
شکل4-9-تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از منطقهی اغتشاش کامپوزیت AZ91/Cu بعد از الف) سه پاس ب) شش پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی.40
شکل4-10-الگوهای XRD مربوط به نمونه‌ی کامپوزیتی AZ91/Cu پس از الف)4 پاس و ب)6 پاس.40
شکل4-11-آنالیز EDS مربوط به ذره شماره 1 در کامپوزیت AZ91/Cu پس از شش پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی.41
شکل4-12-الگوهای XRD مربوط به نمونه‌ی کامپوزیتی AZ91/CuO الف) قبل و ب) بعد از عملیات حرارتی T641
شکل4-13-آنالیز EDS نقاط 1تا 4 در راستای خط AB روی ذره‌ی تقویت‌کننده در کامپوزیت AZ91/CuO پس از عملیات
حرارتی T642
شکل4-15-تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی از ترک‌های تنشی در اطراف ذرات تقویت‌کننده در کامپوزیت AZ91/CuO پس از عملیات حرارتی T6.43
شکل4-16-توزیع سختی در کامپوزیت‌های AZ91/Cu، AZ91/CuO قبل و بعد از عملیات حرارتی T6.44
شکل4-17-منحنی تنش-کرنش مهندسی فلز پایه، آلیاژ خام FSP شده، کامپوزیت‌های AZ91/Cu و AZ91/CuO قبل و بعد از عملیات حرارتی T6.45
شکل4-18-تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطح شکست فلز پایه.46
شکل4-19-تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطح شکست فلز پایه بعد از فرایند اصطکاکی اغتشاشی47
شکل4-20- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست کامپوزیت‌های الف) AZ91/Cu و ب) AZ91/CuO پس از آزمون کشش.47
شکل4-21-مسیر رشد ترک از مرز ترکیبات بین‌فلزی و زمینه در کامپوزیت .AZ91/CuO47
شکل4-22-تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح شکست کامپوزیت AZ91/CuO بعد از عملیات حرارتی T6.48
شکل4-23-نمودار تغییرات انرژی آزاد گیبس مؤثر برای ترکیبات بین‌فلزی در سیستم Mg-Cu.50
`شکل4-24-آنالیز EDS مربوط به ذره‌ی شماره 1 در کامپوزیت AZ91/Cu پس از 4 پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی.52
شکل4-25-روند تشکیل ترکیبات بینفلزی در کامپوزیت AZ91/CuO پس از شش پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی.53
شکل4-26-شماتیک روند تشکیل ترکیبات بین فلزی و رسوبات در حین عملیات حرارتی T6.54
شکل4-27-نمودار کاهش وزن نمونه‌ی فلز پایه و کامپوزیت‌های مختلف 54
شکل4-28-نمودار نرخ سایش نمونه‌ی فلز پایه و کامپوزیت‌های مختلف در بار اعمالی 15 نیوتون در آزمون سایش.55
شکل4-29-تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی الف) از سطح و ب) ذرات سایشی نمونه‌ی فلز پایه بعد از آزمون سایش.56
شکل4-30- الف) تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از ذره ی سایشی فلز پایه AZ91، ب)آنالیز EDS نقطه‌ی 157
شکل4-31- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی الف) سطح سایش و ب) ذرات سایشی کامپوزیت AZ91/Cu حاصل از آزمون سایش در بار 15 نیوتون.58
شکل4-32- تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ذرات سایشی کامپوزیت AZ91/CuO حاصل از آزمون سایشی الف) بزرگ‌نمایی پایین (x200) و ب) بزرگ‌نمایی بالا (x20000).58
شکل4-33-الگوی پراش اشعه‌ی ایکس ذرات سایشی نمونه‌های الف)فلز پایه، ب)کامپوزیت AZ91/Cu و ج)کامپوزیت AZ91/CuO.59
شکل4-34- تصویر میکروسکوپ الکترونی از سطح نمونه‌ی AZ91/Cu، ب)نتیجه‌ی آنالیز EDS از سطح این کامپوزیت.60
شکل4-35-تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ذرات سایشی نمونه‌ی کامپوزیتی AZ91/CuO پس از عملیات حرارتی T6، ب)تصویر ترک‌ها بر سطح ذرات سایش ورقه‌ای.60
شکل4-36-تصویر میکروسکوپ نوری از اثر فرورفتگی روی سطح مقطع نمونه‌های‌‌ الف) فلز پایه، ب)کامپوزیت‌ ‌‌AZ91/Cu، ج) AZ91/CuO و د) AZ91/CuO عملیات حرارتی شده………………………………………………………………………………………61
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول2-1- کامپوزیت‌های ایجاد ‌شده در آلیاژ منیزیم به روش اصطکاکی اغتشاشی…………………………………………………22
جدول3-1- آنالیز کوانتومتری آلیاژ AZ91C…………………………………………………………………………………………………….30
جدول3-2- مشخصات دستگاه FSP به کار رفته در این پژوهش……………………………………………………………………………32
جدول4-1- سختی متوسط نمونه‌های مختلف FSP شده………………………………………………………………………………………44
جدول4-2-نتایج حاصل از آزمون کششی فلز پایه و کامپوزیت‌های AZ91/Cu و AZ91/CuO…………………………………..45
جدول4-3- محاسبه‌ی انرژی آزاد گیبس مؤثر در سیستم‌های آلیاژی مختلف Mg…………………………………………50

چکیده
در این پژوهش نانوکامپوزیت سطحی بر پایه‌ی ترکیبات بین فلزی سیستم Mg-Cu، با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی1 (FSP) و به صورت درجا بر سطح آلیاژ منیزیم (AZ91C) ایجاد شد. سپس پودر مس و اکسید مس، درون شیارهای ایجاد شده بر سطح آلیاژ AZ91C اعمال گردید به منظور دست‌یابی به ساختار کامپوزیتی بدون عیب، واکنش بهتر ذرات مس با زمینه و توزیع مناسب ذرات تقویت‌کننده در زمینه، پارامتر سرعت چرخشی 1000 دور بر دقیقه و سرعت خطی 40 میلی‌متر بر دقیقه طی شش پاس فرایند اصطکاکی اغتشاشی روی این آلیاژ اعمال گردید. به منظور بررسی تشکیل ترکیبات بین فلزی در کامپوزیت‌ها از آنالیز XRD استفاده شد. بررسی‌ها نشان داد که در نمونهی FSP شدهی AZ91/Cu ترکیب Mg2Cu و در نمونهی AZ91/CuO، به دلیل انجام شدن واکنش اکسید مس و منیزیم علاوه بر این ترکیب بین فلزی Mg2Cu ، ذرات تقویت‌کننده‌ی MgO و MgCu2 نیز تشکیل شد.سپس نمونهی فرایند شدهی AZ91/CuO تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفت. سختی نمونه‌ی AZ91/CuO بعد از عملیات حرارتی حدود 165 ویکرز است که نسبت به سختی فلز پایه (62 ویکرز) و نمونههای FSP شدهی AZ91/Cu و AZ91/CuO (به ترتیب 114و 128 ویکرز) افزایش بیشتری از خود نشان داد. مقایسه‌ی نتایج آزمون کشش و سایش نشان می‌دهد که در بین کامپوزیت‌های مختلف، نمونهی FSP شدهی AZ91/CuO دارای بهترین خواص کششی و سایشی است. استحکام کششی نهایی فلز پایه (AZ91C) از مقدار 4/112 مگاپاسکال، به حدود 330 مگاپاسکال برای کامپوزیت AZ91/CuO افزایش یافت. بررسی سطح سایش نمونه‌ها، نشان‌دهنده‌ی وقوع مکانیزم سایش خراشان و ورقه‌ای در فلز پایه است. در کامپوزیت AZ91/CuO عمق و پهنای شیارهای ناشی از سایش، نسبت به نمونههای دیگر کمتر است؛ در نتیجه نرخ سایش این نمونه در مقایسه با نمونه‌های دیگر کاهش بیشتری یافته‌ است. بعد از انجام عملیات حرارتی T6 روی نمونه‌ی FSP شدهی AZ91/CuO، به دلیل تشکیل میکروترک‌ها میزان سایش ورقه‌ای و نرخ سایش نسبت به نمونه‌های عملیات حرارتی نشده افزایش یافت.
کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت سطحی، آلیاژ منیزیم، فرایند اصطکاکی اغتشاشی،ترکیبات بین‌فلزی، سیستم Mg-Cu..
فصل اول
مقدمه

منیزیم و آلیاژهای آن به دلیل استحکام ویژه‌ی بالا، خاصیت جذب ارتعاش2 و چگالی کم نسبت به فولاد و آلومینیوم گزینه‌ی مناسبی در کاربردهای نظامی، صنایع هوافضا و اتوموبیل‌سازی به شمار می‌روند. در کنار خواص مطلوب منیزیم، چالش‌هایی نظیر استحکام و انعطاف‌پذیری پایین به همراه مقاومت کم در برابر سایش و خزش استفاده از این آلیاژ را محدود می‌سازد؛ این عیوب با افزودن عناصر آلیاژی تا حدودی اصلاح شده، اما به منظور بهبود بیشتر خواص از روش‌های کاهش اندازه دانه، ایجاد ساختارهای هم‌محور و کامپوزیتی کردن سطح و بالک استفاده می‌گردد. افزودن ذرات تقویت‌کننده برای ساخت کامپوزیت‌های سطحی به دو روش صورت می‌گیرد:1) ذرات تقویت کننده به صورت مستقیم به زمینه اضافه شده، یا به عبارت دیگر ذرات تقویت کننده قبل از کامپوزیت‌سازی ایجاد شده باشند. 2) به صورت درجا و در حین کامپوزیت‌سازی ایجاد شوند. از مزیت‌های این روش احتمال تولید ذرات تقویت‌کننده‌ی نانومتری، قوی بودن فصل مشترک ذره و زمینه و توزیع مناسب و یکنواخت تقویت‌کننده‌ها می‌باشد. به منظور بهبود خاصیت مقاومت به سایش منیزیم از روش های پوشش‌دهی زیادی استفاده شده است. از جمله‌ی این روش‌ها می‌توان به استفاده از قوس پلاسما3، لایه‌نشانی با لیزر و …. به منظور ایجاد کامپوزیت سطحی با ذرات Ni، Cu، TiN، CrNi بر سطح آلیاژ AZ91 اشاره کرد. به‌کارگیری روش‌های ذوبی در کامپوزیت‌سازی سطحی به دلیل معایبی چون ایجاد فاز مذاب، عدم کنترل فرایند، عدم توزیع یکنواخت ذرات تقویت‌کننده در زمینه و ایجاد ریزساختار غیر‌همگن و دندریتی محدود شده‌ است [1و2]. یکی از روش‌های آسان و مقرون‌ به ‌صرفه‌ی حالت جامد در تولید کامپوزیت سطحی، فرایند اصطکاکی اغتشاشی4 می‌باشد که علاوه بر اصلاح ریزساختار، بهبود خواص مکانیکی، حذف عیوب ساختار ریختگی وتولید ترکیبات بین‌فلزی، امکان ایجاد نانوکامپوزیت‌های سطحی و بالک را
در کوتاه‌ترین زمان فراهم می‌سازد. تاکنون تحقیقاتی پیرامون ساخت نانو‌کامپوزیت‌‌های سطحی و درجا، بر پایه‌ی سیستم سه‌تایی Al-Ni-O روی سطح ورق‌های آلومینیومی صورت گرفته و نتایج نشان داد که سختی سطح به حدود 5/2 برابر فلز پایه افزایش یافته است. به این ترتیب مقاومت به سایش این آلیاژ بهبود یافت [3]. در بیشتر تحقیقاتی که تاکنون به منظور ایجاد نانوکامپوزیت‌های سطحی بر پایه‌ی آلیاژهای منیزیم صورت گرفته، ذرات تقویت‌کننده‌ی غیر درجا در زمینه‌‌ی کامپوزیت مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه نمونه‌هایی از تحقیقات مختلف صورت گرفته در زمینه‌ی ساخت نانوکامپوزیت‌های زمینه منیزیم ونتایج حاصل از بررسی خواص مختلف آن به صورت خلاصه بیان شده است.
با توجه به آنکه برخی بررسی‌ها حاکی از تأثیر مناسب ترکیبات بین‌فلزی MgxCuy در زمینه‌ی منیزیم است [5 و6]، در این پژوهش سعی می‌شود نانو‌کامپوزیت سطحی حاوی ترکیبات بین‌فلزی مربوط به سیستم Mg-Cu و Mg-CuO به صورت درجا و با استفاده از فرایند FSP بر سطح آلیاژ AZ91 ایجاد شده و در نهایت به منظور بررسی اثر رسوبات فاز β در ریزساختار و خواص مکانیکی و سایشی، نمونه‌ها تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند. در ادامه ابتدا به بررسی مطالعات مشابه صورت گرفته در این زمینه و توضیح نحوه‌ی انجام آزمون‌های مختلف روی نمونه‌ها پرداخته خواهد شد. در فصل چهارم نتایج آزمون‌های مختلف تجزیه و تحلیل شده و در پایان نیز جمع‌بندی از نتایج به دست آمده ارائه می‌گردد.

فصل دوم
مروری بر منابع
معرفی منیزیم و آلیاژهای آن
منیزیم دارای ساختار HCP با نسبت هگزاگونالیته5 ی (c/a)624/1 می‌باشد، به دلیل همین ساختار نیز فاقد قابلیت تغییر شکل پلاستیک در دمای اتاق است. دانسیته و نقطه ذوب این فلز به ترتیب 74/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب و C˚560 می‌باشد. به دلیل حساسیت به شیار بالای منیزیم، حد خستگی و تافنس این فلز کمتر از فلزات دیگر نظیر آلومینیوم است. خواص مکانیکی آلیاژهای منیزیم محدوده‌ی گسترده‌ای دارد که به ترکیب شیمیایی، شرایط (ریختگی یا کار شده)، جزئیات ساخت، عملیات حرارتی و ضخامت محصولات بستگی دارد. به جز منیزیم و کادمیم که محلول جامد پیوسته‌ای ایجاد می‌کنند، سایرآلیاژهای دوتایی غنی از منیزیم، معمولا سیستم های یوتکتیک6 و یا گاهی پری‌تکتیک7 را نمایش می‌دهند. منیزیم معمولاً با عناصری مثل آلومینیوم، روی، منگنز، فلزات نادر خاکی، نقره و توریم به منظور تولید آلیاژهای با استحکام بالا و وزن کم به کار می‌رود. همان طور که گفته شد تغییر شکل در منیزیم به دلیل ساختار HCP محدود شده است و در دمای محیط فقط روی صفحات اصلی {1000} و درجهت <112 ̅0>رخ می‌دهد. دوقلویی شدن8 در این فلز روی صفحات هرمی {101 ̅2} صورت می‌گیرد (شکل‌های 2-1 و 2-2). البته در دمای بالاتر از˚C250، لغزش می‌تواند بر روی صفحات هرمی و منشوری نیز رخ دهد و منیزیم کار پذیرتر خواهد‌‌ بود.
آلیاژهای منیزیم
آلیاژهای منیزیم به دو دسته‌ی آلیاژهای ریختگی و کار‌شده تقسیم می‌شود که هر کدام در موقعیت خاصی کاربرد دارند.
آلیاژهای کارشده منیزیم
محصولات تولید شده به این روش به دو دسته‌ی 1) آلیاژهای اکسترود شده و 2)قطعات فورج‌شده دسته‌بندی می‌گردند. این آلیاژها در مقایسه با آلیاژ ریختگی استحکام و تافنس بالاتری دارد و این مسأله زمانی که جهت بارگذاری موازی با جهت بافت باشد قابل توجه‌تر می‌باشد.اما اندازه دانه و میکرو‌ساختار چند‌فازی از مشکلات فورج منیزیم است که با عملیات اکستروژن برطرف می‌گردد.
آلیاژهای ریختگی منیزیم
از مزیت این روش امکان تولید اشکال پیچیده‌تر با استفاده از تجهیزات کمتر و سهولت در افزودن عناصر آلیاژی به منظور اصلاح خواص منیزیم می‌باشد. به همین دلیل نیز 80-90% محصولات آلیاژی منیزیم به این روش تولید می‌گردد. انواع روش‌های ریخته‌گری شامل موارد زیر می باشند. 1-ریخته‌گری با قالب فولادی 2- ریخته‌گری با قالب ماسه‌ای.
الف) ریخته‌گری با قالب فولادی
در تولید آلیاژهای منیزیم گروه‌های AM50، AM20 و ….. از روش ریخته‌گری با قالب فولادی استفاده می‌شود. این روش معمولاً با اعمال فشار زیاد انجام شده و سرعت پر‌شوندگی قالب در آن بالا می‌باشد. به‌کارگیری فشار بالا در این روش تا حدی از انقباض زیاد قطعه جلوگیری کرده و قطعه‌ی نهایی علاوه بر سطح نهایی ایده‌آل از دقت ابعادی بالایی برخوردار است. علاوه‌بر‌این به دلیل میزان تولید بالا و انجماد سریع، این روش در تولید دیواره‌های نازک و اشکال شبکه‌ای با ساختار ریز‌دانه و خواص مکانیکی خوب کاربرد دارند. ظرفیت گرمایی و دمای ریخته‌گری پایین (C˚680-650) منیزیم باعث می‌شود ریخته‌گری آن 50% سریعتر از Al رخ دهد. از معایب این روش ورود هوای به دام افتاده در لحظه‌ی ریخته‌گری و در نتیجه ایجاد تخلخل در ساختار شبکه می‌باشد. با استفاده از قالب فولادی تحت خلأ می‌توان تا حد زیادی از این مشکل جلوگیری کرد. در روشی مشابه، استفاده از فشار بالا به رفع این مشکل کمک زیادی می‌کند. وجود کانال بزرگ‌تر تزریق مذاب و نرخ جریان پایین در ورودی قالب علاوه بر کاهش تخلخل از ترک داغ آلیاژهای منیزیم با محدوده‌ی وسیع دمایی انجماد جلوگیری می‌کند، این روش ریخته‌گری به منظور کامپوزیت‌سازی آلیاژ منیزیم نیز کاربرد دارد.
ب) ریخته‌گری با قالب ماسه‌ای9
محصولات ریختگی تولید شده در این روش به دلیل سرعت انجماد پایین نیاز به اصلاح ساختار دارند؛ درحالی‌که در بقیه‌ی روش‌ها مثل ریخته‌گری نیمه ‌جامد، ریخته‌گری با قالب فولادی و ریخته‌گری همراه با فشار زیاد نیاز به عملیات اصلاحی نمی‌باشد [8-7].
خواص منیزیم
خواصی مثل استحکام کششی منیزیم به ترکیب، شرایط تولید (آلیاژ کارشده10 یا ریختگی)، جزئیات فرایند تولید، عملیات حرارتی و… بستگی دارد. ترکیب آلیاژ، جهت نمونه تست در مقایسه با جهت فرایند ساخت و ضخامت محصول از عوامل مهمی است که بر خواص و به‌خصوص بر استحکام قطعه اثر می‌گذارد. منیزیم در مقایسه با فلزات غیرآهنی نقطه تسلیم مشخصی را نشان نمی‌دهد، نسبت استحکام تسلیم فشاری به استحکام تسلیم کششی در منیزیم تحت تأثیر عوامل بالا به ویژه فرایند ساخت آلیاژ قرار دارد. در آلیاژهای ریختگی استحکام تسلیم فشاری تقریباً برابر استحکام تسلیم کششی است و در نمونه های طولی، استحکام تسلیم فشاری برابر 70-80% استحکام تسلیم کششی در نظر گرفته می‌شود‌. در مقایسه با فلزات دیگر، منیزیم به شیار در سطح و سایر عوامل افزایش دهنده‌ی تنش که بر کاهش حد خستگی آن‌ اثر می‌گذارد حساس‌تر می‌باشد. انقباض‌های جزئی در آلیاژهای ریختگی که منجر به کاهش استحکام کششی می‌شوند اثر مشابهی بر حد خستگی این آلیاژ دارند. نتایج آزمون ضربه‌ی ایزود و چارپی11 در مورد
نمونه‌ی شیار‌خورده نشان‌‌دهنده‌ی حساسیت به شیار بالای منیزیم تحت بارگذاری ضربه‌ای است. اما نمونه‌های بدون شیار قادر به تحمل بار بیشتری نسبت به نمونه‌های شیاردار هستند که این خاصیت به تافنس و خاصیت ارتجاعی این آلیاژ بستگی دارد. خاصیت ارتجاعی هر ماده با مدول الاستیک آن رابطه‌ی عکس دارد. به این ترتیب با توجه به پایین بودن مدول الاستیک منیزیم و آلیاژهای آن، خاصیت ارتجاعی بالای آن منطقی می‌باشد. به این دلیل که تافنس به صورت تقریبی حاصلضرب استحکام کششی و انعطاف‌پذیری یا افزایش طول نمونه است، انعطاف‌پذیری و استحکام‌کششی ضعیف منیزیم منجر به تافنس پایین آن می‌گردد.
منیزیم ماده‌ی فلزی سبکی است که دانسیته‌اش کمتر از آلومینیوم و فولاد بوده و نسبت استحکام کششی و مدول یانگ بر وزن آن بیشتر از پلاستیک‌ها می‌باشد. به همین دلیل منیزیم در بخش‌های مختلف از جمله بدنه‌ی اتومبیل و اجزای الکترونیکی دستگاه‌های قابل حمل، مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاومت به برش کم آلیاژهای منیزیم در مقایسه با فلزات دیگر، منجر به قابلیت ماشین‌کاری بالای این آلیاژ شده ‌است. برخی از آلیاژهای منیزیم داکتیلیته‌ی بیشتری نسبت به آلیاژهای آلومینیوم دارند و بدون شکست ترد قادر به جذب انرژی ضربه هستند. علاوه‌ بر ‌این موارد، پایداری ابعادی مناسب منیزیم در برابر دما در مقایسه با آلیاژهای دیگر بیشتر است. آلیاژهای بر پایه‌ی منیزیم به دلیل توانایی زیاد در جذب ارتعاشات، در ساخت محصولات صنایع هوافضا و صنایع نظامی از جمله ساخت موشک کاربرد دارد. نسبت استحکام به وزن آلیاژ‌های رسوب‌‌سختی ‌شده‌ی منیزیم نیز با آلیاژهای آلومینیوم یا فولادهای آلیاژی قابل مقایسه می‌باشند. ولی بهبود خواص آلیاژ منیزیم در کاربردهای ساختاری مستلزم رفع نقاط ضعف این آلیاژ در مورد سایش، سختی، مقاومت به خوردگی و خزش در دمای بالا می‌باشد [9و10].
اثر عناصر آلیاژی بر خواص منیزیم
پنج گروه اصلی آلیاژی که کاربرد صنعتی دارند بر پایه‌ی عناصر آلیاژی منگنز، آلومینیوم، روی، زیرکونیوم و عناصر نادر خاکی است. از جمله پر‌کاربردترین آلیاژهای صنعتی آلیاژ Mg-Al-Zn-Mn می‌باشد.
اثر افزودن عنصر آلیاژی Alبر خواص منیزیم
عنصر آلیاژی آلومینیوم منجر به افزایش استحکام و سختی منیزیم شده و محدوده‌ی انجماد این آلیاژ را گسترش می‌دهد. در این شکل میکرو‌ساختار به دست آمده از ریخته‌گری در قالب ماسه‌ای نشان داده شده است. شکل 2-3 نشان‌‌دهنده‌ی ساختار دندریتی با حضور دو فاز محلول جامد و یوتکتیک دوتایی α+β می‌باشد. در نمودار فازی Mg-Al شکل2-4 نیز تشکیل یک ساختار یوتکتیک، شامل محلول جامد Mg-Al (α) و ترکیب بین‌فلزی Mg17Al12 تأیید شده ‌است.
در این آلیاژ رسوبات ناپیوسته‌ی Mg17Al12 در مرزدانه‌ها به وضوح نشان‌‌داده‌شده، رسوبات ناپیوسته نتیجه‌ی سرعت آرام سرد کردن تا پایین‌تر از دمای انجماد12 می‌باشند. آلیاژهای آلومینیوم- منیزیم به دلیل حلالیت متغیر عناصر آلیاژی در حالت جامد نسبت به عملیات حرارتی حساس هستند. ماکزیمم حد حلالیت آلومینیوم در منیزیم بالا و در حدود 9/12 درصد وزنی در دمای یوتکتیک می باشد. در صورت حضور عنصر Mn ترکیب بین فلزی Al8Mn5نیز تشکیل می‌شود که حتی در دماهای بالا نیز در زمینه‌ی α حل نخواهد‌ شد.در حین آنیل کردن رسوبات Mg17Al12 در زمینه‌ی α حل شده و در حین عملیات پیر‌سازی مجدداً تشکیل می‌شوند. پیوسته یا ناپیوسته بودن رسوبات به دمای پیرسازی بستگی دارد. همان‌گونه که بیان شد با پیر‌سازی در دمای K423 رسوبات مرزدانه‌ای ناپیوسته و در ˚K623 رسوبات پیوسته در درون دانه‌ها به وجود می‌آیند. در بین این دو دما نیز هر دو نوع رسوب پیوسته و ناپیوسته13 مشاهده می شوند. دلیل این مسئله رقابت دو مکانیزم نفوذ حجمی و مرزی در دماهای مختلف است. هر چند این رسوبات غیرکوهیرنت پایداری دما بالای مناسبی ندارند اما در دماهای پایین‌تر منجر به افزایش استحکام آلیاژ می‌گردند. به این دلیل که این رسوبات فاقد مناطق Gp می‌باشد، تأثیر قابل توجهی در افزایش استحکام ندارند.
در مورد خواص مکانیکی بسته به نوع رسوبات و پیوسته یا ناپیوسته بودن آن ها، خواص مکانیکی آلیاژ عملیات حرارتی شده نسبت به حالت همگن شده کاهش می‌یابد. این مسأله به خروج اتم‌های محلول از زمینه و در نتیجه حذف مکانیزم استحکام‌دهی ناشی از اتم‌های محلول باز می‌گردد. هر چه دمای پیرسازی کمتر باشد کسر حجمی رسوبات بیشتر و در نتیجه سختی و جذب ارتعاشات نیز بیشتر خواهد بود. البته با افزایش زمان پیرسازی نیز رسوبات کروی و ریز در مرزدانه‌ها تبدیل به رسوبات ناپیوسته در این مناطق شده و سختی را کاهش می‌دهند [11].
اثر افزودن عنصر آلیاژیZn بر خواص منیزیم
با افزودن Zn علاوه بر فعال کردن مکانیزم استحکام‌دهی از طریق محلول جامد، با ایجاد رسوبات جدید نیز استحکام آلیاژ افزایش خواهد‌ یافت. علاوه‌بر‌این، عملیات تمپر با سرعت سرد کردن آهسته منجر به تبدیل رسوبات پیوسته β به رسوبات ناپیوسته با ساختار پرلیتی یا سلولی گشته و استحکام و انعطاف‌پذیری را بهبود می‌بخشد. سری‌های AZ از مهم‌ترین گروه‌های آلیاژی منیزیم هستند که مکانیزم رسوب‌سختی در آن‌ها منجر به افزایش استحکام شده است. پیر سازی طبیعی در دمای اتاق رخ داده و پیرسازی مصنوعی در حین حرارت‌دهی کنترل شده درکوره رخ می‌دهد. فرایند رسوب‌دهی در این آلیاژ فقط به منظور تشکیل فاز تعادلی β می‌باشد. در حالت کلی این ترکیب تنش تسلیم و استحکام کششی نهایی را افزایش داده ولی افزایش طول تا لحظه‌ی شکست را کاهش می‌دهد.
در سیستم دو تایی Mg-Zn، روی با تشکیل محلول جامد باعث استحکام‌دهی شده و در بیش از دو درصد وزنی علاوه بر نقش قبلی منجر به رسوب سختی نیز می‌گردد. روی در استحکام‌دهی محلول جامد قوی‌تر از آلومینیوم عمل می‌کند. علت افزودن این عنصر نیز نقش استحکام‌دهی محلول جامد می‌باشد. البته Zn منجر به جدا‌سازی و تفکیک رسوبات فاز β گشته و استحکام رسوب‌سختی را نیز افزایش می‌دهد.
اثر افزودن منگنز بر خواص منیزیم
منگنز به میزان بسیارکم (کم‌تر از 1% وزنی) به آلیاژهای AZ افزوده می‌شود تا مقاومت به خوردگی را افزایش دهد. حضور رسوبات پیوسته در دمای پیر سازی آلیاژهای AZ81، AZ61 بسیار ناچیز می‌باشد. این مسأله به کمتر بودن آلومینیوم فوق اشباع در این دو آلیاژ نسبت به آلیاژ AZ91 باز می‌گردد.
اثر سایر عناصر آلیاژی بر خواص منیزیم
سایر عناصر آلیاژی نظیر عناصر نادر خاکی به دلیل اینکه محدوده‌ی انجماد را کاهش داده و باعث کم شدن تخلخل‌ها در ساختار ریختگی می شوند، خواص دما بالای آلیاژ منیزیم نظیر استحکام را بهبود می‌بخشند. عناصر دیگری مثل Ni و Cu مقاومت به خوردگی آلیاژ را می‌کاهد، هرچند باعث بهبود استحکام منیزیم می‌شوند. عنصر مس اگر بیش از05/0 درصد وزنی به منیزیم خالص افزوده شود منجر به بهبود استحکام دما بالای آن می‌گردد [7و12].
کاربرد آلیاژهای موجود در سیستم Mg-Cu
مواد با سفتی14 یا مقاومت در برابر تغییر شکل الاستیک بالاتر، که نسبت به سایر مواد قابلیت جذب ارتعاش بیشتری دارند در سیستم‌های دینامیکی مثل صنایع هوا فضا به کار می‌روند. این ویژگی‌ها در موادی مثل منیزیم، آلیاژهای آن و به خصوص کامپوزیت‌های زمینه منیزیمی که با ذرات تقویت‌کننده‌ی صلب‌تر ترکیب شده باشند قابل توجه است. همان‌طور که بیان شد منیزیم عیوبی دارد که با روش‌هایی نظیر کامپوزیت‌سازی، آلیاژسازی، توسعه‌ی نانوساختارها و استفاده از فرایندهای سطحی قابل اصلاح می‌باشد. روش‌های مختلف کامپوزیت‌سازی مبتنی بر روشهای ذوبی مثل رسوب در مذاب تجزیه شده (DMD)15، نفوذ مذاب فلز16، ریخته‌گری اغتشاشی17 و کوبشی18 می‌باشد.
به‌کارگیری روش‌های ذوبی در کامپوزیت سازی همان‌گونه که بیان شد به دلیل ایجاد معایبی چون ایجاد فاز مذاب، عدم کنترل فرایند، عدم توزیع یکنواخت ذرات تقویت‌کننده در زمینه و ایجاد ریزساختار غیرهمگن و دندریتی محدود شده‌ است. روش‌های حالت جامدی مثل متالورژی پودر19 به دلیل پر‌هزینه بودن، امکان ورود ناخالصی و حضور تخلخل‌ها و داکتیلیته و خواص تغییر شکل پلاستیک ضعیف کاربرد محدودی دارد [13و14]. به منظور بهبود خواص سطحی منیزیم، روش های پوشش‌دهی زیادی مانند استفاده از باریکه‌ی الکترونی و عملیات ذوب با اشعه‌ی لیزر و اسپری پلاسما20 نیز استفاده شده ‌است. به دلیل حضور فاز مایع در دمای بالای این روش‌ها، کنترل پارامترهای فرایند برای دست‌یابی به ساختاری ایده‌آل ضروری است؛ همین مسأله استفاده از این روش‌ها را محدود می‌سازد. روش‌های حالت جامد نظیر اتصال نفوذی در ایجاد پوشش به تجهیزات، دما و فشار بالایی نیاز دارد که منجر به محدودیت در استفاده از این روش‌ها می‌گردد [15]. در کنار فرایندهای بالا اخیراٌ فرایند اصطکاکی اغتشاشی مورد استفاده قرار گرفته که امکان ساخت نانوکامپوزیت‌های سطحی و بالک بدون عیب را فراهم‌ می‌کند [16]. لذا در ادامه ضمن معرفی این فرایند تعدادی از تحقیقات انجام گرفته در این زمینه بیان شده است.
مکانیزم فرایند اصطکاک اغتشاشی
فرایند اصطکاکی اغتشاشی یک فرآیند فراوری در حالت جامد می‌باشد و برای موادی به کار‌می‌رود که لازم است خصوصیات فلز پایه نظیر ابعاد آن تا حد امکان بدون تغییر باقی بماند. این فرآیند اغلب برای قطعاتی استفاده می‌شود که عملیات حرارتی تأثیر زیادی بر بازیابی خواص آن‌ها ندارد.
ایده‌ی اصلی فرآیند اصطکاکی اغتشاشی در چرخش یک ابزار دوار مصرف نشدنی (یک پین ویژه‌ی شیاردار) تحت یک سرعت مشخص است که روی سطح فلز قرار گرفته و نهایتاً به شیار وارد شده و در فلز نیز نفوذ می‌کند. در شکل 2-5 شمایی از ابزار مناسب فرایند اصطکاکی اغتشاشی نشان داده شده است. ابزار با چرخش و نفوذ در فلز پایه منجر به اثرات زیر می‌گردد: 1) گرم شدن قطعه ناشی از اصطکاک 2) جابه‌جایی و انتقال مواد توسط پین.
گرم شدن قطعه بوسیله‌ی اصطکاک منجر به حرارت متمرکز در اطراف پین شده و نرم شدن و سیلان مواد را به همراه دارد. سیلان مواد و حرکت آن‌ها در اطراف پین به ساختار هندسی پین بستگی داشته و با ساختار نهایی فلزی که تحت فرایند چکش‌کاری قرارگرفته قابل مقایسه می‌باشد. در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مواد در گرمای بالا تغییر شکل زیادی می‌دهند و ساختار نهایی شامل دانه‌های کریستالی هم‌محوری است که خواص مکانیکی مطلوبی را به وجود می‌آورد [17]. در ادامه به بررسی پارامترهای مؤثر بر فرایند اصطکاکی اغتشاشی می‌پردازیم. این عوامل شامل 1) ابزار فرایند اصطکاکی اغتشاشی 2) سرعت چرخش و حرکت خطی ابزار 3) زاویه ابزار با سطح قطعه و4) عملیات حرارتی جانبی می‌باشد.
ابزار فرایند اصطکاکی اغتشاشی
ابزار فرایند اصطکاکی اغتشاشی از دو قسمت پین و شانه21 تشکیل شده، که هندسه‌ی پین و بخش پایینی ابزار نقش مهمی در تولید گرما و سیلان مواد دارد. گرمای مورد نیاز فرایند توسط هر دو عامل اصطکاک بین پین و قطعه، و سیلان مواد تأمین می‌گردد.
طراحی پین، تعیین‌کننده‌ی یکنواختی ساختار، خواص و بارگذاری می‌باشد. هندسه‌ی ابزار از پارامترهای مهم فرآیند اصطکاکی اغتشاشی‌ می‌باشد. از اثرات مهم هندسه‌ی پین و ابزار، تأثیر روی سیلان ماده است که میزان فشار وارده در حین بارگذاری و تغییرات ریزساختار نهایی را تعیین می‌نماید. قسمت شانه‌ی ابزار نیز می‌تواند صاف یا مقعر در نظر گرفته ‌شود. ابزاری مناسب است که دارای ویژگی‌های زیر باشد:1) نیروی فرایند را کاهش دهد. 2) حرکت مواد خمیری را آسان نماید3) اثرات مته‌کاری (سوراخ‌کاری) راکاهش دهد. 4) سطح بین پین و مواد خمیری را افزایش دهد. 5) اصطکاک و گرمای تولیدی را افزایش دهد. شکل پین تعیین‌کننده‌ی میزان اغتشاش مواد است. طرح‌ پین‌های مختلف در شکل 2-6 نشان داده شده است. پین مخروطی نسبت حجم جاروب شده به حجم پین را افزایش داده و مسیر کافی برای سیلان ماده فراهم می‌کند به همین دلیل نیروی مورد نیاز برای فرایند اصطکاکی اغتشاشی کاهش خواهد ‌یافت. پین استوانه‌ای رزوه شده منجر به برآمدگی سطح قطعه و در‌نتیجه افت خواص خمشی ورقه‌ها می‌گردد. استفاده از این پین در جوشکاری ورقه‌های ضخیم به دلیل نیاز به سرعت انتقال کم و سرعت چرخش بالا مطلوب نمی‌باشد. نقش رزوه‌های روی سطح پین شکستن لایه‌های اکسیدی، اغتشاش و ترکیب شدن بهتر مواد و کاهش عیب حفره می‌باشد. رزوه‌های چپ‌گرد پین با حرکت چرخشی ساعت‌گرد منجر به حرکت بهتر مواد به سمت پایین در طول پین می‌گردد. مثلثی نمودن پین ابزار جوشکاری، به صورت شکل 2-7 باعث افزایش جابه‌جایی مواد در اطراف پین می‌شود.
پین مخروطی خود به سه دسته‌ی 1) معمولی 2) رزوه شده 3) رزوه شده به همراه شیار تقسیم‌بندی می‌شود. پین مخروطی بدون رزوه منجر به عیب حفره گشته و استفاده از پین مخروطی رزوه شده نبز با ایجاد اغتشاش مناسب به استحکام بهتر منطقه‌ی جوش‌کاری شده می‌انجامد؛ هرچند منطقه‌ی اغتشاش ایجاد شده به‌وسیله‌ی این پین نسبت به نوع مخروطی رزوه شده با شیار، حجم کمتری دارد. پین مخروطی رزوه شده‌ی شیاردار با انتقال مواد به پشت ابزار منجر به بهتر مخلوط شدن مواد می‌گردد. با وجود مزایای بالا، پین مخروطی در مقایسه با انواع دیگر دما را بیشتر افزایش می‌دهد. پین استوانه‌ای شیپوری شکل با افزایش نسبت حجم جاروب شده به حجم پین، افزایش پهنای منطقه ی جوش، کاهش نیروی اعمالی و افزایش سرعت جوشکاری منجر به بهبود خواص خستگی و خمشی جوش شده است. علاوه بر این، با استفاده از پین شیاردار استحکام جوش به دلیل انتقال بهتر مواد به دام افتاده افزایش می‌یابد.
سطح ابزار معمولا به صورت مقعر با زاویه انحراف ˚6-10 ساخته می شود. ابزار با کف مسطح نمی‌تواند مواد را در خود به دام بیاندازد. علاوه بر این‌ها با وارد کردن فشار بیشتر به وسیله‌ی کج کردن ابزار به میزان 1-33 درجه از محور عمود بر سطح و در خلاف جهت حرکت، عیوب ناحیه‌ی جوش کاهش می‌یابد [20].
سرعت چرخشی (ω) و سرعت حرکت خطی پین بر سطح قطعه کار (v)
حرکت چرخشی ابزار باعث اغتشاش و مخلوط شدن مواد اطراف پین می‌شود. این کار منجر به حرکت مواد از جلوی پین به عقب پین می‌گردد. سرعت چرخش بالاتر به معنی تولید دمای بالاتر است، زیرا سرعت چرخشی هم‌زمان مخلوط شدن و اصطکاک را افزایش می‌دهد. بنا به دلایلی که قبلاً بیان شد با وجود منابع مختلف گرما در فرآیند اصطکاکی اغتشاشی عامل اصلی کنترل گرمای تولیدی، اصطکاک سطح ابزار با قطعه کار است که مانع از افزایش دمای یکنواخت قطعه با افزایش سرعت چرخش پین می‌گردد.
به دلیل این‌که حرکت طولی ابزار منجر به جاروب کردن مواد از جلوی ابزار به پشت ابزار می‌گردد، سرعت پیش‌روی ابزار از عوامل مؤثر در فرایند اصطکاکی اغتشاشی می‌باشد. علاوه ‌بر این هر دو عامل سرعت چرخشی و سرعت پیشروی هم‌زمان منجر به امتزاج و حذف لایه‌های اکسیدی و در نتیجه حذف محل شروع ترک و شکست در این قطعات می‌گردد [20]. در شکل 2-8 محدوده‌ی سرعت‌های حرکت خطی مجاز به ازای سرعت‌های چرخشی مختلف به منظور ایجاد نمونه‌های بدون عیب مشخص شده است. همان‌گونه که ملاحظه می‌شود با افزایش سرعت چرخش ابزار، بیشینه‌ی سرعت انتقالی مجاز نیز افزایش می‌یابد. بررسی شکل 2-9 در مورد تأثیر افزایش سرعت چرخشی بر اندازه دانه در آلیاژ AZ91، نشان می‌دهد که با افزایش سرعت چرخشی اندازه دانه‌ها نیز افزایش می‌یابد. پس طبق نتایج به دست آمده از این تحقیق سرعت چرخشی و انتقالی بر خلاف یکدیگر روی اندازه ذرات تأثیر می‌گذارند.
منحنی توزیع سختی در شکل‌های 2-10-الف و ب برای آلومینیوم 5083 نیز نشان می‌دهد که با افزایش سرعت چرخشی ابزار و کاهش سرعت حرکت طولی، سختی ناحیه‌ی اغتشاش کاهش می‌یابد. علت این پدیده به افزایش اندازه دانه‌های ساختار باز می‌گردد. از طرف دیگر کاهش بیش از حد سرعت چرخشی و افزایش سرعت حرکت طولی نیز منجر به کاهش بیش از حد عمق نفوذ ابزار و در نتیجه بروز عیب در قطعه می‌گردد [21].
زاویه ابزار با سطح قطعه
زاویه‌ی بین پین و قطعه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. کج کردن 1 تا 3 درجه‌ای ابزار از محور عمود بر سطح و در نتیجه فشار بیشتر به مواد به دام افتاده در قسمت مقعر واقع در پشت ابزار منجر به فورج22 مواد و در نتیجه رفع عیوب ناگت23 در ناحیه ی اغتشاش می‌گردد. ابزار به دلیل تماس با سطح قطعه نقش مهمی در انتقال مواد از جلو به پشت پین بازی می‌کند. این تماس به طول پین بستگی دارد. اگر کف ابزار با سطح قطعه تماس خوبی برقرار نکند حرکت نامناسب مواد از جلوی پین به عقب آن کانال‌های داخلی یا سطحی ایجاد می‌کند. برعکس این مورد فشار زیاد به سطح قطعه کار نیز منجر به ایجاد عیب پلیسه می‌شود ]20[.
عملیات حرارتی جانبی
فرایندهای پیش‌گرم و پس‌گرم در تولید ریزساختار و دست‌یابی به سیلان مناسب در ماده حائز اهمیت هستند. برای مثال در موادی با نقطه ذوب بالا مثل فولاد و تیتانیوم یا در مس که هدایت حرارتی بالایی دارند، عملیات پیش‌گرم در کنار گرمای ناشی از اصطکاک و تلاطم منجر به تغییر شکل پلاستیک مناسب در ماده می‌شود. علاوه بر این پیش‌گرم منجر به واکنش به واکنش بهتر فازهای مختلف در ماده می‌گردد. در مورد موادی مثل منیزیم و آلومینیوم که نقطه ذوب پایین دارند، سرد کردن موجب کاهش رشد دانه و حذف تنش‌های پسماند24 می‌شود [17].
تحولات ساختاري فرایند اصطکاکی اغتشاشی
تغيير شکل پلاستيکي شديد در دماي بالا در منطقه‌ي اغتشاش حین فرايند اصطکاکی اغتشاشی، باعث تبلور مجدد ديناميکي25 (DRX)و گسترش اين ساختار در منطقهي اغتشاش26 مي‌گردد. بر اساس تحولات ساختاري فرايند اصطکاکي اغتشاشی منجر به ايجاد سه ناحيهي مجزا مطابق شکل 2-11 ميگردد: 1) منطقهي اغتشاش (SZ) 2) منطقهي تحت اثر مکانيکي و حرارتي27 (TMAZ) 3) منطقهي تحت اثر حرارت28(HAZ) .
ناحيه‌ي اغتشاش(SZ)
ناحيه‌ي مرکزي در فرايند اصطکاکي اغتشاشی را ناحيه‌ي اغتشاش مي‌نامند. تغيير شکل شديد و حرارت ناشي از اصطکاک سبب توليد ساختار ريزدانه در ناحيه‌ي اغتشاش مي‌شود. اين ناحيه را ناحيه‌ي تبلور مجدد ديناميکي (DRX) نيز مي‌نامند. چگالي زياد نا‌بجايي‌ها ناشي از تغيير شکل شديد به همراه بالا رفتن دما تا (8/0 دمای تبلور مجدد ) باعث بروز پديده‌ي بازيابي و تبلور مجدد به صورت هم‌زمان يا به عبارتي پديدهي تبلور مجدد ديناميک مي‌شود. به اين ترتيب دانه‌هاي اين منطقه نسبت به فلز پايه بسيار ريز مي‌گردند. علاوه بر اين از شاخصه‌هاي اين منطقه وجود دانه‌‌هاي هم محور و عاري از تنش مي‌باشد. اندازه‌ دانه‌هاي تبلور مجدد يافته در منطقه‌ي جوش اصطکاکی اغتشاشی آلياژهاي آلومينيم در حدود چند ميکرون می‌باشد. در این راستا ساختارهاي فوق ريزدانه که اندازهي دانههای آن کمتر از يک ميکرون باشند با سرعت سرد کردن بسيار بالا و شکل خاصی از ابزار بدست می‌آيند. با توجه به زاويه‌ي بين دانه‌های تشکیل‌شده مي‌توان به نوع مکانيزم تبلور مجدد پي برد. همچنين با استفاده از تخمين نرخ کرنش در منطقه‌ي اغتشاشي (SZ) اندازه دانه‌هاي تبلور مجدد یافته ازمعادله‌ی 2-1 تعيين مي‌شود:
معادله2-1Z= ε ̇.exp(Q/RT) Q در این رابطه انرژي اکتيواسيون لازم براي رشد دانه‌ها و R ثابت ترمودینامیکی گازها



قیمت: تومان

c (757)

دانشکده فیزیک
گرایش نانوفیزیک
پایان نامه کارشناسی ارشد
عنوان:
سنتز و مطالعه خواص فیزیکی نانو ساختارهای اکسید نیکل برای کاربردهای حسگری
ندا شکوری
اساتید راهنما:
دکتر حمید هراتی‏زاده
دکتر محمد باقر رحمانی
بهمن ماه 1391
تقدیم به پدرم، مادرم و همسرم، مهربان فرشتگانی که:
لحظات ناب باور بودن، لحظۀ غرور دانستن، جسارت خواستن، عظمت رسیدن و تمام تجربه‏های یکتا و زیبای زندگی‏ام مدیون حضور آن‏ها است.
تقدیر و سپاسگزاری
اکنون که به یاری پروردگار این رساله به پایان رسیده است برخود وظیفه می‏دانم از زحمات بی‏دریغ اساتید گرامی و بزرگوارم جناب آقای دکتر حمید هراتی‏زاده و جناب آقای دکتر محمد باقر رحمانی که موفقیت در این عرصه را مدیون زحمات، حمایت‏ها و پیگیری‏های دلسوزانه ایشان می‏دانم، نهایت تشکر و سپاسگزاری را داشته باشم. از تک تک اعضای خانواده به ویژه خواهر عزیزم و همه عزیزانی که در مراحل مختلف کار پژوهشی همواره از مساعدت و همدلی آن‏ها بهره‏مند شده‏ام، کمال تشکر را دارم.
چکیده
ساختار‏‏هایی که در ابعاد نانو متر هستند خواص فیزیکی و شیمیایی شگفت‏انگیزی را از خود نشان می‏دهند که این خواص متفاوت از خواص مشاهده شده در مواد حجمی می‏باشد. کاهش در ابعاد سبب بهبود یافتن اثرات وابسته به اندازه مانند نسبت سطح به حجم بسیار بالا می‏شود که این به نوبه خود بر خواص فیزیکی گوناگون مانند ساختار الکترونیکی، ساختار شبکه، فاصله بین اتمی و غیره اثر می‏گذارد. اکسید نیکل (NiO) یک نیم‏رسانای نوع p با ساختار کریستالی NaCl و گاف نواری eV 6/3 است. در طی چند سال گذشته نانو ساختارهای NiO به سبب خواص الکتریکی و مغناطیسی مفید آن‏ها به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‏اند. این پروژه شامل دو مرحله از انجام آزمایشات می‏باشد. در مرحله اول نانو ساختارهای اکسید نیکل به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن سنتز شدند به این ترتیب که ابتدا قرص‏های نیکل تهیه و سپس تحت شرایط خاص اکسید شدند. در مرحله دوم فیلم‏های نازک اکسید نیکل به روش اسپری پایرولیزیز با آلایش‏های صفر و 50 درصد کلرید لیتیم (LiCl) تهیه شدند و با توجه به اهمیت حسگری گازی نیم‏رساناهای اکسید فلزی، عملکرد حسگری گازی فیلم‏های نازک NiO سنتز شده برای غلظت‏های مختلف گاز مهم و پرکاربرد بخار استون در دماهای مختلف بررسی شد. نانو ساختارها و فیلم‏های نازک سنتز شده، بوسیلۀ پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ روبشی الکترونی (SEM) و آنالیز EDX مشخصه‏یابی شدند.
فهرست مطالب
تقدیر و سپاسگزاری ……………………………………………………………………………………………………………………. ب
چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………………………. ت
فصل اول- معرفی اکسید نیکل
1-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-2 ساختار …………………………………………………………………………………………………………………………………. 4
1-3 خواص الکتریکی و اپتیکی …………………………………………………………………………………………………… 5
1-3-1 مواد الکتروکرومیک …………………………………………………………………………………………………………. 5
1-3-2 انواع مواد الکتروکرومیک ………………………………………………………………………………………………… 6
1-4 کاربردهای اکسید نیکل ………………………………………………………………………………………………………. 7
1-4-1 پنجره‏های هوشمند ………………………………………………………………………………………………………… 7
1-5 مروری کوتاه بر برخی از تکنیک‏های مشخصه‏یابی نانوساختارها ……………………………………….. 8
1-5-1 پراش پرتو ایکس …………………………………………………………………………………………………………….. 9
1-5-2 میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی ……………………………………………………………… 11
1-5-3آنالیز EDX ……………………………………………………………………………………………………………………. 12
1-6 انواع نانوساختارهای اکسید نیکل ……………………………………………………………………………………… 13
فصل دوم- حسگرهای گازی
2-1 مقدمه‏ای بر حسگرهای گازی …………………………………………………………………………………………… 27
2-2 انواع حسگرهای گازی ………………………………………………………………………………………………………. 27
2-3 حسگرهای گازی نیم‏رسانا اکسید-فلزی …………………………………………………………………………. 29
2-4 خواص حسگرهای گازی …………………………………………………………………………………………………… 30
2-4-1 حساسیت ……………………………………………………………………………………………………………………… 30
2-4-2 گزینش …………………………………………………………………………………………………………………………. 34
2-4-3 زمان پاسخ / زمان بازگشت ………………………………………………………………………………………….. 34
2-5 مروری بر مقاله‏های موجود دربارۀ حسگرهای گازی بر پایۀ نانوساختارهای اکسید نیکل . 34
فصل سوم- مراحل آزمایشگاهی رشد نانوساختارهای اکسید نیکل به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن و اسپری پایرولیزیز و آماده‏سازی لایۀ حسگر گازی
3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………… 59
3-2 انواع روش‏های رشد نانوساختارهای اکسید نیکل …………………………………………………………….. 59
3-3 تهیۀ نانوساختارها به روش اسپری پایرولیزیز …………………………………………………………………… 60
3-3-1 جزئیات دستگاه اسپری پایرولیزیز ……………………………………………………………………………….. 60
3-3-2 آماده‏سازی زیرلایه ………………………………………………………………………………………………………… 61
3-3-3 تهیۀ محلول ………………………………………………………………………………………………………………….. 62
3-3-4 پارامترهای لایه‏نشانی …………………………………………………………………………………………………… 63
3-4 تهیۀ لایه‏های نازک نانوساختار به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن …………………. 64
3-4-1 کورۀ الکتریکی تیوبی ……………………………………………………………………………………………………. 64
3-4-1-1 متعلقات کوره …………………………………………………………………………………………………………… 65
3-4-1-2 سیستم خلأ به کار رفته ……………………………………………………………………………………………. 65
3-4-2 مراحل سنتز نانوساختارهای اکسید نیکل ……………………………………………………………………. 66
3-4-2-1 تهیۀ قرص‏های نیکل ……………………………………………………………………………………………….. 67
3-4-2-2 عملیات حرارتی قرص‏ها …………………………………………………………………………………………… 68
3-5 حسگر گازی ………………………………………………………………………………………………………………………. 69
3-5-1 جزئیات دستگاه حسگر گازی ………………………………………………………………………………………. 70
3-5-2 آماده سازی لایه حسگر ………………………………………………………………………………………………… 72
3-5-2-1 الکترود گذاری …………………………………………………………………………………………………………. 72
فصل چهارم- نتایج و بحث در مورد مورفولوژی و خواص ساختاری نانوساختارهای NiO و نتایج مشخصه‏یابی حسگرهای گازی ساخته شده بر پایۀ لایه‏های نازک اکسید نیکل
4-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………… 75
4-2 بررسی خواص فیزیکی لایه‏های نانوساختار اکسید نیکل تهیه شده به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن ………………………………………………………………………………………………………………………….. 75
4-2-1 معرفی نمونه‏های سنتز شده ………………………………………………………………………………………… 76
4-2-2 بررسی اثر فاصلۀ قرص‏ها از مرکز ناحیۀ بسیار گرم کوره بر مورفولوژی نمونه‏ها ………… 78
4-2-3 بررسی اثر دما بر مورفولوژی نمونه‏ها …………………………………………………………………………… 79
4-2-4 آنالیز عنصری نمونه‏ها……………………………………………………………………………………………………… 80
4-3 بررسی خواص فیزیکی لایه‏های نانوساختار اکسید نیکل تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 80
4-3-1 مطالعۀ مورفولوژی سطح لایه‏ها …………………………………………………………………………………… 81
4-3-2 مطالعۀ خواص ساختاری لایه‏ها ………………………………………………………………………………….. 81
4-4 نتایج حاصل از حسگر لایه‏های نازک NiO سنتز شده به روش اسپری پایرولیزیز …………. 82
4-4-1 زمان پاسخ و بازیابی حسگر لایه‏های نازک NiO سنتز شده به روش اسپری پایرولیزیز 87
4-5 بحث و نتیجه‏گیری …………………………………………………………………………………………………………….. 88
4-5-1 عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن …………………………………………………………………………….. 89
4-5-2 اسپری پایرولیزیز ………………………………………………………………………………………………………….. 89
4-5-3 حسگر گازی …………………………………………………………………………………………………………………. 89
منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 90
شکل فهرست شکل‏ها صفحه
شکل 1-1 ساختار هگزاگونال …………………………………………………………………………………………………………… 4
شکل 1-2 ساختار مکعبی …………………………………………………………………………………………………………………. 5
شکل 1-3 طرح شماتیک یک پنجرۀ هوشمند ………………………………………………………………………………… 7
شکل 1-4 (الف) دورنمایی از دستگاه پراش پرتو X مدل Bruker-AXS در دانشگاه دامغان (ب) محل قرار گرفتن نمونه …………………………………………………………………………………………………………………………….. 10
شکل 1-5 شمای یک شبکۀ بلوری برای نشان دادن قانون براگ …………………………………………………. 11
شکل 1-6 (الف) نمایی از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) به‏کار گرفته شده در مورفولوژی سطح نمونه‏ها در دانشگاه تهران و (ب) تصویر شماتیک از اجزای داخلی مسیرعبور باریکۀ الکترونی تا سطح نمونه ……………………………………………………………………………………………………….. 12
شکل 1-7 تصویر SEM نانوسیم‏های NiO ……………………………………………………………………………………. 14
شکل 1-8 الف) تصویر TEM نانوسیم‏های NiO، در گوشۀ سمت راست بالا الگوی SAED گرفته شده از یک نانوسیم NiO منفرد نشان داده شده است. ب) تصویر TEM یک نانوسیم منشعب شده، در گوشۀ سمت راست بالا طیف EDX یک نانوسیم منفرد نشان داده شده است …………………………….. 15
شکل 1-9 تصاویر SEM نانوورق‏های NiO رشد یافته در محلول mM 50 نیترات نیکل 6 آبه در (الف) °C 70، (ب) °C 90 و (ج) °C 100 ……………………………………………………………………………………. 17
شکل 1-10 نمونۀ XRD نانوورق‏های NiO رشد یافته در یک محلول mM50 نیترات نیکل 6 آبه در °C70، °C 90 و °C 100 ……………………………………………………………………………………………………………… 18
شکل 1-11 نانوورق‏های NiO رشد یافته در غلظت‏های (الف) mM10، (ب) mM30، (ج) mM50 و (د) mM100 محلول نیترات نیکل 6 آبه در °C90 ………………………………………………………………………. 19
شکل 1- 12 تصویر شماتیک نانوصفحات NiO ………………………………………………………………………………20
شکل 1-13 تصاویر (الف) SEM (ب) TEM (ج و د) HRTEM نانوصفحات NiO متخلخل شش ضلعی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 21
شکل 1-14 نمونۀ XRD نانوصفحات NiO شش ضلعی ……………………………………………………………….. 22
شکل 1-15 (الف) نمونه‏های XRD فیلم‏های تهیه شده با غلظت‏های مختلف Ni در محلول پیش‏ماده و دمای زیرلایۀ °C450 (ب) نمونه‏های XRD فیلم‏های NiO لایه‏نشانی شده در در دماهای زیرلایۀ مختلف برای غلظت M1/0 نیکل ……………………………………………………………………………………………………. 23
شکل 1-16 نمونه‏های XRD فیلم‏های آلیاژ (Li:Ni)Ox گوناگون: (a) NiO بدون آلایش (b) (10%) NiO:Li (c) (20%) NiO:Li(d) (30%) NiO:Li (e) (40%) NiO:Li (f) (50%) NiO:Li (g) (60%) NiO:Li (h) (80%) NiO:Li (i) (100%) NiO:Li …………………………………………………………………………. 24
شکل 1-17 تصاویر SEM فیلم‏های آلیاژ (Li:Ni)Ox و فیلم‏های بدون آلایش NiO (a) NiO بدون آلایش (b) (200%) NiO:Li (c) (40%) NiO:Li(d) (50%) NiO:Li (e) (60%) NiO:Li (f) (100%) NiO:Li ……………………………………………………………………………………………………………………………. 25
شکل 2-1 نمونه‏های XRD فیلم‏های نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ………………… 36
شکل 2-2 میکروگراف الکترون روبشی فیلم نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دمای °C 400 ………. 37
شکل 2-3 منحنی‏های پاسخ دینامیک برای حسگر گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت نشده، در غلظت‏های مختلف در دمای اتاق ………………………………………………………………………………………………………………………. 38
شکل 2-4 پاسخ حسگر بر حسب غلظت H2S را در دمای اتاق برای حسگرهای گازی نانو ذره NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ……………………………………………………………………………………………………. 39
شکل 2-5 پاسخ حسگر برحسب دمای بازپخت برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO در غلظت‏های مختلف H2S در دمای اتاق …………………………………………………………………………………………………………….. 40
شکل 2-6 پاسخ حسگر بر حسب دما برای ppm 10 گاز H2S برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ……………………………………………………………………………………………………. 41
شکل 2-7 پاسخ حسگر بر حسب دمای بازپخت برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO در ppm 10 گاز H2S در دماهای کار آن‏ها ………………………………………………………………………………………………………………. 42
شکل 2-8 پاسخ حسگر برحسب غلظت H2S برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف در دمای کار آن‏ها ………………………………………………………………………………………………… 43
شکل 2-9 پاسخ حسگر برحسب غلظت NO2 در دمای اتاق برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ……………………………………………………………………………………………………… 44
شکل 2-10 منحنی‏های پاسخ دینامیک برای چند غلظت NO2 در دمای اتاق برای حسگر گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت نشده ……………………………………………………………………………………………………………………. 45
شکل 2-11 پاسخ حسگر برحسب دما در ppm 10گاز NO2 در دمای اتاق برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ……………………………………………………………………………………. 45
شکل 2-12 پاسخ حسگر برحسب دمای بازپخت در ppm 10گاز NO2 برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده، در دمای کار آن‏ها …………………………………………………………………………………………… 46
شکل 2-13 پاسخ حسگر برحسب غلظت NO2 برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده، در دمای کار آن‏ها ………………………………………………………………………………………………………………………………… 46
شکل 2-14 (الف-ه) تصاویر SEM و (و) نمونه‏های XRD محصولات به دست آمده در دماهای هیدروترمال مختلف به مدت 12 ساعت. (الف) °C 100،(ب) °C 140، (ج) °C 180، (د و ه) °C 220 ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48
شکل 2-15 (الف) تصاویر TEM پیش‏ماده‏های NiC2O42H2O تهیه شده در دمای °C 220 به مدت 12 ساعت (ب) تصاویر TEM با بزرگ‏نمایی زیاد از مستطیل‏های I-III در (الف) ……………………….. 50
شکل 2-16 تصاویر TEM محصولات به دست آمده بعد از باز پخت پیش ماده‏های NiC2O42H2O در °C 180 (الف و ب) و °C 220 (ج و د) در هوا در دمای °C 400 به مدت 2 ساعت …………………. 51
شکل 2-17 نمونه‏های XRD محصولات به دست آمده بعد از بازپخت پیش‏ماده‏های NiC2O42H2O در °C 180 (الف) و °C 220 (ب) در هوا در دمای °C400 به مدت 2 ساعت …………………………. 52
شکل 2-18 تصاویر SEM محصولات به دست آمده از بازپخت پیش‏ماده‏های NiC2O42H2O تهیه شده در °C 220 به مدت 12 ساعت،در هوا در دمای °C400 به مدت 2 ساعت …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 53
شکل 2-19 تصویر SEM پودرهای NiO………………………………………………………………………………………. 53
شکل 2-20 منحنی‏های پاسخ مبتنی بر (I) نانوسیم‏های طویل (II) نانوسیم‏ها و (III) پودرهای NiO نسبت به غلظت‏های مختلف (الف) تولوئن، (ب) اتانول، (ج) استون، (د) تری‏اتیل‏آمین و (ه) متانول در دمای °C 350 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 54
شکل 2-21 منحنی‏های پاسخ حسگرهای مبتنی بر (I) نانوسیم‏های طویل (II) نانوسیم‏ها و (III) پودرهای NiO نسبت به غلظت‏های مختلف (الف) تولوئن، (ب) اتانول، (ج) استون، (د) تری‏اتیل‏آمین و (ه) متانول ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 55
شکل 3-1 دستگاه اسپری استفاده شده در این تحقیق Spray Coating System.S.C.S.86 در دانشگاه شاهرود. ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 60
شکل3-2 محلول اولیه برای سنتز فیلم‏های نازک NiO. ………………………………………………………………. 63
شکل 3-3 تصویر کورۀ الکتریکی و متعلقات آن (آزمایشگاه تحقیقاتی نانوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود) …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 65
شکل 3-4 تصویر دستگاه پرس به ‏‏کار رفته …………………………………………………………………………………… 67
شکل 3-5 تصویر قرص نیکل تهیه شده ………………………………………………………………………………………… 68
شکل 3-6 طرح شماتیک کورۀ الکتریکی تیوبی و محل قرارگیری قرص‏ها ………………………………….. 68
شکل 3-7 تصویر قرص بعد از عملیات حرارتی ……………………………………………………………………………… 69
شکل 3-8 سیستم اندازه‏گیری حسگری به‏کار رفته ……………………………………………………………………… 70
شکل 3-9 دستگاه تبخیر حرارتی موجود در آزمایشگاه نانوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود ………. 73
شکل 3-10 قطعۀ حسگری آماده شده با لایۀ نازک NiO سنتز شده به روش اسپری پایرولیزیز .. 73
شکل 4-1 تصاویر SEM نمونه‏های واقع در مکآن‏های (الف) A1، (ب) A2، (ج) A3 و (د) A4 در دمای °C1000 ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 78
شکل 4-2 تصاویر SEM نمونه‏های واقع در مکان A2 در دماهای (الف) °C 950، (ب) °C 1000 و (ج) °C 1050. ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 79
شکل 4-3 طیف EDX مربوط به نانوصفحات NiO نمونۀ A3 در دمای °C 1000 (دستگاه EDX به کار رفته در دانشکدۀ مواد دانشگاه تهران) ……………………………………………………………………………………… 80
شکل 4-2 تصاویر SEM مربوط به (الف) لایۀ نازک NiO خالص و (ب) لایۀ نازک NiO با آلایش 50% کلرید لیتم ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 81
شکل 4-3 طیف XRD مربوط به (a) لایۀ نازک NiO خالص و (b) لایۀ نازک NiO با آلایش 50% کلرید لیتم ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 82
شکل 4-6 حساسیت حسگر A به بخار استون در دماهای مختلف ………………………………………………. 84
شکل 4-7 حساسیت حسگر B به بخار استون در دماهای مختلف ………………………………………………. 84
شکل 4-8 مقایسۀ اثر دما بر پاسخ حسگر برای حسگرهای A و B ………………………………………………. 85
شکل 4-9 نمودار حساسیت بر حسب غلظت برای حسگرهای A و B در دماهای کار مربوطه …… 86
شکل 4-10 حساسیت حسگر A به غلظت‏های مختلف بخار استون در دمای کار °C 150 ……….. 86
شکل 4-11 حساسیت حسگر B به غلظت‏های مختلف بخار استون در دمای کار °C 300 ……….. 87
شکل 4-12 زمان پاسخ وبازیابی حسگر A نسبت به ppm 4000 بخار استون در دمای کار °C 150 ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 87
شکل 4-13 زمان پاسخ وبازیابی حسگر B نسبت به ppm 4000 بخار استون در دمای کار °C 300 ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 88
جدول فهرست جدول‏ها صفحه
جدول 2-1 اندازۀ متوسط بلورک نانو ذرات NiO بعد از بازپخت …………………………………………………. 36
جدول 2-2 نسبت‏های ظاهری نانوسیم‏های NiC2O42H2O بدست آمده با تغییر دمای واکنش هیدروترمال و زمان …………………………………………………………………………………………………………………………. 49
جدول 4-1 مشخصات نمونه‏های سنتز شده ………………………………………………………………………………….. 76
فصل اول
معرفی اکسید نیکل
1-1 مقدمه
اکسیدهای نیکل ممکن است به صورت‏های گوناگون مانند NiO، NiO2، NiO4 و Ni2O3 وجود داشته ‏باشند ]1[. این اکسیدها به صورت پودرهای سیاه یا سبز رنگ موجود هستند که شکل سیاه آن‏ها از نظر شیمیایی واکنش‏پذیر است در حالی که شکل سبز آن‏ها بی‏اثر و دیرگداز می‏باشد. اکسید مورد نظر ما در این پایان‏نامه NiO می‏باشد که به این اکسید، Green nickel oxide، Nickel monoxide و Nickelous oxide هم گفته ‏می‏شود.
NiO کپه‏ای، مقاومت ویژه ونقطۀ ذوب (حدود °C 2000) خیلی بالایی دارد بنابراین می‏تواند در کاربردهای دمای بالا مورد استفاده قرار بگیرد ]1[. NiO یکی از معروف‏ترین مواد الکتروکرومیک1 بعد از اکسید تنگستن است. به عنوان یک ماده الکتروکرومیک، به سبب بازده الکتروکرومیک (η) بالا،
(1-1)∆ (optical density)=ɳ × ∆ (charg density)برگشت‏پذیری دوره‏ای، پایداری و رنگ‏آمیزی خاکستری که در تکنولوژی پنجره‏های هوشمند مفید است مزایای ویژه‏ای دارد ]2[. NiO یک مادۀ الکتروکرومیک آندی است که می‏تواند در ترکیب با یک مادۀ الکتروکرومیک کاتدی مانند اکسید تنگستن (WO3) استفاده ‏شود ]3[.
اکسید نیکل بدون آلایش دارای انرژی گاف نواری مستقیم و پهن در گسترۀ eV 0/4-6/3 و چگالی g/cm3 67/6 است. هنگامی که در حضور هوا گرم می‏شود به خاطر تولید تهی‏جاهای Ni2⁺ در ساختار NiO، نیم‏رسانندگی نوعp- نشان می‏دهد ]1[. الکترودهای ساخته شده با ذرات NiO نانو بلورین، نسبت به مواد سرامیکی معمولی ظرفیت بالاتری را نشان می‏دهند. از خواص مغناطیسی اکسید نیکل این است که یک مادۀ آنتی‏فرومغناطیس می‏باشد، هنگامی که اندازۀ بلورک از مرتبه چند نانو متر می‏شود، سوپرپارامغناطیس یا سوپرآنتی‏فرومغناطیس می‏شود. در حالت کلی خواص اپتیکی و الکتریکی NiO به استوکیومتری (تناسب عنصری)2 و همچنین نقایص ساختاری آن بستگی دارند.
NiO یک مدل نیم‏رسانا با رسانندگی حفره (نیم‏رسانای نوع-p) در نظر گرفته می‏شود. تناسب عنصری NiO تقریباً به وسیلۀ رنگ نمونه نشان داده می‏شود. رنگ NiO تا حد زیادی به حضور حالت‏های ظرفیت بالاتر نیکل حساس است. تهی‏جاهای کاتیون نیکل و یا اکسیژن میانین در بلورک‏های NiO منجر به NiOx غیر استوکیومتری می‏شود. NiO استوکیومتری یک عایق با مقاومت ویژه از مرتبۀ Ω 1013 در دمای اتاق است و تا حد زیادی به اکسید شدن مقاوم است. پایداری شیمیایی بسیار خوب همراه باخواص اپتیکی، الکتریکی و مغناطیسی جالب، NiO را کاندیدای بسیار خوبی برای اسباب الکتروکرومیک می‏سازد ]4[.
NiO به عنوان یک اکسید رسانای شفاف دارای ترکیبی از رسانندگی الکتریکی و شفافیت اپتیکی می‏باشد. محدودیت کوانتومی الکترون‏ها که به وسیلۀ چاه کوانتومی نانو ساختارها ایجاد می‏شود از ابزارهای قوی برای کنترل خواص الکتریکی، اپتیکی، مغناطیسی و ترموالکتریک مواد فعال حالت جامد است. اکسید نیکل به عنوان نوعی مادۀ فعال مهم در طی دهه‏های متوالی مورد تحقیقات گسترده قرار گرفته است. به خاطر اثر حجم، اثر اندازۀ کوانتومی و اثر سطح نانو بلورهای اکسید نیکل، انتظار می‏رود که نسبت به ذرات با اندازۀ میکرونی NiO دارای خواص بهتر و مفیدتری باشند ]5[.
اکسید نیکل در اسیدها و محلول‏های هیدروکسید آمونیوم قابل حل است. در آب گرم و سرد و محلو‏ل‏های سوزان حل نمی‏شود. هنگامی که تا C° 400 گرم می‏شود می‏تواند اکسیژن را جذب کند و به Ni2O3 تبدیل شود. هنگامی که تا C° 600 گرم می‏شود دوباره به NiO تبدیل می‏شود.
1-2 ساختار
اکسید نیکل دارای ساختار‏های آمورف و بلورین می‏باشد که بسته به مکانیزم به‏ کار رفته برای رشد و شرایط رشد، انواع مختلفی از ساختار‏های بلورین برای اکسید نیکل شناسایی شده‏اند.
یکی از ساختارهای بلورین اکسید نیکل، ساختار هگزاگونال با ثابت‏های شبکه nm 295/0=a و nm 723/0=c است ]6[. این ساختار در شکل 1-1 نشان داده شده است.
شکل 1-1: ساختار هگزاگونال
ساختار بلورین دیگر، یک ساختار مکعبی مانند ساختار کلرید سدیم (NaCl) با پارامتر شبکه Å 195/4=a می‏باشد ]7[ که در شکل 1-2 نشان داده شده است.
شکل 1-2: ساختار مکعبی
1-3 خواص الکتریکی و اپتیکی
خواص الکتریکی فیلم‏های نازک NiO نشان می‏دهد که آن‏ها نیم‏رساناهای نوع-p هستند. مقاومت ویژه این فیلم‏ها می‏تواند با افزایش غلظت حفره کاهش یابد. کاهش مقاومت ویژه به وسیلۀ افزایش تعداد نقص‏های ذاتی مانند تهی‏جاهای نیکل، اکسیژن میانین و یا به وسیلۀ آلایش با یون‏های تک ظرفیت مانند لیتیم می‏تواند به دست آید ]8[. یکی از مهم‏ترین خواص اپتیکی و الکتریکی اکسید نیکل خاصیت الکتروکرومیک آن است که به این خاصیت، خاصیت اپتوالکتریکی هم گفته می‏شود. در همین راستا به معرفی مواد الکتروکرومیک و انواع مواد الکتروکرومیک می‏پردازیم.
1-3-1 مواد الکتروکرومیک
موادی که قادر هستند خواص اپتیکی خود را به عنوان یک پاسخ به محرک خارجی تغییر دهند به عنوان کروموژنیک3 شناخته می‏شوند. این تغییر در خواص اپتیکی می‏تواند از طریق پرتودهی با نور (مواد فوتوکرومیک4)، تغییر در دما (مواد ترموکرومیک5) و به کار بردن یک ولتاژ الکتریکی (مواد الکتروکرومیک6) اتفاق بیفتد ]9[ .
اثر الکتروکرومیک برای نخستین بار در سال 1960 در فیلم‏های نازک اکسیدهای فلزات واسطه مانند WO3 و MoO3 کشف شد. هنگامی که یک اختلاف پتانسیل به دو سر یک مادۀ الکتروکرومیک اعمال می‏شود می‏تواند در جریان اکسایش و کاهش الکتروشیمیایی خواص اپتیکی خود را تغییر دهد. خواص اپتیکی باید برگشت‏پذیر باشند، به این معنی که اگر قطبش ولتاژ تغییر داده ‏شود حالت اولیه باید قابل بازیافت باشد. در فرآیند الکتروکرومیسم7 یک ماده می‏تواند تحت تأثیر میدان یا جریان الکتریکی اعمال شده تغییر رنگ پایا و برگشت‏پذیر نشان دهد ]10[. از میان مواد الکتروکرومیک آلی و غیر آلی بسیار، اکسیدهای فلزات واسطه بیشتر مطالعه شده‏اند زیرا آن‏ها تغییر قابل توجهی در استوکیومتری نشان می‏دهند ]11[.
1-3-2 انواع مواد الکتروکرومیک
مواد الکتروکرومیک دو نوع هستند: 1- مواد الکتروکرومیک کاتدی که به محض کسب یون یا الکترون تغییر رنگ می‏دهند. 2- مواد الکتروکرومیک آندی که به محض از دست دادن یون یا الکترون تغییر رنگ می‏دهند.
اکسید تنگستن WO3)) یک مادۀ الکتروکرومیک کاتدی است که به محض کسب یون یا الکترون آبی رنگ می‏شود. اکسید نیکل NiO)) یک مادۀ الکتروکرومیک آندی است که به محض از دست دادن یون یا الکترون خاکستری رنگ می‏شود. در صورت معکوس شدن فرآیندها این مواد، شفاف می‏شوند ]12[.
1-4 کاربرد‏های اکسید نیکل
از جمله کاربردهای NiO می‏توان به موارد زیر اشاره کرد:
نیم‏رسانای نوع-p شفاف ]14-13[، کاتالیزور ]15[، حسگر گازی برای انواع مختلفی از گازها ]16[، الکترود در باطری‏های یون لیتیم ]17[، فیلم‏های الکتروکرومیک ]18[، لایۀ آنتی فرومغناطیس ]19[، سلول‏های خورشیدی ]20[، سوپرخازن‏های الکتروشیمیایی ]23-21[، دستگاه‏های فوتوولتایی ]24[ و پنجره‏های هوشمند ]25[. در این میان به کاربرد NiO در حسگرهای گازی (فصل دوم) و پنجره‏های هوشمند می‏پردازیم.
1-4-1 پنجره‏های هوشمند
یک پنجره هوشمند متشکل از تعدادی لایه می‏باشد. پنج لایه که بین دو زیرلایه به صورت طبقه طبقه روی هم قرار گرفته‏اند. جنس زیرلایه‏ها از شیشه می‏باشد و لایه‏ها عبارتند از: فیلم‏های نازک الکتروکرومیک (یک فیلم نازک الکتروکرومیک آندی مانند NiO و یک فیلم نازک الکتروکرومیک کاتدی مانند (WO3)، لایه‏های رسانای شفاف، رسانای یون (الکترولیت حاوی یون‏ها) ]12[. در شکل 1-3 طرح شماتیک یک پنجره هوشمند نشان داده شده است.
شکل 1-3: طرح شماتیک یک پنجرۀ هوشمند ]26[.
مناسب‏ترین لایه‏های رسانای شفاف، ITO (اکسید قلع آلایش شده با ایندیم که روی زیرلایه‏های شیشه‏ای لایه‏نشانی شده) و FTO (اکسید قلع آلایش شده با فلوئور که روی زیرلایه‏های شیشه‏ای لایه‏نشانی شده) هستند. رسانای یون می‏تواند یک فیلم نازک یا یک مادۀ کپه‏ای باشد، در کاربرد صنعتی یک ماده جامد ترجیح داده می‏شود درحالی که الکترولیت‏های مایع (اغلب محلول M 1/0 هیدروکسید پتاسیم) برای کار پژوهشی مناسب هستند. از یون‏های الکترواکتیو مختلفی می‏توان در الکترولیت استفاده کرد به هر حال یون‏های با سایز کوچک مانندLi⁺ وH⁺ به جهت تحرک بیش‏تر آن‏ها تحت تاثیر میدان الکتریکی اعمال شده، ترجیح داده می‏شوند. ولتاژ DC مورد نیاز از مرتبه ev 1 است. هنگامی که یک اختلاف پتانسیل به یک پنجرۀ هوشمند اعمال می‏شود (همان طور که در شکل نشان داده شده، هر یک از قطب‏های منبع تغذیه به یکی از لایه‏های رسانای شفاف وصل می‏شود.این لایه‏ها فقط الکترو‏ن‏ها را هدایت می‏کنند در حالی که فیلم‏های الکتروکرومیک لایه‏نشانی شده روی این لایه‏ها علاوه بر الکترون‏ها یون‏ها را نیز هدایت می‏کنند) یک میدان الکتریکی در داخل الکترولیت ایجاد می‏شود که باعث جدایی یون‏های مثبت و منفی موجود در الکترولیت می‏شود. NiO به عنوان قطب مثبت در ساختمان پنجرۀ هوشمند استفاده می‏شود، بنابراین یون‏های منفی را هدایت کرده و با آن‏ها واکنشی به صورت زیر انجام می‏دهد و در طی این واکنش رنگی می‏شود (خاکستری رنگ). این واکنش یک واکنش اکسایشی است ]26[.
(1-2) NiO + OH ˉ ↔ NiOOH + e ˉ
(خاکستری ‏رنگ) (بی‏رنگ)
1-5 مروری کوتاه بر برخی از تکنیک‏ها‏ی مشخصه‏یابی نانو ساختار‏ها
قابلیت بررسی نانوساختار، در واقع به پیشرفت تجهیزات و تکنیک‏های مشخصه‏یابی فیزیکی و ساختاری بستگی دارد. درک ساختار نانو مواد با تعیین رابطۀ بین خواص ساختاری و کاربرد آن‏ها امکان‏پذیر است. نانوتکنولوژی، افق‏های جدیدی را برای تکنیک‏های تعیین خواص فیزیکی مواد نانو مقیاس باز کرده ‏است. امروزه تعیین خواص نانو مواد به منظور کاربردی‏تر شدن این ساختارها، مورد توجه بسیاری از محققان و سرمایه‏گذاران قرار گرفته‏ است. در این پایان‏نامه خواص ساختاری نانو ساختارها و لایه‏‏های نازک به وسیلۀ پراش پرتو ایکس8 (XRD) میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی9 (FESEM) و EDX مورد مطالعه قرار گرفته‏اند.
1-5-1 طیف سنجی پراش پرتو ایکس
طیف پراش پرتو ایکس روشی مرسوم است که برای شناسایی ساختار بلوری نانو ساختارها استفاده می‏شود. شکل 1-4 نمونه‏ای از دستگاه پراش پرتو X را نشان می‏دهد. نمونه‏ها در محل مورد نظر قرار گرفته و پرتویی با خط تابش αCu K با طول موج 54/1 آنگستروم به سطح نمونه فرود می‏آید. از آنجا که نگه‏دارندۀ نمونه قابل چرخش است تابش فرودی می‏تواند با زوایای مختلف سطح نمونه را جاروب کند. پارامترهای مهمی از نانوساختارها نظیر نوع ساختار بلوری (با توجه به موقعیت قله‏ها و مقایسۀ آن با کارت‏های استاندارد10 JCPDS) و راستای رشد ترجیحی را می‏توان یافت. هم‏چنین به کمک این داده‏ها می‏توان اندازه بلورک‏ها و ثابت‏های شبکه‏ای مادۀ مورد نظر را به شرح ذیل محاسبه کرد.
شکل 1-4 :(الف) دورنمایی از دستگاه پراش پرتو X مدل Bruker-AXS در دانشگاه دامغان (ب) محل قرار گرفتن نمونه
به منظور تعیین ثابت‏های شبکه‏ای یک بلور (بس‏بلور) لازم است از فاصلۀ بین صفحات بلوری (d) اطلاع داشته باشیم. برای این مقصود می‏توان از قانون براگ به صورت ]27[:
(1-3)〖2d〗_hkl sin⁡(θ_hkl )=nλاستفاده کرد. در این رابطه dhkl فاصلۀ بین صفحات مجاور در راستای hkl (شکل 1-5 )، θ زاویۀ پراش، n مرتبۀ پراش، λ طول موج پرتو X است. اکنون با معلوم شدن d و با استفاده از رابطۀ زیر برای ساختارهای شش گوشی ]28[:
(1-4)1/(d_hkl^2 )=4/3 [(h^2+hk+ k^2)/a^2 ]+l^2/c^2
می‏توان a و c ثابت‏های شبکۀ مادۀ مورد نظر را یافت.
شکل 1-5: شمای یک شبکۀ بلوری برای نشان دادن قانون براگ ]27[.
1-5-2 میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی
برخلاف میکروسکوپ‏های الکترونی روبشی که منبع باریکۀ آن از الکترون‏های گسیلی (تفنگ الکترونی) بر اثر گسیل گرما یونی از فیلامان یا رشته تنگستنی حاصل می‏شود، در میکروسکوپ‏های الکترونی روبشی گسیل میدانی از اعمال یک میدان الکتریکی برای تولید پرتو الکترونی مبتنی بر پدیدۀ تونل‏زنی استفاده می‏شود. اعمال یک میدان قوی بر سطح فلز سبب کاهش سد پتانسیل الکترون می‏شود و احتمال پدیدۀ تونل‏زنی از سطح فلز افزایش یافته و شار بزرگی از الکترون‏ها ایجاد می‏گردد. مقدار بار گسیل شده در این فرآیند به بزرگی میدان الکتریکی اعمال شده بستگی دارد. معمولاً برای به دست آوردن بهرۀ هر چه بیشتر برای تولید جریان الکترونی لازم است از فلزی با نوک بسیار تیز استفاده کرد و برای جلوگیری از اکسید شدن نوک فلز به خلأ بسیار بالا نیاز است. الکترون‏های ایجاد شده را می‏توان به کمک میدان‏های مغناطیسی (مرسوم به لنز مغناطیسی) کانونی کرده و باریکۀ الکترونی مناسبی تولید کرد. در اثر برخورد باریکۀ الکترونی با ماده، الکترون‏های ثانویه تولید می‏شوند. علاوه بر الکترون‏های ثانویه، الکترون‏های پس پراکنده شده (بازگشتی) نیز وجود دارند. پرتو الکترون‏های ثانویه که از نزدیکی سطح ساطع می‏شوند، حاوی اطلاعاتی از مشخصات سطحی یا توپوگرافی سطح نمونه هستند، در صورتی که پرتو الکترون‏های پس پراکنده حاوی اطلاعاتی در رابطه با ترکیب شیمیایی ماده می‏باشند ]29[. در آماده سازی نمونۀ مواد نارسانا، معمولاً سطح نمونه با لایۀ نازکی از کربن، طلا یا آلیاژ طلا پوشش داده می‏شود. علت این امر آن است که باید بین نمونه و پایه اتصال الکتریکی برقرار شود و نمونه‏های ریز نظیر پودرها باید روی یک لایۀ نازک رسانا پخش شده و کاملاً خشک شوند. نمونه‏ها باید عاری از مایعاتی با فشار بخار بالا مانندآب، محلول‏های پاک‏کنندۀ آلی و فیلم‏های روغنی باقیمانده باشند. شکل 1-6 نمایی از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM ; Hitachi S- 4160) به همراه طرح شماتیکی از آن را نشان می‏دهد.
شکل 1-6: (الف) نمایی از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) به‏کار گرفته شده در مورفولوژی سطح نمونه‏ها در دانشگاه تهران و (ب) تصویر شماتیک از اجزای داخلی مسیرعبور باریکۀ الکترونی تا سطح نمونه
1-5-3 آنالیز EDX
EDX مخفف کلمات Energy Dispersive X ray است، که برخی اوقات به آن EDS یا EDAX هم می‏گویند. این تکنیک روشی برای مشخص کردن ترکیب عنصری یک نمونه یا بخشی از یک نمونه است.EDX به تنهایی به کار نمی‏رود بلکه سیستمی است که به همراه میکروسکوپ الکترونی عبوری بوده و در حقیقت بخشی از این میکروسکوپ به شمار می‏رود. در این روش سطح نمونه توسط یک اشعه الکترونی درون میکروسکوپ تحت بمباران قرار گرفته و با برخورد الکترون‏های این اشعه به الکترون‏های مربوط به اتم‏های نمونه تحت بررسی، برخی از الکترون‏ها از جای خود خارج می‏شوند. با توجه به این که جای اتم‏ها نمی‏تواند خالی بماند و بایستی به حالت تعادل برسند، الکترون‏هایی از لایه‏های بالاتر اتمی به این جای خالی مهاجرت کرده و جای آن را پر می‏کنند. برای انجام این عمل الکترون‏های لایه‏های بالاتر که انرژی بیشتری دارند، بایستی بخشی از انرژی خود را از دست بدهند تا به سطح انرژی لایه جدید رسیده و پایدار شوند که این انرژی به صورت اشعه ایکس منتشر می‏شود. مقدار انرژی آزاد شده به نوع لایه‏ها بستگی دارد، هم لایه‏ای که الکترون از آن جدا شده و هم لایه‏ای که الکترون به آن مهاجرت می‏کند. از طرفی اشعه ایکس اتم‏های هر عنصر، مقدار انرژی منحصر به فردی در حین انتقال از لایه‏ای به لایه دیگر اتمی از خود ساطع می‏کنند. بنابراین با اندازه‏گیری مقدار انرژی موجود در اشعه ایکس آزاد شده در یک نمونه در حین بمباران توسط اشعه الکترونی می‏توان نوع اتم موجود را مشخص نمود.خروجی یک آنالیز EDX، طیف EDX است. طیف EDX فقط یک نمودار است که بر اساس دریافت انرژی ایکس از هر سطح انرژی رسم شده است. هر یک از پیک‏ها مختص یک اتم بوده و بنابراین نشانگر فقط یک عنصر می‏باشند. پیک‏های با ارتفاع بیشتر در طیف به معنی غلظت بیشتر عنصر مورد نظر در نمونه است.
1-6 انواع نانوساختار‏های اکسید نیکل
در سال‏های اخیر نانومواد یک بعدی مانند نانومیله‏ها11 (NTs)، نانوسیم‏ها12 (NWs)، نانولوله‏ها 13(NTs) و نانوکمربند‏ها14 (NBs)، به خاطر کاربردهای تکنولوژیکی گوناگون در دستگاه‏های نانویی بسیار مورد توجه قرار گرفته‏اند ]30[. انواع مختلفی از نانوساختارها برای اکسید نیکل توسط گروه‏های مختلف و با پارامترهای مختلف سنتز شده‏ا‏ند که در این بخش به معرفی برخی از آن‏ها می‏پردازیم:
1- یانگ و همکاران ]31[ نانوسیم‏های NiO را به روش سل ژل و بازپخت بعد از آن سنتز کردند. به این ترتیب که ابتدا g 5 نیترات نیکل 6 آبه (Ni(No3)26H2O) و g 5/7 اسید سیتریک (C6H8O7.H2O) در mL 100 الکل خالص حل شدند تا این که یک محلول شفاف تشکیل شد، سپس محلول در یک کوره در دمای °C 120 نگه داشته شد تا تمام الکل تبخیر شود و یک خمیر سبز رنگ تشکیل شود. بعد از فرآیند سل-ژل، خمیر داخل یک بوتۀ کوارتز در مرکز یک کورۀ لوله کوارتز قرار داده شد و در دمای °C 750 به مدت 8 ساعت در هوا بازپخت شد. الگوی پراش اشعۀ ایکس (XRD) نمونۀ سنتز شده شامل دو مجموعه از پیک‏ها می‏باشد که به ترتیب با اکسید نیکل هگزاگونال (nm 205/0=a و nm 723/0=b) و نیکل مکعبی متناظر هستند. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شامل مجموعه‏های زیادی از نانوسیم‏ها می‏باشد (شکل 1-7).
شکل 1-7: تصویر SEM نانوسیم‏های NiO ]31[
تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نانوسیم‏ها نشان می‏دهد که اندازۀ جانبی نانوسیم‏ها در حدود nm 60-20 می‏باشد و برخی از نانوسیم‏ها منشعب می‏شوند. الگوی 15SAED یک نانوسیم منفرد نشان می‏دهد که نانوسیم‏ها تک‏بلورین هستند و این الگو می‏تواند با NiO هگزاگونال با ثابت‎‏های شبکۀ nm 295/0=a و nm 723/0=c نشان داده ‏شود که با نتایج به ‏دست آمده از نمونۀ XRD سازگار است. طیف 16EDX یک نانوسیم منفرد نشان می‏دهد که مولفه‏های Ni و O برای NiO استوکیومتریک هستند و پیک‏های Cu و C در طیف EDX از توری مسی استفاده شده برای نگه داشتن نمونه‏ها برای مشاهدۀ TEM ناشی می‏شوند (شکل 1-8).
شکل 1-8: الف) تصویر TEM نانوسیم‏های NiO، در گوشۀ سمت راست بالا الگوی SAED گرفته شده از یک نانوسیم NiO منفرد نشان داده شده است. ب) تصویر TEM یک نانوسیم منشعب شده، در گوشۀ سمت راست بالا طیف EDX یک نانوسیم منفرد نشان داده شده است ]31[.
تاکنون سه مکانیزم، بخار-مایع-جامد (VLS)، بخار-جامد (VS) و محلول-مایع-جامد (SLS) به طور وسیع برای توضیح رشد نانوساختارهای یک‏ بعدی پذیرفته شده‏اند. از دیدگاه مکانیزم‏های VLS و SLS رشد نانوسیم‏ها روی قطرات مایع در انتهای نانوسیم‏ها پیش می‏رود. در تصاویر SEM و TEM هیچ قطراتی در انتهای نانوسیم‏ها مشاهده نمی‏شود بنابراین رشد نانوسیم‏های NiO از طریق مکانیزم‏های VLS و SLS نمی‏تواند باشد. بنابراین مکانیزم VS برای تشکیل نانوسیم‏ها معتبر است ]31[.
2- ژیا و همکاران ]32[ نانوورق‏های NiO متخلخل به شدت سلسله ‏مراتبی را روی شیشه با یک روش رشد گرمابی17سنتز کردند. به این ترتیب که ابتدا زیرلایه‏ها با یک محلول الکلی mM 8 استات نیکل 4 آبه در rpm 100 به مدت s 10 و سپس در rpm 200 به مدت s 20 به طور چرخشی (اسپینی) لایه‏نشانی شدند. سپس به مدت 1 دقیقه در دمای °C 200 روی یک صفحۀ داغ قرار داده شدند تا فیلم‏ها خشک شوند. بعد از این مرحله، زیرلایه‏ها داخل یک کورۀ تیوبی در دمای °C350 در هوا به مدت 2ساعت قرار داده شدند. نانوورق‏های NiO مستقیماً با قرار دادن زیرلایه روی یک نگه‏دارندۀ استیل ضد زنگ در mL 50 از یک محلول آبی mM 10، mM 30، mM 50 و mM 100نیترات نیکل 6 آبه و mM 25 هگزا متیلن تترامین رشد داده شدند. آنگاه محلول‏های نهایی در یک کوره در دمای °C 90 به مدت 2 ساعت گرم شدند. زیرلایه‏های لایه‏نشانی شده با نانوورق‏های NiO پس از شستشو با آب در یک جریان نیتروژن خشک شدند. سپس، نمونه‏های تهیه شده با اکسیژن در دمای °C 450 به مدت 1 ساعت اکسید شدند تا NiO تشکیل شود.
تأثیر دما و غلظت مواد واکنش ‏دهنده روی مورفولوژی نانوورق‏های NiO بررسی شد. شکل 1-9 تأثیر دمای واکنش را روی مورفولوژی نانوساختارهای NiO در یک محلول mM 100 نیترات نیکل 6 آبه نشان می‏دهد. در دمای °C 70 ( شکل الف 1-9) نانوورق‏ها فقط روی برخی از نواحی زیرلایه مشاهده شدند و رشد آن‏ها کمتر یکنواخت بود. همچنین نانوورق‏ها دارای سطوح ناصاف بودند. افزایش دمای رشد تا °C 90 (شکل ب 1-9) منجر به رشد نانوورق‏هایی یکنواخت‏تر وهموارتر از نانوورق‏های رشد یافته در دمای °C 70 شد. افزایش دمای رشد تا °C 100 (شکل ج 1-9) منجر به نانوصفحات نامنظم وبزرگ NiO می‏شود. بنابراین دمای واکنش نقشی کلیدی در کنترل مورفولوژی نانوساختارها ایفا می‏کند. رشد نانوورق‏های NiO در °C 90 یک ساختار متخلخل سلسله مراتبی با ضخامت‏های nm 400-200 و ارتفاع μm 8-6 را نشان می‏دهد که تقریباً برسطح زیرلایه عمود هستند.
شکل 1-9: تصاویر SEM نانوورق‏های NiO رشد یافته در محلول mM 50 نیترات نیکل 6 آبه در (الف) °C 70، (ب) °C 90 و (ج) °C 100 ]31[.
شکل 1-10 نمونه‏های XRD نانوورق‏های رشد یافته در °C 70، °C 90 و °C 100 به مدت 2 ساعت را نشان می‏دهد. پیک‏های براگ در °28/30، °29/37، °96/42، °28/50=θ2 و °72/62 به ترتیب با صفحات (002)، (111)، (200)، (112) و (220) نشان داده شده‏اند. همۀ نمونه‏ها، پیک‏هایی را در (002) و (112) نشان دادند که بیانگر حضور یک ساختار Ni2O3 است. پیک‏های پراش در (111) و (200) نمونۀ رشد یافته در °C 90 دقیقاً با یک ساختار bunsenite اکسید نیکل نشان داده شد که با فایل JCPDS (no. 4-0835) تطبیق یافت. تصویر SEM (شکل ب 1-9) تأیید کرد که نانوورق‏های رشد یافته در °C 90، آرایه‏ای از نانوورق‏های متخلخل سلسله مراتبی خوش تعریف دارند. نتایج به وضوح نشان می‏دهند که نانوورق‏های رشد یافته در °C 70 و °C 100 پیک‏های پراش بلورین ضعیف‏تری از نانوورق‏های رشد یافته در °C 90 دارند.
شکل 1-10: نمونۀ XRD نانوورق‏های NiO رشد یافته در یک محلول mM50 نیترات نیکل 6 آبه در °C70، °C 90 و °C 100 ]31[.
شکل 1-11 تأثیر غلظت نیترات نیکل 6 آبه را روی مورفولوژی نانوساختارهای NiO نشان می‏دهد. هنگامی که غلظت نیترات نیکل 6 آبه از mM 10 به mM 100 تغییر کرد، مورفولوژی نمونه‏ از نانوورق‏های گسسته به آرایه‏های نانوورق NiO متخلخل به شدت سلسله‏مراتبی تغییر کرد. در غلظت‏‏های پایین (شکل الف 1-11)، آرایه‏های نانوورق NiO متخلخل سلسله‏مراتبی مشاهده نشدند بلکه سطح زیرلایه با نانوورق‏های NiO گسسته رشد یافت. هنگامی که غلظت نیترات نیکل 6 آبه تا mM 30 افزایش یافت، مورفولوژی نمونه، از نانوورق‏های گسستۀ نازک به نانوورق‏های متراکم (چگال) تغییر کرد (شکل ب 1-11). با افزایش غلظت نیترات نیکل 6 آبه تا mM 50، نانوورق‏های NiO متخلخل سلسله‏مراتبی با ارتفاع µm 8-6 تشکیل شدند (شکل ج 1-11). هنگامی که که غلظت نیترات نیکل 6 آبه تا mM 100 (شکل د 1-11) افزایش یافت نانوورق‏های NiO بزرگ‏تر ومتراکم‏تری رشد یافتند و تخلخل نانوورق‏های NiO کاهش یافت. تصاویر SEM به وضوح نشان می‏دهند که در غلظت mM50 نیترات نیکل 6 آبه آرایه‏های نانوورق NiO سلسله ‏مراتبی به مقدار زیادی متخلخل هستند که برای کاربرد در حسگرهای گازی بسیار سودمند است.
شکل 1-11: نانوورق‏های NiO رشدیافته در غلظت‏های (الف) mM10، (ب) mM30، (ج) mM50 و (د) mM100 محلول نیترات نیکل 6 آبه در °C90 ]31[.
نانوورق‏های NiO متخلخل سلسله‏ مراتبی خوش تعریف و یکنواخت تحت شرایط: دمای واکنش °C90، غلظت نیترات نیکل mM50 و زمان واکنش 2 سا‏عت حاصل شدند. تحت این شرایط نانوورق‏هایی به ضخامت nm 400-200 و ارتفاع μm 8-6 سنتز شدند ]31[.
3- ژو و همکاران ]33[ نانوصفحات NiO را از طریق تجزیۀ گرمایی کلرید نیکل 6 آبه و Cetyltrimethylammonium bromide در دماهای بالا تهیه کردند. به این ترتیب که ابتدا mM 4 کلرید نیکل 6 آبه، mM 8 آمونیاک (26%) و mM 2، Cetyltrimethylammoniumbromide در mL 40 آب دوبار یونیزه حل شدند و به مدت 2 ساعت در دمای اتاق هم زده شدند. سپس محلول تهیه شده در یک قابلمۀ تفلون قرار گرفت و درب آن محکم بسته شد. عملیات گرمآبی در دمای °C160 به مدت 24 ساعت در یک کورۀ الکتریکی انجام شد. سپس محصولات Ni(OH)2 سبز رنگ جمع‏آوری شدند. سه بار با آب دو بار یونیزه شسته شدند و به مدت 10 ساعت در دمای °C80 خشک شدند. در نهایت نانوصفحات NiO با تجزیۀ گرمایی Ni(OH)2 در دمای °C300 به مدت 3 ساعت به دست آمدند.
شکل 1- 12: تصویر شماتیک نانوصفحات NiO ]33[.
شکل (الف) 1-13 نشان می‎‏دهد که ورق‏های NiO صفحات شش ضلعی به قطر nm 300 و ضخامت nm 200 هستند. شکل (ج) 1-13 تصویر HRTEM یک نانوصفحۀ NiO را نشان می‏دهد. از شکل پیداست که نانوصفحات NiO ساختار متخلخل دارند.
شکل 1-13: تصاویر (الف) SEM (ب) TEM (ج و د) HRTEM نانوصفحات NiO متخلخل شش ضلعی ]33[.
فاصلۀ شبکه‏ای مشاهده شده از تصویر HRTEM (شکل د 1-13) در حدود nm 24/0 است که با مشاهدات XRD در شکل 1-14 سازگار است. در نمونۀ XRD، زوایای °37، °43، °62 ، °79=θ2 به ترتیب متناظر با بازتاب‏های (111)، (200)، (220) و (311) هستند. کاربرد نانو صفحات سنتز شده در خازن‏ها (ظرفیت ویژه = Fg-1 7/286) نتایج خوبی را به همراه داشته‏است ]33[.
شکل 1-14: نمونۀ XRD نانوصفحات NiO شش ضلعی ]33[.
4- عظیمی جویباری وهمکاران ]34[ فیلم‏های نازک نیم‏رسانای شفاف NiO را به روش اسپری پایرولیزیز روی زیرلایه‏های شیشه سنتز کردند. اثر غلظت نیکل در محلول اولیه و دمای زیرلایه، روی خواص ساختاری، الکتریکی، ترموالکتریکی و اپتیکی فیلم‏های نازک بررسی شد. برای لایه‏نشانی فیلم‏های NiO بدون آلایش، محلول پیش‏مادۀ اولیه با حل کردن مقدار معینی از نیترات نیکل 6 آبه در آب مقطر تهیه شد. برای لایه‏نشانی فیلم‏های آلیاژ (Li:Ni)Ox، محلول پیش‏ماده با حل کردن نیترات نیکل 6 آبه و مقادیر مختلف کلرید لیتیم (LiCl) در آب مقطر تهیه شد. فیلم‏های NiO و (Li:Ni)Ox تحت شرایط یکسان: حجم محلول (V) = mL30، آهنگ لایه‏نشانی (R) = mL/min10، فاصلۀ نازل تا زیرلایه (d) = cm 35 لایه‏نشانی شدند. هوای فشرده به عنوان گاز حامل استفاده شد. به منظور به دست آوردن پارامترهای بهینه (غلظت نیکل در محلول و دمای زیرلایه) دو دسته آزمایشات جهت لایه‏نشانی فیلم‏های NiO بدون آلایش انجام شد. در دستۀ اول آزمایشات، برای به دست آوردن غلظت مناسب، مولاریته‏های نیکل در محلول از 05/0 تا M 2/0 تغییر کرد و دمای زیرلایه در °C450 ثابت نگه داشته شد. در دستۀ دوم آزمایشات به منظور مطالعۀ اثر دمای زیرلایه، فیلم‏های نازک NiO در دماهای مختلف (°C550-350) در غلظت بهینۀ پیدا شده از دستۀ اول آزمایشات تهیه شدند. سپس فیلم‏های (Li:Ni)Ox روی زیرلایۀ شیشه با پیش‏ماده‏هایی با غلظت نیکل بهینه و دمای زیرلایۀ بهینه لایه‏نشانی شدند. شکل (a) 1-15 نمونه‏های XRD فیلم‏های NiO تهیه شده با غلظت‏های مختلف Ni را نشان می‏دهد. همۀ فیلم‏ها دارای فاز NiO بس‏بلوری با یک ساختار مکعبی و جهت‏گیری ارجح در امتداد (111) هستند. شدت پیک‏های متناظر با جهت‏گیری‏های (111)، (200) و (220) با افزایش مولاریتۀ Ni در محلول افزایش می‏یابد. در نمونه‏های XRD متناظر با غلظت‏های بالاتر Ni (M15/0 و M2/0) فاز Ni2O3 مشاهده شد. براین اساس فیلم‏های تهیه شده با غلظت M1/0 نیکل در محلول بهترین مشخصه‏های تک فاز را نشان می‏دهند.
شکل 1-15: (a) نمونه‏های XRD فیلم‏های تهیه شده با غلظت‏های مختلف Ni در محلول پیش‏ماده و دمای زیرلایۀ °C450 (b) نمونه‏های XRD فیلم‏های NiO لایه‏نشانی شده در در دماهای زیرلایۀ مختلف برای غلظت M1/0 نیکل ]34[.
نمونه‏های XRD فیلم‏های NiO لایه‏‏نشانی شده در دماهای زیرلایۀ مختلف و غلظت M1/0 نیکل در شکل (b) 1-15 نشان داده می‏شوند. فیلم‏ها ساختار NiO مکعبی با جهت‏گیری ارجح در امتداد جهت (111) نشان می‏دهند. شدت پیک (111) با افزایش دمای زیرلایه از °C350 تا °C450 افزایش می‏یابد و سپس کاهش می‏یابد. برای تهیۀ فیلم‏های آلیاژ (Li:Ni)Ox غلظت



قیمت: تومان

c (758)

دانشگاه صنعتی ارومیه
پردیس دانشگاهی
گروه مهندسی صنایع
عنوان:
شناسایی رتبه‌بندی توانمند سازی صنعت توریسم مطالعه موردی کلانشهر تبریز
پژوهشگر :
داود امیرحقیان
استاد راهنما:
دکتر سهراب عبدا… زاده
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع گرایش صنایع
زمستان 1393
کلیه حقوق مادی و معنوی مترتب بر نتایج مطالعات،
ابتکارات و نوآوری‌های ناشی از تحقیق موضوع
این پایان‌نامه (رساله) متعلق به دانشگاه صنعتی ارومیه است.
تقدیم به
شهدا که سفیران صلح و دوستی هستند.
تشکر و قدر دانی از
اساتید بزرگوار خصوصا دکتر سهراب عبدا… زاده، دوستان و خانواده عزیزم
چکیده
صاحب نظران از اشکال مختلفی از گردشگری نام می برند. سرآمد انواع این گردشگری ها و پر مشتری ترین آنها گردشگری شهر ی است، بطوری که در بسیاری از کشورهای موفق در این صنعت، شهر پایه و اساس توسعه گردشگری است. ایجاد و توسعه فضاهای شهری مناسب، بازسازی فضاهای شهری و ایجاد خدمات گردشگری یکی از راهبردها و رویکردهای مهم توسعه گردشگری است.
شهر تبریز مانند تعداد زیادی از شهرهای قدیمی ایران دارای ظرفیت ها و توانمندی های بالقوه در حوزه گردشگری است. شناخت ظرفیت ها و توانمندی های مناطق گردشگری، مدیریت و برنامه ریزی و از همه مهمتر ایجاد خدمات گردشگری مناسب برای گردشگران از گام های مهم و اساسی در توسعه گردشگری این شهر کهن می باشد. بنابراین پایان نامه حاضر در کوشش برای یافتن ابزارهای توانمندسازی این مقوله مهم و ضروری می باشد.
واژگان کلیدی: گردشگری – توانمندسازی – ابزارهای صنعت توریسم –مدیریت توریسم
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: کلیات تحقیق
مقدمه2
تعريف مسأله و بيان اصلي تحقيق2
ضرورت انجام تحقيق:3
فرضيه ها4
هدف ها4
کاربرد تحقیق4
روش انجام تحقيق :5
فصل دوم: بیشینه صنعت گردگشری و تعاریف آن
2-1 تعریف مفاهیم و واژگان کلیدی7
2-1-1 تعریف گردشگر وگردشگری7
2-1-2- فضای سبز10
2-1-3- مفهوم واژه پارک و تفرجگاه در گردشگری11
2-1-4-تعریف پارک های مسافر12
2-1-5- مسافر13
2-1-6- ویژگی های پارک ها13
2-1-7- نقش پارک ها14
2-1-8- خدمات گردشگری14
2-2- پیشینه گردشگری17
2-2-1- گردشگری در دین مبین اسلام17
2-2-2- پیشینه تاریخی گردشگری17
2-2-3- پیشینه گردشگری در ایران21
2-2-3-1- سابقه مراکز و سازمان های گردشگری در ایران22
2-3- انواع گردشگری23
2-3-1- گردشگری تاریخی25
2-3-2- گردشگری فرهنگی25
2-3-3–گردشگری مذهبی25
2-3-4- گردشگری تفریح و تفرج26
2-3-5 – گردشگری تجاری26
2-3-6- گردشگری مناطق جنگی26
2-3-7- گردشگری ورزشی27
2-3-8 – گردشگری سلامت27
2-3-9- گردشگری تحصیلی27
2-3-10- گردشگری قومی و عشایری27
2-3-11- گردشگری ماجراجویانه28
2-3-12- گردشگری شهری28
2-3-13- گردشگری روستایی30
2-4- اکوتوریسم31
2-5- گروه‌های گردشگری32
2-6- توسعه پايدار گردشگري33
2-7- منابع و جاذبه‌هاي گردشگري36
2-8- اثرات گردشگری37
2-8-1- اثرات اقتصادی، سیاسی37
2-8-2- اثرات فرهنگی، اجتماعی گردشگری39
2-8-3- اثرات زیست محیطی گردشگری40
الف ـ اثرات مثبت43
ب ـ اثرات منفی:43
2-9- مدیریت گردشگری45
2-10- برنامه‌ريزي گردشگری46
2-11- صنعت گردشگری و بازاریابی49
فصل سوم: روش کار و مدلسازی پیشنهادی مدل کانو
1-4. پیشینه مدل51
محدوده مورد مطالعه52
مقدمه52
3-1- وسعت و موقعیت مطلق و نسبی تبریز52
3-2- ویژگی های جمعیتی55
3-3- جاذبه های گردشگری شهر تبریز58
3-3-1- جاذبه‌هاي تاريخي تبريز59
3-3-2- جاذبه های فرهنگی شهر تبریز66
3-3-3- جاذبه های تفریحی شهر تبریز70
3-4-4- جاذبه های مذهبی و زیارتگاهی شهر تبریز72
3-5-خدمات گردشگری شهر تبریز77
3-5-1- هتل ها77
3-5-2- مسافرخانه ها78
3-5-3- رستوران ها، غذاخوری ها و فست فودها80
3-5-6-شبکه های ارتباطی81
3-5-6-1-شرکت واحد اتوبوسرانی تبریز و حومه81
3-5-6-2- سازمان پایانه های مسافربری (ترمینال) تبریز81
3-5-6-3-شبکه ارتباطی راه آهن82
3-5-6-4-فرودگاه و ارتباط هوایی82
3-5-6-5- مراکز اطلاع رسانی و گردشگری تبریز82
3-5-6-6-تورهای تبریز گردی82
3-6-دید کلی83
3-7- انواع بررسیهای نمونه‌ای84
3-8- انواع نمونه گیری تصادفی85
3-9-انواع نمونه گیری85
فصل چهارم: جمع آوری داده ها و تحلیل
4-1 -روش تحلیل و وزن دهی بر اساس مدل کانو91
4-2- مدل تحلیلی کانو92
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
نتیجه گیری98
پیشنهادات98
منابع و مآخذ101
پیوست‌ها109
پیوست شماره 1110
پیوست 2 نمونه هایی از اماکن تاریخی و گردشگری شهر تبریز112
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (2-1) گروه های عمده گردشگری32
جدول (2-2) منابع و جاذبه‌هاي عمده گردشگري37
جدول (2-3) اثرات زیست محیطی گردشگری44
جدول(3-1) جمعیت شهرستان تبریز بر حسب جنس به تفکیک وضع سکونت55
جدول(3-2) جمعیت شهرهای شهرستان تبریز56
جدول (3-3) جمعیت شهرستان تبریز بر حسب سن به تفکیک جنس56
جدول(3-4) نوع خانوار و پراکندگی آن58
جدول (4-1) لیست هتل های تبریز77
جدول (4-2) لیست مسافرخانه های شهر تبریز79
جدول شماره 2: اوزان پاسخ های کیفی91
جدول شماره 3: جدول ارزیابی مدل کانو92
جدول شماره 4 : اوزان اختصاص یافته به نظرات مشتریان93
جدول تحلیلی بر اساس مدل کانو94
جدول شماره 5-199
جدول شماره 5-2100
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل (2-1) ساختار فرايند برنامه‌ريزي48
نقشه (3-1) نقشه تبریز( مأخذ: مدیریت گردشگری، موزه ها و اماکن تاریخی شهرداری تبریز)54
نقشه (3-2) نقشه تقسیمات شهرستان تبریز( مأخذ: مدیریت گردشگری، موزه ها و اماکن تاریخی شهرداری تبریز)55
نقشه (3-8) بازار تبریز( مأخذ: شهرداری تبریز)61
نمودار 4-1 – نمودار کلی میانگین اوزان اختصاص یافته به به پاسخ های مثبت و منفی مشتریان95
نمودار 4-2- میانیگن اوزان95
نمودار4-3 درصد پاس های مثبت و منفی مشتریان95
فصل اول
کلیات تحقیق
مقدمه
توسعه صنعت گردشگری از جمله اقداماتی است که هم در کشورهای پیشرفته و هم در برخی از کشورهای در حال توسعه برای تحقق توسعه پایدار و کاستن از فشارهای اقتصادی و اجتماعی و زیست محیطی انجام می شود. تحقیق حاضر نیز به توسعه خدمات این صنعت در بخش گردشگری شهری می پردازد. در این فصل مبانی نظری تحقیق از جمله تعریف مفاهیم و واژگان کلیدی، و بیان اصلی تحقیق همراه با ضرورت تحقیق بیان خواهد شد.
تعريف مسأله و بيان اصلي تحقيق
گردشگری در 50 سال اخیر به شکل یکی از مهمترین پدیده های انسانی معاصر در آمده است؛ پدیده ای که آثار شگرفی بر جوامع انسانی گذاشته و باعث رشد همه جانبه کشور های پیش رو در این صنعت شده است( کاظمی،1387).واژه توانمندسازی در فرهنگ وبستر ( کسب استقلال و خود مختاری ارادی یا قدرت قانون) عنوان گردیده است(فرهنگ لغت وبستر،2006). WTOتوانمندسازی را فرایندی دانسته که طی آن افراد برای غلبه بر موانع پیشرفت،فعالیت هایی انجام می دهد که باعث تسلط آن ها در تضمین سرنوشت خود می شود. در تعریفی دیگر توانمندسازی دسترسی به اطلاعات، آموزش، منابع، قدرت تصمیم گیری، خود مختاری و تسلط بر زندگی خود تعریف شده است(Ananymous,2005). لشلی (1999) با تاکید بر ابعاد توانمندسازی عملاً عوامل موثر بر توانمندسازی را شامل نگرش مدیریتی(احتیاط کاری مدیریت در واگذاری اختیارات)، ساختار وظیفه (درجه ای از استقلال عمل در انجام وظایف محوله)، فرهنگ سازمانی( درجه ای که فرهنگ سازمانی احساس توانمند سازی را تقویت می کند) و نوع تقویت کننده( انگیزه کاری مبتنی بر پاداش یا احساس مالکیت در بین افراد) می داند. او معتقد است که ترکیب های مختلف این عوامل، اشکال متفاوتی از توانمندسازی را به نمایش می گذارد. علاوه بر جایگاه اقتصادی ، نقش فرهنگی صنعت گردشگری در توسعه جهانی حائز اهمیت است. مهمترین پیام صنعت گردشگری، تعامل و تبادل فرهنگ ها و به عبارتی تحقق گفتگوی تمدن ها است. یافتن مشترکات اجتماعی و فرهنگی، آشنایی با نوع ساختار ها و روابط اجتماعی، آداب و رسوم اجتماعی و فرهنگی، قابلیت های علمی، مردم شناسی، شناخت خرده فرهنگ ها و … از جمله این گفتگوهای ماندگار است.
در این تحقیق کانو به عنوان تکنیک مناسب جهت ارزیابی و طبقه بندی توانمندسازی و ابزار های صنعت توریسم معرفی و در یک تحقیق میدانی مورد استفاده قرار می گیرد. این دسته بندی می تواند مبنای اتخاذ استراتژی ها و تصمیمات مناسب در راستای ارتقای صنعت گردشگری باشد.
ضرورت انجام تحقيق:
استفاده از تجارب شخصی برای دستیابی به یک نتیجه مطلوب به تنهایی در پژوهش کافی نیست. اتخاذ تصمیمات صحیح و بهتر به منظور روایی بیشتر فرض ها، ضرورت بهره گیری از نتایج تجربه و تحقیقات دیگران، پژوهش را بیش از پیش بر معیار های علمی و عملی استوار می سازد و گرایش ها و معیار ها و … شخصی و ذهنی را تا حدی کاهش می دهد. در حوزه گردشگری تحقیق و پژوهشی مشابه و یا تحت عنوان ( توانمند سازی ابزار های صنعت توریسم بر اساس مدل کانو) صورت نگرفته است ولی ایزدی و همکارانش(1387) در تحقیقی تحت عنوان ( بررسی میزان رضایتمندی دانشجویان با توجه به معیار نتایج مدل EFQM مطالعه موردی دانشگاه مازندران) به این نتیجه رسیده اند که تنها حدود 40% افراد نمونه رضایت خود را از خدمات آموزشی ارائه شده، اعلام نمودند و در بین دانشکده ها و … و در بین گروه های آموزشی، از سایر گروه های آموزشی، مشتری محور تر است. گردشگری صنعتی است که نقش و اهمیت خود را در روند توسعه کشور های مختلف جهان به شکل عمیقی نشان داده و یکی از منابع مهم در آمدی برای کشور های جهان محسوب می شود.
فرضيه ها
• بین توانمدی های ابزار های صنعت توریسم با توسعه صنعت گردشگری رابطه معناداری وجود دارد.
• مدل کانو می تواند در شناسایی توانمند سازی ابزار های صنعت گردشگری مثمر ثمر واقع گردد.
با توانمند سازی ابزار های صنعت گردشگری می توان شاهد توسعه این صنعت بود.
هدف ها
از جمله هدف اصلی این تحقیق بررسی میزان توانمند سازی ابزار های صنعت گردشگری با استفاده از مدل کانو می باشد. برای رسیدن به این هدف اصلی لازم است که اهداف فرعی مطرح گردد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• شناسایی توانمندی های صنعت گردشگری بر اساس طراحی پرسشنامه منطبق با معیارهای مدل کانو
• ایجاد و افزایش فرصت های شغلی با ارایه راه در حوزه گردشگری با استفاده از تمامی ابزار های این صنعت
کاربرد تحقیق
تحقیق حاضر از لحاظ هدف کاربردی است و می تواند با بررسی عمیق و اکتشافی ابزار های صنعت گردشگری، راهکار های علمی و عملی را در اختیار مسئولان قرار دهد.
روش انجام تحقيق :
تحقیق حاضر به لحاظ نوع تحقیق توصیفی- تحلیلی است و روش این تحقیق پیمایشی است که برای دست یابی به اهداف تحقیق، پرسش نامه ابزار اصلی تحقیق خواهد بود. که بر اساس مدل کانو منطبق بر رضایت مندی و افزایش جذابیت ها خواهد بود از نقطه نظر هدف تحقیق، این تحقیق از نوع کاربردی است. جامعه آماری این پژوهش کلیه مدیران، کارشناسان و صاحب نظران حوزه گردشگری است. روش نمونه گیری به کار گرفته شده در این پژوهش تصادفی در یک روز مشخص با استفاده از روش مورگان است.(مورگان-2009)
فصل دوم
بیشینه صنعت گردگشری و تعاریف آن
2-1 تعریف مفاهیم و واژگان کلیدی
2-1-1 تعریف گردشگر وگردشگری
اصطلاح توریست، جهانگرد ویا گردشگر امروزی از قرن نوزدهم معمول شد. در آن زمان اشراف زادگان فرانسه که برای تکمیل تحصیلات مسافرت می‌کردند، توریست خوانده می شدند ولی بعدها در فرانسه این اصطلاح در مورد کسانی به کار می رفت که برای گذران وقت و گردشگری به فرانسه سفر می کردند و بعداً با تعمیم بیشتر به کسانی اطلاق می شد که اصولاً به آن منظور سفر می کردند. کم کم واژۀ توریست (گردشگر) به برخی از زبان های دیگر وارد شد و از آن، واژۀ توریسم (گردشگري) به وجود آمد.
دکتر حسن قره نژاد، استاد گروه جغرافیای دانشگاه اصفهان در تعریف توریسم می نویسد: «گردشگری، در فرهنگ لغات متفاوت، به معنی گذر از فرهنگها، گذر از مراکز شهری بزرگ و کوچک، گذر از حکومتهای مختلف، ارتباط با مناطق متفاوت، گذر از مرزها، گردش، مسافرت، گذر از مرزهای سیاسی، پراکندگی، جابجایی در جاده ها، نقشه برداری در مسافتهای طولانی، رفتن از کشوری به کشور دیگر، برگشتن به میهن، جهانگردی، محل گرایی، در دو جا زيستن، به حواشي رفتن، به فرنگ رفتن، سفر حج، سفرهای زیارتی، سیر به طرف موزه های واقع در محیط های بیرونی، مهاجرت کوتاه مدت و آنهایی که می رسند و آنهایی که می روند.» (قره نژاد،1385: ص461)
درفرهنگ وبستر، گردشگر به كسي اطلاق مي‌شود كه براي سرگرمي و تفريح، يا به قصد امور فرهنگي سفر مي‌كند. در فرهنگ‌هاي لغت فارسي، اين عبارات در وصف گردشگر آمده است: جهان گردی، آنكه در اقطار عالم بسيار سفر كند، سياح، كسي كه در شهر‌ها و كشورهاي ديگر سياحت كند و از کشور های مختلف دیدن نماید .
بر اساس مصوبات سازمان جهاني جهانگردي، گردشگر بدين صورت تعريف مي‌شود:”فردي كه براي داشتن اوقاتي خوش حداقل براي يك شب به مسافرت بپردازد، اما در مورد جهانگردان بين‌المللي اين مدت نبايد بيشتر از يكسال باشد و براي مسافران داخلي(افرادي كه در كشور خودشان به مسافرت مي‌پردازند) بايد شش ماه درنظر گرفته شود. هم چنين هدف اصلي آنها از انجام سفر مي‌بايست صرفاً بازديد از نقاط گردشگری باشد، نه اينكه براي انجام فعاليت‌هاي مختلف اقتصادي و كسب منافع مادي و غيره به منطقه سفر كرده باشند”.
از نظر شاوو ويليامز، گردشگران كساني‌اند كه به سفرهاي دور از خانه مي‌روند و در اين مسير مبالغي هزينه مي‌كنند كه منشأ كسب اين درآمدها، محل اقامتشان است، نه مقصد سفرشان.
سازمان جهاني گردشگري در تعريفي كامل‌تر، گردشگر را چنين توصيف كرده است (گي،1377: ص 205):”كسي كه براي مدت زماني، دست كم يك شب و كمتر از يك سال، به كشوري غير از وطن يا محل سكونت معمولي خود مسافرت مي‌كند. و هدف او كار كردن و درآمد نيست”. اين تعريف شامل كساني مي‌شود كه براي تفريح، گذراندن تعطيلات، ديدار دوستان و بستگان، انجام دادن امور تجاري و حرفه‌اي، درمان و يا براي تأمين هدف‌هاي ديگر به مسافرت مي‌روند. توجه شود كه بازديد‌هاي يك روزه، كه گاه آنرا تفرج مي‌نامند، در اين تعريف نميگنجد؛ هم چنين تمام كساني كه صرفاً از مرز خارج مي‌شوند (مثل خدمه و كاركنان شركت‌هاي هوايي و كشتي راني، مأموران نيروي انتظامي صحرا نشينان يا كاركناني كه شغلشان چنين اقتضاء مي‌كند، دانشجوياني كه براي تحصيل به كشورهاي ديگر مي‌روند و ساير گروه‌هايي كه هدف‌هاي ديگري دارند) گردشگر محسوب نمي‌شوند.
كنفرانس تجارت و توسعه سازمان ملل بر اساس تعريف اخير سازمان جهاني گردشگري، تعريف زير را براي گردشگران بين‌المللي ارائه داده است: «فردي كه بين دو يا چند كشور به سفر پردازد، به طوريكه از سكونت‌گاه دائم خود بيش از يك روز و كمتر از يك‌سال، به منظور فراغت، كسب و كار و يا ديگر اهداف دور باشد» (UNCTAD,1998, p:7).
درسال 1963 كنفرانس بين المللي تجارت و توسعة سازمان ملل در رم پيشنهاد كرد؛ گردشگر يا بازديد كننده موقت كسي است كه به منظور تفريح، استراحت، گذران تعطيلات، بازديد از نقاط ديدني، انجام امور پزشكي، درمان و معالجه، تجارت، ورزش، زيارت، ديدار از خانواده، مأموريت و شركت در كنفرانس‌ها به كشوري غير از كشور خود سفر مي‌كند. مشروط به اين كه مدت اقامت از 24 ساعت كمتر و از 3 ماه بيشتر نبوده و كسب شغل و پيشه هم مد‌نظر نباشد. هم چنين گيلوي(از كارشناسان برجستة اقتصادي اروپا) در تعريف گردشگر مي‌نويسد: تمامي افرادي كه كشور خود را به قصد كشور ديگر ترك كرده و كمتر از يك سال در خارج اقامت كنند، و نيز براي هزينة اقامت خود هيچ گونه درآمدي در كشور مورد بازديد نداشته باشند، گردشگر شناخته مي‌شوند (رضواني، 1378: ص 17).
تعريف سازمان ملل براساس پيشنهاد كنفرانس بين المللی ترانسپورت در سال 1964 از گردشگر بيان می دارد: «گردشگر كسی است كه به منظور تفرج، بازديد از نقاط ديدنی، معالجه، مطالعه، تجارت، ورزش و يا زيارت به كشوری غير از كشوری كه در آن اقامت دارد سفرمی كند مشروط بر اينكه حداقل مدت اقامت او از 24 ساعت كمتر و از شش ماه بيشتر نباشد»(ديبايی، 1371: ص26). در تعاریف فوق خارج از محیط خانه و اقامت کمتر از یکسال به عنوان شرایط گردشگر دانسته شده است.
گردشگری خارجی (يا بين المللی ) افرادی که برای حداکثر مدت 12 ماه به کشوری که محل اقامت معمول آنها نيست وخارج از محيط معمول زندگيشان قرار دارد،‌سفر کنند و هدف اصلی آنها از اين بازديد انجام کاری نيست که سرانجام اش دريافت مزد از کشور مورد بازديد باشد WTO,1993,p:1-10) . )
گردشگری داخلی (يا بومی ): اشخاص مقيم يک کشور که حداکثر برای مدت 12ماه به محلی در کشور خودشان که خارج از محيط معمول زندگي آنها می باشد،‌سفر کنند و هدف اصلی آنها از اين سفر انجام کاری نيست که سرانجام آن در‌يافت مزد از محل مورد بازديد باشد.
2-1-2- فضای سبز
منظور از فضاهاي سبز شهري، نوعي از سطوح كاربري زمين شهري با پوشش‌هاي گياهي انسان ساخت است كه هم واجد بازدهي اجتماعي و هم واجد بازدهي اكولوژيكي هستند.
فضاي سبز شهري از ديدگاه شهرسازي دربر گيرنده بخشي از سيماي شهر است كه از انواع پوشش‌هاي گياهي تشكيل شده است و به عنوان يك عامل زنده و حياتي در كنار كالبد بي‌جان شهر، تعيين كننده ساخت مرفولوژيك شهر است. فضاهاي باز شهري از يك سو دربر گيرنده فضاهاي سبز موجود و از سوي ديگر به صورت فضاهايي بالقوه جهت توسعه فضاهاي سبز شهري مطرح مي‌شوند.(مجنونیان، 1374: ص78)
➢ نقش و اهميت فضاي سبز در زندگي شهري
رشد صنعت و افزايش جمعيت در شهرها، به ساخت و سازهاي سودگرايانه منجر شده است. اين ساخت و سازها به مسائل بهداشتي و تامين حداقل نور و هوا در مناطق متراكم شهري توجهي نداشته است. از سوي ديگر ضرورت ايجاد كاربري‌هاي جديد شهري براي پاسخگويي به نيازهاي روزافزون و اسكان جمعيت به تدريج باعث كاهش سهم فضاهاي سبز و باغهاي شهري گرديده است و در نتيجه موجب آ‌لودگي محيط زيست شده است. شايان ذكر است كه با افزايش روند انهدام طبيعت توجه انسان به منابع طبيعي نيز فزوني يافته بهره‌وري از آن جايگزين احترام به طبيعت گرديده است. انهدام روز افزون طبيعت تا آنجا گسترش يافته كه حجم فضاي ساخته شده در مقايسه با فضاي آزاد در شهرهاي اين دوره افزايش چشمگيري داشته است. آنچه كه در اين ارتباط مي‌تواند مطرح شود مفهوم فضاي سبز يعني رعايت تراكم‌هاي‌ساختماني در قطعات مختلف زمينهاي شهري است. تشويق مردم به درخت‌كاري ـ در محوطه‌هاي كوچك فضاي خانه‌ها ـ كاشتن نهال در كنارة خيابانها، استفاده از فضاهاي آزاد براي توسعه پارك‌هاي كوچك از جمله اقدامات موثر در توسعه فضاي سبز است.(سعید نیا، 1382:ص65)
2-1-3- مفهوم واژه پارک و تفرجگاه در گردشگری
اغلب از تفرجگاه های معمولی، آنچه تصور می شود منطقه ای است با درختزارهای پراکنده با فضای باز و کف پوش چمنی که یا بصورت مصنوعی احداث شده یا بصورت طبیعی وجود داشته و تنها به دستکاری و آرایش آن اکتفا شده است. این نوع فضاسازی در شهرها برای تفریح عامه، جا افتاده ترین شیوه برای احداث تفرجگاه ها به شمار می رود. برداشت طراحان برای احداث تفرجگاه با ویژگی های گفته شده در شهرها از طبیعت نشأت می گیرد. این نوع سیمای فیزیکی در طبیعت در طیف گسترده ای در بیشتر نقاط جهان وجود دارد و حتی برای نام گذاری نوعی آرایش گیاهی طبیعی نیز به کار رفته است.
تعاریف زیر در فرهنگ های مختلف گوشه هایی از ویژگی های جدید پارک را نشان می دهد:
➢ فرهنگ امریکن هریتاژ (1982):
– پارک قطعه زمینی است که برای استفاده عمومی اختصاص داده می شود.
– منطقه محصور بزرگی در شهرها یا نزدیک به آنها است که برای استفاده های تفرج مردم اختصاص می یابد.
– پارک یک میدان طراحی شده شهری است.
– قطعه زمینی است که به حالت طبیعی نگهداری می شود.
➢ فرهنگ استاندارد دانشگاهی (1975):
– پارک قطعه زمینی است در داخل یا نزدیک شهرها که معمولا با امکاناتی نظیر زمین های بازی، گردشگاه ها و زمین های ورزشی برای استفاده عمومی تجهیز می شود.
– پارک قطعه زمینی مشتمل بر درختزار و چمن در پیرامون شهر ها است.
– پارک منطقه باز و گسترده ای در شهر ها است که دارای درختان سایه انداز و نیمکت جهت استراحت مردم است.
➢ فرهنگ آکسفورد (1961):
– پارک به قطعه زمینی بزرگ، محصور و عموما با درختزار و چمن می گویند.
– قطعه زمین بزرگی که به صورت طبیعی برای استفاده عمومی نگهداری می شود.
قطعه زمین آرایش یافته ای که برای استفاده تفرجگاهی اختصاص داده می شود.
2-1-4-تعریف پارک های مسافر
پارک های مسافر، پارک هایی هستند که در محدوده خدمات شهری به منظور گذران اوقات فراغت، استراحت و تمدد اعصاب مسافران سایر شهرها ایجاد می شوند. این پارک ها دارای نمازخانه خواهران/ برادران، سرویس بهداشتی، دوش حمام خواهران/برادران، سطل زباله، سایبان برای چادر زدن مسافر، تابلو راهنمای پارک مسافر، بوفه، آب سرد کن، ایستگاه شارژ موبایل، تلفن همگانی، وسایل بازی کودکان، وسایل ورزشی، گاز برای آشپزی عمومی، تلویزیون برای استفاده عموم، چادر مسافرتی امانتی، شیر آب خوری، محل ظرفشویی، نیمکت، پارکینگ خودرو می باشند. پارک های مسافر علاوه بر اینکه برای مسافران ایجاد می شوند، جهت گذران اوقات فراغت و تفریح اهالی شهر نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع پارک های مسافر دارای کارکرد داخلی، منطقه ای و فرا منطقه ای هستند.(مدیریت گردشگری، موزه ها و اماکن تاریخی شهرداری تبریز)
2-1-5- مسافر
شخصی است که با گذرنامه یا اجازه عبور یا برگ تردد از راه‌های مجاز به قلمرو گمرکی وارد یا از آنها خارج شود.به موجب قوانین گمرکی، شخص غیرمقیم ایران که به طور موقت به قلمرو گمرکی وارد یا از آن خارج می شود و شخص مقیم ایران که از قلمرو گمرکی کشور خارج (مسافر خروجی) یا به آن وارد (مسافر ورودی) می‌شود جزء مسافر تلقی می شوند.
2-1-6- ویژگی های پارک ها
پارک ها به عنوان فضاهای تنفسی و نواحی جذب کننده افراد برای گذراندن اوقات فراغت عمل می کنند. این فضاها از نظر اندازه، هدف، محل و … دارای گوناگونی بسیار بوده و از همدیگر متفاوتند به عنوان نمونه می توان پارک ها را به پارک های محله ای شهری، پارک های منطقه ای شهری، پارک های وسیع و پارک ها ی حاشیه ای تقسیم بندی نمود. همچنین پارک ها با حفظ مضمون خود بر حسب نوع استفاده، موقعیت یا ارزش عناوین مختلفی پیدا کرده اند مانند: پارک عمومی، پارک شهر، پارک حومه، پارک ملی حیات وحش، پارک ملی آثار تاریخی، پارک جنگلی و …
به طور کلی پارک ها را می توان به پارک های مصنوعی و پارک های طبیعی تقسیم نمود. منظور از پارک های مصنوعی پارک هایی هستند که با توجه ویژه متخصصین در زمینی که برای پارک و فضای سبز در نظر گرفته می شود ایجاد می گردند. سطح آنها چمن کاری شده و با گل و درخت زینت داده می شود. آب در این پارک ها بصورت دریاچه یا استخرهای بزرگ ارائه شده و در اطراف آن سکو و یا نیمکت های متناسب تعبیه می گردد. معمولا این قبیل پارک ها در مرکز و قلب شهر طراحی می شوند تا منظره ای جذاب و دلپذیر بوجود آورند. در مورد پارک های طبیعی تلاش بر آن است که شکل حقیقی و طبیعی در زمین آورده شده و حفظ شود. در این پارک ها تنها تغییرات جزئی در طبیعت داده می شود تا آنها در اختیار عموم مردم قرار گیرند.
2-1-7- نقش پارک ها
با افزایش جمعیت و توسعه و گسترش شهرنشینی انسانها به تدریج از طبیعت دور شده و تراکم بیش از حد جمعیت و دخالت در محیط طبیعی و ایجاد محیط های انسان ساخت، نیازهای زیست محیطی جسمی و روحی را بیشتر بروز داده که برای رفع این نیازها انسان شهرنشین اقدام به احداث فضای سبز نموده است.
کارکرد و نقش پارک ها به ویژه در کلان شهرها بسیار مهم بوده و وجود آنها بخش جداناپذیری از مجموعه شهرها تلقی می شوند. ارزش و اهمیت پارک ها تا آنجاست که کارشناسان آن را به عنوان ریه تنفسی شهرها نام نهاده اند. به علاوه فضای سبز شهری می تواند فشارهای روحی، روانی و نیازهای جسمی انسان شهرنشین را نیز کاهش دهد. بی تردید فضای سبز، پارک ها و محیط زیست شهری را باید در زمره اساسی ترین عوامل پایداری حیات طبیعی و انسانی در شهرنشینی نوین به شمار آورد.
2-1-8- خدمات گردشگری
یکی از عوامل مهم در جذب گردشگر وجود تجهیزات و تسهیلات گردشگری می باشد. از جمله این خدمات که شامل فعالیت های اقتصادی مختلفی است که با هم ارتباطی مشخص دارند و در این صنعت گرد هم جمع شده اند عبارتند از:
➢ تورگردانان
➢ هتل داران
➢ رستوران داران
➢ راهنمایان تور
➢ دفاتر خدمات مسافرتی
➢ بازاریابان
➢ تولید کنندگان صنایع دستی
➢ مدیران صنعت حمل و نقل
که همه ی این ها در یک چیز با هم مشترک هستند و آن هم تامین رضایت مشتری است که به آن گردشگر می گوییم. تعاریف موارد فوق به طور خلاصه در ذیل امده است:
تورگردانان: وظایف آنها تهیه ی بسته ی سفر و عرضه ی ان به شکل مستقیم و غیر مستقیم است. منظور این است که آنها عناصری همچون حمل و نقل، اقامت و سایر خدمات را به صورتی جداگانه خریداری می کنند و پس از ترکیب آنها با هم، بصورت یک بسته ی سفر به شکل مستقیم یا غیر مستقیم به مشتریان (متقاضیان سفر) عرضه می کنند.
صنعت هتل داری و خدمات اقامتی: باید بگوییم که جاذبه های گردشگری تنها شامل سفر یا رونق این صنعت نمی باشد. بلکه امکاناتی برای جابجایی و اقامت گردشگران هم باید فراهم باشد.
از گذشته های دور، مسافران برای استراحت و صرف غذا به استراحت گاه های عمومی مراجعه می کردند. مهمان پذیرها در قرن 15 میلادی در اروپا به وجود آمدند. نخستین مهمان پذیرها به نام «تخت خواب و صبحانه» بود که افراد در خانه های شخصی شان با مبلغی کم از مسافران پذیرایی می کردند. در سال 1774 میلادی نخستین هتل در لندن افتتاح شد. در ایالات متحده هم نخستین هتل با تجهیزات امروزی در سال 1892 میلادی در بوستون ساخته شد.
تسهیلات اقامتی شامل تمام امکاناتی است که هدف اصلی آنها تدارک جا و مکان برای اقامت شبانهی گردشگران است. اما معمولا خدمات جزئی دیگری از جمله رستوران، سونا، استخر و مانند اینها را ارایه می کند که اهالی بومی هم از آن بهره مند می شوند. (زاهدی و رنجبریان، 1388:ص42)
راهنمایان تور: در میان نیروی انسانی شاغل در بخش گردشگری، راهنمایان تورهای گردشگری که اصطلاحا تورلیدر (تورگردان) نامیده می شوند، نقش موثری در هدایت و تامین نیازمندی های مادی و معنوی و غنای روحی گردشگرها دارند. عموما تورلیدرها می بایست اطلاعات جامع و وسیعی در زمینه های مختلف مربوط به حرفه خود داشته باشند و افق دید آنها بسیار وسیع و به عبارتی دیگر کلی گرا باشند. (رضوانی، 1385: صص122-123)
بازاریابی: در اجرای این امر لازم است که آمار گردشگران دقیقا مورد بررسی قرار گیرد و اثرات اقتصادی و مالی آن تجزیه و تحلیل گردد و با توجه به نتایج به دست آمده طرح ها و برنامه های لازم در جهت توسعه و تکامل جهانگردی پی ریزی شود. در مسائل مربوط به بازاریابی باید انواع مسائل توسعه اجتماعی، فرهنگی، سیاسی و اقتصادی کشورهای مورد نظر و بازارهای صادر کننده جهانگرد دقیقا مورد توجه و بررسی قرار گیرند تا بتوان بر اساس آنچه به دست آمده است، برنامه های لازم را طرح ریزی نمود. (همان:ص119)
دفاتر خدمات مسافرتی: مهم ترین کار آژانس های گردشگری، برآورد تقاضا یا ایجاد تقاضای مثبت نسبت به جادبه های گردشگری و به نوعی پیش بینی انگیزه های مردم برای مسافرت است. دفاتر خدمات مسافرتی و گردشگری نقش تسهیل کننده در کانال توزیع خدمات صنعت گردشگری و تدارک زمینه مناسب مواجهه متقاضیان و عرضه کنندگان ایجاد بازار را بر عهده دارند. تبلیغات در رسانه های جمعی، تهیه و توزیع انواع نقشه ها و بروشورهای تبلیغی، راهنمای سفر و برنامه های سفر برای گردشگران از مهم ترین کار دفاتر گردشگری در دادن اطلاعات به گردشگران و رقابت با سایر موسسات است. (مقاله، بررسی دفاتر خدمات گردشگری در جذب گردشگران و توسعه صنعت گردشگری، ابراهیم اشرفی)
2-2- پیشینه گردشگری
2-2-1- گردشگری در دین مبین اسلام
در قرآن کریم،1 نهج البلاغه، سخنان ائمه معصوم2و بزرگان، همواره مسلمانان به انحاء مختلف به جهانگردی تشویق و ترغیب شده اند که حاصل آن جهانگردی مسلمانان سده های اوّل اسلام است که علاوه بر بسط و گسترش فرهنگ اسلامی در اقصی نقاط جهان موجب پیدایش «سفرنامه های ناشناخته» بوده است.
با ذکر این نکته که در باور ما مسلمانان، تمام سفرها تمهیدی است برای سفر به سوی او و با کمالات صعود‌کردن به دارالقرار الله است و نهایتاً اینکه درجهانگردی‌وگردشگری‌همواره‌رشدوتعالی‌انسان مدّنظر بوده است.
2-2-2- پیشینه تاریخی گردشگری
گردشگری پدیده‌ای است کهن، پویا، مداوم و ماندگار اجتماعی که از دیر باز در تمامی جوامع انسانی وجود داشته و عمری به اندازه‌ تاریخ و تمدن بشری دارد. نامه ها، سفرنامه ها، خاطرات، یادداشتها از آثار و دست آورد های پدیدۀ گردشگری در دوران گذشته و انتقال فرهنگ و تمدن جامعه ای به جامعه دیگر، در دورۀ متأخر است که ارزش و اهمیّت آنها پس از گذشت دوران و قرون متمادی همچنان باقی است و روز به روز بر اعتبار آنها افزوده می شود.
گردشگری و جهانگردی در دنیای قدیم در حیطه گروه خاصی از جوامع انسانی قرار داشت. مسافرتهای استثنائی ماجراجویان، سفرهای علمی سیاحان به منظور کشف سرزمینهای ناشناخته و انجام مسافرتهایی با انگیزه های تجاری و مذهبی، اشکال عمدۀ گردشگری و جهانگردی را تشکیل می داد، به عنوان مثال ناصر خسرو3و مارکوپولو4به دلایل مذهبی و یا شناخت ناشناخته ها سفر می کردند.در قرون وسطی نیز سفرهای دور و طولانی در انحصار بازرگانان و دریانوردان بود.
بنابر اطّلاعات تاریخی، مسافرتهای تفریحی از اوائل قرن شانزدهم شروع شد و در قرن هفدهم رفته رفته گسترش یافت و با ایجاد آژانسهای توریستی سازمان یافته جنبۀ عمومی به خودگرفت و بعد از جنگ جهانی دوّم بعنوان یک پدیدۀ مهّم اقتصادی در بین کشورهای صنعتی مطرح شد.
گردشگری بر بنیاد عامل اساسی سفر و جابجایی قرار دارد که دگرگونی های آن تابع عوامل مختلفی واز جمله ناشی از انگیزۀ سفر و وسائل حمل و نقل می باشد. (رهنمائی، 1369:ص5) با ظهور راه آهن در قرن نوزدهم تحول عظیمی در صنعت حمل و نقل به وجود آمد که پیدایش آنرا می توان نقطۀ عطفی در تاریخ سفر و مسافرت محسوب کرد زیرا هم موجب خارج شدن سفر از انحصار طبقه ثروتمند و هم کاسته شدن نارسائی های مربوط به وسایل حمل و نقل و راههای ارتباطی شد و جابجائی سریع، راحت و مطمئنی را فراهم آورد. تحولات مذکور منجر به ایجاد و پیدایش تشکیلات سازمان یافته، گردشگری (جهانگردی) شد، بطوریکه حتی می توان گفت توسعۀ گردشگری مرهون پیشرفتهای حاصل در وسائل حمل ونقل بوده است که تحوّل بزرگی در صنعت گردشگری بوجود آورد.
پیدایش جهانگردی و گردشگری با مفهوم امروزی آن ناشی از تحولات قرن نوزدهم است که انقلاب صنعتی موجب اختراع وسائل رفاهی بسیاری شد و هواپیما، کشتی، قطار و اتومبیل هر کدام به نوعی موجبات گسترش گردشگری را بیش از پیش فراهم آورد. (شکویی، 1372:ص214)
پدیدۀ سیر و سیاحت پس از انقلاب صنعتی و طی دورۀ معاصر و بویژه در طول قرن اخیر به صورت شگفت آوری توسعه یافته است، چنانکه در دهه های گذشته و بویژه بعد از جنگ جهانی دوّم تعداد سفرهای بین قاره ای، کشوری و منطقه ای دنیا به میلیارد ها مورد افزایش یافته است و همزمان با این افزایش سفرهای ملّی و بین اللملی، که حجم عظیمی از آنها به انواع سفرهای سیاحتی اختصاص دارد دانش و تکنولوژی جدیدی به نام صنعت توریسم و گردشگری به وجود آمده که نقش مهّمی در مناسبات بین المللی و توسعۀ اقتصادی، اجتماعی کشورها بر عهده گرفته است.
اطلاق عنوان صنعت به جریان سیر وسیاحت و گردش، موضوع قابل توجهّی است که عمدتاً از خصوصیات و ویژگیهای جریان گردشگری ناشی می شود. جریان توریسم و گردشگری در دورۀ معاصر از کلیة اصول و قواعد تعریف صنعت مانند: منابع، امکانات، سرمایه گذاری، تأسیسات و تجهیزات، بهره برداری و دانش فنی، نیروی انسانی و مدیریت، تبلیغات، آموزش و پژوهش، مقررات و بالاخره بازار فروش و … برخوردار است که در ارتباط با سایر بخش های اقتصادی ـ اجتماعی اهمیتی دو چندان می‌یابد.
با توّجه به اهمیت صنعت گردشگری، سازمانی به نام سازمان جهانی جهانگردی (WTO) تشکیل گردید و در بیست و هفتم سپتامبر سال 1979، اساسنامۀ آن تصویب و به عنوان عامل اصلی سازمان ملّل متحد در زمینة گردشگری آغاز به کار کرد. مقر دائمی سازمان (WTO) در شهر مادرید پایتخت اسپانیا است و هم اکنون در حدود 196 کشور در آن عضویت دارند و کشور عزیزمان ایران در سال 1342 به عضویت آن سازمان و کمیسیون منطقه ای آن برای جنوب آسیا درآمده است. (والائی، 1385:ص5)
اهداف این سازمان عبارت است از گسترش و توسعة جهانگردی با در نظر گرفتن کمک به «توسعۀ اقتصادی، تفاهم بین اللملی، صلح و احترام جهانی بدون هیچ گونه تمایز از نظر نژاد، جنس، زبان و مذهب».
فعالیتهای تحقیقاتی سازمان(WTO) شامل بازارهای گردشگری، تسهيلات خدمات و امکانات گردشگری، تشکیلات و برنامه ریزی، تبلیغات و بازاریابی و تمامی اطلاعات موجود در زمینۀ گردشگری بین المللی و داخلی از جمله اطلاعات آماری و قوانین و مقررات مربوط و تجزیه و تحلیل اقتصادی و همچنین طرح ملّی گردشگری کشورها می باشد. (همان:ص5)
در مجموع می توان گفت ایجاد تسهیلات گوناگون که به گردشگری رونق بخشید، موجب گردیده است که صنعت گردشگری به صورت یک احتیاج عمومی و اجتماعی مطرح گردد. در این بخش لازم است علل اطلاق صنعت به توریسم و گردشگری را بیان نمائیم:
اساس نیازهای توریسم را آن دسته از فعالیتهایی تشکیل می دهد که صرفاً برای سیاح و جهانگرد (گردشگر) اقدام به تولید و عرضه آن می کنند. چنان که به کار گیری عنوان «صنعت توریسم» از طرف پژوهشگران و صاحبنظران از همین مسأله ناشی شده است. چرا که صنعت عبارتست از یک عده اعمال و رفتارهایی که در طی مراحل مختلف مواد بی ارزش یا کم ارزش و غیر قابل استفاده را به کالاهایی با ارزش و موادی قابل استفاده تبدیل کنند. (قره نژاد، 1382:ص12)
نباید فراموش کنیم در صنعت تنها کیفیت عالی تولید، موفقیت همان صنعت را به دنبال ندارد، بلکه بازار یابی قوی است که به وسیله شیوه های علمی متنوع و منطبق با شرایط زمان و مکان، مصرف کننده را از کم و کیف تولید آگاه می سازد. یعنی در موفقیت تولیدات صنعتی و استمرار آن، شیوه های بازاریابی به اندازه کیفیت کالا و خدمات، شرط اساسی و لازم به حساب می آید. پس عرضه را می توان عامل مهّم در توسعه و گسترش توریسم دانست.
در ضمن سیاحت به غیر از عرضة یک رشته از نیازهای روزانه، برخی از مواد، ابزارها و تولیدات تفننی برای شاد زیستن و شاد بودن عرضه می شود که در اقتصاد توریسم به آنها کالاها و خدمات واسطه ای می گویند. (قره نژاد، 1378:ص163)
2-2-3- پیشینه گردشگری در ایران
سرزمین کهن ایران به سبب سابقه مدنیت طولانی و برخورداری از مواهب تشکل های فرهنگی و علمی همواره مورد توجه سیاحان و ماجراجویان بوده است. در دوران هخامنشیان برای راحتی مسافران اقداماتی همانند جاده شاهی و ساخت کاروانسراها و پل ها را می توان نام برد و یا از جاده ابریشم در زمان اشکانیان می توان یاد کرد. با گذشت دو قرن بعد از اسلام و ظهور سلسله های قدرتمند و پایدار و رواج امنیت، سفر اهمیت دیرین خود را بازیافت. در این دوران تحقیقات جغرافیایی انگیزه مهمی برای سیاحان محقق به شمار می رفت تا جائی که «یاقوت حموی» معتقد بود که جغرافیا علمی است که مورد علاقه خداوند است. در زمان شاه عباس اول صفوی گردشگران از امکانات بسیار زیادی استفاده می کردند که این خود باعث روی آوردن آنها به ایران و توصیف زیبائی های ایران بعد از برگشتن آنها می شد، از این میان می توان از «برادران شرلی»، «تاورنیه» و «شاردن فرانسوی» یاد کرد. این توصیف ها از ایران باعث شد که در دوران ثبات سیاسی قاجاریه گردشگران اروپایی با انگیزه ها و اهداف مختلف به ایران سفر کنند. همین امر موجب اقداماتی از طرف امیرکبیر برای آبادانی راه ها و کاروانسراها و ایجاد واحدهای پذیرایی برون شهری در طول مسیرهای خارج از شهرها گردید. همچنین در این زمان به دستور ناصرالدین شاه جهت رفاه حال عموم بین قم و تهران جاده شوسه ای احداث گردید و کتابچه ای حاوی دستورالعمل جهت رفاه مسافران چاپ شد. بعد از قاجاریه همراه با تحولات جهانی و توصیه های سازمان ملل قوانین و مقررات جدید به تصویب رسید و سازمان های مسئول امر گردشگری تاسیس شدند. (محقق داماد، 1377:ص17 )
2-2-3-1- سابقه مراکز و سازمان های گردشگری در ایران
جهانگردي در ايران از نيم قرن پيش با تشكيل اداره‌‌اي به نام ادارة امور جهانگردي در وزارت كشور تشكيل گرديد. فعاليت اين اداره محدود به چاپ نشرياتي به صورت كتابچه‌هاي كوچك راهنما، به منظور راهنمايي توريستها و معرفي ايران از نظر جغرافيايي،سياسي و اجتماعي بود.بعد از وقايع شهريور 1320، ادارة مذكور منحل و به جاي آن «شوراي عالي جهانگردي» زير نظر ادارة سياسي وزارت كشور تشكيل گرديد. در سال1333 بدنبال اهميت جلب توريست در كشور و اهميت اقتصادي آن، مجدداً با تشكيل اداره امور جهانگردي در وزارت كشور، فعاليتهاي توريستي در ايران وارد مرحلة جديدي شد. (مرسلوند، 1376: ص27)
در سال1340، بمنظور تعيین خط‌مشي و برنامه‌هاي اجرايي ادارة امور جهانگردي در وزارت كشور، «شوراي عالي جهانگردي» با حضور12 نفر از نمايندگان وزارتخانه‌ها و مؤسسات دولتي و سه نفر از اشخاص مطلع و بصير در امور جهانگردي تشكيل شد و بدين ترتيب توريسم و گردشگري در ايران داراي انديشه و جايگاهي شورائي گرديد.
ايجاد اين تشكيلات يك سلسله فعاليتهايي را موجب شد و با آنكه تحولات انجام شده بدون برنامه و غير متشكل بود ولي توجه و علاقه خارجيان را به بازديد از ايران افزايش داد و همين امر موجب نياز به اقدامات اساسي را در اين زمينه محسوس گردانيد و نخستين گام براي ايجاد سازماني را براي هماهنگي و نظارت بر كلية فعاليتهاي جهانگردي كشور، را موجب شد.
در فروردين سال1342، سازماني به نام «سازمان جلب سياحان» تأسيس گرديد و اقدامات زيربنائي و مؤثري را براي توسعة گردشگري كشور به عمل آورد.
در سال 1353 سازمان مذكور با وزارت اطلاعات وقت ادغام گرديد و تشكيلات جديد تحت نام «وزارت اطلاعات و جهانگردي» شروع به فعاليت نمود كه چهار شركت سهامي به اسامي «شركت سهامي تأسيسات جهانگردي ايران»، «شركت سهامي گشتهاي ايران»، «شركت سهامي مركز خانه‌هاي ايران»، « شركت سهامي مراكز جهانگردي براي ورزشهاي زمستاني» تحت نظر اين وزارتخانه به فعاليت مشغول بودند. (مرسلوند، 1376: ص27)
پس از پيروزي انقلاب اسلامي، در سال 1358، به منظور جلوگيري از تداخل وظيفه و هماهنگ نمودن فعاليتهاي ايران گردي و جهانگردي و اعمال سياست صرفه‌جوئي، طبق مصوبة شوراي انقلاب چهار شركت مذكور در يكديگر ادغام شده و تحت عنوان «سازمان مراكز ايرانگردي و جهانگردي» با بافت جديد و خط‌مشي متفاوت با گذشته شروع به فعاليت نمود.
در سال1382، با هدف تجميع مديريتهاي متعدد در امر گردشگري، «سازمان ميراث فرهنگي و امور گردشگري» با ادغام سازمانهاي «ميراث فرهنگي» و «مراكز ايرانگردي و جهانگردي» و زير نظر مستقيم رياست جمهوري، تشكيل و آغاز به فعاليت نموده است كه وظيفه سياستگذاري، برنامه‌ريزي، نظارت و كنترل آموزش جهانگردي، مطالعات و تحقيقات در زمينه‌هاي مختلف گردشگري به همراه وظايف مربوط به امور ميراث فرهنگي بر عهدة اين سازمان است.
2-3- انواع گردشگری
توريسم يا گردشگری به دو دسته تقسيم می شود: داخلی و خارجی. گردشگری داخلی عبارت است از سفرهايی كه با انگيزه ها و شرايط گردشگری بين المللی اما در داخل محدوده يك كشور صورت می گيرد. به علت سهولتی كه در بطن گردشگری داخلی وجود دارد، اين نوع گردشگری از رونق بيشتری برخوردار است و سهولت آن را عواملی مانند كوتاهی فاصله ها، آشنايی قبلی با محيط و فضا، آشنايی با زبان رايج، عدم مقررات عبور از مرز و گمركات و تبديل پول و …، اطمينان كلی مسافر به تأمين ناشی از بومی بودن و صرفه جويی يا لااقل تصور صرفه جويی در هزينه های سفر به خصوص حمل و نقل پديد می آورند (ديبايی، 1371:ص28). به علاوه عامل درآمد افراد در انتخاب سفرهای داخلی به جای مسافرت های خارجی تأثیر به سزایی دارد.
هر منطقه برای جلب گردشگر از نقاط ديگر و با انگيزه های متفاوت از منابع گردشگری خود سود می برد. اين مناطق عمدتاً به دو دسته تقسيم می شوند:
الف) جاذبههای مهيا: كه منظور از آن عوامل طبيعی از قبيل آب و هوای خوش، مناظر مطلوب، امكان ماهيگيری، دريانوردی و اسكی روی آب، آب های گرم معدنی، امكان كوهنوردی و اسكی، شكار و … می باشد. برای استفاده از جاذبههای مهيا، گردشگری تحت عناوين گردشگری تفريحی، درمانی و ورزشی صورت می پذيرد.
ب) جاذبه های نامهيا: به عواملی گفته می شود كه به دست بشر ساخته شده اند و از آنها برای جلب گردشگر استفاده می كنند مانند: موزه ها، آثار باستانی و تاريخی، نمايشگاه ها، زیارت گاه ها و غیره. برای استفاده



قیمت: تومان

c (759)

دانشگاه مراغه
دانشکده علوم پایه
گروه شیمی
پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته شیمی آلی
عنوان:
شناسايي سرطان ریه با استفاده از نانوحسگر زيستي بر پايه‌ی
نانوهيبريد گرافن اكسيد – DNA
استاد راهنما:
دکتر باقر افتخاری سیس
استاد مشاور:
دکتر فرخ کریمی
پژوهشگر:
مریم انوری
دی 93
شکر شایان نثار ایزد منان که توفيق را رفیق راهم ساخت تا اين پايان نامه را به پايان برسانم.
از استاد فاضل و اندیشمند جناب آقای دکترباقرافتخاری سیس به عنوان استاد راهنما که همواره مرا یاری نموده‌اند، کمال تشکر و قدردانی را دارم.
از خانم دکتر مریم زیرک که زحمت داوری این پایان نامه را برعهده گرفتند کمال تشکر و قدر دانی را دارم.
از جناب آقای دکتر فرخ کریمی به خاطر مشاوره‌های ارزشمندشان تشکر می‌کنم.
از نماینده‌ی محترم تحصیلات تکمیلی جناب آقای دکتر مجتبی امینی کمال تشکر را دارم.
از استادان گرانقدر جناب آقای دکتر غلامرضا مهدوی‌نیا، دکتر اسرافیلی، دکتر ایرانیفام، دکتر صادق رستمی‌نیا و دکتر کریم کاکایی تشکر و قدردانی می‌کنم.
از آن دو عزیزی که همواره چراغ روشنی بخش زندگی‌ام هستند پدر و مادرم کمال تشکر و قدر دانی را دارم.
درپایان از همسر عزیزم، که سایبان عشق و آرامش و تکیه‌گاه امن و امید بودنم است تشکر و قدردانی می‌نمایم به پاس محبت و زحمات بی دریغش.

چکیده
امروزه سرطان ریه یکی از شایع‌ترین بیماری‌ها در سراسر جهان محسوب می شود و دارای بالاترین آمار مرگ‌ومیر در بین انواع سرطان است. لذا تشخيص زودهنگام اين بيماري از اهميت ويژه‌اي برخوردار می‌باشد. با توجه به اینکه روش‌هاي متداول براي شناسايي سرطان ريه پرهزینه و زمان‌بر مي‌باشند، ارائه روش‌هاي ارزان‌تر و سريع‌تر مورد توجه ويژه‌اي قرار گرفته است. با پیشرفت چشمگیر فناوری نانو در سال‌های اخیر و توسعه‌ی نانو مواد مختلف، فعاليت‌هايي در اين زمينه صورت گرفته است. مطالعات اخیر نشان می‌دهند که نانوماده‌ی گرافن اکسید به علت داشتن خواص منحصر به فرد، در زمینه‌ی طراحی نانوحسگرهای زیستی برای شناسایی سرطان ریه، پتانسیل بالایی دارد.
در پایان‌نامه‌ی حاضر نانوحسگر زيستي بر پايه‌ی نانوهيبريد گرافن اكسيد-DNA برای شناسایی جهش‌های حذفی عامل سرطان ریه ارائه شده است. در این روش، شناسایی جهش‌ها با استفاده از پروب DNA نشاندار شده با FAM و از طریق طیف‌سنجی فلوئورسانس انجام شده است. همچنین گرافن اکسید با استناد به روش هامر سنتز شده، و با استفاده از طیف‌سنجی‌های FT-IR، UV-Vis و تصویر TEM بررسی و مورد تایید قرار گرفته است.

کلیدواژه: گرافن اکسید، نانوحسگر زیستی، سرطان ریه، DNA، جهش حذفی

فهرست مطالب
عنوانصفحه
فصل اول: مقدمه و بررسی منابع1
1-1- سرطان ریه2
1-1-1- عوامل خطرساز3
1-1-2- تغییرات ژنی عامل سرطان ریه4
1-2- اهمیت شناسایی سرطان ریه5
1-3- روش‌های شناسایی سرطان ریه6
1-3-1- نانوسیم‌های سیلیکا7
1-3-2- نانوذرات طلا10
1-3-3- نانولوله‌های کربنی13
1-3-4- نقاط کوانتومی17
1-4-گرافن21
1-5-گرافن اکسید24
1-6-کاربردهای گرافن اکسید27
1-6-1-کاربرد گرافن اکسید در بیوالکتروشیمی28
1-6-2- کاربردهای پزشکی و زیستی گرافن اکسید29
1-7- هدف از کار پزوهشی حاضر38
فصل دوم: بخش تجربی39
2-1- مواد و دستگاه‌ها40
2-2- تهیه‌ی بافر Tris-HCl42
2-3- سنتز گرافن اکسید42
2-4 آماده‌سازی محلول‌‌ها برای اندازه‌گیری طیف‌ فلوئورسانس43
2-4-1- تهیه‌ی محلول مرحله‌ی اول43
2-4-2- تهیه‌ی محلول مرحله‌ی دوم43
2-4-3- تهیه‌ی محلول‌های مرحله‌ی سوم44
2-4-4- تهیه‌ی محلول مرحله‌ی چهارم44
2-4-5- تهیه‌ی محلول‌های مرحله‌ی پنجم44
2-4-6- تهیه‌ی محلول‌های مرحله‌ی ششم45
فصل سوم: نتایج و بحث46
3-1- تهیه گرافن اکسید از گرافیت47
3-2- بررسی طیف UV-Vis گرافن اکسید48
3-3- تفسیر طیف IR گرافن اکسید49
3-4- بررسی تصویر TEM گرافن اکسید49
3-5- انتخاب بیومارکر سرطان ریه50
3-6- تفسیر طیف‌های نشری53
3-6-1- بررسی طیف فلوئورسانس DNA پروب53
3-6-2- بهینه‌سازی زمان جذب DNA پروب بر سطح GO54
3-6-3- بهینه‌سازی مقدار GO در حضور DNA پروب56
3-6-4- بررسی طیف فلوئورسانس کمپلکس DNA-GO پروب در حضور DNA هدف (DNA سالم)57
3-6-5- بهینه‌سازی زمان هیبرید شدن DNA هدف با DNA پروب در حضور GO58
3-6-6- بررسی تغییرات شدت فلوئورسانس کمپلکس DNA-GO پروب در حضور غلظت‌های مختلف DNA هدف60
3-6-7- بررسی طیف‌ فلوئورسانس DNA-GO پروب در حضور mDNA (DNA جهش‌دار)62
3-7- شناسایی سرطان ریه63
3-8- نتیجه‌گیری65
3-9- پیشنهادات66
منابع67
فهرست اشکال
عنوانصفحه
شکل1-1 تصویر SEM نانو سیم‌های سیلیکا8
شکل1-2 پروتکل استفاده شده در روش حاضر8
شکل1-3 ولتاگرام ثبت شده برای نمونه‌های بدون آنتی ژن (قرمز) و دارای آنتی ژن (سبز)10
شکل1-4 حسگرهای بر پایه‌ی نانوذرات طلا11
شکل1-5 پاسخ حسگرها به نمونه‌های سرطانی و سالم12
شکل1-6 پاسخ حسگرها به چهار تا از بیومارکرهای سرطان ریه در غلظت‌های مختلف و آب13
شکل1-7 نحوه تشکیل نانولوله‌های کربنی از صفحات گرافن14
شکل1-8 نانولوله‌های کربنی تک دیواره (SWCNT)14
شکل1-9 نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT)15
شکل1-10 فرآیند عامل‌دار شدن نانولوله‌های کربنی تک دیواره15
شکل1-11 .a تصویر SEM نانولوله‌های عامل‌دار شده، .bبرش عرضی الکترود ID16
شکل1-12 طرح کلی از دستگاه تست16
شکل1-13 نحوه‌ی تشکیل نانو کامپوزیت‌های Fe3O4/CdSe–CdS/APS18
شکل1-14 نحوه‌ی طراحی حسگر ECL19
شکل1-15 MNP/CdSe–CdS (a (b MNP/CdSe–CdS/APS (c MNP/CdSe–CdS/APS/Au NPs20
شکل1-16 منحنی کالیبراسیون استاندارد برای شناسایی آنتی‌ژن CEA21
شکل1-17 گرافن22
شکل1-18 A. فولرن، B. نانولوله‌های کربنی تک جداره، C. گرافن، D. گرافیت23
شکل1-19 مدل‌های ساختاری پیشنهادی برای GO26
شکل1-20 مدل ساختاری لرف – کلی‌نوسکی27
شکل1-21 اتصال الکتریکی پروتئین‌ها به وسیله‌ی GO در الکتروشیمی.29
شکل1-22 روش تثبیت پپتید بر سطح GO30
شکل1-23 شناسایی کاسپاز3 با استفاده از نانوهيبريد گرافن اكسيد- پپتید31
شکل1-24 نحوه‌ی تشکیل کمپلکس Ab-DNA-AuNP32
شکل1-25 حسگر زیستی بر پایه‌ی GO.32
شکل1-26 نحوه‌ی شناسایی چند DNA هدف33
شکل1-27 طیف فلوئورسانس اسکن همزمان34
شکل1-28 a. طیف فلوئورسانس اسکن همزمان در حضور غلظت‌های مختلف DNAهای هدف، منحنی‌های کالیبراسیون برای تعیین کمی غلظت DNA ویروس‌های b. ایدز c. آبله d. ابولا35
شکل1-29 نحوه‌ی شناسایی DNA با استفاده از GO36
شکل1-30 طیف نشری فلوئورسانس P1 در شرایط مختلف P1 (aدر حضور بافر Tris-HCl37
شکل1-31 طیف نشری فلوئورسانس آپتامر- GO در حضور غلظت‌های مختلف ترومبین38
شکل3-1 تبدیل گرافیت به گرافن‌اکسید47
شکل3-2 طیف UV-Vis گرافن اکسید48
شکل3-3 طیف IRگرافن اکسید49
شکل3-4 تصویر TEM گرافن اکسید50
شکل3-5 ژن‌های بیومارکر رایج در سرطان ریه از نوع NSCLC51
شکل3-6 جهش‌های ژن egfr و فراوانی آن‌ها53
شکل3-7 طیف فلوئورسانس DNA پروب و DNA+GO پروب54
شکل3-8 طیف فلوئورسانس DNA پروب در حضور GO در زمان‌های مختلف55
شکل3-9 نمودار تغییرات شدت فلوئورسانس DNA+GO پروب برحسب زمان56
شکل3-10 طیف فلوئورسانس DNA پروب در حضور حجم‌های مختلف GO (با غلظت mgml-1 1)57
شکل3-11 نمودار تغییرات شدت فلوئورسانس DNA+GO پروب برحسب حجم GO 57
شکل3-12 طیف فلوئورسانس GO+ DNAپروب وDNA هدف +GO+DNA پروب58
شکل3-13 طیف فلوئورسانس DNA-GO پروب در حضور DNA هدف در زمان‌های مختلف59
شکل3-14 نمودار تغییرات شدت فلوئورسانس DNA-GO پروب در حضور DNA هدف برحسب زمان60
شکل3-15 طیف فلوئورسانس DNA-GO پروب در حضور غلظت‌های مختلف DNA هدف61
شکل3-16 نمودار تغییرات شدت فلوئورسانس DNA-GO پروب برحسب غلظت‌ DNA هدف61
شکل3-17 نمودار تغییرات شدت فلوئورسانس DNA-GO پروب برحسب غلظت‌ DNA هدف در غلظت‌های کمتر از 40 پیکومولار62
شکل3-18 طیف فلوئورسانس mDNA +GO+DNA پروب و GO+DNA پروب63
شکل3-19 پاسخ نانوحسگر زیستی به DNA هدف (DNA سالم) و mDNA (DNA جهش‌دار)64
شکل3-20 مقایسه‌ شدت نشر فلوئورسانس DNA-GO پروب در حضور دو DNA (سالم و جهش‌دار)64

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

1-1- سرطان ریه
سرطان يك بيماري ژنتيكي است و در اثر رشد و تقسيم غيرقابل كنترل سلول‌ها در قسمتی از بدن بوجود مي‌آيد كه نتیجه‌ی اثر عوامل محيطي و اختلالات ژنتیكي است. به عبارت دیگر سرطان در اثر يك سري جهش‌هاي متوالي در ژن‌هاي انسان اتفاق مي‌افتد. امروزه بیش از 200 نوع سرطان وجود دارد که یکی از شایع‌ترین نوع آن سرطان ریه است.
سرطان ریه دومین سرطان رایج در بین زنان و مردان است و یکی از قابل‌پیشگیری‌ترین انواع سرطان می‌باشد. بطور کلی دو نوع سرطان ریه وجود دارد:
1) سرطان ریه با سلول‌های کوچک1 (SCLC)
2) سرطان ریه با سلول‌های غیرکوچک2 (NSCLC)
که نحوه‌ی رشد و انتشار هر دو در بدن و نیز روش درمان آن‌ها متفاوت است. انواع سرطان ریه براساس نمای ظاهری سلول‌ها زیر میکروسکوپ طبقه‌بندی می‌شوند. سرطان ریه با سلول‌های غیرکوچک (NSCLC) نیز به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شود: 1) سرطان بافت سطحی3، 2) سرطان غدد تراوش‌کننده‌ی مخاط و رگ‌های لنفاوی4 (اپيتليوم غده‌اي) و 3) سرطان ریه با سلول‌های بزرگ5 [1و 2]. در بین افراد مبتلا به این نوع سرطان حدود %90-85 موارد از نوع NSCLC و حدود %15-10 موارد از نوع SCLC می‌باشد.
شایع‌ترین علائم بالینی سرطان ریه شامل سرفه‌ی مداوم و مزمن، درد قفسه‌ی سینه، بی‌اشتهایی، کاهش وزن، خلط خونی، تنگی نفس، عفونت‌هاي تنفسی مثل برونشیت، شروع خس خس سینه و … می‌باشد، که معمولا در مراحل اولیه‌ی بیماری ظاهر نمی‌شود. از این رو آمار مرگ و میر این نوع سرطان بسیار بالا است [3].

1-1-1- عوامل خطرساز
استعمال دخانیات به ویژه مصرف سیگار مهم‌ترین عامل خطرساز براي ايجاد سرطان ريه است [4]، چرا كه تقریبا %90‌ بیماران دارای سرطان ریه سیگاری هستند و خطر ابتلا به سرطان ريه حدود 20 تا 40 برابر در افراد سيگاري بيشتر از افراد غيرسيگاري است. استعمال دخانیات علت اصلی ابتلای تقریبا %79‌ زنان و %90 مردان به سرطان ريه گزارش شده است و نیز %90 مرگ و میر‌های ناشی از سرطان ريه در اثر استعمال دخانیات اتفاق می‌افتد [5].
گاز رادون دومین علت عمده سرطان ریه بعد از استعمال دخانیات است [6]، این گاز رادیواکتیو، بی‌بو، بی‌مزه و بی‌رنگ است و به طور طبیعی از شکستن اورانیوم در خاک‌ها و سنگ‌ها تشکیل می‌شود. طبق آمار، سالیانه مواجهه با این گاز در بیش از 20000 مرگ ناشی از سرطان ریه در ایالات متحده آمریکا دخیل است [7]. سایر مواردی که خطر ابتلا به این نوع سرطان را افزایش مي‌دهند و در محیط کار وجود دارند شامل: هیدروکربن‌های آرماتیک چندحلقه‌ای، آرسنیک، آزبست، کادمیوم، بریلیوم، ترکیبات حاوی نیکل و کروم، اترهای کلرومتیل و … مي‌باشند [4]. همچنین مواردی نظیر آلودگی هوا، پيشينه‌ی خانوادگی ابتلا به سرطان ریه، پرتودرمانی ریه‌ها، رژیم غذایی نامناسب، سن بالا، تغییرات ژنی موروثی و اکتسابی و … از عوامل سرطان ریه می‌باشند.

1-1-2- تغییرات ژنی عامل سرطان ریه
در طی چندین سال اخیر، دانشمندان پیشرفت‌هاي زیادی در شناسایی اثر عوامل خطرساز بر روی تغییرات DNA و ژن‌ها که منجر به سرطانی شدن سلول‌ها مي‌شوند، داشته‌اند. آن‌ها مراحل توليد سرطان‌ها را تعيين كرده‌اند كه چندين ژن جهش‌دار در آن دخالت دارند اين تغييرات ژنتيكي باعث از هم گسيخته شدن نظم طبيعي تقسيم و تمايز سلول‌ها مي‌شود.
سرطان ریه اغلب نتيجه‌ی يكسري تغييرات ژنتيكي شامل فعال شدن پروتوانكوژن‌ها و تبديل آن‌ها به انكوژن‌ها6، و غير فعال شدن ژن‌هاي مهارکننده‌ی تومور7 (TSGs) و … است. پروتوانكوژن‌ها ژن‌هایی هستند که در حالت طبيعي مسئول تنظيم تقسيم و رشد سلول‌ها هستند و در صورتی كه جهش ژنتيكي پيدا كنند انكوژن ناميده مي‌شوند كه بيان ژني آن‌ها بسیار بالاست. و ژن‌های مهارکننده‌ی تومور ژن‌هایی هستند که تقسیم سلولی را کند کرده و زمان مرگ سلول‌ها را تعیین می‌کنند. فقدان ژن‌هاي مهار كننده‌ی ‌توموري باعث تقسيم غيرقابل كنترل سلول‌ها می‌شود.
انکوژن‌هایی که منجر به بیماری‌ سرطان ریه می‌شوند شامل c-myc، kras جهش یافته (درهیچ کدام از موارد سرطان ریه از نوع SCLC مشاهده نمی‌شود ولی در %20-15 موارد سرطان ریه از نوع NSCLC و اکثر موارد اپیتلیوم غده‌ای مشاهده می‌شود)، ژن egfr بیش از حد بیان شده، cyclin D1، BCL2 و … هستند. ژن‌های مهارکننده‌ی تومور (TSGs) درگیر در اکثر موارد سرطان ریه شامل p53 (در %90 موارد سرطان ریه از نوع SCLC و %50 موارد سرطان ریه از نوع NSCLC مشاهده می‌شود)، Rb (در %90 SCLC و %20 NSCLC مشاهده می‌شود)، p16 (در بیش از %50 NSCLC و کمتر از %1 SCLC مشاهده می‌شود) و … هستند. و ژن‌های hTR و hTERTتقریبا در همه‌ی انواع سرطان‌ ریه به صورت یک مکانیسم نامیرایی بیان می‌شوند [8].

1-2- اهمیت شناسایی سرطان ریه
سرطان ریه مهم‌ترین و شایع‌ترین علت مرگ ناشی از سرطان در بین مردان و زنان محسوب می‌شود. مرگ و مير بالاي این نوع سرطان، ناشي از ميزان ابتلاي بالا به بيماري و شانس بقاي پايين براي زنده ماندن است. اخیراً انجمن سرطان آمریکا بیش از 226000 مورد جدید سرطان ریه و بیش از 160000 مورد مرگ ناشی از آن را در آمریکا گزارش کرده است که حدود %27 مرگ‌های ناشی از انواع سرطان را تشکیل می‌دهد. و طبق آمارهای جهانی هر سال بیش از یک میلیون نفر در اثر این نوع سرطان جان خود را از دست می‌دهند [3و 9].
بیش از %80 بیماران سرطان ریه در کمتر از پنج سال از زمان شناسایی بیماری جان خود را از دست می‌دهند [10]، چرا که بیشتر آن‌ها در طی مراحل پیشرفته‌ی بیماری و زمانی که درمان آن چندان امکان‌پذیر نیست، متوجه بیماری می‌شوند از این رو شناسایی زودهنگام سرطان ریه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

1-3- روش‌های شناسایی سرطان ریه
تاکنون در زمینه‌ی پزشکی روش‌های مختلفی برای شناسایی سرطان ریه مورد استفاده قرار گرفته است که از جمله‌ی این روش‌ها می‌توان به عکسبرداری از قفسه‌ی سینه با تابش پرتوی ایکس8، سی‌تی‌اسکن9(CT scan) ، ام‌آرآی10 (MRI)، اسکن استخوان11، برونكوسكوپي12، آزمایش خلط13 و … اشاره کرد [11-13]. با پیشرفت‌های چشمگیر فناوری نانو در سال‌های اخیر و توسعه‌ی نانو مواد مختلف، شناسایی بیومارکر‌های سرطان با دقت و حساسیت بالا فراهم شده است. فناوری نانو روش‌های سریع‌تر، ارزان‌تر، دارای حد آشکارسازی پایین‌تر و آسان‌تری را جهت شناسایی سرطان ریه ارائه کرده است. نانو مواد مورد استفاده در این روش‌ها شامل، نانوسیم‌های سیلیکا14، نانوذرات طلا، نانو لوله‌های کربنی15، نقاط کوانتومی16، نانوذرات مغناطیسی و … می‌باشند [14].
بیومارکر‌ها یا نشانگر‌های زیستی، شاخصی از وضعیت زیستی بیماری هستند که برای تشخیص بیماری به کار می‌روند. همچنین این نشانگر‌ها برای مطالعه‌ی فرآیند‌های سلولی و شناخت یا کنترل توقف یا تغییر فرآیند‌های سلولی در سلول‌های سرطانی مورد استفاده قرار می‌گیرند [14]. نشانگر‌های زیستی می‌توانند پروتئین، DNA جهش‌یافته، RNA، لیپید، کربوهیدرات و مولکول‌های کوچک حاصل از متابولیسم سلولی باشند [15]. جدول 1-1 تعدادی از این بیومارکر‌ها را به عنوان نمونه نشان می‌دهد [14].
جدول 1-1 بیومارکر‌های مورد استفاده در شناسایی سرطان‌های مختلف
بیومارکرنوع سرطانPSA, PSMAپروستاتCEA, NSE ریهCA 19-9, BTAپانکراسNMP22, BTAمثانهCA 15-3, 27, 29, Her-2/neuسینه
1-3-1- نانوسیم‌های سیلیکا
نانوسیم‌های سیلیکا، نانو ساختارهای یک بعدی‌اند که در دو بعد کمتر از صد نانومتر و در یک بعد بیشتر هستند [16]. این نانو ساختارها با استفاده از روش رشد بخار- مایع- جامد17 (VLS) سنتز می‌شوند و در سال‌های اخیر به علت داشتن خواص فیزیکی، نوری و الکترونیکی ویژه، فوتولومینسانس، نسبت سطح به حجم بالا و سازگاری زیستی، بسیار مورد توجه محققان قرار گرفتند. تصویر SEM نانوسیم‌های سیلیکا با قطر میانگین 200 نانومتر در شکل 1-1 آورده شده است [17].

شکل1-1 تصویر SEM نانو سیم‌های سیلیکا

برای شناسایی سرطان ریه با استفاده از نانوسیم‌های سیلیکا، ابتدا به منظور تولید گروه‌های NH2 آزاد، نانوسیم‌های سیلیکا با APTMS18 (3-آمینو‌پروپیل‌تری‌متوکسی‌سیلان) عامل‌دار شده و سپس آنتی‌بادی‌های گیرنده‌ی آنتی‌ژن‌های سرطانی خاص طبق شکل 1-2 بر سطح نانوسیم‌های سیلیکا تثبیت شده است.

شکل1-2 پروتکل استفاده شده در روش حاضر

جهت کنترل اتصال‌های غیراختصاصی، از پروتئین مسدود ‌‌‌کننده استفاده شده است. آنتی‌ژن‌های سرطانی موجود در نمونه‌ی مورد نظر به آنتی‌بادی‌های موجود در سطح نانوسیم‌ها متصل شده، سپس آنتی‌بادی‌های آشکارساز که دارای آنزیم آلکالین فسفاتاز (AP) بودند به آنتی ژن‌های سرطانی متصل شده و این اتصال سبب شده است که تحت تاثیر آنزیم آلکالین‌ فسفاتاز، پارا‌نیترو‌فنیل‌فسفات (PNPP) به پارانیترو‌فنول (PNP) تبدیل شود (شما‌ی 1-1). پارا‌نیترو‌فنول که ترکیبی الکتروفعال است، در واکنش‌های الکتروشیمیایی شرکت کرده و در نهایت با استفاده از تکنیک ولتامتری میزان آنتی‌ژن سرطانی موجود در نمونه مشخص شده است.

شمای1-1 تبدیل آنزیمی PNPP به PNP در حضور آنزیم آلکالین ‌فسفاتاز
نمونه‌ای از ولتاموگرام‌های ثبت شده با استفاده از این روش در شکل 1-3 آورده شده است که در صورت عدم وجود آنتی ژن سرطانی هیچ پیکی در ولتاگرام مشاهده نشده است.

شکل1-3 ولتاگرام ثبت شده برای نمونه‌های بدون آنتی ژن سرطانی (قرمز) و دارای آنتی ژن سرطانی (سبز)
در این روش شناسایی، آنتی‌ژن‌های سرطانی IL-1019 و OPN20 به عنوان بیومارکر سرطان ریه مورد استفاده قرارگرفته‌اند و حد آشکارسازی روش برای نمونه‌های خالص ایده آل کمتر از fgml-1 1 و برای نمونه‌های کلینیکی pgml-1 1 تعیین شده است [18].

1-3-2- نانوذرات طلا
شناسایی سرطان ریه با استفاده از نانو ذرات طلا، طی چند مرحله صورت گرفته است. در مرحله‌ی اول هوای بازدم بیماران سرطانی جمع آوری شده و در مرحله‌ی دوم ترکیبات آلی فرار21 (VOCs) موجود در هوای بازدم بیماران سرطانی که به عنوان بیومارکرهای سرطان ریه در نظر گرفته شده بودند با استفاده از روش‌های خاصی شناسایی شده‌اند.
در مراحل بعد حسگرهایی بر پایه‌ی نانو ذرات طلا طراحی شده‌اند که در این حسگرها، نانو ذرات طلا با ضخامت پنج نانومتر به وسیله‌ی گروه‌های آلی مختلف از جمله دکان‌تیول، 1-بوتان‌تیول، 2-اتیل‌هگزان‌تیول، هگزان‌تیول، 2-‌مرکاپتو‌بنزاکسازول و … عامل‌دار شده‌اند و سپس نانو ذرات طلای عامل‌دار شده بر سطح الکترود‌های ID قرار گرفته‌اند. در شکل1-4 تصویر این حسگرها آورده شده است که در آن تصویر TEM نانوذرات طلای عامل دار شده نشان داده شده است. نانوذرات طلا به صورت نقاط تاریک و گروه‌های آلی اطراف آن‌ها به صورت نقاط روشن ظاهر شده‌اند. نانوذرات فلزی سبب رسانایی الکتریکی می‌شوند و مولکول‌های آلی مکان‌هایی را برای جذب سطحی ترکیبات آلی فرار ایجاد می‌کنند [19].

شکل1-4 حسگرهای بر پایه‌ی نانوذرات طلا

در مراحل نهایی حسگرهای طراحی شده، در یک مدار و در داخل یک محفظه نصب شده‌اند که هوای بازدم به داخل این محفظه هدایت می‌شود، زمانی که حسگرها در معرض هوای بازدم قرار گرفته‌اند سبب تغییر برگشت‌پذیر مقاومت مدار شده‌اند. پاسخ حسگرها به نمونه‌های هوای بازدم بیماران سرطانی و افراد سالم با رسم نمودارهایی نشان داده شده، که نمونه‌ای از این نمودارها در شکل 1-5 آورده شده است. در این نمودارها میزان تغییر مقاومت برای نمونه‌های سالم و نمونه‌های سرطانی متفاوت بوده است که از این طریق شناسایی سرطان امکان‌پذیر می‌شود.
شکل 1-5 پاسخ حسگرهای دارای نانوذرات طلای عامل‌دار شده با 2-مرکاپتوبنزاکسازول (لوزی‌های قرمز) و ترشیو-‌دودکان‌تیول (مثلث‌های مشکی) را نشان می‌دهد که به محض قرارگیری در معرض نمونه‌های هوای بازدم بیماران سرطانی (اشکال توخالی) و افراد سالم (اشکال توپر) افزایش مقاومت نشان داده‌اند که میزان این افزایش مقاومت برای نمونه‌های سرطانی بیشتر بوده‌ است. قابل ذکر است که بخش‌های خاکستری رنگ نمودار، قرار گرفتن حسگرها در خلاء و بخش‌های سبز رنگ قرار گرفتن حسگرها را در معرض نمونه‌ها نشان می‌دهد.

شکل1-5 پاسخ حسگرها به نمونه‌های سرطانی و سالم

از آنجایی که حساسیت حسگرها به بیومارکرهای سرطان ریه در حضور مولکول‌های آب خیلی به ندرت تحت تاثیر قرار می‌گیرد و هوای بازدم افراد دارای تقریبا %80 رطوبت نسبی است، حسگرها از کارایی خوبی برخوردارند. شکل1-6 در تایید این مطلب آورده شده است.

شکل1-6 پاسخ حسگرها به چهار تا از بیومارکرهای سرطان ریه در غلظت‌های مختلف و آب

حد آشکارسازی اکثر حسگرها در این روش در حدود ppb 5-1 تعیین شده است، برای مثال حد‌ آشکارسازی حسگرهای دارای نانوذرات عامل‌دار شده با 2-مرکاپتوبنزاکسازول و 4-متوکسی‌تولوئن‌تیول در حدود ppb 10-2 بدست آمده است [20].

1-3-3- نانولوله‌های کربنی
نانولوله‌های کربنی که برای اولین بار در سال 1991 توسط ایجیما22 کشف شدند، از صفحات گرافن تشکیل شده‌اند که به شکل ساختار لوله‌ای یکپارچه در آمده است. نحوه تشکیل نانولوله‌های کربنی از صفحات گرافن در شکل 1-7 آورده شده است [21]. این نانولوله‌ها از لحاظ ساختاری به دو دسته طبقه‌بندی می‌شوند‌: نانولوله‌های کربنی تک دیواره23 (SWCNTs) و نانولوله‌های کربنی چند دیواره24 (MWCNTs). نانولوله‌های تک دیواره از یک صفحه‌ی گرافن لوله‌ای شکل و نانولوله‌های چند دیواره از چند صفحه‌ی گرافن لوله‌ای شکل به صورت هم‌ مركز تشکیل شده‌اند [22و 23]. شکل 1-8 ساختار نانولوله‌های تک دیواره و شکل 1-9 ساختار نانولوله‌های چند دیواره را نشان می‌دهد [24].

شکل1-7 نحوه تشکیل نانولوله‌های کربنی از صفحات گرافن

نانولوله‌های تک دیواره دارای قطر داخلی 2-1 نانومتر هستند و نانو لوله‌های چند دیواره با قطر داخلی 25-2 نانومتر، دارای فاصله بین لایه‌ای 36/0 نانومتر هستند. همچنین طول این نانوساختار‌های یک بعدی بین یک میکرومتر تا چند صد میکرومتر متفاوت است [25]. نانولوله‌های کربن دارای ویژگی‌های مهمی‌ مانند مساحت سطح بالا، استحکام مکانیکی بالا، وزن کم، ثبات بالاي حرارتي و شيميايي، خواص الکترونیکی ویژه و … می‌باشند و در زمینه‌های بيولوژيکى و پزشکی کاربرد وسیعی دارند [26].

شکل1-8 نانولوله‌های کربنی تک دیواره (SWCNT)

شکل1-9 نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT)
به منظور شناسایی سرطان ریه با استفاده از نانولوله‌های کربنی تک دیواره، نوعی حسگر زیستی طراحی شده است. ابتدا نانولوله‌های کربنی تک دیواره برای افزایش گزینش‌پذیری حسگر زیستی، با استفاده از یک ماده‌ی آلی غیرپلیمری پنتادکان (C15H32) یا تری‌کسان (C23H48) عامل‌دار شده‌اند (شکل 1-10). سپس این نانولوله‌های عامل‌دار شده مطابق قسمت b شکل 1-11 بر سطح الکترودهای ID قرار گرفته‌اند و الکترودهای ID به عنوان حسگر زیستی مطابق شکل 1-12 در دستگاه تست قرار داده شده‌اند.

شکل1-10 فرآیند عامل‌دار شدن نانولوله‌های کربنی تک دیواره
شکل1-11 .a تصویر SEM نانولوله‌های عامل‌دار شده، .bبرش عرضی الکترود ID

شکل1-12 طرح کلی از دستگاه تست

در این روش نیز ترکیبات آلی فرار (VOCs) موجود در هوای بازدم بیماران سرطانی به عنوان بیومارکرهای سرطان ریه در نظر گرفته شده‌اند و از آنجایی که نانولوله‌های کربنی از جذب سطحی بالایی برخوردارند ترکیبات آلی فرار (VOCs) موجود در هوای بازدم بیماران سرطانی را جذب کرده‌ و سبب ایجاد تغییر مقاومت در سیستم شده‌اند. در این روش نیز مشابه روش قبل، پاسخ حسگر‌های زیستی به نمونه‌های هوای بازدم بیماران سرطانی و افراد سالم به صورت نمودارهایی نشان داده شده است. در این نمودارها نیز میزان تغییر مقاومت برای نمونه‌های سالم و نمونه‌های سرطانی متفاوت بوده است که در نتیجه شناسایی سرطان ریه امکان‌پذیر می‌شود. همچنین قابل ذکر است که بررسی‌های انجام گرفته نشان داده‌اند که این حسگرهای زیستی برای ترکیب آلی فرار قطبی 1و2و4-تری‌‌متیل‌بنزن نسبت به ترکیب آلی فرار غیرقطبی دکان دارای حساسیت بیشتری هستند [27].

1-3-4- نقاط کوانتومی
نقاط كوانتومي نانوكريستال‌هاي نيمه هادي با قطر10-2 نانومتر هستند كه بعد از تحريك از خود نور ساطع مي‌كنند. این ساختار‌های صفر بعدی به طور معمول از 100 تا 100000 اتم تشكيل شده‌اند [28و 29] و به دليل ويژگي‌هاي نوري -فيزيكي منحصر به فردي كه دارند در طول دو دهه‌ی گذشته توجه زیادی به خود جلب کرده‌اند. محدوده‌ی تحريك‌پذيري گسترده، طيف نشری با پهنای باریک و تنظيم پذير از محدوده‌ی UV تا IR نزدیک، بازده کوانتومی فوتولومینسانس بالا (%85-60)، درخشندگي بالا و پايداري ويژه در برابر نور از جمله ويژگي‌هاي اين نانو مواد است و سبب کاربرد گسترده‌‌ی آن‌ها در زمینه‌ی پزشکی شده است [30و 31].
برای شناسایی سرطان ریه با استفاده از نقاط کوانتومی، حسگر ECL25 جهت شناسایی آنتی‌ژن كارسينوژن جنيني26 (CEA) به عنوان بیومارکر سرطان ریه طراحی شده که برای این منظور ابتدا نانو کامپوزیت‌های Fe3O4/CdSe–CdS/APS سنتز شده‌اند، به این ترتیب که بر سطح نانو ذرات مغناطیسی Fe3O4، یک لایه‌ی پلی‌آلیل‌آمینوهیدروکلرید (PAH) و سپس نقاط کوانتومی CdSe–CdS قرار داده شده‌اند و در نهایت 3-آمینوپروپیل‌تری‌اتوکسی‌سیلان (APS) یک لایه بر سطح نانو ذرات Fe3O4/CdSe–CdS تشکیل داده است (شکل 1-13). APS به عنوان یک عامل موثر در اتصال به مولکول‌های زیستی است و نیز تثبیت نانو کامپوزیت‌ها را بر سطح الکترود تسهیل می‌کند.

شکل1-13 نحوه‌ی تشکیل نانو کامپوزیت‌های Fe3O4/CdSe–CdS/APS

در مرحله‌ی بعد نوعی الکترود مغناطیسی با تثبیت یک آهن‌ربا در داخل یک الکترود طلا طراحی شده است. نانو کامپوزیت‌های Fe3O4/CdSe–CdS/APS به وسیله‌ی نیروی جاذبه‌ی مغناطیسی بر سطح این الکترود تثبیت شده‌اند و سپس نانوذرات طلا بر روی الکترود انباشته شده‌اند. سرانجام پس از اتصال آنتی‌بادی‌های CEA به نانو ذرات طلا و قرار گرفتن الکترود در بافر فسفات حاوی K2S2O8، از آلبومین سرم گاوی27 (BSA) برای مسدود کردن تمام مکان‌های اتصال غیراختصاصی حسگر استفاده شده است. نحوه‌ی طراحی حسگر ECL در شکل 1-14 آورده شده است.

شکل1-14 نحوه‌ی طراحی حسگر ECL

اساس این روش شناسایی بر پایه‌ی ECL است، ECL نوعی لومینسانس تولید شده در طی واکنش‌های الکتروشیمیایی است یا به عبارت دیگر ECL یک روش تولید نور با استفاده از واکنش‌های الکتروشیمیایی برای تولید گونه‌های واکنش‌پذیر در سطح الکترود است. که مکانیسم احتمالی آن طی روابط 1-1 تا 1-4 آورده شده است:

(1-1) CdSe-CdS + e- → CdSe-CdS-
(1-2) S2O82- + e- → SO42- + SO4-
(1-3) CdSe–CdS- + SO4- → CdSe-CdS* + SO42-
(1-4) CdSe-CdS* → CdSe-CdS + hv

شکل 1-15 اندازه‌گیری شدت پیک‌هایECL در طی مراحل ساخت حسگر را نشان می‌دهد. زمانی که نانو کامپوزیت‌های Fe3O4/CdSe–CdS/APS بر سطح الکترود تثبیت شده‌اند پیک b ثبت شده است که این افزایش شدت پیک به نقش کاتالیزوری APS نسبت داده می‌شود. تثبیت نانو ذرات طلا برسطح الکترود نیز سبب افزایش شدت پیک ECL شده است (پیک c)، زیرا نانو ذرات طلا سبب افزایش سرعت انتقال الکترون در واکنش‌های ECL می‌شوند و در مرحله‌ی آخر پس از تثبیت آنتی‌بادی‌ها بر سطح الکترود، این لایه‌ی پروتئینی از انتقال الکترون و نفوذ واکنشگر S2O82- به سطح الکترود و انجام واکنش ECL جلوگیری کرده و منجر به کاهش شدت پیک ECL شده است (پیک d).

شکل1-15 MNP/CdSe–CdS (a (b MNP/CdSe–CdS/APS (c MNP/CdSe–CdS/APS/Au NPs
و (d MNP/CdSe–CdS/APS/Au NP/Ab

زمانی که نمونه‌های حاوی آنتی‌ژن CEA به وسیله‌ی حسگر ECL مورد بررسی قرار گرفته، شدت پیک ECL با افزایش غلظت آنتی‌ژن CEA به تدریج کاهش یافته است. زیرا با تشکیل کمپلکس ممانعت فضایی افزایش یافته و از انتقال الکترون و K2S2O8 به سطح الکترود در طول واکنش‌ ECL جلوگیری کرده است. شکل 1-16 منحنی کالیبراسیون استاندارد برای شناسایی آنتی‌ژن CEA را نشان می‌دهد که رابطه‌ی خطی بین سیگنال ECL و غلظت CEA، تعیین کمی غلظت CEA را امکان‌پذیر می‌سازد.

شکل1-16 منحنی کالیبراسیون استاندارد برای شناسایی آنتی‌ژن CEA

این روش شناسایی سرطان دارای حساسیت و گزینش‌پذیری بالایی بوده و حد تشخیص آن برابر با fgml-1 32 بوده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که این روش در مقایسه با سایر روش‌ها از جمله روش ESEIA از حد تشخیص پایین‌تری برخوردار می‌باشد. قابل توجه است که این روش مختص شناسایی سرطان ریه نمی‌باشد بلکه برای شناسایی انواع دیگر سرطان نیز کاربرد دارد [32].

1-4-گرافن
گرافن یک صفحه‌ی مسطح دو بعدی (D2) از اتم‌های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی می‌باشد که اتم‌ها با هیبرید sp2 به هم متصل شده‌اند [33]. صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتم‏های کربن تشکیل می‏شوند که در یک صفحه گرافن، هر کدام از اتم‌های چهارظرفیتی کربن، با سه پیوند کووالانسی به سه اتم کربن دیگر متصل شده‌ است. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آن‏ها با یکدیگر مساوی و برابر با 120 درجه است. شکل 1-17 ساختار گرافن را نشان می‌دهد [34].

شکل1-17 گرافن
در سال ۲۰۰۴، گروهی از فیزیکدانان در دانشگاه منچستر به رهبری آندره گایم28 و کستیا نووسلف29 از یک روش ساده و خیلی متفاوت برای تولید گرافن استفاده کردند و منجر به انقلابی در این زمینه شدند. آن‌ها با استفاده از گرافیت سه بعدی از طریق روش لايه لايه كردن ميكرومكانيكى، یک صفحه‌ی واحد (یک مونولایه از اتم‌ها) آن را تولید کردند این روش سبب تولید آسان کریستال‌های گرافن با کیفیت بالا و در ابعاد بیش از صد میکرومتر شد [35].
گرافن، این نانوماده‌ی دو بعدی (D2) جدیدترین عضو خانواده‌ی مواد کربنی چند بعدی است که شامل فولرن‌ها به عنوان نانومواد صفر بعدی (D0)، نانولوله‌های کربنی تک جداره (SWNT) به عنوان نانومواد یک بعدی (D1) و گرافیت به عنوان یک ماده سه بعدی (D3) می‌باشد (شکل 1-18) [33].

شکل1-18 A. فولرن، B. نانولوله‌های کربنی تک جداره، C. گرافن، D. گرافیت
گرافن يك آلوتروپ دو بعدى كربن (با ضخامت يك اتم) با ساختار صفحه‌اى شبكه‌مانند لانه زنبورى است. اين ماده از لحاظ استحکام جزء قويترين موادى است كه تاكنون شناخته شده است. اين تركيب به عنوان عنصرسازنده بنیادی نانولوله‌هاى كربنى و فولرن‌هاى بزرگ است [36].
ساختار دوبعدی گرافن سبب پیدایش ويژگى‌هاى فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی در آن شده است که از جمله‌ی این ویژگی‌ها می‌توان به مدول يانگ بالا (حدود 1100 گيگاپاسكال)، مقاومت بالا در برابر شكست (125 گيگاپاسكال)، رسانايى حرارتى خوب (حدود W/mK5000)، تحرك‌پذيرى بالاى حاملان بار يا به عبارت ديگر رسانايى الكتريكى بالا (cm2/Vm200000)، مساحت سطحى ويژه‌ى بالا (مقدار محاسبه شده: 2630 متر مربع بر گرم)، قابلیت انتقال نور بالا (حدود %7/97) و پديده‌هاى انتقالى شگفت‌انگيزى همچون اثر كوانتومى ‌هال30 اشاره کرد [37].
در سال‌هاى اخير تحقيقات زيادى براى توسعه‌ى روش‌هاى مختلف توليد گرافن صورت پذيرفته است. امروزه سنتز گرافن با کیفیت بالا از طریق روش‌های مختلف مانند رسوبدهى شيميايى بخار31 (CVD)، رشد همبافته روی سطوح عایق الكتريكى، ايجاد سوسپانسيون‌هاى كلوئيدى و لايه لايه كردن ميكرومكانيكى گرافيت انجام می‌شود. که در بسیاری از موارد روش لایه لایه کردن گرافیت به دلیل سادگی روش، کارایی بالا و هزینه‌ی کم انتخاب می‌شود [37و 38].

1-5-گرافن اکسید
گرافن اکسید (GO)، که یکی از مشتقات گرافن است، از یک لایه‌ی اتمی دو بعدی از اتم‌های کربن دارای هیبریداسیون sp2 با پیکربندی شش ضلعی تشکیل شده است. و در آن اتم‌های کربن با هیبریداسیون sp3 متصل به گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار وجود دارد.
رایج‌ترین روش برای لایه لایه کردن گرافیت به منظور تولید گرافن اکسید، استفاده از عوامل اکسنده‌ی قوی است [39]، که در نتیجه‌ی آن، با قرارگیری گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار در ساختار گرافیت، گرافیت اکسید بدست می‌آید. فاصله‌ی بین دو لایه در گرافیت از nm335/0 به حدود nm 625/0 در گرافیت اکسید افزایش می‌یابد [40]. گرافیت اکسید اساساً از طریق روش اولتراسونیک، لایه لایه شده و صفحات گرافن اکسید تک لایه (با ابعاد چند صد نانومتر تا چند میکرومتر) را ایجاد می‌کند [41].
تعیین ساختار دقیق گرافن اکسید مشکل است اما بدیهی است که گرافن اکسید، شبکه‌ی آروماتیکی پیوسته‌ی گرافن است که گروه عاملی الکل‌ها، اپوکسیدها، کتون‌ها، آلدهیدها و کربوکسیلیک اسیدها به آن متصل شده است [39].
ساختار شیمیایی دقیق GO سال‌ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است، اما تاکنون به دلایل مختلف مدل ساختاری بی‌ابهامی از آن ارائه نشده است. بسیاری از مدل‌های ساختاری اولیه GO، شبکه‌های منظم متشکل از واحد‌های تکراری مجزا را پیشنهاد کردند. ساختار هافمن32 و هلست33 شامل گروه‌های اپوکسی توزیع‌ یافته در تمام صفحات گرافیتی با فرمول مولکولی خالص C2O بوده و مدل ساختاری راس34 که در سال 1946 ارائه شده است، به جای هیبرید sp2 مدل ساختاری هافمن، ساختار مسطح GO را به ساختاری با هیبریداسیون sp3 تغییر داده است. در این مدل، یک چهارم سیکلوهگزان‌ها دارای اپوکسید در موقعیت یک و سه و دارای گروه هیدروکسیل در موقعیت چهار بوده‌اند. در سال 1969، شولز35 و بوهم36 مدلی را پیشنهاد کردند که در آن گروه‌های اتری و اپوکسیدی حذف شده بود. و پس از آن نیز ناکاجیما37 و ماتسو38 مدل جالب توجهی مبنی بر چهارچوب مشبک مشابه با پلی(دی‌کربن‌مونو‌فلورید) (C2F)n را ارائه دادند. مدل‌های ساختاری پیشنهادی برای GO در شکل 1- 19 آورده شده است [42].

شکل1-19 مدل‌های ساختاری پیشنهادی برای GO
جدیدترین مدل پیشنهادی GO، مدل مشبک را رد کرده و بر ساختار بی‌شکل غیراستکیومتری متمرکز شده است. این مدل که معروف‌ترین مدل ساختاری GOاست توسط لرف39 و کلی‌نوسکی40 در سال 1998 ارائه شده است. شکل 1-20 این مدل ساختاری را نشان می‌دهد [42].

شکل1-20 مدل ساختاری لرف – کلی‌نوسکی

1-6-کاربردهای گرافن اکسید
گرافن و گرافن تغييريافته‌ى شيميايی (CMG) يا به عبارت ديگر مشتقات شيميايى گرافن گزينه‌هاى بسيار مناسبى براى كاربردهاى مختلفى همچون مواد ذخيره‌كننده‌ى انرژى، مواد شبه‌ كاغذ، كامپوزيت‌هاى پليمرى، ابزارهاى بلور مايع41، نوسانگرهاى مكانيكى، حسگرها و کاربردهای بیولوژیکی- پزشکی به شمار مى‌روند [38].
در اصل اهمیت GO به دلیل ساختار فیزیکی و شیمیایی بنیادی آن است که تطبیق‌پذیری شیمیایی فوق‌العاده وخواص فیزیکی غیرعادی آن را سبب می‌شود. تطبیق‌پذیری شیمیایی GO، از گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار موجود بر روی ساختار کربنی آن ناشی می‌شود که عامل‌دار شدن نسبتاً آسان با مولکول‌های آلی یا ساختارهای زیستی را از طریق پیوند کووالانسی یا غیرکووالانسی، تحت شرایط ملایم امکان‌پذیر می‌کند. اثرات سازگار ناشی از مجموع ساختارهای تعریف شده در سطح GO و همچنین خواص نوری، مکانیکی و الکترونیکی آن سبب توسعه‌ی ساختارهای هیبرید جدید چندکاره می‌شود که پتانسیل بالایی در درمان سرطان دارد [37].
1-6-1-کاربرد گرافن اکسید در بیوالکتروشیمی
گرافن در بیوالکتروشیمی به طور موفقیت‌آمیزی به کار برده شده است، به علت رسانایی بسیار بالا و خواص سطحی منحصر به فرد مانند ضخامت بسیار کم (به اندازه‌ی یک اتم) و جذب سطحی برگشت‌ناپذیر پروتئین در سطح، یک نانو ماده‌ی مفید در علم نانوالکترونیک است. مواد مبتنی بر گرافن می‌توانند به عنوان یک سطح ایده‌آل برای انطباق پروتئین و تسهیل انتقال الکترون پروتئین مورد استفاده قرار گیرند که طی آن، GO سبب اتصال الکتریکی موثری بین الکترود و مراکز اکسایش- کاهش چندین متالوپروتئین دارای گروه هم42، از جمله سیتوکروم‌سی43، میوگلوبین44و هرس‌رادش‌پراکسیداز45 می‌شود (شکل 1-21). نکته‌ی قابل توجه این است که وقتی پروتئین‌ها جذب سطحی گرافن اکسید می‌شوند فعالیت بیولوژیکی و ساختار منسجم خود را حفظ می‌کنند. این ویژگی کاربرد گسترده‌ی کمپلکس پروتئین- GO را در توسعه‌ی حسگرهای زیستی پیش‌بینی می‌کند [43].

شکل1-21 اتصال الکتریکی پروتئین‌ها به وسیله‌ی GO در الکتروشیمی.

1-6-2- کاربردهای پزشکی و زیستی گرافن اکسید
کاربرد‌های نانو مواد همواره به علت انحلال‌پذیری و پایداری کم آن‌ها در محلول‌های زیستی محدود می‌شود اما GO به علت داشتن گروه‌های آبدوست (COOH) و صفحه‌ی مسطح آبگریز کاربرد وسیعی در زمینه‌های زیستی و پزشکی دارد.
آپوپتوزیس46، مرگ برنامه ریزی شده سلولي است كه در شرايط طبيعي سبب حذف سلول‌هاي پير، آسيب‌ديده، اضافي و مضر در بدن مي‌شود. هرگونه اختلال در روند آپوپتوزیس، منجر به بيماري مي‌شود كه از جمله‌ی این بیماری‌ها می‌توان به سرطان، اختلالات خود‌ ايمني، اختلالات نورودژنراتيو و نارسایی قلبی اشاره کرد. کاسپاز347 به عنوان واسطه‌ی مرکزی برای شروع و گسترش آپوپتوزیس شناسایی شده است. یو48 و همکارانش فعالسازی آن را در سلول‌های زنده با استفاده از نانوهيبريد گرافن اكسيد- پپتید به عنوان یک نانوحسگر پروتئاز درون‌ سلولی شناسایی کردند. پروب پپتید با استفاده از روش جفت شدن هیدروکسی‌سوکسین‌ایمید (EDC-NHS) به GO متصل شده (شکل 1-22) و حلالیت و پایداری بی‌نظیری را در آب و محیط رشد سلولی نشان داده است. طی آزمایشات متعدد در آزمایشگاه حد آشکارسازی ngmL–1 25/7 nM)4/0 (~ برای کاسپاز3 بدست آمده است. نانو هيبريد گرافن‌اكسيد- پپتید به طور موثری به درون سلول‌های HeLa (سلول‌های سرطانی دهانه رحم) هدایت شده و فعالسازی کاسپاز3 که به وسیله‌ی staurosporine (STS) تحریک شده بود، توسط نانوحسگر پروتئاز درون سلولی شناسایی شده است (شکل 1-23) [44].

شکل1-22 روش تثبیت پپتید بر سطح GO

شکل1-23 شناسایی کاسپاز3 با استفاده از نانوهيبريد گرافن اكسيد- پپتید

توسعه‌ی حسگرهای زیستی جدید با حساسیت، گزینش‌پذیری و سرعت بالا در شناسایی عوامل بیماری‌زا، تشخیص‌های پزشکی، غربالگری ایمنی و در جلوگیری از آلودگی محیط زیست از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.GO به علت داشتن خواص منحصر به فردی مانند تغییر سطح آسان، استحکام بالا، قابلیت دیسپرس شدن خوب در آب و فوتولومینسانس، پتانسیل بالایی برای استفاده در حسگرهای زیستی دارد.
در سال‌های اخیر جانگ49 و همکارانش یک حسگر زیستی بر پایه‌ی GO برای شناسایی روتاویروس به عنوان یک عامل بیماری‌زا گزارش کردند. که در آن GO بر سطح شیشه‌ای اصلاح شده‌ی آمینی رسوب داده شده و آنتی‌بادی روتاویروس از طریق واکنش تشکیل آمید به کمک کربو‌دی‌ایمید، بر سطح GO تثبیت شده است. سپس آنتی‌بادی دوم روتاویروس به وسیله‌ی یک مولکول DNA به عنوان واسطه به نانو ذره‌ی طلا متصل شده است. نحوه‌ی اتصال آنتی‌بادی روتاویروس به نانو ذره‌ی طلا در شکل 1-24 آورده شده است.

شکل1-24 نحوه‌ی تشکیل کمپلکس Ab-DNA-AuNP

زمانی که سلول روتاویروس موجود در نمونه‌ی مورد نظر با برهمکنش ویژه‌ی آنتی‌بادی-آنتی‌ژن به آنتی‌بادی موجود در سطح GO متصل شده است، اتصال سلول هدف با مشاهده‌ی کاهش فلورسانس GO از طریق FERT50 بین GO و نانو ذره‌ی طلای متصل به آنتی‌بادی دوم تایید شده است. به این ترتیب شناسایی عامل بیماری‌زا به وسیله‌ی حسگر زیستی امکان‌پذیر شده است. شکل1-25 این حسگر زیستی را نشان می‌دهد. قابل ذکر است که حدآشکارسازی حسگر زیستی برای روتاویروس pfumL-1105 بوده است [45].

شکل1-25 حسگر زیستی بر پایه‌ی GO.
زو51 و همکارانش اخیراً پروب‌های حاوی رنگ‌های فلورسنت بر پایه‌ی GO را برای شناسایی توالی‌های خاصی از DNA گزارش کردند. آن‌ها سه توالی نوکلوتیدی مربوط به ویروس‌های ایدز52 (HIV)، آبله53 (VV) و ابولا54 (EV) را به ترتیب با استفاده از رنگ‌های آلی Alex Fluor 488، ROX و Cy5 شناسایی کردند که طرح کلی این روش شناسایی حساس چند DNA‌ در شکل 1-26 آورده شده است.

شکل1-26 نحوه‌ی شناسایی چند DNA هدف

در مرحله‌ی اول پروب‌های تک رشته‌ای DNA دارای رنگ‌های آلی بر روی GO جذب سطحی شده، و در مرحله‌ی بعد با افزودن DNA مکمل هر کدام از پروب‌ها (DNAهای هدف (T1, T2, T3، پروب‌ها با DNAهای هدف هیبرید شده و از سطح GO جدا شده‌اند. مرحله‌ی اول با کاهش شدید شدت فلوئورسانس و مرحله‌ی دوم با افزایش شدت فلوئورسانس رنگ‌های آلی همراه بوده است (شکل 1-27).

شکل1-27 طیف فلوئورسانس اسکن همزمان

تحت شرایط بهینه رابطه‌ی بین شدت فلوئورسانس رنگ‌های آلی Alex Fluor 488، ROX و Cy5 و غلظت‌ DNAهای هدف در بافر Tris-HCl بررسی شده است. شکل 1-28 طیف فلوئورسانس اسکن همزمان در حضور غلظت‌های مختلف DNAهای هدف (قسمت a شکل) و نیز رابطه‌ی خطی بین شدت فلوئورسانس رنگ‌های آلی(∆I) و غلظت‌ DNAهای هدف (C) (قسمت‌های b تاd شکل) را نشان می‌دهد که در آن I1∆، I2∆ و I3∆ به ترتیب بیانگر شدت فلوئورسانس رنگ‌های آلی Alex Fluor 488، ROX و Cy5و نیز C1،



قیمت: تومان

c (762)

بسم الله الرحمن الرحیم
وزارت علوم، تحقيقات و فناوري
دانشكده هنر و معماری
پاياننامه تحصيلي جهت اخذ درجه كارشناسي ارشد
رشته مهندسی معماری
عنوان
طراحی محلهی طبیعتدوست در شیراز
استاد راهنما
سرکار خانم دکتر ریما فیاض
نگارش و تحقيق
محمد مهدی شاطرپوری
اسفند ماه 1392
Ministry of Science, Research & Technology
University of Art
Faculty name
Architecture and urbanism
Thesis Title
Neighborhood design in Shiraz by biophilic design approach
Supervisor:
Dr. Rima Fayaz
A Thesis Submitted to Graduate Studies Office in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Arts in
Architecture engineering
By:
Mohammad Mehdi shaterpoori
February 2014
تعهد نامه
اينجانب …………… اعلام مي دارم كه تمام فصلهاي اين پايان نامه و اجزاء مربوط به آن براي اولين بار (توسط اينجانب) انجام شده است. برداشت از نوشتهها، كتب، پاياننامهها ، اسناد، مدارك و تصاوير پژوهشگران حقيقي يا حقوقي (فارسي و غيرفارسي) با ذكر مآخذ كامل و به شيوه تحقيق علمي صورت گرفته است.
بديهي است در صورتي كه خلاف موارد فوق اثبات شود مسوؤليت آن مستقيماَ به عهده اينجانب خواهد بود.
امضاء تار
فهرست مطالب
1- فصل اول (طرح تحقیق)1
1-1-بیان مساله1
1-2-اهداف2
1-2-1- اهداف اصلی:2
1-2-2- اهداف فرعی:2
1-3- ضرورت طرح2
1-4- چهارچوب نظری2
1-5- فرضیه و سوالات3
1-6- روش تحقیق3
2- فصل دوم (پیشینه تحقیق)4
2-1- رابطه انسان و طبیعت4
2-1-1- چهار دوره ی ارتباط انسان با طبیعت:4
2-2- تاریخچه حضور طبیعت در معماری5
2-3-شکلگیری تئوری بایوفیلیا6
2-4-بایوفیلیا در گستره ی علم6
2-5-ورود بایوفیلیا به حوزه طراحی:6
3- فصل سوم (طبیعتدوستی)7
3-1- واژه ی بایوفیلیا7
3-2- طبیعت دوستی (بایوفیلیا)7
3-3- علم عصب شناسی و طبیعت انسان8
3-3-1- معماری برخواسته از طبیعت انسان9
3-3-2- انسان بیولوژیک و نظریه الگوها10
3-3-3- انسان متعالی و سرشت نظم12
3-4- سرشت نظم14
3-4-1- پدیده حیات:14
3-4-2- نظریه ی مراکز:15
3-4-3- پانزده خصلت بنیادی:16
4- طراحی طبیعت دوست(بیوفیلیک)22
4-1- رابطه ی گرایش پایداری و گرایش بایوفیلیک24
4-2- معرفی عناصر طراحی طبیعت دوست:25
4-2-1- ویژگی های محیطی26
4-2-2- اشکال و فرم های طبیعی29
4-2-3- الگوها و فرایندهای طبیعی:31
4-2-4- نور و فضا:33
4-2-5- روابط مکان مند:34
4-2-6- روابط تکاملی انسان و طبیعت:37
4-3- جدول هیرواگین39
5- شهر طبیعت دوست:41
5-1- شهرهای بایوفیلیک کدامند:42
5-1-1- شاخصه های یک شهر بیوفیلیک:43
5-1-2- توصیف شهرهای بایوفیلیک:45
5-2- استراتژی های زیست تقلیدی برای شهرها:46
5-3- فرم و شکل کلی در شهر طبیعت دوست48
5-3-1- شبکه های سبز:48
5-3-2- تراکم:49
5-3-3- معابر پیاده و سواره:51
5-3-4- خودرو:51
5-3-5- سیمای شب:52
5-4- معرفی عناصر موجود در شهر طبیعت دوست53
5-5- شکل دهی به الگوهای زنده ی رفتاری و اجتماعی56
5-5-1- تدوین یک زبان:57
5-5-2- معرفی الگوهای مناسب58
5-6- نمونه های موردی در زمینه ی شهر طبیعت دوست:62
5-6-1- اوا لنکسمیر، کولنبرگ، هلند62
6- خانه طبیعت دوست72
6-1- نظم پیچیده:72
6-2- چشم انداز و سر پناه:72
6-3- وسوسه73
6-4- مخاطره:peril74
6-5- الگوهای الکساندر:74
7- فصل هفتم (شناخت سایت)77
7-1- جغرافیا و اقلیم شیراز77
7-1-1- توپوگرافی و شیب منطقه78
7-1-2- لرزه خیزی79
7-1-3- سیل80
7-1-4- آب های سطحی81
7-1-5- آب های زیر زمینی82
7-1-6- بارندگی83
7-1-7- دما83
7-1-8- رطوبت نسبی84
7-1-9- جریان باد84
7-2- قنات ها و آب های جاری شیراز:85
7-2-1- باغ های شیراز:86
7-2-2- پارک ها و باغ های معاصر89
8- انتخاب سایت90
8-1- ویژگی های طبیعی:90
8-2- ویژگی های عملکردی:90
8-3- ویژگی های حمایتی:91
8-4- موقعیت قرارگیری91
8-4-1- موقعیت شهری91
8-4-2- موقعیت جغرافیایی93
8-4-3- عناصر شاخص سایت94
9- فصل نهم (طراحی)99
9-1- برنامه ریزی99
9-1-1- بافت مسکونی99
9-1-2- واحدهای تجاری99
9-1-3- جمعیت معیار100
9-2- شکل دهی به یک زبان الگو100
9-2-1- انتخاب الگوها101
9-3- طراحی کلی (مستر پلان)123
9-3-2- زون بندی124
9-3-2-1- وضعیت فعلی124
9-3-3- معیارهای بیوفیلیک126
9-3-4- شکل نهایی129
9-4- واحد همسایگی131
9-5- خانه132
منابع و مآخذ:135
فهرست جداول
جدول 1، ابعاد و عناصر طراحی بیوفیلیک، (kellert, heerwagen, & Mador, 2008, p. 15)26
جدول 2، عناصر طراحی بیوفیلیک، (heerwagen, 2001, p. 32)39
جدول 3، ویژگیهای شهر بیوفیلیک، (Beatley T. , 2010, p. 47)45
جدول 4، استراتژیهای زیست تقلیدی برای شهرها، (Benyus, 2002, p. 70)46
جدول 5، جدول آب پاکیزه، (kellert, heerwagen, & Mador, 2008)48
جدول 6، عناصر طراحی شهری بیوفیلیک53
جدول 7، جدول سیستم سبز مالمو، (Beatley T. , 2010, p. 96)55
جدول 8، الگوهای الکساندر58
جدول 9، الگوهای الکساندر در مقیاس ساختمان74
جدول 10، نتایج سرشماری نفوس و مسکن 1390 (مرکز آمار ایران, 1390)100
جدول 11، درصدبندی خانوارها بر اساس تعداد اعضا (نگارنده)100
جدول 12، مفهوم چرخه زندگی102
فهرست تصاویر
شکل 1، مقیاسهای مختلف17
شکل 2، مرزها، (الکساندر, 1391)17
شکل 3، فضای معین، (الکساندر, 1391)18
شکل 4، انسجام و ابهام عمیق، (الکساندر, 1391)19
شکل 5، تضاد، (الکساندر, 1391)20
شکل 6، سادگی و آرامش درونی، (الکساندر, 1391)21
شکل 7، انواع تراکم50
شکل 8، پروفیل عرضی از نحوه قرارگیری خیابان و باغ در یک محله52
شکل 9، نقشه هوایی محلهی مسکونی اوالنکسمیر، (opMAAT, 2008)63
شکل 10، نبود دسترسی سواره به محدودههای درون محله اوالنکسمیر (opMAAT, 2008)64
شکل 11، تنوع زیستی موجود در یکی از پارکهای محلهی اوالنکسمیر (opMAAT, 2008)64
شکل 12، هدایت آب باران به سمت برکهها (opMAAT, 2008)65
شکل 13، دستگاه نشانگر محدودهی نزدیک به منابع آب و میزان سلامت آب منطقه (opMAAT, 2008)65
شکل 14، بهرهگیری حد اکثری از مصالح طبیعی نظیر چوب (opMAAT, 2008)66
شکل 15، ، ایستگاه دوچرخه درون محله (opMAAT, 2008)66
شکل 16، عکس هوایی از محله اوالنکسمیر، مجموعههای خانهها و برکههای مقابل آنها (opMAAT, 2008)67
شکل 17، بهرهگیری از انرژی خوریدی به واسطه بهرهگیری از گلخانه (opMAAT, 2008)67
شکل 18، تعدادی از خانههای محله در مقابل همراه برکه (opMAAT, 2008)68
شکل 19، نمای کلی از شهرک فریبورگ در آلمان، (Grid, 2011)68
شکل 20، تبدیل شدن خیابانها به مکان بازی کودکان در واوبان، (Grid, 2011)69
شکل 21، حمل و نقل از طریق تراموا در محلهی واوبان، (Grid, 2011)70
شکل 22، استفاده از انرژی خورشیدی، (Grid, 2011)71
شکل 23، به کارگیری عناصر کاملا طبیعی در طراحی منظر محله، (Grid, 2011)71
شکل 24، باد غالب شیراز، (امامی, بدری زاده, & دروش, 1390)85
شکل 25، موقعیت شهری محدودهی طراحی93
شکل 26، موقعیت جغرافیایی سایت، (opMAAT, 2008)94
شکل 27، گازرگاه از محل ورودی (نگارنده)95
شکل 28، گرمابه سعدی، (نگارنده)96
شکل 29، باغ طاووسیه در سمت چپ و باغ دلگشا در سمت راست (نگارنده)97
شکل 30، فرهنگسرای طاووسیه، (نگارنده)97
شکل 31، معرفی عناصر موجود در سایت (نگارنده)98
شکل 32، به طور میانگین در هر هزار متر مربع چهار واحد مسکونی وجود دارد99
شکل 33، دسترسی به آب(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)101
شکل 34، تقاطع فعالیت،(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)103
شکل 35، خیابان خرید،(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)105
شکل 36، درجات عمومیت(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)107
شکل 37، مجموعه خانهها(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)108
شکل 38، خانه تپه ای(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)109
شکل 39، دانشگاه در محله(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)111
شکل 40، مسیرهای محلی حلقوی(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)111
شکل 41، خیابانهای سبز(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)112
شکل 42، تقاطعها(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)113
شکل 43، بازی متصل به هم(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)115
شکل 44، اتاق عمومی در فضای باز(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)115
شکل 45، خانواده(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)116
شکل 46، خانه برای خانواده کوچک(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)117
شکل 47، خانه برای زوج(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)118
شکل 48، خانه برای یک نفر(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)118
شکل 49، مجموعه ساختمانها, (alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)119
شکل 50، محدوده چرخش(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)120
شکل 51، وضعیت فعلی پهنهبندی کاربریها در سایت(نگارنده)124
شکل 52، فراکتال موجود در طبیعت، (نگارنده)126
شکل 53، هندسه فراکتال در سایت پلان مجموعه، (نگارنده)126
شکل 54، نمونه هندسه فراکتال(نگارنده)127
شکل 55، استفاده از هندسه فراکتال در بخش شرقی سایت(نگارنده)127
شکل 56، ساختار فراکتال کارپت، (Addison, 1997, p. 22)128
شکل 57، الهام از فراکتال کارپت در چیدمان بلوکها، واحدها و فضاهای مسکونی، (نگارنده)128
شکل 58، دید کلی به مجموعه، (نگارنده)129
شکل 59، دید کلی از مجموعه، (نگارنده)129
شکل 60، دید به سمت محل خروج قنات از زمین (نگارنده)130
شکل 61، دید به سمت مجموعه مسکونی و برکه مرکزی (نگارنده)130
شکل 62، سایت پلان کلی( نگارنده)130
شکل 63، واحد همسایگی، دید از بالا،(نگارنده)131
شکل 64، واحد همسایگی، طبقه همکف(نگارنده)132
شکل 65، واحد همسایگی، طبقهی دوم (نگارنده)132
شکل 66، پلان خانهی اول، دارای دو واحد، یک واحد پنج نفره و یک واحد دو نفره(نگارنده)133
شکل 67، طبقه همکف خانه دوم از مجموعه انتخابی(نگارنده)134
1- فصل اول (طرح تحقیق)
1-1- بیان مساله
رابطه ی انسان با طبیعت موضوعی جذاب و مورد توجه در امر طراحی و معماری است که میزان این رابطه دائماً در نوسان بوده است. پس از دور شدن از طبیعت در جریان انقلاب صنعتی و بعد از آن جریان های معماری و شهرسازی مدرن، امروزه این حقیقت بر هیچ کس پوشیده نیست که انسان چه از نظر روحی(و معنوی) و چه از نظر جسمی(و مادی) نیازمند طبیعت است. نیازی که همواره با خلقت انسان در پیوند بوده است. اما دغدغه پاسخگویی به این نیاز منجر به پیدایش گرایشاتی در حوزه ی طراحی گشته است. گرایشاتی نظیر طراحی ارگانیک، طراحی پایدار، طراحی سبز و طراحی اکوتک. اما در این میان گرایشی با عنوان طراحی طبیعت دوست “biophilic design” شکل گرفته که در پی دستیابی به راهکارهایی است که طی آن حضور انسان در بستر طبیعت کمترین خدشه را به کیفیت بکر بودن طبیعت وارد نماید یا طبیعت بکر را به همراه تمامی قواعدش وارد محدوده محیط های انسان ساخت نماید و در نهایت ساختمان را به عضو زنده ای از طبیعت مبدل نماید.
بیشترین رابطه ی انسان با فضای مصنوع در حوزه فضاهای مسکونی است یا به عبارتی دیگر هر انسان بیش از هر مکان دیگری عمر خود را در محدوده ی مسکونی سپری می کند. در نتیجه ضرورت طراحی فضاهای طبیعت دوست در محدودهی مسکونی بیش از هر محدوده دیگری احساس می شود.
این پژوهش با هدف لحاظ نمودن همه جانبهی طبیعت در معماری امروز، طراحی خانهای را دنبال میکند که فرآیندها و سیستمهای طبیعی را شبیه سازی نموده و با طبیعت هماهنگ باشد و نهاتا قابلیت شکل گرفتن محله ای مسکونی را مطابق با معیارهای طراحی طبیعت دوست میسر سازد.
این که چگونه میتوان حضور بکر، حداکثری و فاخر طبیعت را در یک بافت مسکونی با الگوی زندگی متناسب با طبیعت محقق نمود پرسش اصلی این پروژه خواهد بود.
1-2- اهداف
1-2-1- اهداف اصلی:
– ارتقای سطح کیفی محدودهی سکونت انسان از طریق به حداکثر رساندن حضور طبیعت و مصادیق آن در قالب اشکال، سیستمها و فرآیندهای طبیعی در عرصهی زندگی شهری و به عبارتی دیگر زندگی بخشیدن به کالبد ساختمانها و محیطهای انسان ساخت.
1-2-2- اهداف فرعی:
– کمک به احیای محدوده های سبز شهر شیراز با حفظ و در صورت نیاز اصلاح تراکم جمعیتی و کاربریهای محدودهی انتخابی اجرای طرح.
– استفاده از مناسبترین الگوی سکونت با به دست آوردن برآیندی از الگوی زندگی مردم منطقه و الگوهای متناسب با طراحی طبیعت محور و پایدار.
1-3- ضرورت طرح
ساخت و ساز در محدودههای سبز شهری علیالخصوص شهرهایی نظیر شیراز و اصفهان رو به رشد است و در صورتی که الگویی مدون در این محدوده وجود داشته باشد به یقین آسیب ساختمانهای غیر قابل اجتناب را به حداقل رسانده و هویت شهری مانند شیراز را حداقل در محورهای سبز تاریخیاش حفظ و احیا می نماید. از این رو طرح فوق در جهت تبدیل یک محله مسکونی که در محدوده محور سبز دلگشا به سعدی شهر شیراز قرار گرفته به محلهای طبیعت محور، تلاش مینماید تا با انتخاب محل احداث خانه طبیعت دوست در این محدوده، به شکلی همهجانبه از طبیعت بومی در سطوح مختلف منطقه حمایت نماید و شاید تعریفی متناسب با اصول طراحی طبیعتدوست را در عرصه زندگی انسان ارائه دهد.
1-4- چهارچوب نظری
در این پژوهش سعی شده تا با کنار هم قرار دادن ویژگیهای طراحی بیوفیلیک در کنار دیگر مفاهیم طبیعی مهم نظیر بوم منطقه و الگوهای طراحی مسکونی، نهایتا به الگویی بهینه برای طرح مورد نظر دست یابیم.
نمودار 1، چهارچوب نظری (نگارنده)
1-5- فرضیه و سوالات
– حضور طبیعت در زندگی انسان از ضروریات جوامع امروزی است و موجب ارتقای شرایط جسمی و روحی انسان می شود.
– آیا می توان طبیعت بکر را در شکلی پایدار و از طریق شبیه سازی سیستم ها و فرآیندهای طبیعی در کالبد و الگوی معماری وارد نمود.
– آیا می توان کالبد معماری را به محل امنی برای زندگی متعادل گونه های جانوری و گیاهی تبدیل نمود.
– الگوی بهینه ی زندگی و سکونت با توجه به اضافه شدن بعد طبیعت به معماری چیست و تا چه میزان از کهن الگوها می توان بهره گرفت.
1-6- روش تحقیق
در این پژوهش از طریق تحلیل داده های به دست آمده از کتب معتبر در زمینه معماری طبیعت دوست و تطبیق نتایج نهایی با نمونه های عملی انجام شده سعی در دستیابی به الگوی بهینه زندگی، مطابق با رویکرد طرح، خواهد بود. در نهایت طرح با معیارهای طراحی طبیعت دوست مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و به میزان موفقیت طرح در این زمینه امتیاز تعلق خواهد گرفت.

2- فصل دوم (پیشینه تحقیق)
2-1- رابطه انسان و طبیعت
طرز تفکر انسان در مورد طبیعت عامل مهمی در مورد نحوهی تأثیرگذاری وی بر روی طبیعت یا همان معماری و شهرسازی است. در این زمینه همواره دو نوع تفکر وجود دارد، تفکر شرقی که در آن انسان خود را جزئی از طبیعت میدانسته و همواره در ارتباطی تنگاتنگ و چندسویه با آن به سر میبرده است. و تفکر غربی که طی آن یک رابطهی سهگانه بین انسان، خدا و طبیعت وجود دارد، به طوری که دو رابطهی انسان- طبیعت و خدا-طبیعت در این میان شکل گرفته است. (گروتر, 1383, ص. 146).
2-1-1- چهار دوره ی ارتباط انسان با طبیعت:
در رابطهی با سیر رابطهی انسان و طبیعت در طول تاریخ چهار بخش را میتوان شناسایی کرد:
دوره اول: دورهای که انسانها در مقابل طبیعت ناتوان و نسبت به آن متعهد بودهاند. در این دوره انسانها تحت سلطهی طبیعت قرار داشتهاند و طبیعت بر تمام ابعاد زندگی آنان تسلط داشته است. انسان تنها به دنبال تأمین نیازهای اولیهی بقا مانند امنیت و غذا بوده است.
دورهی دوم: در دوره دوم که تا ظهور انقلاب صنعتی ادامه دارد، انسانها در یک تقابل سازنده با طبیعت قرار دارند. جوامع طبیعی و دینی سنتی احترام خاصی برای طبیعت و منابع آن قائل هستند. در این دوره استفاده و بهرهبرداری از طبیعت با یک اصول مشخص و در حد نیاز میباشد و تخریب جدی به طبیعت وارد نمیشود. (محمودی نژاد, 1388, ص. 100). البته دستیابی گسترده به معماری بومی یکی از دستاوردهای ارزشمند این دوره است که در اثر تعامل مثبت و طبیعی انسانها با طبیعت حاصل شد و در بسیاری از مناطق دنیا به طرز موفق و قابل تقدیری تکامل یافت. شاید این برهه از زمان تناسب بیشتری با نظریهی فرازگرا در مورد رابطهی انسان و طبیعت داشته باشد، مبنی بر اینکه انسان در طول تاریخ با یک سیر پیشرفتگرا به تدریج رابطهاش را با طبیعت تکمیل نموده است.
دورهی سوم: با ظهور انقلاب صنعتی و ارائهی تفکرات جدید در مورد دین و انسان و جهان هستی انسانها خود را مالک بیچون و چرای جهان هستی میپندارند. انسانها نحوهی برخورد با طبیعت را در جهت بازدهی حداکثر اقتصادی و مادی مد نظر قرار داده (محمودی نژاد, 1388, ص. 100) و در این راستا، بهرهگیری از طبیعت به بهرهکشی از طبیعت مبدل میشود و تخریب منابع طبیعی شدت مییابد. شاید نظریهی فرودگرا در مورد رابطهی انسان و طبیعت را بیش از هر دورهای بتوان به این دوره نسبت داد مبنی بر اینکه انسان در طول دورهی حضورش بر کرهی زمین به تدریج از طبیعت فاصله گرفته به طوری که بهترین و کاملترین رابطهاش با طبیعت در آغاز طبیعت بوده است.
دورهی چهارم: اما در دورهی اخیر بشر به این نتیجه رسیدهاست که انهدام طبیعت و تخریب منابع آن نتیجهای جز انقراض نسل بشر و انهدام زیستکره نخواهد داشت. از این رو در این دورهی اخیر اصلاحاتی در مورد نحوهی برخورد با طبیعت آغاز شد. در این دوره درک از آسیبهای محیطی بالاتر رفته و جامعهی جهانی در صدد سازگاری صنعت با طبیعت بر آمده است (محمودی نژاد, 1388, ص. 127).
2-2- تاریخچه حضور طبیعت در معماری
جوامع امروزی در حالی به سمت حفظ طبیعت و تلفیق آن با معماری حرکت میکنند که بیشتر صاحبنظران به حضور طبیعت در معماری بومی گذشته معترفند. اما توجه دوباره به طبیعت بعد از انقلاب صنعتی را میتوان به طراحی قصر بلورین توسط ژوزف پاکستن نسبت داد. در بحبوحهی شکلگیری جنبشهای معماری قرن بیستم پیدایش گرایشات ارگانیک توسط فرانکلوید رایت و همچنین گرایش اکسپرسیونیستی گائودی به طبیعت به ادامهی این مسیر قوت بخشید. مواجهه با بحران انرژی و همچنین بیداری جوامع در مورد فجایع زیستمحیطی و نابودی منابع منجر به شکلگیری گرایشات اکولوژیک گردید. تعریف مفهوم پایداری و شکلگیری انجمن ساختمان سبز آمریکا و متعاقبا گرایش معماری سبز نقطهی شتابی در زمینهی فراگیر شدن حضور طبیعت در ساختمان بود. با معطوف شدن توجه طراحان به شگفتیهای موجود در طبیعت گرایش بومیمتیک یا زیستوارگی پا به عرصهی طراحی نهاد و در پی آن در تلفیق با تکنولوژی و علوم رو به رشد گرایش بیونیک شکل گرفت. این حوزه مفاهیمی نظیر بیومورف(زیست دگردیسی) را نیز در برگرفت. آخرین گرایش از این مجموعه گرایش بیوفیلیک یا زیستدوست است که از قلب علوم بیولوژیک به شکلی جامع و همهجانبه پا در عرصهی تئوری، علم و طراحی نهاده است.
2-3- شکلگیری تئوری بایوفیلیا
دکتر ادوارد ویلسون استاد زیستشناسی دانشگاه هاروارد که در زمینهی زیستشناسی مشهور به سلطان مورچگان است پس از بیست سال تحقیق و پژوهش بر روی زندگی اجتماعی حشرات به خصوص مورچهها مقولهی زیستجامعهشناسی را مطرح کرد. پس از آن با یافتن شواهدی در زمینهی طبیعت نهفته در رفتار انسانها متوجه وابستگی ذاتی و همیشگی نسل بشر به طبیعت شد و تئوری بایوفیلیا را در سال 1984 در قالب کتابی با عنوان باوفیلیا منتشر نمود. نظریهی وی با استقبال شایانی در مجامع علمی مواجه گشت و جوایز بینالمللی ارزندهای را به خود اختصاص داد. در سال 1993 کتاب فرضیهی بایوفیلیا به وسیلهی دکتر استفان کلرت مدرس علوم محیطی در دانشگاه ییل وبا همکاری دکتر ادوارد ویلسون منتشر شد و این سر آغاز ورود بیوفیلیا به عرصهی طراحی است.
2-4- بایوفیلیا در گستره ی علم
بایوفیلیا از همان ابتدا با وجود شواهد علمی در مورد وابستگی انسان به طبیعت شکل گرفت اما در ادامه با بیشتر شدن این شواهد علمی تقویت شد. در حوزهی روانشناسی و روانشناسی محیط نقش شفابخشی طبیعت غیرقابل انکار است و شگفتانگیزتر آنکه حضور عناصر طبیعت در فضاها نه تنها موجب کاهش بیماریهای ساکنین از جمله اختلالات جسمی نظیر سردرد یا اختلالات خواب میشود بلکه نقش بهسزایی در تسریع روند درمان و بهبودی بیماران دارد به طوری که بیمارانی که بعد از عمل به اتاق بهبودی دارای عناصر طبیعی منتقل میشوند روند بهبودی کوتاهتری خواهند داشت. همچنین علم بیوفیلیک در شناخت بیولوژی بدن انسان در محدودهی زیستعصبشناسی جهت دریافت بهتر نحوه ادراک و هماهنگ نمودن محیط با عناصر تامینکنندهی رضایت انسان موفق بوده است. در نهایت میتوان گفت که بایوفیلیا در یک رابطهی تکاملی با علم به سر میبرد به طوری که پیشرفت آن متقابلا وابسته به پیشرفت علوم انسانشناسی، بیولوژی و روانشناسی است.
2-5- ورود بایوفیلیا به حوزه طراحی:
ورود بایوفیلیا به عرصهی طراحی به عکس گرایشات دیگر معماری از حوزهی نظری و کتب علمی آغاز شد. در واقع طراحی بیوفیلیک در ابتدا تنها به دنبال ساختمانهای دارای ویژگیهای مورد نظرش بوده، نه به دنبال بیرونکشیدن ویژگیهای ساختمانهای ساختهشده برای شکل دهی به یک تئوری طراحی، که عموما روش متداول در شکلگیری گرایشات معماری بوده است. بایوفیلیا با تلاش دکتر استفانکلرت به عرصهی طراحی وارد شد. اولین بیانیهی طراحی بیوفیلیک توسط استفان کلرت به واسطهی انتشار کتاب “ساختن برای زندگی” در سال 2005 صورت گرفت و در سال 2008 با انتشار کتاب “طراحی بیوفیلیک” با همکاری مارتین مادور و جودیس هیرواگین کامل شد. آقای کلرت در این کتاب 72 عنصر طبیعت را برای حضور در محیط انسانساخت پیشنهاد میدهد، در زمینهی طراحی شهری نیز آقای تیموتی بیتلی از مؤلفان سرشناس شهرسازی سبز کلیاتی از شهر بیوفیلیک را در این کتاب مطرح مینماید و در سال 2011 به تفصیل در کتاب “شهر بیوفیلیک” ویژگیهای یک شهر بیوفیلیک را بیان میکند.
3- فصل سوم (طبیعتدوستی)
در این فصل به بررسی طبیعتدوستی و مفاهیم مرتبط با آن خواهیم پرداخت.
3-1- واژه ی بایوفیلیا
واژهی بایوفیلیا متشکل از دو بخش “بایو” و “فیلیا” است. بخش اول در دستور زبان انگلیسی به عنوان پیشوند کلمات به حساب میآید و برگردان فارسی آن معادل پیشوند “زیست” است. مانند زیستاقلیم، زیست فناوری و زیستساختار و کلمات مشابه است که پیشوند زیست به معنای در ارتباط بودن با واحدها و سازوکارهای زیستی موجود در طبیعت است. بخش دوم کلمه نیز در دستور زبان انگلیسی به عنوان یک پسوند به حساب آمده و از ریشهی لاتین آن به معنای دوستداشتن است. در واقع این پسوند با اضافه شدن به هر کلمه معنای آن را توأم با دوست داشتن مینماید. به طور مثال “francofilia” به معنای فرانسه است. در نتیجه ترکیب این دو بخش معنای دوست داشتن زیست یا زیستدوستی را به دنبال خواهد داشت. اما به این دلیل که واژهی زیستدوست در برخی موارد ثقیل و درگیر با مباحث علم زیستشناسی است، در برخی موارد از واژهی طبیعتدوستی نیز بهره گرفته شدهاست.
3-2- طبیعت دوستی (بایوفیلیا)
تئوری بایوفیلیا به وابستگی نسل بشر به طبیعت اشاره دارد و این وابستگی را حاصل میلیونها سال تکامل متقابل گونهی انسانی در بستر طبیعت میداند. این تئوری ادامهی تکامل و بقای انسان در مسیری سالم را مشروط به تماس بیواسطه و هرچه بیشتر انسان با طبیعت در طول زندگی روزانهی خود میداند و طراحی بیوفیلیک نیز به دنبال تامین این مهم از طریق تحقق حضور حداکثری طبیعت در محیط پیرامون انسان است.
3-3- علم عصب شناسی و طبیعت انسان
فرآیندهای ذهنی ما همواره ما را قادر به برقراری ارتباط و سازگاری با محیط پیرامونمان ساخته است. ما به طور غریزی طالب رابطهی فیزیکی و بیولوژیکی با جهان هستیم. ساز و کارهای ادراکی بشر که فرآیندهای گفته شده از خلال آنان به وقوع میپیوندد پاسخ و رابطهی ما با معماری و محیط ساخته شده را تعریف مینمایند. اساس این کنش متقابل طبیعت انسان است، نتیجهی نهایی تکامل ساز و کارهای عصبی ما در پاسخ به محرکهای بیرونی نظیر زمینههای اطلاعاتی موجود در طبیعت ایجاد شده.
جست و جوی بشر در عناصر مختلف برای سرپناه منجر به ساخت بناها و شهرها شده است. از نظر تاریخی فرم این ساختارها برخواسته از منطق مصالح در دسترس و فرآیندهای نظمدهندهی فضایی ذهن انسان بوده است. به کارگیری آنچه که در دسترس بوده برای ایجاد یک ساختار موجب شد تا مردم به طور غریزی مکانهایی را بسازند که تشکیلدهندهی اطلاعات، اشکال و مفاهیمی باشند که حس بهزیستی مورد نیازش را برآورده سازند. تصمیمهای طراحانه به عنوان یک توسعهی طبیعی از فرآیندهای عصبشناسانه در جهت زنده نگاه داشتن بشر به عنوان یک گونهی زنده به نام انسان بوده است. بشر بدون آنکه در مورد سرشت این فرآیندها آگاه باشد به سادگی و به همین شیوه ساختمانها و شهرهای خود را بنا نمود. بدون هیچ سؤالی در مورد هزارهی آیندهی خود اما پس از مدتزمانی رابطهی با جهان فیزیکی از خلال مفاهیم عملی نظیر افسانهها، اساطیر، سمبلها و ساختارهای اجتماعی وارد مرحلهی پیچیدهتری شد. همچنانکه فرآیند ساختن به وسیلهی فرآیند طراحی به تسخیر در آمد معماری به عنوان یک بروز سیال از ایدههای فطری بشر پیرامون فرم، فضا و صفحه مبدل به امری دستنیافتنی شد. رابطهی مردم با جهان فیزیکی از خلال تکنولوژی و صنعتیسازی بسیار پیچیدهتر شد، این امر در معماری امروز نیز کاملا واضح است.
پیرو قرنهای متمادی از اصلاح و افزودن به واژگان معماری، فرآیند طراحی به عنوان قلمرو اختصاصی اربابان ساخت و ساز همگی در خاک دیگری ریشه دوانیدند. زمانی که معماری از قلمرو صنایع به مفهوم سنتی خود به محدودهی یک توانایی ذهنی حاصل از محیط دانشگاهی انتقال یافت آموزش معماری خود را با نظام آموزشی دانشگاهی البته نه به طور کامل هماهنگ کرد. هنگامی که معماری قلمرو فلسفی دانشگاهی را تقلید نمود خود را به عنوان یک نظام جدید جدا شده از مسیر تکاملش یافت. به مرور زمان معماران خود را از تاریخشان جدا کردند و از آنجا همانند باستانشنان رفتار کردند. هیجانآور اما بی ارتباط با دغدغههای طراحی روز. در سالهایی که گذشت طراحی معماری و آموزش شیوههای معماری همگی از آن فرآیندهایی که محیط ساخته شده را به عنوان امری ذاتا انسانی ارائه میداد جدا شدند.
3-3-1- معماری برخواسته از طبیعت انسان
جنبشهای معماری قرن بیستم و پس از آن وضعیت کنونی معماری را بدانجا رسانده که اغلب ارزش هر اثر معماری را با میزان جدا شدنش از جهان پیرامون ارزیابی میکنند. جهانی که پهنهای برای زندگی و آسایش مردم است. اگر بخواهیم معماری را امری به جز خدمترسانی به بشر بدانیم مغایر با ذات معماری در ابتدای پیدایش سخن گفتهایم.
برای دستیابی به یک معماری که ازذات انسان برخاسته باشد ناگزیریم که به معماری و شهرسازی مردمساخت در دوران گذشته مراجعه کنیم. نظریهپردازان بیوفیلیک معتقدند که طبیعت انسان در جهت تامین نیازهای وی ویژگیهای معمارانهی خاصی را برمیتابیده است. آقای ویلسون چنین معتقد است که اقدامات بشر از جمله ساخت و سازهای وی در گذشته برخواسته از یک ساختار ژنتیکی و تکاملی بوده است. در نتیجه امروزه برای دستیابی به یک معماری متناسب با طبیعت انسان در جهت تامین بهزیستی و سلامت وی نیازمند طرح این پرسش هستیم که فرآیندهای زبانی، ادراکی و ذهنی برای تامین ادراک بهزیستی بشر کدامند. به زبانی دیگر در این بخش عمدهی تمرکز بر روی یافتن تکنیکهای طراحی و ساختی هستیم که منبع تغذیهی عصبشناسانهی انسان را تامین کنند.
ما امروزه بدنبال ویژگیهای فیزیکی و هندسهی طبیعی به کار رفته در معماری قرون گذشته هستیم، همان چیزی که از ذات طبیعت انسانها برخواسته است. روشهای امروزی تفکر در مورد معماری ناکافی هستند. ارائهی مسائل معماری میبایست از قلمرو انتزاع به قلمرو طبیعی که در تسلط احساسات مثبت و فیزیولوژی انسان است تغییر کند. اما برای شناخت بهتر طبیعت انسان باید سه جنبهی مختلف در زمینهی شناخت انسان مطرح کنیم.
در مرحلهی اول یک انسان یک جزء انتزاعی قرار گرفته در یک مجموعه است. این دیدگاه که یک دیدگاه مکانیکی به انسان است تعامل انسان با محیط طبیعی را بسیار کم میداند. در واقع ادراک این دیدگاه از انسان، ادراکی انتزاعی است و بیانکنندهی جهان معماری معاصر است که انسانها در آن تنها به شکل انتزاعی یا عکسهای مات یا سایههای غیرقابل تشخیص بر روی صفحهی مانیتور هستند. انسان موجود در این مکان به هیچ عنوان انسانی بیولوژیکی نیست بلکه تنها به عنوان یک عابر بیحرکت در یک جهان اساسا بیروح و عاری از کنش قرار دارد(انسان انتزاعی).
در مرحلهی دوم انسان یک ارگانیسم است که از حسگرهایی ساخته شده که در تعامل با محیط اطرافش قرار دارد. در واقع انسان در از این منظر نوعی حیوان است که داشتن منبعی از حسگرها وی را قادر به دریافت و اندازهگیری دادهها کرده که این نوع اتصال بیولوژیکی به جهان همان موقعیتمندی است. در این دیدگاه بیولوژیکی غنی انسان دارای یک سازوکار بیولوژیکی است که برای ادراک و واکنش نسبت به اجسام بیجان و ارگانیسمهای زنده تکامل یافته. تعامل انسان با محیط از خلال حسگرها و سیستم عصبی وی رخ میدهد(انسان بیولوژیکی).
در این مرتبه انسان چیزی بیش از سیستم عصبی بیولوژیکی است. این دیدگاه در ارتباط با دیدگاه بسیار کهن متافیزیکی از انسان به عنوان موجودی که دارای روح است و به شکلی متفاوت از دیگر جانداران با طبیعت در ارتباط است. این شرایط نوعی درهم تنیدگی متعالی با جهان اطراف است که تعریفی از ماهیت انسان در محدودهی فیزیولوژیکی و مذهبی وی را در بر میگیرد. عمدهی مفهوم انسانیت در این حوزه جای میگیرد و همین کیفیت انسان را از دیگر گونهها متمایز مینماید. این گونه از انسانشناسی به نوعی از ارتباط انسان با جهان پیرامونش مستقل از علم معطوف میشود که بسیار عمیقتر از توسعهی بعدی در مورد ارتباط دادن انسان در چهاچوب خشک علمی با ابعاد منطقی جهان فیزیکی است(انسان متعالی)
3-3-2- انسان بیولوژیک و نظریه الگوها
با بررسی ویژگیهای وجودی انسان در حوزهی علم عصبشناسی به مثابه یک وجود بیولوژیکی، به نتایج جالب توجهی در مورد الگوهای موجود در محیط پیرامون و رابطهی آنها با زندگی و آسایش انسان خواهیم رسید. پرسش اصلی در علم عصبشناسی ادراکی این است که کدامیک از اجزاء سیستم عصبشناسانهی موجود در مغز به طور ذاتی و ژنتیکی وجود دارد و کدامیک در خلال تماس و کنش متقابل با طبیعت کسب میشود. این خصلت انسان است که فراتر از ادراکات مستقیم حسی میرود اما همچنان در محدودهی بیولوژیکی باقی میماند. این تنها تجربهی حسی سادهایست که در مرتبهای بالاتر از نوع معمولی خود قرار گرفته است. این ساز و کار محصول یادگیری بوده و برای تفکیک انسان از ماشین ضروری است و همچنین از اهمیت ویژهای در مباحث این بخش در مورد رابطهی معمارانه با خود دارد.
وجود انسان و مکان فرد درون جهان از وجود فردیت در خلال ادراک جهان بیرون شکل گرفته و به همین ترتیب یک چهارچوب قابل تغییر شکل گرفته. این قلمرو اطلاعات تجربی است، جایی که اطلاعات پیچیده در مورد محیط کاملا درونی شده به طوری که ادراک اغلب به نظر امری فراحسی میرسد در حالی که اینگونه نیست. تجربه بیانکنندهی یک پاسخ حسی است که مبدل به پدیدهای بسیار پیچیده شده به طوری که دیگر توصیف، دستهبندی و فهم آن در یک روش تحلیلی برای ما آسان نیست. تجربه برای ما منبعی از الگوها را فراهم میکند که بعدا به طور ناخودآگاه شرایط ناآشنا را با الگوها هماهنگ مینماید(klein,1998).
بسیاری از کیفیات که اغلب از ویژگیهای هوش هستند در حقیقت نتیجهی توسعهی صحیح مهارتهای ادراکی در محدودهی اطلاعات تجربی است. ترکیبات اساسی نوروفیزیولوژیکی ما به شکل ژنتیکی تعیین شدهاند اما پس از تولد شبکهی عصبی ما به وسیلهی محیط و یادگیری شکل مییابد و بدین ترتیب ویژگیهای مازاد و غیر ژنتیکی را کسب میکند. این ویژگیها ادراک الگوهای ساختاری و عملکردی را نیز شامل میشود. اساس ژنتیکی امکان شکلگیری ساختارهای یادگیری را فراهم میکند. اما اولویت را به یک نوع خاص از ساختار یادگیری میدهد که بر مبنای قالب ژنتیکی قرار دارد. از طرفی یادگیری موجب تکثیر این ژنها میشود. در نتیجه این دو جزء اطلاعاتی لازم و ملزوم یکدیگرند. دو جزء ژنتیکی و اکتسابی از حافظه و سیستم احساسی به شکل یک کل عمل میکنند.
یادگیری احساسی نتیجهی دریافت احساسی است اما نیمهی هوشیار باقی میماند و مستقل از حافظهی هوشیار است. در حالی که عمدهی اطلاعاتی که درون ذهن ما تحلیل میشوند برای آگاهی هوشیار ما قابل دسترس نیست (Squire & Kandel, 2009, p. 158). الگوهایی که به طور حسی یا عاطفی یاد گرفته میشوند مشابه کنشهای موروثی(ژنتیکی) عمل میکنند. دلیلی که رفتار مطابق آنان حسی مثبت را بر میانگیزد این است که آنها یک قالب یا الگوی درونی را ارضا میکنند. به عنوان حاصل و نتیجهی تکامل ما قالبهای درونیمان بسیار خاص هستند. بسیاری از جنبههای رفتاری و شخصیتی ما یا بدین شکل کسب شدهاند یا ذاتی هستند و هردو به عنوان اطلاعات ناخودآگاه ذخیره شدهاند (Squire & Kandel, 2009, p. 173)
الگوهایی که با منبع نوروفیزیولوژیکی ما شناخته میشوند کلیدی برای شناخت انسان و رابطهی وی با جهان است و الگوها و رفتارهای فردی را در یک کل پیچیدهتر قرار میدهند. البته این فرایند در علم ادبیات، شناخته شده است، به این صورت که کلمات تلفیق میشوند تا پیامی معنادار به دست آید، اما هنوز در تجزیه و تحلیلهای مردم برای دستیابی به فهمی از جهان وارد نشده. روانشناسان ادراکی الگوها را به مثابه نمودار تشخیص دادههای احساسی و ترجیحی خاص به حساب میآورند. همچنین الگوها حرکات هماهنگ شدهی بدن را کنترل میکنند. اغلب هر گونه فعالیت انسان حاوی الگوهایی است و همین الگوها اشکال و پیچیدگیهای متصل به هم موجود در معماری و شهرسازی گذشته را به وجود آوردهاند. اطلاعات تجربی در معماری و شهرسازی در بطن محیطهای سنتی قرار دارد. همانگونه که برخی از اجزاء طراحی مربوط به بستر و منطقهی خاصی هستند بسیاری نیز کاملا جهانی میباشند. کافی است آنها را درون محیطهای ساخته شدهی ناخودآگاه نظاره کنیم. زبان الگوی کریستوفر الکساندر الگوهای تکاملیافتهی حاصل از کنش متقابل انسان و محیط پیرامونش را صادقانه با ما در میان میگذارد. این کتاب به طرز شگفتآوری یک ساختار ترکیبی عملی را برای طراحی تدوین میکند که بر مبنای نتایج تکاملیافته شکل گرفته. این کتاب شامل بسیاری از ایدههای کلیدی که بعدا در کنار یکدیگر میآیند تا طراحی بیوفیلیک را تعریف کنند میباشد. هرچند انتظار میرفت که این ایدهها در ابتدا یک معماری انسانیتر را ایجاد کنند اما در بین معماران دانشگاهی با استقبال مناسبی روبرو نشد(saligaros,2005). اما در عوض ساختار الگوها به وسیلهی جامعهی برنامهنویسان مورد توجه قرار گرفته شد و اکنون به وفور از آن برای کنترل پیچیدگیهای موجود در برنامههای نرمافزاری استفاده میشود. در ادامه به لیستی از این الگوها اشاره می کنیم که مشخص خواهد شد که چگونه این الگوهای طراحی بیوفیلیک را حمایت کرده و از آن استقبال می کنند. معماران می توانند به وسیله زبان الگو اطلاعات مفید آن را با آخرین نظریات یا شیوه های طراحی نوآورانه تلفیق کنند. در نهایت ارزش واقعی زبان الگو تنها اکنون و در بستر طراحی بیوفیلیک قابل ارزیابی است
3-3-3- انسان متعالی و سرشت نظم
اکتشاف عمیق تر طبیعت انسان منجر شد که ما بشر را چیزی فراتز از توده ای از حیوانات هوشمند بدانیم که به شکلی بی قید زاد و ولد میکنند و در نتیجه جهان طبیعی را با تخلیه و مصرف منابعش از بین میبرند. در گذشته انسانیت تصور بسیار فاخرتری از خود داشت. ما نیز برای ارتقای ایده های خود میبایست جهانبینی رومانتیک کهن را که در آن انسان احساس ارتباط داشتن با گونههایی از مذهب ، افسانه، ارزشهای سنتی و نظایر آن را میکرد دوباره احیا کنیم.
در اینجا ما در پی یافتن میزان وابستگی انسانشناسی به علم ژنتیک نیستیم، بلکه تنها تلاش می کنیم چیزی را که از دست رفته دوباره به دست آوریم. در واقع تعریف گذشتگان از پیوستگی فرایندهای جاری جهان برخاسته از علم نبوده بلکه برخاسته از ایمان درونی بوده که به شکل عواطف ابراز شده و در زمان رشد علم بقای خود را از دست داده است.
فهم کنونی ما از ارتباط بیولوژیکی و اکولوژیکی انسان بسیار جدید است. دکتر ویلسون اساس بیولوژیکی مهمی برای آنچه که جنبههای فراطبیعی سرشت انسان نامیده شده فراهم نموده است. اساسی بیولوژیکی که پدیدهای واقعی نظیر رابطه ما با جهان فیزیکی است و در صورتی که جایگاه خود را در علم نیابد بسیار آسیب پذیر خواهد بود و این یکی از همان دلایلی است که موجب شد، ساز و کار تغذیه عصب شناختی در آغاز عصر مدرن صنعتی از دست برود. بر این اساس، برخی از مدارک علمی مرتبط با این مساله را در کنار هم جمع نمودیم تا این نتایج را که جوامع گذشته پیش از این بدان دست یافته بودند اثبات کنیم.
کریستوفر الکساندر مباحث مشابهی در رابطه با از دست رفتن رابطه اساسی انسان و محیطش در زمینه معماری و شهر سازی در کتاب سرشت نظم بیان نموده است. وی در مورد یک رابطه متقابل بر مبنای ویژگی های اساسی هندسی بین انسان و محیط صحبت می کند. وی همچنان نشان می دهد که این رابطه ی به طرز مهیبی آسیب دیده . البته این مسأله به واسطه ی بالا رفتن فهم انسان ها نسبت به از بین رفتن رابطه ی انسان با جهان در قرن بیستم تا حد زیادی شناخته شده در حالی که این گام ها در مسیر قطع ارتباط با جهان بسیاری اوقات داوطلبانه و با رغبت کامل و با عنوان توسعه ی فناوری صورت گرفته است.
در واقع همین دیدگاه متعالی نسبت انسان است که بر اساس آن می توان گفت که انسان قادر به تعالی بخشیدن به ماده گرایی است و این همان پرسش بنیادین آقای کریستوفر الکساندر است که به بیان ساختاری زنده که می تواند منجر به شکل گیری اشکال زنده شود می پردازد و برای فرم های گوناگون کیفیت ما بین زنده بودن و بی روح بودن را تعریف می نماید. هم کریستوفر الکساندر و هم ادوارد ویلسون هر دو در منتهای مقاصد خود به دنبال فهمی دوباره از حیات و هستی انسان هستند و هر دو بر این باورند که رشدو نمو بشر در آینده در گرو تماس دوباره وی با حیات بیولوژیکی و همچنین هندسه شکل یافته به واسطه حیات جهان هستی است و به همین واسطه هر دوی آنان به دنبال دیدگاه تازه ای به علم و مذهب هستند تا مخلوقات را حفظ کنند.
معماری به عنوان فعالیتی در جهت تأمین خانه مردم ،نیازمند مفهوم عمیق تری است ،به خصوص در جهانی که به دیدگاه انسان در مورد سرشت خداوند وابسته است. آیا خداوند(یا آثاری از صفات وجودی او) در یک هندسه انتزاعی و مینیمال حضور دارد؟ یا اینکه خداوند(یا آثاری از صفات وجودی او) درجایی است که نشانه هایی از حیات هم موجود باشد. کدامیک از این دو به وسیله مذاهب عمدهی جهان تأیید میشوند، شاید از این دیدگاه بتوان چنین گفت که خداوند بیانیهی موجود درون یک هندسهی طبیعی یا ساختار زنده است (alexander, the nature of order, 2002, p. 35).
3-4- سرشت نظم
در ابتدا باید توجه داشت که طبیعت سرمنشأ حیات و غنیترین منبع دارنده عناصر بیانکننده حیات است. در نتیجه به نوعی میتوان گفت که آقای کریستوفر الکساندر نیز همانند نظریهپردازان تئوری بیوفیلیک برای دستیابی به حیات و روح در کالبد محیطهای انسانساخت در پی استخراج مفاهیم و قوانینی از دل طبیعت است با این تفاوت که رویکرد ایشان از سمت دیگر بحث یعنی بررسی کالبدهای سرزنده در معماری بوده و در نتیجه پژوهشها و بررسیهایش بر کالبدهای سرزنده انسانساخت توانسته قوانین مطرحشدهی خود را در ذات پدیدههای طبیعت بیابد و این مسیر نیز منجر به شکلگیری یک جهانبینی واحد و منسجم در مورد تمام پدیدههای عالم گشته که بسیار به مفاهیم بیوفیلیک نزدیک است و حتی میتوان گفت/ که از ژرفای بیشتری نیز برخوردار است. در واقع پدیده حیات از منظر کریستوفر الکساندر را میتوان متناظر با مفهوم طبیعت در مباحث بیوفیلیک دانست. همانگونه که بیوفیلیک ذات طبیعت را صرف نظر از تلاش در تبیین و شناخت ماهیت آن به مثابه یک عنصر ناب در همه جنبهها و حتی در ویژگیهای عناصر غیر ارگانیک موجود در طبیعت ارج مینهد کریستوفر الکساندر نیز ذات طبیعت را سرشار از عنصری با عنوان حیات میداند که این ویژگی به واسطهی ادراک غیرصحیح انسان قرن بیستم از طبیعت در کالبد فضاهای انسانساخت به شدت کاهش یافته. وی مراتب حیات را وابسته به نوعی نظم در همنشینی اجزاء یک پدیده میداند.
3-4-1- پدیده حیات:
تلاشهای انسان قرن بیستم در هماهنگ ساختن فضاهای مصنوع با اصول محافظت از زمین به مثابه یک نظام زنده متعادل در مواجهه با مشکل علمی عمیقی قرار گرفت که در واقع همان نداشتن تعریف سودمند، مناسب و دقیقی از حیات است. بر اساس تعریف سنتی علمی قرن بیستمی، حیات –یا به تعبیر بهتر، یک نظام زنده- به عنوان نوع خاصی از سازوکار(مکانیزم) تعریف شده است. واژهی حیات تنها برای نظامی مشخص و محدود از پدیدهها به کار رفته است. شاید نظم به عنوان رایجترین ساختار در سازوکارهای ریاضیاتی، که به سبب طبیعت و سرشت فضا به وجود میآیند، ادراک و شناخته شود. “حیات” نیز به همین ترتیب مفهومی رایج و همهجا گستر است. در واقع در طرح اشیاء میباید اینگونه بیان کنم که هر شکل از “نظم” از مرتبهای از “حیات” برخوردار است. از این رو حیات مفهومی مکانیکی و محدود که تنها برای دستگاههای تولید مثل کنندهی زیستمحیطی به کار میرود نیست.
حیات کیفیتی است که در ذات فضا نهفته است و برای هر آجر، هر سنگ، هر فرد و هر نوع ساختار فیزیکی که در فضا ظاهر میشود به کار میرود. هر چیز حیات خود را دارد. نیاز به دیدگاه جامعتر در مورد حیات، به طور ساده، از نگرش بومشناسی(اکولوژی) ناشی میشود. امروزه بسیاری از مردم اهمیت وجود جانوران، گیاهان و نظامهای زنده را برای زمین به خوبی دریافتهاند و نگرشی نوین به معماری و برنامهریزی شهری را خواستارند که با محافظت از حیات زیست کرهی زمین سازگار باشد. در واقع معماران میخواهند علاوه برساختمانها نظامی از درختان و گیاهان را بیافرینند تا از خود آنها محافظت کنند. نظامی از ساختمانها که ضمن سودمندی با احترام به طبیعت هماهنگ با فرایندهای طبیعی باشند.
برای ادامه بحث پیرامون ایدهی مبتنی بر بومشناختی ارائهی مفهومی از حیات که فراتر از نگرش مکانیکی زیستمحیطی باشد و همه چیز را در بر بگیرد مورد نیاز است. الکساندر در پی دستیابی به نگرشی است که پیرامون حوزهی تخصص خود در معماری و شهرسازی به آفرینش حیات در محیطهای مصنوع و انسانساخت دست یابد. این آفرینش حیات اشیاء دستساخت بشر و اشیاء طبیعی را با هم در بر میگیرد. در واقع الکساندر در سراسر کتاب سرشت نظم در جست و جوی تعریفی جامع از حیات است که در آن هر چیز فارغ از اینکه چیست واجد مرتبهای از حیات باشد. (الکساندر، کریستوفر، 2002، 30) از منظر کریستوفر الکساندر عمدهترین عنصر حیات در جهان، وابسته به موجودیتهای قطعی بسیار مهمی است که با عنوان مراکز از آنها یاد میکند. این مراکز به مثابه بلوکهای ساختمانی سازنده کلیت جهان بیان میشود که عنصر اصلی نظم مورد بحث وی است.
3-4-2- نظریه ی مراکز:
هر کلیت یکپارچهای از اجزای مختلف شکل گرفته است که اجزای درون کلیت نیز توسط خود کلیت شکل گرفتهاند. در واقع میبایست که تمامی موجودیتها را شامل اجزاء، کلیتهای موضعی و حتی موجودیتهای به هم چسبیده که به سختی قابل رویتاند را مرکز نامید. به این معنی که در هر یک از این موجودیتها این واقعیت نهفته است که هر یک به مثابه مرکزیتی موضعی درون کلیتی بزرگتر ظاهر شده و حیات مییابد، این پدیدهی مرکزیت در فضا است. وی واژهی مرکز را برای تعیین و توصیف حوزهای ساختارمند در فضا به کار برده و آن را اینگونه تعریف میکند: مجموعهای مجزا از نقاط در فضا که به دلیل نحوهی



قیمت: تومان

c (763)

بسم الله الرحمن الرحیم
وزارت علوم، تحقيقات و فناوري
دانشكده هنر و معماری
پاياننامه تحصيلي جهت اخذ درجه كارشناسي ارشد
رشته مهندسی معماری
عنوان
طراحی محلهی طبیعتدوست در شیراز
استاد راهنما
سرکار خانم دکتر ریما فیاض
نگارش و تحقيق
محمد مهدی شاطرپوری
اسفند ماه 1392
Ministry of Science, Research & Technology
University of Art
Faculty name
Architecture and urbanism
Thesis Title
Neighborhood design in Shiraz by biophilic design approach
Supervisor:
Dr. Rima Fayaz
A Thesis Submitted to Graduate Studies Office in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Arts in
Architecture engineering
By:
Mohammad Mehdi shaterpoori
February 2014
تعهد نامه
اينجانب …………… اعلام مي دارم كه تمام فصلهاي اين پايان نامه و اجزاء مربوط به آن براي اولين بار (توسط اينجانب) انجام شده است. برداشت از نوشتهها، كتب، پاياننامهها ، اسناد، مدارك و تصاوير پژوهشگران حقيقي يا حقوقي (فارسي و غيرفارسي) با ذكر مآخذ كامل و به شيوه تحقيق علمي صورت گرفته است.
بديهي است در صورتي كه خلاف موارد فوق اثبات شود مسوؤليت آن مستقيماَ به عهده اينجانب خواهد بود.
امضاء تار
فهرست مطالب
1- فصل اول (طرح تحقیق)1
1-1-بیان مساله1
1-2-اهداف2
1-2-1- اهداف اصلی:2
1-2-2- اهداف فرعی:2
1-3- ضرورت طرح2
1-4- چهارچوب نظری2
1-5- فرضیه و سوالات3
1-6- روش تحقیق3
2- فصل دوم (پیشینه تحقیق)4
2-1- رابطه انسان و طبیعت4
2-1-1- چهار دوره ی ارتباط انسان با طبیعت:4
2-2- تاریخچه حضور طبیعت در معماری5
2-3-شکلگیری تئوری بایوفیلیا6
2-4-بایوفیلیا در گستره ی علم6
2-5-ورود بایوفیلیا به حوزه طراحی:6
3- فصل سوم (طبیعتدوستی)7
3-1- واژه ی بایوفیلیا7
3-2- طبیعت دوستی (بایوفیلیا)7
3-3- علم عصب شناسی و طبیعت انسان8
3-3-1- معماری برخواسته از طبیعت انسان9
3-3-2- انسان بیولوژیک و نظریه الگوها10
3-3-3- انسان متعالی و سرشت نظم12
3-4- سرشت نظم14
3-4-1- پدیده حیات:14
3-4-2- نظریه ی مراکز:15
3-4-3- پانزده خصلت بنیادی:16
4- طراحی طبیعت دوست(بیوفیلیک)22
4-1- رابطه ی گرایش پایداری و گرایش بایوفیلیک24
4-2- معرفی عناصر طراحی طبیعت دوست:25
4-2-1- ویژگی های محیطی26
4-2-2- اشکال و فرم های طبیعی29
4-2-3- الگوها و فرایندهای طبیعی:31
4-2-4- نور و فضا:33
4-2-5- روابط مکان مند:34
4-2-6- روابط تکاملی انسان و طبیعت:37
4-3- جدول هیرواگین39
5- شهر طبیعت دوست:41
5-1- شهرهای بایوفیلیک کدامند:42
5-1-1- شاخصه های یک شهر بیوفیلیک:43
5-1-2- توصیف شهرهای بایوفیلیک:45
5-2- استراتژی های زیست تقلیدی برای شهرها:46
5-3- فرم و شکل کلی در شهر طبیعت دوست48
5-3-1- شبکه های سبز:48
5-3-2- تراکم:49
5-3-3- معابر پیاده و سواره:51
5-3-4- خودرو:51
5-3-5- سیمای شب:52
5-4- معرفی عناصر موجود در شهر طبیعت دوست53
5-5- شکل دهی به الگوهای زنده ی رفتاری و اجتماعی56
5-5-1- تدوین یک زبان:57
5-5-2- معرفی الگوهای مناسب58
5-6- نمونه های موردی در زمینه ی شهر طبیعت دوست:62
5-6-1- اوا لنکسمیر، کولنبرگ، هلند62
6- خانه طبیعت دوست72
6-1- نظم پیچیده:72
6-2- چشم انداز و سر پناه:72
6-3- وسوسه73
6-4- مخاطره:peril74
6-5- الگوهای الکساندر:74
7- فصل هفتم (شناخت سایت)77
7-1- جغرافیا و اقلیم شیراز77
7-1-1- توپوگرافی و شیب منطقه78
7-1-2- لرزه خیزی79
7-1-3- سیل80
7-1-4- آب های سطحی81
7-1-5- آب های زیر زمینی82
7-1-6- بارندگی83
7-1-7- دما83
7-1-8- رطوبت نسبی84
7-1-9- جریان باد84
7-2- قنات ها و آب های جاری شیراز:85
7-2-1- باغ های شیراز:86
7-2-2- پارک ها و باغ های معاصر89
8- انتخاب سایت90
8-1- ویژگی های طبیعی:90
8-2- ویژگی های عملکردی:90
8-3- ویژگی های حمایتی:91
8-4- موقعیت قرارگیری91
8-4-1- موقعیت شهری91
8-4-2- موقعیت جغرافیایی93
8-4-3- عناصر شاخص سایت94
9- فصل نهم (طراحی)99
9-1- برنامه ریزی99
9-1-1- بافت مسکونی99
9-1-2- واحدهای تجاری99
9-1-3- جمعیت معیار100
9-2- شکل دهی به یک زبان الگو100
9-2-1- انتخاب الگوها101
9-3- طراحی کلی (مستر پلان)123
9-3-2- زون بندی124
9-3-2-1- وضعیت فعلی124
9-3-3- معیارهای بیوفیلیک126
9-3-4- شکل نهایی129
9-4- واحد همسایگی131
9-5- خانه132
منابع و مآخذ:135
فهرست جداول
جدول 1، ابعاد و عناصر طراحی بیوفیلیک، (kellert, heerwagen, & Mador, 2008, p. 15)26
جدول 2، عناصر طراحی بیوفیلیک، (heerwagen, 2001, p. 32)39
جدول 3، ویژگیهای شهر بیوفیلیک، (Beatley T. , 2010, p. 47)45
جدول 4، استراتژیهای زیست تقلیدی برای شهرها، (Benyus, 2002, p. 70)46
جدول 5، جدول آب پاکیزه، (kellert, heerwagen, & Mador, 2008)48
جدول 6، عناصر طراحی شهری بیوفیلیک53
جدول 7، جدول سیستم سبز مالمو، (Beatley T. , 2010, p. 96)55
جدول 8، الگوهای الکساندر58
جدول 9، الگوهای الکساندر در مقیاس ساختمان74
جدول 10، نتایج سرشماری نفوس و مسکن 1390 (مرکز آمار ایران, 1390)100
جدول 11، درصدبندی خانوارها بر اساس تعداد اعضا (نگارنده)100
جدول 12، مفهوم چرخه زندگی102
فهرست تصاویر
شکل 1، مقیاسهای مختلف17
شکل 2، مرزها، (الکساندر, 1391)17
شکل 3، فضای معین، (الکساندر, 1391)18
شکل 4، انسجام و ابهام عمیق، (الکساندر, 1391)19
شکل 5، تضاد، (الکساندر, 1391)20
شکل 6، سادگی و آرامش درونی، (الکساندر, 1391)21
شکل 7، انواع تراکم50
شکل 8، پروفیل عرضی از نحوه قرارگیری خیابان و باغ در یک محله52
شکل 9، نقشه هوایی محلهی مسکونی اوالنکسمیر، (opMAAT, 2008)63
شکل 10، نبود دسترسی سواره به محدودههای درون محله اوالنکسمیر (opMAAT, 2008)64
شکل 11، تنوع زیستی موجود در یکی از پارکهای محلهی اوالنکسمیر (opMAAT, 2008)64
شکل 12، هدایت آب باران به سمت برکهها (opMAAT, 2008)65
شکل 13، دستگاه نشانگر محدودهی نزدیک به منابع آب و میزان سلامت آب منطقه (opMAAT, 2008)65
شکل 14، بهرهگیری حد اکثری از مصالح طبیعی نظیر چوب (opMAAT, 2008)66
شکل 15، ، ایستگاه دوچرخه درون محله (opMAAT, 2008)66
شکل 16، عکس هوایی از محله اوالنکسمیر، مجموعههای خانهها و برکههای مقابل آنها (opMAAT, 2008)67
شکل 17، بهرهگیری از انرژی خوریدی به واسطه بهرهگیری از گلخانه (opMAAT, 2008)67
شکل 18، تعدادی از خانههای محله در مقابل همراه برکه (opMAAT, 2008)68
شکل 19، نمای کلی از شهرک فریبورگ در آلمان، (Grid, 2011)68
شکل 20، تبدیل شدن خیابانها به مکان بازی کودکان در واوبان، (Grid, 2011)69
شکل 21، حمل و نقل از طریق تراموا در محلهی واوبان، (Grid, 2011)70
شکل 22، استفاده از انرژی خورشیدی، (Grid, 2011)71
شکل 23، به کارگیری عناصر کاملا طبیعی در طراحی منظر محله، (Grid, 2011)71
شکل 24، باد غالب شیراز، (امامی, بدری زاده, & دروش, 1390)85
شکل 25، موقعیت شهری محدودهی طراحی93
شکل 26، موقعیت جغرافیایی سایت، (opMAAT, 2008)94
شکل 27، گازرگاه از محل ورودی (نگارنده)95
شکل 28، گرمابه سعدی، (نگارنده)96
شکل 29، باغ طاووسیه در سمت چپ و باغ دلگشا در سمت راست (نگارنده)97
شکل 30، فرهنگسرای طاووسیه، (نگارنده)97
شکل 31، معرفی عناصر موجود در سایت (نگارنده)98
شکل 32، به طور میانگین در هر هزار متر مربع چهار واحد مسکونی وجود دارد99
شکل 33، دسترسی به آب(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)101
شکل 34، تقاطع فعالیت،(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)103
شکل 35، خیابان خرید،(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)105
شکل 36، درجات عمومیت(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)107
شکل 37، مجموعه خانهها(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)108
شکل 38، خانه تپه ای(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)109
شکل 39، دانشگاه در محله(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)111
شکل 40، مسیرهای محلی حلقوی(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)111
شکل 41، خیابانهای سبز(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)112
شکل 42، تقاطعها(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)113
شکل 43، بازی متصل به هم(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)115
شکل 44، اتاق عمومی در فضای باز(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)115
شکل 45، خانواده(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)116
شکل 46، خانه برای خانواده کوچک(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)117
شکل 47، خانه برای زوج(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)118
شکل 48، خانه برای یک نفر(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)118
شکل 49، مجموعه ساختمانها, (alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)119
شکل 50، محدوده چرخش(alexander, ishikava, & silverstein, a pattern language, 1977)120
شکل 51، وضعیت فعلی پهنهبندی کاربریها در سایت(نگارنده)124
شکل 52، فراکتال موجود در طبیعت، (نگارنده)126
شکل 53، هندسه فراکتال در سایت پلان مجموعه، (نگارنده)126
شکل 54، نمونه هندسه فراکتال(نگارنده)127
شکل 55، استفاده از هندسه فراکتال در بخش شرقی سایت(نگارنده)127
شکل 56، ساختار فراکتال کارپت، (Addison, 1997, p. 22)128
شکل 57، الهام از فراکتال کارپت در چیدمان بلوکها، واحدها و فضاهای مسکونی، (نگارنده)128
شکل 58، دید کلی به مجموعه، (نگارنده)129
شکل 59، دید کلی از مجموعه، (نگارنده)129
شکل 60، دید به سمت محل خروج قنات از زمین (نگارنده)130
شکل 61، دید به سمت مجموعه مسکونی و برکه مرکزی (نگارنده)130
شکل 62، سایت پلان کلی( نگارنده)130
شکل 63، واحد همسایگی، دید از بالا،(نگارنده)131
شکل 64، واحد همسایگی، طبقه همکف(نگارنده)132
شکل 65، واحد همسایگی، طبقهی دوم (نگارنده)132
شکل 66، پلان خانهی اول، دارای دو واحد، یک واحد پنج نفره و یک واحد دو نفره(نگارنده)133
شکل 67، طبقه همکف خانه دوم از مجموعه انتخابی(نگارنده)134
1- فصل اول (طرح تحقیق)
1-1- بیان مساله
رابطه ی انسان با طبیعت موضوعی جذاب و مورد توجه در امر طراحی و معماری است که میزان این رابطه دائماً در نوسان بوده است. پس از دور شدن از طبیعت در جریان انقلاب صنعتی و بعد از آن جریان های معماری و شهرسازی مدرن، امروزه این حقیقت بر هیچ کس پوشیده نیست که انسان چه از نظر روحی(و معنوی) و چه از نظر جسمی(و مادی) نیازمند طبیعت است. نیازی که همواره با خلقت انسان در پیوند بوده است. اما دغدغه پاسخگویی به این نیاز منجر به پیدایش گرایشاتی در حوزه ی طراحی گشته است. گرایشاتی نظیر طراحی ارگانیک، طراحی پایدار، طراحی سبز و طراحی اکوتک. اما در این میان گرایشی با عنوان طراحی طبیعت دوست “biophilic design” شکل گرفته که در پی دستیابی به راهکارهایی است که طی آن حضور انسان در بستر طبیعت کمترین خدشه را به کیفیت بکر بودن طبیعت وارد نماید یا طبیعت بکر را به همراه تمامی قواعدش وارد محدوده محیط های انسان ساخت نماید و در نهایت ساختمان را به عضو زنده ای از طبیعت مبدل نماید.
بیشترین رابطه ی انسان با فضای مصنوع در حوزه فضاهای مسکونی است یا به عبارتی دیگر هر انسان بیش از هر مکان دیگری عمر خود را در محدوده ی مسکونی سپری می کند. در نتیجه ضرورت طراحی فضاهای طبیعت دوست در محدودهی مسکونی بیش از هر محدوده دیگری احساس می شود.
این پژوهش با هدف لحاظ نمودن همه جانبهی طبیعت در معماری امروز، طراحی خانهای را دنبال میکند که فرآیندها و سیستمهای طبیعی را شبیه سازی نموده و با طبیعت هماهنگ باشد و نهاتا قابلیت شکل گرفتن محله ای مسکونی را مطابق با معیارهای طراحی طبیعت دوست میسر سازد.
این که چگونه میتوان حضور بکر، حداکثری و فاخر طبیعت را در یک بافت مسکونی با الگوی زندگی متناسب با طبیعت محقق نمود پرسش اصلی این پروژه خواهد بود.
1-2- اهداف
1-2-1- اهداف اصلی:
– ارتقای سطح کیفی محدودهی سکونت انسان از طریق به حداکثر رساندن حضور طبیعت و مصادیق آن در قالب اشکال، سیستمها و فرآیندهای طبیعی در عرصهی زندگی شهری و به عبارتی دیگر زندگی بخشیدن به کالبد ساختمانها و محیطهای انسان ساخت.
1-2-2- اهداف فرعی:
– کمک به احیای محدوده های سبز شهر شیراز با حفظ و در صورت نیاز اصلاح تراکم جمعیتی و کاربریهای محدودهی انتخابی اجرای طرح.
– استفاده از مناسبترین الگوی سکونت با به دست آوردن برآیندی از الگوی زندگی مردم منطقه و الگوهای متناسب با طراحی طبیعت محور و پایدار.
1-3- ضرورت طرح
ساخت و ساز در محدودههای سبز شهری علیالخصوص شهرهایی نظیر شیراز و اصفهان رو به رشد است و در صورتی که الگویی مدون در این محدوده وجود داشته باشد به یقین آسیب ساختمانهای غیر قابل اجتناب را به حداقل رسانده و هویت شهری مانند شیراز را حداقل در محورهای سبز تاریخیاش حفظ و احیا می نماید. از این رو طرح فوق در جهت تبدیل یک محله مسکونی که در محدوده محور سبز دلگشا به سعدی شهر شیراز قرار گرفته به محلهای طبیعت محور، تلاش مینماید تا با انتخاب محل احداث خانه طبیعت دوست در این محدوده، به شکلی همهجانبه از طبیعت بومی در سطوح مختلف منطقه حمایت نماید و شاید تعریفی متناسب با اصول طراحی طبیعتدوست را در عرصه زندگی انسان ارائه دهد.
1-4- چهارچوب نظری
در این پژوهش سعی شده تا با کنار هم قرار دادن ویژگیهای طراحی بیوفیلیک در کنار دیگر مفاهیم طبیعی مهم نظیر بوم منطقه و الگوهای طراحی مسکونی، نهایتا به الگویی بهینه برای طرح مورد نظر دست یابیم.
نمودار 1، چهارچوب نظری (نگارنده)
1-5- فرضیه و سوالات
– حضور طبیعت در زندگی انسان از ضروریات جوامع امروزی است و موجب ارتقای شرایط جسمی و روحی انسان می شود.
– آیا می توان طبیعت بکر را در شکلی پایدار و از طریق شبیه سازی سیستم ها و فرآیندهای طبیعی در کالبد و الگوی معماری وارد نمود.
– آیا می توان کالبد معماری را به محل امنی برای زندگی متعادل گونه های جانوری و گیاهی تبدیل نمود.
– الگوی بهینه ی زندگی و سکونت با توجه به اضافه شدن بعد طبیعت به معماری چیست و تا چه میزان از کهن الگوها می توان بهره گرفت.
1-6- روش تحقیق
در این پژوهش از طریق تحلیل داده های به دست آمده از کتب معتبر در زمینه معماری طبیعت دوست و تطبیق نتایج نهایی با نمونه های عملی انجام شده سعی در دستیابی به الگوی بهینه زندگی، مطابق با رویکرد طرح، خواهد بود. در نهایت طرح با معیارهای طراحی طبیعت دوست مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و به میزان موفقیت طرح در این زمینه امتیاز تعلق خواهد گرفت.

2- فصل دوم (پیشینه تحقیق)
2-1- رابطه انسان و طبیعت
طرز تفکر انسان در مورد طبیعت عامل مهمی در مورد نحوهی تأثیرگذاری وی بر روی طبیعت یا همان معماری و شهرسازی است. در این زمینه همواره دو نوع تفکر وجود دارد، تفکر شرقی که در آن انسان خود را جزئی از طبیعت میدانسته و همواره در ارتباطی تنگاتنگ و چندسویه با آن به سر میبرده است. و تفکر غربی که طی آن یک رابطهی سهگانه بین انسان، خدا و طبیعت وجود دارد، به طوری که دو رابطهی انسان- طبیعت و خدا-طبیعت در این میان شکل گرفته است. (گروتر, 1383, ص. 146).
2-1-1- چهار دوره ی ارتباط انسان با طبیعت:
در رابطهی با سیر رابطهی انسان و طبیعت در طول تاریخ چهار بخش را میتوان شناسایی کرد:
دوره اول: دورهای که انسانها در مقابل طبیعت ناتوان و نسبت به آن متعهد بودهاند. در این دوره انسانها تحت سلطهی طبیعت قرار داشتهاند و طبیعت بر تمام ابعاد زندگی آنان تسلط داشته است. انسان تنها به دنبال تأمین نیازهای اولیهی بقا مانند امنیت و غذا بوده است.
دورهی دوم: در دوره دوم که تا ظهور انقلاب صنعتی ادامه دارد، انسانها در یک تقابل سازنده با طبیعت قرار دارند. جوامع طبیعی و دینی سنتی احترام خاصی برای طبیعت و منابع آن قائل هستند. در این دوره استفاده و بهرهبرداری از طبیعت با یک اصول مشخص و در حد نیاز میباشد و تخریب جدی به طبیعت وارد نمیشود. (محمودی نژاد, 1388, ص. 100). البته دستیابی گسترده به معماری بومی یکی از دستاوردهای ارزشمند این دوره است که در اثر تعامل مثبت و طبیعی انسانها با طبیعت حاصل شد و در بسیاری از مناطق دنیا به طرز موفق و قابل تقدیری تکامل یافت. شاید این برهه از زمان تناسب بیشتری با نظریهی فرازگرا در مورد رابطهی انسان و طبیعت داشته باشد، مبنی بر اینکه انسان در طول تاریخ با یک سیر پیشرفتگرا به تدریج رابطهاش را با طبیعت تکمیل نموده است.
دورهی سوم: با ظهور انقلاب صنعتی و ارائهی تفکرات جدید در مورد دین و انسان و جهان هستی انسانها خود را مالک بیچون و چرای جهان هستی میپندارند. انسانها نحوهی برخورد با طبیعت را در جهت بازدهی حداکثر اقتصادی و مادی مد نظر قرار داده (محمودی نژاد, 1388, ص. 100) و در این راستا، بهرهگیری از طبیعت به بهرهکشی از طبیعت مبدل میشود و تخریب منابع طبیعی شدت مییابد. شاید نظریهی فرودگرا در مورد رابطهی انسان و طبیعت را بیش از هر دورهای بتوان به این دوره نسبت داد مبنی بر اینکه انسان در طول دورهی حضورش بر کرهی زمین به تدریج از طبیعت فاصله گرفته به طوری که بهترین و کاملترین رابطهاش با طبیعت در آغاز طبیعت بوده است.
دورهی چهارم: اما در دورهی اخیر بشر به این نتیجه رسیدهاست که انهدام طبیعت و تخریب منابع آن نتیجهای جز انقراض نسل بشر و انهدام زیستکره نخواهد داشت. از این رو در این دورهی اخیر اصلاحاتی در مورد نحوهی برخورد با طبیعت آغاز شد. در این دوره درک از آسیبهای محیطی بالاتر رفته و جامعهی جهانی در صدد سازگاری صنعت با طبیعت بر آمده است (محمودی نژاد, 1388, ص. 127).
2-2- تاریخچه حضور طبیعت در معماری
جوامع امروزی در حالی به سمت حفظ طبیعت و تلفیق آن با معماری حرکت میکنند که بیشتر صاحبنظران به حضور طبیعت در معماری بومی گذشته معترفند. اما توجه دوباره به طبیعت بعد از انقلاب صنعتی را میتوان به طراحی قصر بلورین توسط ژوزف پاکستن نسبت داد. در بحبوحهی شکلگیری جنبشهای معماری قرن بیستم پیدایش گرایشات ارگانیک توسط فرانکلوید رایت و همچنین گرایش اکسپرسیونیستی گائودی به طبیعت به ادامهی این مسیر قوت بخشید. مواجهه با بحران انرژی و همچنین بیداری جوامع در مورد فجایع زیستمحیطی و نابودی منابع منجر به شکلگیری گرایشات اکولوژیک گردید. تعریف مفهوم پایداری و شکلگیری انجمن ساختمان سبز آمریکا و متعاقبا گرایش معماری سبز نقطهی شتابی در زمینهی فراگیر شدن حضور طبیعت در ساختمان بود. با معطوف شدن توجه طراحان به شگفتیهای موجود در طبیعت گرایش بومیمتیک یا زیستوارگی پا به عرصهی طراحی نهاد و در پی آن در تلفیق با تکنولوژی و علوم رو به رشد گرایش بیونیک شکل گرفت. این حوزه مفاهیمی نظیر بیومورف(زیست دگردیسی) را نیز در برگرفت. آخرین گرایش از این مجموعه گرایش بیوفیلیک یا زیستدوست است که از قلب علوم بیولوژیک به شکلی جامع و همهجانبه پا در عرصهی تئوری، علم و طراحی نهاده است.
2-3- شکلگیری تئوری بایوفیلیا
دکتر ادوارد ویلسون استاد زیستشناسی دانشگاه هاروارد که در زمینهی زیستشناسی مشهور به سلطان مورچگان است پس از بیست سال تحقیق و پژوهش بر روی زندگی اجتماعی حشرات به خصوص مورچهها مقولهی زیستجامعهشناسی را مطرح کرد. پس از آن با یافتن شواهدی در زمینهی طبیعت نهفته در رفتار انسانها متوجه وابستگی ذاتی و همیشگی نسل بشر به طبیعت شد و تئوری بایوفیلیا را در سال 1984 در قالب کتابی با عنوان باوفیلیا منتشر نمود. نظریهی وی با استقبال شایانی در مجامع علمی مواجه گشت و جوایز بینالمللی ارزندهای را به خود اختصاص داد. در سال 1993 کتاب فرضیهی بایوفیلیا به وسیلهی دکتر استفان کلرت مدرس علوم محیطی در دانشگاه ییل وبا همکاری دکتر ادوارد ویلسون منتشر شد و این سر آغاز ورود بیوفیلیا به عرصهی طراحی است.
2-4- بایوفیلیا در گستره ی علم
بایوفیلیا از همان ابتدا با وجود شواهد علمی در مورد وابستگی انسان به طبیعت شکل گرفت اما در ادامه با بیشتر شدن این شواهد علمی تقویت شد. در حوزهی روانشناسی و روانشناسی محیط نقش شفابخشی طبیعت غیرقابل انکار است و شگفتانگیزتر آنکه حضور عناصر طبیعت در فضاها نه تنها موجب کاهش بیماریهای ساکنین از جمله اختلالات جسمی نظیر سردرد یا اختلالات خواب میشود بلکه نقش بهسزایی در تسریع روند درمان و بهبودی بیماران دارد به طوری که بیمارانی که بعد از عمل به اتاق بهبودی دارای عناصر طبیعی منتقل میشوند روند بهبودی کوتاهتری خواهند داشت. همچنین علم بیوفیلیک در شناخت بیولوژی بدن انسان در محدودهی زیستعصبشناسی جهت دریافت بهتر نحوه ادراک و هماهنگ نمودن محیط با عناصر تامینکنندهی رضایت انسان موفق بوده است. در نهایت میتوان گفت که بایوفیلیا در یک رابطهی تکاملی با علم به سر میبرد به طوری که پیشرفت آن متقابلا وابسته به پیشرفت علوم انسانشناسی، بیولوژی و روانشناسی است.
2-5- ورود بایوفیلیا به حوزه طراحی:
ورود بایوفیلیا به عرصهی طراحی به عکس گرایشات دیگر معماری از حوزهی نظری و کتب علمی آغاز شد. در واقع طراحی بیوفیلیک در ابتدا تنها به دنبال ساختمانهای دارای ویژگیهای مورد نظرش بوده، نه به دنبال بیرونکشیدن ویژگیهای ساختمانهای ساختهشده برای شکل دهی به یک تئوری طراحی، که عموما روش متداول در شکلگیری گرایشات معماری بوده است. بایوفیلیا با تلاش دکتر استفانکلرت به عرصهی طراحی وارد شد. اولین بیانیهی طراحی بیوفیلیک توسط استفان کلرت به واسطهی انتشار کتاب “ساختن برای زندگی” در سال 2005 صورت گرفت و در سال 2008 با انتشار کتاب “طراحی بیوفیلیک” با همکاری مارتین مادور و جودیس هیرواگین کامل شد. آقای کلرت در این کتاب 72 عنصر طبیعت را برای حضور در محیط انسانساخت پیشنهاد میدهد، در زمینهی طراحی شهری نیز آقای تیموتی بیتلی از مؤلفان سرشناس شهرسازی سبز کلیاتی از شهر بیوفیلیک را در این کتاب مطرح مینماید و در سال 2011 به تفصیل در کتاب “شهر بیوفیلیک” ویژگیهای یک شهر بیوفیلیک را بیان میکند.
3- فصل سوم (طبیعتدوستی)
در این فصل به بررسی طبیعتدوستی و مفاهیم مرتبط با آن خواهیم پرداخت.
3-1- واژه ی بایوفیلیا
واژهی بایوفیلیا متشکل از دو بخش “بایو” و “فیلیا” است. بخش اول در دستور زبان انگلیسی به عنوان پیشوند کلمات به حساب میآید و برگردان فارسی آن معادل پیشوند “زیست” است. مانند زیستاقلیم، زیست فناوری و زیستساختار و کلمات مشابه است که پیشوند زیست به معنای در ارتباط بودن با واحدها و سازوکارهای زیستی موجود در طبیعت است. بخش دوم کلمه نیز در دستور زبان انگلیسی به عنوان یک پسوند به حساب آمده و از ریشهی لاتین آن به معنای دوستداشتن است. در واقع این پسوند با اضافه شدن به هر کلمه معنای آن را توأم با دوست داشتن مینماید. به طور مثال “francofilia” به معنای فرانسه است. در نتیجه ترکیب این دو بخش معنای دوست داشتن زیست یا زیستدوستی را به دنبال خواهد داشت. اما به این دلیل که واژهی زیستدوست در برخی موارد ثقیل و درگیر با مباحث علم زیستشناسی است، در برخی موارد از واژهی طبیعتدوستی نیز بهره گرفته شدهاست.
3-2- طبیعت دوستی (بایوفیلیا)
تئوری بایوفیلیا به وابستگی نسل بشر به طبیعت اشاره دارد و این وابستگی را حاصل میلیونها سال تکامل متقابل گونهی انسانی در بستر طبیعت میداند. این تئوری ادامهی تکامل و بقای انسان در مسیری سالم را مشروط به تماس بیواسطه و هرچه بیشتر انسان با طبیعت در طول زندگی روزانهی خود میداند و طراحی بیوفیلیک نیز به دنبال تامین این مهم از طریق تحقق حضور حداکثری طبیعت در محیط پیرامون انسان است.
3-3- علم عصب شناسی و طبیعت انسان
فرآیندهای ذهنی ما همواره ما را قادر به برقراری ارتباط و سازگاری با محیط پیرامونمان ساخته است. ما به طور غریزی طالب رابطهی فیزیکی و بیولوژیکی با جهان هستیم. ساز و کارهای ادراکی بشر که فرآیندهای گفته شده از خلال آنان به وقوع میپیوندد پاسخ و رابطهی ما با معماری و محیط ساخته شده را تعریف مینمایند. اساس این کنش متقابل طبیعت انسان است، نتیجهی نهایی تکامل ساز و کارهای عصبی ما در پاسخ به محرکهای بیرونی نظیر زمینههای اطلاعاتی موجود در طبیعت ایجاد شده.
جست و جوی بشر در عناصر مختلف برای سرپناه منجر به ساخت بناها و شهرها شده است. از نظر تاریخی فرم این ساختارها برخواسته از منطق مصالح در دسترس و فرآیندهای نظمدهندهی فضایی ذهن انسان بوده است. به کارگیری آنچه که در دسترس بوده برای ایجاد یک ساختار موجب شد تا مردم به طور غریزی مکانهایی را بسازند که تشکیلدهندهی اطلاعات، اشکال و مفاهیمی باشند که حس بهزیستی مورد نیازش را برآورده سازند. تصمیمهای طراحانه به عنوان یک توسعهی طبیعی از فرآیندهای عصبشناسانه در جهت زنده نگاه داشتن بشر به عنوان یک گونهی زنده به نام انسان بوده است. بشر بدون آنکه در مورد سرشت این فرآیندها آگاه باشد به سادگی و به همین شیوه ساختمانها و شهرهای خود را بنا نمود. بدون هیچ سؤالی در مورد هزارهی آیندهی خود اما پس از مدتزمانی رابطهی با جهان فیزیکی از خلال مفاهیم عملی نظیر افسانهها، اساطیر، سمبلها و ساختارهای اجتماعی وارد مرحلهی پیچیدهتری شد. همچنانکه فرآیند ساختن به وسیلهی فرآیند طراحی به تسخیر در آمد معماری به عنوان یک بروز سیال از ایدههای فطری بشر پیرامون فرم، فضا و صفحه مبدل به امری دستنیافتنی شد. رابطهی مردم با جهان فیزیکی از خلال تکنولوژی و صنعتیسازی بسیار پیچیدهتر شد، این امر در معماری امروز نیز کاملا واضح است.
پیرو قرنهای متمادی از اصلاح و افزودن به واژگان معماری، فرآیند طراحی به عنوان قلمرو اختصاصی اربابان ساخت و ساز همگی در خاک دیگری ریشه دوانیدند. زمانی که معماری از قلمرو صنایع به مفهوم سنتی خود به محدودهی یک توانایی ذهنی حاصل از محیط دانشگاهی انتقال یافت آموزش معماری خود را با نظام آموزشی دانشگاهی البته نه به طور کامل هماهنگ کرد. هنگامی که معماری قلمرو فلسفی دانشگاهی را تقلید نمود خود را به عنوان یک نظام جدید جدا شده از مسیر تکاملش یافت. به مرور زمان معماران خود را از تاریخشان جدا کردند و از آنجا همانند باستانشنان رفتار کردند. هیجانآور اما بی ارتباط با دغدغههای طراحی روز. در سالهایی که گذشت طراحی معماری و آموزش شیوههای معماری همگی از آن فرآیندهایی که محیط ساخته شده را به عنوان امری ذاتا انسانی ارائه میداد جدا شدند.
3-3-1- معماری برخواسته از طبیعت انسان
جنبشهای معماری قرن بیستم و پس از آن وضعیت کنونی معماری را بدانجا رسانده که اغلب ارزش هر اثر معماری را با میزان جدا شدنش از جهان پیرامون ارزیابی میکنند. جهانی که پهنهای برای زندگی و آسایش مردم است. اگر بخواهیم معماری را امری به جز خدمترسانی به بشر بدانیم مغایر با ذات معماری در ابتدای پیدایش سخن گفتهایم.
برای دستیابی به یک معماری که ازذات انسان برخاسته باشد ناگزیریم که به معماری و شهرسازی مردمساخت در دوران گذشته مراجعه کنیم. نظریهپردازان بیوفیلیک معتقدند که طبیعت انسان در جهت تامین نیازهای وی ویژگیهای معمارانهی خاصی را برمیتابیده است. آقای ویلسون چنین معتقد است که اقدامات بشر از جمله ساخت و سازهای وی در گذشته برخواسته از یک ساختار ژنتیکی و تکاملی بوده است. در نتیجه امروزه برای دستیابی به یک معماری متناسب با طبیعت انسان در جهت تامین بهزیستی و سلامت وی نیازمند طرح این پرسش هستیم که فرآیندهای زبانی، ادراکی و ذهنی برای تامین ادراک بهزیستی بشر کدامند. به زبانی دیگر در این بخش عمدهی تمرکز بر روی یافتن تکنیکهای طراحی و ساختی هستیم که منبع تغذیهی عصبشناسانهی انسان را تامین کنند.
ما امروزه بدنبال ویژگیهای فیزیکی و هندسهی طبیعی به کار رفته در معماری قرون گذشته هستیم، همان چیزی که از ذات طبیعت انسانها برخواسته است. روشهای امروزی تفکر در مورد معماری ناکافی هستند. ارائهی مسائل معماری میبایست از قلمرو انتزاع به قلمرو طبیعی که در تسلط احساسات مثبت و فیزیولوژی انسان است تغییر کند. اما برای شناخت بهتر طبیعت انسان باید سه جنبهی مختلف در زمینهی شناخت انسان مطرح کنیم.
در مرحلهی اول یک انسان یک جزء انتزاعی قرار گرفته در یک مجموعه است. این دیدگاه که یک دیدگاه مکانیکی به انسان است تعامل انسان با محیط طبیعی را بسیار کم میداند. در واقع ادراک این دیدگاه از انسان، ادراکی انتزاعی است و بیانکنندهی جهان معماری معاصر است که انسانها در آن تنها به شکل انتزاعی یا عکسهای مات یا سایههای غیرقابل تشخیص بر روی صفحهی مانیتور هستند. انسان موجود در این مکان به هیچ عنوان انسانی بیولوژیکی نیست بلکه تنها به عنوان یک عابر بیحرکت در یک جهان اساسا بیروح و عاری از کنش قرار دارد(انسان انتزاعی).
در مرحلهی دوم انسان یک ارگانیسم است که از حسگرهایی ساخته شده که در تعامل با محیط اطرافش قرار دارد. در واقع انسان در از این منظر نوعی حیوان است که داشتن منبعی از حسگرها وی را قادر به دریافت و اندازهگیری دادهها کرده که این نوع اتصال بیولوژیکی به جهان همان موقعیتمندی است. در این دیدگاه بیولوژیکی غنی انسان دارای یک سازوکار بیولوژیکی است که برای ادراک و واکنش نسبت به اجسام بیجان و ارگانیسمهای زنده تکامل یافته. تعامل انسان با محیط از خلال حسگرها و سیستم عصبی وی رخ میدهد(انسان بیولوژیکی).
در این مرتبه انسان چیزی بیش از سیستم عصبی بیولوژیکی است. این دیدگاه در ارتباط با دیدگاه بسیار کهن متافیزیکی از انسان به عنوان موجودی که دارای روح است و به شکلی متفاوت از دیگر جانداران با طبیعت در ارتباط است. این شرایط نوعی درهم تنیدگی متعالی با جهان اطراف است که تعریفی از ماهیت انسان در محدودهی فیزیولوژیکی و مذهبی وی را در بر میگیرد. عمدهی مفهوم انسانیت در این حوزه جای میگیرد و همین کیفیت انسان را از دیگر گونهها متمایز مینماید. این گونه از انسانشناسی به نوعی از ارتباط انسان با جهان پیرامونش مستقل از علم معطوف میشود که بسیار عمیقتر از توسعهی بعدی در مورد ارتباط دادن انسان در چهاچوب خشک علمی با ابعاد منطقی جهان فیزیکی است(انسان متعالی)
3-3-2- انسان بیولوژیک و نظریه الگوها
با بررسی ویژگیهای وجودی انسان در حوزهی علم عصبشناسی به مثابه یک وجود بیولوژیکی، به نتایج جالب توجهی در مورد الگوهای موجود در محیط پیرامون و رابطهی آنها با زندگی و آسایش انسان خواهیم رسید. پرسش اصلی در علم عصبشناسی ادراکی این است که کدامیک از اجزاء سیستم عصبشناسانهی موجود در مغز به طور ذاتی و ژنتیکی وجود دارد و کدامیک در خلال تماس و کنش متقابل با طبیعت کسب میشود. این خصلت انسان است که فراتر از ادراکات مستقیم حسی میرود اما همچنان در محدودهی بیولوژیکی باقی میماند. این تنها تجربهی حسی سادهایست که در مرتبهای بالاتر از نوع معمولی خود قرار گرفته است. این ساز و کار محصول یادگیری بوده و برای تفکیک انسان از ماشین ضروری است و همچنین از اهمیت ویژهای در مباحث این بخش در مورد رابطهی معمارانه با خود دارد.
وجود انسان و مکان فرد درون جهان از وجود فردیت در خلال ادراک جهان بیرون شکل گرفته و به همین ترتیب یک چهارچوب قابل تغییر شکل گرفته. این قلمرو اطلاعات تجربی است، جایی که اطلاعات پیچیده در مورد محیط کاملا درونی شده به طوری که ادراک اغلب به نظر امری فراحسی میرسد در حالی که اینگونه نیست. تجربه بیانکنندهی یک پاسخ حسی است که مبدل به پدیدهای بسیار پیچیده شده به طوری که دیگر توصیف، دستهبندی و فهم آن در یک روش تحلیلی برای ما آسان نیست. تجربه برای ما منبعی از الگوها را فراهم میکند که بعدا به طور ناخودآگاه شرایط ناآشنا را با الگوها هماهنگ مینماید(klein,1998).
بسیاری از کیفیات که اغلب از ویژگیهای هوش هستند در حقیقت نتیجهی توسعهی صحیح مهارتهای ادراکی در محدودهی اطلاعات تجربی است. ترکیبات اساسی نوروفیزیولوژیکی ما به شکل ژنتیکی تعیین شدهاند اما پس از تولد شبکهی عصبی ما به وسیلهی محیط و یادگیری شکل مییابد و بدین ترتیب ویژگیهای مازاد و غیر ژنتیکی را کسب میکند. این ویژگیها ادراک الگوهای ساختاری و عملکردی را نیز شامل میشود. اساس ژنتیکی امکان شکلگیری ساختارهای یادگیری را فراهم میکند. اما اولویت را به یک نوع خاص از ساختار یادگیری میدهد که بر مبنای قالب ژنتیکی قرار دارد. از طرفی یادگیری موجب تکثیر این ژنها میشود. در نتیجه این دو جزء اطلاعاتی لازم و ملزوم یکدیگرند. دو جزء ژنتیکی و اکتسابی از حافظه و سیستم احساسی به شکل یک کل عمل میکنند.
یادگیری احساسی نتیجهی دریافت احساسی است اما نیمهی هوشیار باقی میماند و مستقل از حافظهی هوشیار است. در حالی که عمدهی اطلاعاتی که درون ذهن ما تحلیل میشوند برای آگاهی هوشیار ما قابل دسترس نیست (Squire & Kandel, 2009, p. 158). الگوهایی که به طور حسی یا عاطفی یاد گرفته میشوند مشابه کنشهای موروثی(ژنتیکی) عمل میکنند. دلیلی که رفتار مطابق آنان حسی مثبت را بر میانگیزد این است که آنها یک قالب یا الگوی درونی را ارضا میکنند. به عنوان حاصل و نتیجهی تکامل ما قالبهای درونیمان بسیار خاص هستند. بسیاری از جنبههای رفتاری و شخصیتی ما یا بدین شکل کسب شدهاند یا ذاتی هستند و هردو به عنوان اطلاعات ناخودآگاه ذخیره شدهاند (Squire & Kandel, 2009, p. 173)
الگوهایی که با منبع نوروفیزیولوژیکی ما شناخته میشوند کلیدی برای شناخت انسان و رابطهی وی با جهان است و الگوها و رفتارهای فردی را در یک کل پیچیدهتر قرار میدهند. البته این فرایند در علم ادبیات، شناخته شده است، به این صورت که کلمات تلفیق میشوند تا پیامی معنادار به دست آید، اما هنوز در تجزیه و تحلیلهای مردم برای دستیابی به فهمی از جهان وارد نشده. روانشناسان ادراکی الگوها را به مثابه نمودار تشخیص دادههای احساسی و ترجیحی خاص به حساب میآورند. همچنین الگوها حرکات هماهنگ شدهی بدن را کنترل میکنند. اغلب هر گونه فعالیت انسان حاوی الگوهایی است و همین الگوها اشکال و پیچیدگیهای متصل به هم موجود در معماری و شهرسازی گذشته را به وجود آوردهاند. اطلاعات تجربی در معماری و شهرسازی در بطن محیطهای سنتی قرار دارد. همانگونه که برخی از اجزاء طراحی مربوط به بستر و منطقهی خاصی هستند بسیاری نیز کاملا جهانی میباشند. کافی است آنها را درون محیطهای ساخته شدهی ناخودآگاه نظاره کنیم. زبان الگوی کریستوفر الکساندر الگوهای تکاملیافتهی حاصل از کنش متقابل انسان و محیط پیرامونش را صادقانه با ما در میان میگذارد. این کتاب به طرز شگفتآوری یک ساختار ترکیبی عملی را برای طراحی تدوین میکند که بر مبنای نتایج تکاملیافته شکل گرفته. این کتاب شامل بسیاری از ایدههای کلیدی که بعدا در کنار یکدیگر میآیند تا طراحی بیوفیلیک را تعریف کنند میباشد. هرچند انتظار میرفت که این ایدهها در ابتدا یک معماری انسانیتر را ایجاد کنند اما در بین معماران دانشگاهی با استقبال مناسبی روبرو نشد(saligaros,2005). اما در عوض ساختار الگوها به وسیلهی جامعهی برنامهنویسان مورد توجه قرار گرفته شد و اکنون به وفور از آن برای کنترل پیچیدگیهای موجود در برنامههای نرمافزاری استفاده میشود. در ادامه به لیستی از این الگوها اشاره می کنیم که مشخص خواهد شد که چگونه این الگوهای طراحی بیوفیلیک را حمایت کرده و از آن استقبال می کنند. معماران می توانند به وسیله زبان الگو اطلاعات مفید آن را با آخرین نظریات یا شیوه های طراحی نوآورانه تلفیق کنند. در نهایت ارزش واقعی زبان الگو تنها اکنون و در بستر طراحی بیوفیلیک قابل ارزیابی است
3-3-3- انسان متعالی و سرشت نظم
اکتشاف عمیق تر طبیعت انسان منجر شد که ما بشر را چیزی فراتز از توده ای از حیوانات هوشمند بدانیم که به شکلی بی قید زاد و ولد میکنند و در نتیجه جهان طبیعی را با تخلیه و مصرف منابعش از بین میبرند. در گذشته انسانیت تصور بسیار فاخرتری از خود داشت. ما نیز برای ارتقای ایده های خود میبایست جهانبینی رومانتیک کهن را که در آن انسان احساس ارتباط داشتن با گونههایی از مذهب ، افسانه، ارزشهای سنتی و نظایر آن را میکرد دوباره احیا کنیم.
در اینجا ما در پی یافتن میزان وابستگی انسانشناسی به علم ژنتیک نیستیم، بلکه تنها تلاش می کنیم چیزی را که از دست رفته دوباره به دست آوریم. در واقع تعریف گذشتگان از پیوستگی فرایندهای جاری جهان برخاسته از علم نبوده بلکه برخاسته از ایمان درونی بوده که به شکل عواطف ابراز شده و در زمان رشد علم بقای خود را از دست داده است.
فهم کنونی ما از ارتباط بیولوژیکی و اکولوژیکی انسان بسیار جدید است. دکتر ویلسون اساس بیولوژیکی مهمی برای آنچه که جنبههای فراطبیعی سرشت انسان نامیده شده فراهم نموده است. اساسی بیولوژیکی که پدیدهای واقعی نظیر رابطه ما با جهان فیزیکی است و در صورتی که جایگاه خود را در علم نیابد بسیار آسیب پذیر خواهد بود و این یکی از همان دلایلی است که موجب شد، ساز و کار تغذیه عصب شناختی در آغاز عصر مدرن صنعتی از دست برود. بر این اساس، برخی از مدارک علمی مرتبط با این مساله را در کنار هم جمع نمودیم تا این نتایج را که جوامع گذشته پیش از این بدان دست یافته بودند اثبات کنیم.
کریستوفر الکساندر مباحث مشابهی در رابطه با از دست رفتن رابطه اساسی انسان و محیطش در زمینه معماری و شهر سازی در کتاب سرشت نظم بیان نموده است. وی در مورد یک رابطه متقابل بر مبنای ویژگی های اساسی هندسی بین انسان و محیط صحبت می کند. وی همچنان نشان می دهد که این رابطه ی به طرز مهیبی آسیب دیده . البته این مسأله به واسطه ی بالا رفتن فهم انسان ها نسبت به از بین رفتن رابطه ی انسان با جهان در قرن بیستم تا حد زیادی شناخته شده در حالی که این گام ها در مسیر قطع ارتباط با جهان بسیاری اوقات داوطلبانه و با رغبت کامل و با عنوان توسعه ی فناوری صورت گرفته است.
در واقع همین دیدگاه متعالی نسبت انسان است که بر اساس آن می توان گفت که انسان قادر به تعالی بخشیدن به ماده گرایی است و این همان پرسش بنیادین آقای کریستوفر الکساندر است که به بیان ساختاری زنده که می تواند منجر به شکل گیری اشکال زنده شود می پردازد و برای فرم های گوناگون کیفیت ما بین زنده بودن و بی روح بودن را تعریف می نماید. هم کریستوفر الکساندر و هم ادوارد ویلسون هر دو در منتهای مقاصد خود به دنبال فهمی دوباره از حیات و هستی انسان هستند و هر دو بر این باورند که رشدو نمو بشر در آینده در گرو تماس دوباره وی با حیات بیولوژیکی و همچنین هندسه شکل یافته به واسطه حیات جهان هستی است و به همین واسطه هر دوی آنان به دنبال دیدگاه تازه ای به علم و مذهب هستند تا مخلوقات را حفظ کنند.
معماری به عنوان فعالیتی در جهت تأمین خانه مردم ،نیازمند مفهوم عمیق تری است ،به خصوص در جهانی که به دیدگاه انسان در مورد سرشت خداوند وابسته است. آیا خداوند(یا آثاری از صفات وجودی او) در یک هندسه انتزاعی و مینیمال حضور دارد؟ یا اینکه خداوند(یا آثاری از صفات وجودی او) درجایی است که نشانه هایی از حیات هم موجود باشد. کدامیک از این دو به وسیله مذاهب عمدهی جهان تأیید میشوند، شاید از این دیدگاه بتوان چنین گفت که خداوند بیانیهی موجود درون یک هندسهی طبیعی یا ساختار زنده است (alexander, the nature of order, 2002, p. 35).
3-4- سرشت نظم
در ابتدا باید توجه داشت که طبیعت سرمنشأ حیات و غنیترین منبع دارنده عناصر بیانکننده حیات است. در نتیجه به نوعی میتوان گفت که آقای کریستوفر الکساندر نیز همانند نظریهپردازان تئوری بیوفیلیک برای دستیابی به حیات و روح در کالبد محیطهای انسانساخت در پی استخراج مفاهیم و قوانینی از دل طبیعت است با این تفاوت که رویکرد ایشان از سمت دیگر بحث یعنی بررسی کالبدهای سرزنده در معماری بوده و در نتیجه پژوهشها و بررسیهایش بر کالبدهای سرزنده انسانساخت توانسته قوانین مطرحشدهی خود را در ذات پدیدههای طبیعت بیابد و این مسیر نیز منجر به شکلگیری یک جهانبینی واحد و منسجم در مورد تمام پدیدههای عالم گشته که بسیار به مفاهیم بیوفیلیک نزدیک است و حتی میتوان گفت/ که از ژرفای بیشتری نیز برخوردار است. در واقع پدیده حیات از منظر کریستوفر الکساندر را میتوان متناظر با مفهوم طبیعت در مباحث بیوفیلیک دانست. همانگونه که بیوفیلیک ذات طبیعت را صرف نظر از تلاش در تبیین و شناخت ماهیت آن به مثابه یک عنصر ناب در همه جنبهها و حتی در ویژگیهای عناصر غیر ارگانیک موجود در طبیعت ارج مینهد کریستوفر الکساندر نیز ذات طبیعت را سرشار از عنصری با عنوان حیات میداند که این ویژگی به واسطهی ادراک غیرصحیح انسان قرن بیستم از طبیعت در کالبد فضاهای انسانساخت به شدت کاهش یافته. وی مراتب حیات را وابسته به نوعی نظم در همنشینی اجزاء یک پدیده میداند.
3-4-1- پدیده حیات:
تلاشهای انسان قرن بیستم در هماهنگ ساختن فضاهای مصنوع با اصول محافظت از زمین به مثابه یک نظام زنده متعادل در مواجهه با مشکل علمی عمیقی قرار گرفت که در واقع همان نداشتن تعریف سودمند، مناسب و دقیقی از حیات است. بر اساس تعریف سنتی علمی قرن بیستمی، حیات –یا به تعبیر بهتر، یک نظام زنده- به عنوان نوع خاصی از سازوکار(مکانیزم) تعریف شده است. واژهی حیات تنها برای نظامی مشخص و محدود از پدیدهها به کار رفته است. شاید نظم به عنوان رایجترین ساختار در سازوکارهای ریاضیاتی، که به سبب طبیعت و سرشت فضا به وجود میآیند، ادراک و شناخته شود. “حیات” نیز به همین ترتیب مفهومی رایج و همهجا گستر است. در واقع در طرح اشیاء میباید اینگونه بیان کنم که هر شکل از “نظم” از مرتبهای از “حیات” برخوردار است. از این رو حیات مفهومی مکانیکی و محدود که تنها برای دستگاههای تولید مثل کنندهی زیستمحیطی به کار میرود نیست.
حیات کیفیتی است که در ذات فضا نهفته است و برای هر آجر، هر سنگ، هر فرد و هر نوع ساختار فیزیکی که در فضا ظاهر میشود به کار میرود. هر چیز حیات خود را دارد. نیاز به دیدگاه جامعتر در مورد حیات، به طور ساده، از نگرش بومشناسی(اکولوژی) ناشی میشود. امروزه بسیاری از مردم اهمیت وجود جانوران، گیاهان و نظامهای زنده را برای زمین به خوبی دریافتهاند و نگرشی نوین به معماری و برنامهریزی شهری را خواستارند که با محافظت از حیات زیست کرهی زمین سازگار باشد. در واقع معماران میخواهند علاوه برساختمانها نظامی از درختان و گیاهان را بیافرینند تا از خود آنها محافظت کنند. نظامی از ساختمانها که ضمن سودمندی با احترام به طبیعت هماهنگ با فرایندهای طبیعی باشند.
برای ادامه بحث پیرامون ایدهی مبتنی بر بومشناختی ارائهی مفهومی از حیات که فراتر از نگرش مکانیکی زیستمحیطی باشد و همه چیز را در بر بگیرد مورد نیاز است. الکساندر در پی دستیابی به نگرشی است که پیرامون حوزهی تخصص خود در معماری و شهرسازی به آفرینش حیات در محیطهای مصنوع و انسانساخت دست یابد. این آفرینش حیات اشیاء دستساخت بشر و اشیاء طبیعی را با هم در بر میگیرد. در واقع الکساندر در سراسر کتاب سرشت نظم در جست و جوی تعریفی جامع از حیات است که در آن هر چیز فارغ از اینکه چیست واجد مرتبهای از حیات باشد. (الکساندر، کریستوفر، 2002، 30) از منظر کریستوفر الکساندر عمدهترین عنصر حیات در جهان، وابسته به موجودیتهای قطعی بسیار مهمی است که با عنوان مراکز از آنها یاد میکند. این مراکز به مثابه بلوکهای ساختمانی سازنده کلیت جهان بیان میشود که عنصر اصلی نظم مورد بحث وی است.
3-4-2- نظریه ی مراکز:
هر کلیت یکپارچهای از اجزای مختلف شکل گرفته است که اجزای درون کلیت نیز توسط خود کلیت شکل گرفتهاند. در واقع میبایست که تمامی موجودیتها را شامل اجزاء، کلیتهای موضعی و حتی موجودیتهای به هم چسبیده که به سختی قابل رویتاند را مرکز نامید. به این معنی که در هر یک از این موجودیتها این واقعیت نهفته است که هر یک به مثابه مرکزیتی موضعی درون کلیتی بزرگتر ظاهر شده و حیات مییابد، این پدیدهی مرکزیت در فضا است. وی واژهی مرکز را برای تعیین و توصیف حوزهای ساختارمند در فضا به کار برده و آن را اینگونه تعریف میکند: مجموعهای مجزا از نقاط در فضا که به دلیل نحوهی



قیمت: تومان