–283

2-1-1- توپوگرافی و فیزیوگرافی ...........................................................................................................................21
2-1-2- هوا و اقلیمشناسی ......................................................................................................................................21
2-2- روش تحقیق .....................................................................................................................................................22
2-2-1- مطالعات کتابخانهای و اقدامات اولیه ......................................................................................................22
2-2-2- تهیه نقشه پارامترهای موثر در ایجاد رواناب .........................................................................................23
2-2-2-1- خطوط توپوگرافی و تهیه نقشه DEM منطقه ................................................................................23
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دریا......................................................................................................................23
2-2-2-3- نقشه شیب................................................................................................................................................24
2-2-2-4- نقشه جهت شیب ..................................................................................................................................25
2-2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه همباران و همدما ..............................................................................................26
الف- بارش ....................................................................................................................................................................26
ب- رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه ...................................................................................................27
ج- رژیم حراتی ............................................................................................................................................................28
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و میانگین دمای سالانه ......................................................................................28
2-2-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف ........................................................................................28
2-2-3-1- مقدار بارش .............................................................................................................................................28
2-2-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته ......................................................................................................................29
2-2-3-3- شدت بارندگی .......................................................................................................................................29
2-2-3-4- رابطه ارتفاع و شدت بارش....................................................................................................................30
2-2-4- شرح تیپهای اراضی ..................................................................................................................................31
2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه سنگشناسی و حساسیت سازند به فرسایش....................................................31
2-2-5-1- چینهشناسی واحدهای رسوبی حوزه آبخیز سمبورچای ................................................................31
2-2-5-1-1- نهشتههای قبل از کرتاسه ...............................................................................................................31
2-2-5-1-2- نهشتههای کرتاسه ...........................................................................................................................32
2-2-5-1-3- نهشتههای پالئوسن- میوسن .........................................................................................................32
2-2-5-1-4- نهشتههای الیگوسن- میوسن ........................................................................................................32
2-2-5-1-5- نهشتههای کوارترنر ..........................................................................................................................34
2-2-6- تعیین نفوذپذیری خاک .............................................................................................................................34
2-2-7- گروه هیدرولوژیکی خاک ...........................................................................................................................36
2-2-7-1- تعیین گروههای اصلی خاک به روش SCS .....................................................................................36
2-2-8- تهیه نقشه شاخص پوشش گیاهی ..........................................................................................................37
2-2-9- نقشه نوع استفاده از اراضی .......................................................................................................................38
2-2-10- تقسیمبندی حوزه به واحدهای هیدرولوژیکی و واحد کاری مناسب ............................................38
2-2-11- تعیین مساحت حوزه آبخیز سمبورچای و واحدهای هیدرولوژیک آن .........................................39
2-2-12- رتبهبندی آبراهههای حوزه آبخیز .........................................................................................................40
2-2-13- طول آبراهه اصلی .....................................................................................................................................41
2-2-14- تعیین ضریب شکل زیرحوزههای مورد مطالعه...................................................................................41
2-2-15- تعیین رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال
و 10 سال ......................................................................................................................................................................41
2-2-16- برآورد مقادیر رواناب در هر یک از واحدهای هیدرولوژیک .............................................................42
2-2-16-1- رابطه جاستین .....................................................................................................................................43
2-2-17- برآورد حجم رواناب فصلی و سالانه حوزه آبخیز سمبورچای...........................................................44
2-2-18- محاسبه زمان تمرکز ................................................................................................................................44
2-2-19- نیمرخ طولی آبراهه اصلی و شیب آبراهه اصلی حوزه........................................................................46
2-2-20- برآورد دبی پیک سیلاب .........................................................................................................................46
2-3- بررسی صحت و دقت نقشهها ........................................................................................................................47
2-4- تحلیل دادهها.....................................................................................................................................................47
2-4-1- مدل وزنی طبقهبندی شده .......................................................................................................................47
2-4-2- روش مقایسه زوجی سلسله مراتبیAHP ..............................................................................................48
2-5- مکانیابی عرصههای مناسب استحصال رواناب .........................................................................................51
2-6- مکانیابی عرصههای مناسب استحصال رواناب با استفاده از الگوی سطح منبع متغیر .....................51
فصل سوم: نتایج
3- نتایج تحقیق و بحث در مورد آنها ....................................................................................................................53
3-1- طبقهبندی اقلیمی ...........................................................................................................................................53
3-2- نقشه پارامترهای موثر در ایجاد رواناب .......................................................................................................53
3-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف .............................................................................................60
3-3-1- مقدار بارش ..................................................................................................................................................60
3-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته ..........................................................................................................................60
3-3-3- شدت بارندگی ..............................................................................................................................................61
3-4- نتایج مطالعات شدت بارش ............................................................................................................................62
3-5- تیپهای اراضی .................................................................................................................................................65
3-6- نقشههای سنگشناسی و حساسیت سازندها به فرسایش .......................................................................65
3-7- نتایج مطالعات نفوذپذیری خاک ...................................................................................................................67
3-8- تعیین گروههای اصلی خاک به روش SCS ...............................................................................................71
3-9- نقشه شاخص پوشش گیاهی .........................................................................................................................72
3-10- نتایج بررسی واحدهای کاری مناسب .......................................................................................................73
3-11- تهیه نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10
سال و مقادیر آن در هر واحد هیدرولوژیکی ..........................................................................................................76
3-12- رواناب تولیدی از واحدهای هیدرولوژیکی ...............................................................................................78
3-13- زمان تمرکز ....................................................................................................................................................80
3-14- دبی پیک سیلاب ..........................................................................................................................................81
3-15- وزندهی به پارامترها ...................................................................................................................................82
3-16- معیار الویتبندی دادهها ...............................................................................................................................82
3-17- مکانیابی عرصههای مناسب برای استحصال رواناب .............................................................................85
3-18- حجم رواناب فصلی و سالانه حوزه آبخیز سمبور چای ..........................................................................87
3-19- نقشه رواناب خالص تولیدی در منطقه ...................................................................................................89
فصل چهارم: بحث و نتیجهگیری
4-1- بحث و نتیجهگیری .........................................................................................................................................91
4-2- محدودیتهای پژوهش....................................................................................................................................94
4-3- نتیجهگیری کلی ..............................................................................................................................................95
4-5- پیشنهادات...........................................................................................................................................................96
منابع ..............................................................................................................................................................................98
پیوست ........................................................................................................................................................................103
فهرست اشکال
عنوان اشکالصفحه
شکل 3-1: نقشه مدل رقومی ارتفاعی54شکل 3-2: نقشه کلاسهبندی شیب55شکل 3-3: نقشه کلاسهبندی ارتفاعی56شکل 3-4: نقشه جهت طبقه بندی شده در 5 طبقه57شکل 3-5: نقشه کاربری اراضی58شکل 3-6: نقشه مدل رقومی بارش59شکل3-7: نقشه طبقات بارش در 5 کلاس ............................................................................................................59
شکل 3-8: نقشه مدل رقومی دمای متوسط سالانه60شکل 3-9: نقشه طبقات دمایی در 3 کلاس .........................................................................................................60
شکل 3-10: منحنی شدت- مدت- فراوانی ایستگاه برزند61شکل 3-11: نقشه طبقات شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف62شکل 3-12: نقشه کلاسهبندی شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ..........................62
شکل 3-13: نقشه طبقات شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف63شکل 3-14: نقشه کلاسهبندی شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال ب ....................................63
شکل 3-15: نقشه طبقات شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف63شکل 3-16: نقشه کلاسهبندی شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب ..................................63
شکل 3-17: نقشه طبقات شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف64شکل 3-18: نقشه کلاسهبندی شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب .................................64
شکل 3-19: نقشه سازند زمین شناسی حوزه آبخیز سمبورچای67شکل 3-20: منحنی تغییرات سرعت نفوذ نسبت به زمان70شکل 3-21: سرعت نفوذ طبقهبندی شده در حوزه آبخیز سمبورچای71شکل 3-22: نقشه گروهبندی هیدرولوژیکی خاک در حوزه آبخیز سمبورچای72شکل 3-23: نقشه مقادیر NDVI در حوزه آبخیز سمبورچای73
شکل 3-24: نقشه زیر حوزهها و اطلاعات کلی حوزه آبخیز سمبورچای74شکل 3-25: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل الف76
شکل 3-26: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ..................76
شکل 3-27: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل الف77شکل 3-28: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل ب ..............77
شکل 3-29: پروفیل طولی آبراهه اصلی حوزه آبخیز سمبورچای80شکل 3-30، منحنی هیستوگرام جهت طبقه بندی پتانسیل تولید رواناب86شکل 3-31: طبقه بندی اراضی برای استحصال رواناب87شکل 3-32، نقشه حجم رواناب تولیدی در هر زیرحوزه88شکل3-33: نقشه رواناب خالص89فهرست جداول
عنوان جدولصفحه
جدول (2-1): طبقهبندی اقلیمها در روش دومارتن اصلاح شده.......................................................................22
جدول (2-2): مشخصات ایستگاههای بارانسنجی........................................................................................26
جدول (2-3): میانگین بارندگی سالانه ایستگاههای بارانسنجی......27
جدول (2-4): مقیاسی برای مقایسه زوجی (مالکوسکی، 1999).......49
جدول 3-1: ضرایب خشکی دومارتن و نوع اقلیم درچند ایستگاه حوزه آبخیز سمبورچای53جدول 3-2: متوسط شیب درهر زیر حوزه به درصد55جدول 3-3: متوسط ارتفاع زیرحوزهها56جدول 3-4: مساحت کاربریهای مختلف اراضی58جدول 3-5: متوسط بارش سالانه در هر زیرحوزه به میلیمتر59جدول 3-6: درجه حرارت متوسط سالانه زیرحوزههابه درجه سانتیگراد60جدول (3-7)، محاسبه متوسط بارش سالانه ایستگاهها و مقادیر آنها در دوره بازگشتهای مختلف با استفاده از توزیع پیرسون III103جدول (3-8) محاسبه حداکثر بارش 24 ساعته ایستگاهها و مقادیر آنها در دوره بازگشتهای مختلف با استفاده از توزیع گمبل I104جدول 3-9: محاسبه عددی رابطه شدت- مدت- فراوانی ایستگاه برزند61جدول 3-10: شرح تیپهای اراضی حوزه آبخیز سمبورچای65جدول 3-11: راهنمای نقشه زمینشناسی و ضریب مقاومت سنگها به فرسایش66جدول 3-12: مقادیر رطوبت اولیه خاک در محل نمونهبرداری68جدول 3-13: مقادیر سرعت نفوذ لحظهای در آقامحمدبیگلو69جدول 3-14: متوسط سرعت ثابت نفوذ در زیرحوزهها بر حسب سانتیمتر بر ساعت70جدول 3-15: گروههای هیدرولوژیکی خاک در منطقه مورد مطالعه72جدول 3-16: مقادیر متوسط NDVI در هر زیرحوزه73جدول 3-17:پراکنش وسعت واحدهای کاری حوزه سمبورچای74جدول 3-18: رده آبراههها و طول آبراهه اصلی در هر زیرحوزه75جدول 3-19: مقادیر ضریب گراویلیوس در زیرحوزه75جدول 3-20: مقدار رواناب حاصل از شدت بارشهای نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال77جدول 3-21: مقادیر حداکثر، حداقل و متوسط رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال در حوزه آبخیز سمبورچای78جدول 3-22: متوسط بارش سالانه و فصلی حوزه آبخیز سمبورچای به میلیمتر78جدول 3-23: متوسط بارش سالانه و فصلی در زیرحوزههای منطقه مورد مطالعه79جدول 3-24: ارتفاع رواناب فصلی حوزه آبخیز سمبورچای بر حسب سانتیمتر79جدول 3-25: ارتفاع رواناب سالانه زیر حوزههای منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتیمتر79جدول 3-26: ارتفاع رواناب فصلی زیر حوزههای منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتیمتر80جدول 3-27: زمان تمرکز حوزه آبخیز سمبورچای81جدول 3-28: زمان تمرکز زیرحوزههای حوزه آبخیز سمبورچای81جدول 3-29: برآورد دبی پیک سیلاب با استفاده از روش دیکن81جدول 3-30: برآورد ضریب هر یک ازپارامترها درAHP82جدول 3-31: برآورد رابطه رگرسیونی بین جفت پارامترها83جدول 3-32: نتایج همبستگی مقایسه زوجی پارامترهای موثر در استحصال رواناب85جدول (3-33): مساحت و درصد طبقات87جدول 3-34: حجم رواناب سالانه و فصلی برای حوزه آبخیز سمبورچای بر حسب مترمکعب88جدول 3-35: حجم رواناب سالانه زیرحوزهها بر حسب مترمکعب88جدول 3-36: حجم رواناب فصلی زیرحوزهها بر حسب مترمکعب .........................................................89 فصل اول
مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

1-1- مقدمه
مراتع یکی از مهمترین و با ارزشترین منابع طبیعی تجدیدشونده میباشند که نقش بسیار مهمی در حفاظت خاک، تولید آب، تولید گوشت و مواد لبنی دارند. علاوه بر آن محصولات فرعی مرتع همچون محصولات دارویی، صنعتی، خوراکی، حفظ حیاتوحش، تلطیف هوا، پایداری محیط زیست و نیز ذخیره ژنهای گیاهی از جمله استفادههای دیگری است که ارزش حاصل از آنها به مراتب از ارزش تولید علوفه‌ بیشتر بوده است (مقدم، 1377). بنابراین توجه به استفادههای چندگانه آن از طریق افزایش تولید و کاهش تخریب مراتع با بهرهبرداری صحیح و انجام عملیات اصلاح و احیاء امری ضروری و اجتنابناپذیر است.
به دلیل واقع شدن ایران در مناطق خشک و نیمهخشک کره زمین، تأمین آب شیرین سالم و کافی همواره مشکل بوده است. این واقعیت، سختی زندگی مرتعداران و مدیریت دام و بازدهی پایین تولید علوفه در مراتع را به دنبال داشته است. در مراتع مناطق جغرافیایی خشک و نیمهخشک دسترسی به آب مهم‌ترین اولویت است. این اهمیت فقط برای مصرف گلههای دامی نیست بلکه به خاطر زیستن و بقاء مرتع داران در این مناطق جغرافیایی نیز میباشد. مالکیت و حق استفاده از منابع آبی در این مناطق حداقل به اندازه حق بهرهبرداری از مراتع دارای اهمیت است. به همین دلیل آب اساسیترین نیاز بهرهبرداران از مراتع در مناطق خشک و نیمهخشک است (ایفاد، 2004).
در مراتع و به خصوص مراتع قشلاقی کشور، بحران کمبود آب برای مصرف انسان و شرب دام همیشه وجود داشته است. به طوری که بیان میشود ظرفیت مراتع برای تغذیه احشام در بسیاری از مراتع نقاط خشک بیشتر به علت کمبود آب آشامیدنی محدود میشود تا کمبود علوفه (آکادمی ملی علوم واشنگتن، 1364). استحصال آب تمیز از بارندگیهای خیلی کم و همچنین ذخیره کردن آب جمع آوری شده در یک منبع، از مزایای روش جمعآوری رواناب به شمار میآید (پیترسون، 1366). برخی دیگر نیز به کارگیری آب باران را برای رسیدن به توسعه پایدار منابع آب لازم میدانند و استفاده از آن را یک فنآوری کوچک مقیاس اقتصادی و کاربردی میدانند که در مناطق خشک و نیمهخشک به طور معنیداری به حفظ طبیعت و اکولوژی نیز کمک میکنند (اندرو، 2000). کشور ایران در منطقهای واقع است که متوسط بارندگی سالانه آن کمتر از یک سوم میزان بارندگی سالیانه جهان است و میزان آن 250 میلی‌متر گزارش شده است (کردوانی، 1379؛ محسنی ساروی، 1376).
رواناب آبخیزهای مرتعی از چند جهت دارای اهمیت میباشند. رواناب وقتی که در مخازن ذخیرهای جمع میشود، آب مصرفی دام را تأمین میکند. همچنین منبع آبی برای مناطق پاییندست یا مصارف محلی، صنعتی و کشاورزی در خارج از حوزه آبخیز را فراهم مینماید. رواناب به دلیل اینکه موجب شروع فرسایش، انتقال رسوب و مواد حل شدنی در درون رودخانه یا سد میباشد دارای اهمیت است. بنابراین، رواناب بیشترین آلودگی وارد شده به مسیر آب را تولید مینماید (محسنی ساروی، 1387).
جمعآوری آب باران، با اهداف و انگیزههای گوناگونی صورت میگیرد که هدف اصلی آن، بهینهسازی و مدیریت بهرهبرداری از آب باران بر اساس نیاز و مصرف است. بدین معنی که چون باران همواره و هر روز نمیبارد و یا بارش ناکافی است، از آن بهره برد. بدین ترتیب هر جامعه و هر کشوری که در این زمینه قدمهای بزرگ‌تر و مؤثرتری بردارد، موفقتر و آبادتر خواهد بود (طهماسبی و همکاران، 1385). جمعآوری آب باران نه تنها برای تأمین آب در ایام و روزهای بدون باران است، بلکه برای کنترل جریان رودخانهها و جلوگیری از آسیب رساندن به نواحی مسکونی و زراعتی پاییندست هم صورت میگیرد. همچنین برای تولید انرژی (برق) یا پرورش آبزیان جمعآوری میشود. در بسیاری از مناطق خشک و نیمهخشک با جمعآوری آب باران و تنظیم آن در بالادست حوزههای آبخیز، برای تقویت و بهبود عملکرد محصولات دیمکاری برنامهریزی میشود. بخشی از طرحهای آبخیزداری با همین هدف و نیز حفاظت آب و خاک صورت میگیرد. به این ترتیب امکان کوتاه کردن دورههای خشک به وجود میآید و دوره خشک سه ماهه، به دو ماه یا کمتر تقلیل مییابد و صدمه وارد شده به محصول یا هر نوع پوشش گیاهی کاهش پیدا میکند (طهماسبی و همکاران، 1384). امکان دارد جمعآوری آب باران برای تغذیه سفرههای آب زیرزمینی، چشمهها و قناتها باشد. برای این کار، در بالادست قنوات و چشمهها در آبراههها، با احداث بندهای کوتاه، ولی متعدد از حرکت و خروج سریع رواناب جلوگیری میشود. این سیلابها به تدریج در زمین نفوذ میکنند و باعث افزایش آب‌دهی قناتها و چشمهها میشوند و در نتیجه، از تبخیر آب و آلودگی آب جلوگیری میکنند. به علاوه افت سطح ایستایی را، که امروزه مسئله مبتلا به اکثر دشتهای کشور ما است را تا حدودی جبران میکند (طهماسبی و همکاران، 1384). استحصال آب عبارتست از جمعآوری و ذخیره نمودن بارش در زمینی که در آن به منظور افزایش رواناب تغییراتی اعمال شده است (مایرز، 1964).کوریر (1973) جمعآوری آب را فرآیند جمعآوری بارش طبیعی از آبخیزها برای استفاده مفید تعریف کردند.
مفاهیم هیدرولوژیکی قرار دادی نخستین بار در سالهای 1930 و 1940 زمانی که منابع جریان بالادست رودخانهها به عنوان عاملی موثر بر جریانهای پایین دست مورد توجه قرار گرفته بودند، توسعه یافته است. از آنجایی که اغلب فعالیتهای مربوط به کاربری اراضی با سوء استفاده از منابع و اثرات منفی بر پایین دست رودخانهها همراه میباشد لذا یک مبنای مناسب برای تصمیمگیری ضروری به نظر میرسد. مفهوم سطح منبع متغیر محدوده کاملی از جریانات دامنهای را در بر میگیرد. واقعیت این است که این مفهوم یک سیستم پویا و دینامیک است که دارای تغییرات زمانی و مکانی بسیاری میباشد و در شرایط بحرانی مختلف، وضعیتهای متفاوتی را در مسیرهای متنوع ارائه مینماید. پویایی جریانهای سیلابی تابعی از طول شیب و موقعیت گذرگاهها است. همچنین تراکم زهکشهای پویا در سطح حوزه در این امر بیتاثیر نخواهد بود به طوری که در طول یک بارش سنگین، تراکم زهکشی و طول شیب نقش فعالی را ایفا مینماید. تمام قسمتهای سطح یک حوزه آبخیز به طور مساوی در ایجاد رواناب دخالت ندارند. بسیاری از محققین درباره مفهوم سطح منبع متغیر تولید جریان رودخانهای، گزارشهای بسیاری را ارائه نمودهاند. در واقع این مفهوم فرض میکند که مناطق خاصی از سطح آبخیز در ایجاد رواناب دخالت دارند در صورتی که مناطق دیگر به عنوان مناطق تغذیه کننده و ذخیره کننده عمل میکنند (هولت، 1974). عوامل مهمی که در تعیین سطح تولید کننده رواناب دخالت دارند شامل وضعیت فیزیکی آبراهه، خصوصیات خاک و رگبار میباشد. کف درهها عموماً مناطقی هستند که در تولید رواناب دخالت دارند در حالی که سر یالها مناطق تغذیه کننده میباشند. مناطق بین کف درهها و سر یالها اغلب به عنوان مناطق دینامیکی مطرح میباشند که ممکن است در تولید رواناب یا در تغذیه آن شرکت نمایند. این مسأله بستگی به مقدار و خصوصیات موقتی رگبار، رطوبت قبلی و خصوصیات خاک منطقه دارد. میتوان گفت مناطق منبع، مناطقی هستند که پتانسیل بالایی برای تولید رواناب حتی با مقدار کمی بارش را دارند که میتوان با استفاده از سطح منبع متغیر، مناطق منبع یا مناطق تولید کننده رواناب را شناسایی و برای کنترل آلودگیها، استحصال رواناب، کودپاشی و دفع فاضلاب و مواد زائد کشاورزی استفاده کرد. همانطور که میدانیم برای حفظ کیفیت خاک در مراتع و تولید خوب علوفه نیاز به کودپاشی همواره احساس میگردد. با مشخص کردن مناطق تولید کننده رواناب میتوان مدیریت درست و اصولی را برای کودپاشی در نظر بگیریم و مناطق مورد نظر را با اطمینان با کاربرد کود زیاد مورد بهرهبرداری قرار داد و مناطقی که چنین اطمینانی وجود ندارد مشخص کند. همچنین یکی از عوامل اصلی تخریب مراتع و چرای بیش از حد مراتع، کمبود منابع آب در مراتع نمیباشد بلکه عدم توزیع یکنواخت منابع آبی در سطح مراتع میباشد که پس از مشخص شدن عرصههای تولید رواناب میتوان مدیریت جامعی را برای توزیع آبشخوار در مراتع انجام داد. از اهمیت دیگر تعیین سطح منبع متغیر جلوگیری از آلودگی در پایین دست حوزه آبخیز میباشد که با شناسایی مناطق منبع میتوان رواناب را در بالا دست حوزه آبخیز کنترل کرد. با دانستن این موضوع آبخیزدار قادر خواهد بود مناطقی را که میتوان با اطمینان با کاربرد کود زیاد مورد بهرهبرداری قرار داد و مناطقی که در آن‌ها چنین اطمینانی وجود ندارد مشخص کند. با همین روش مناطق مطمئن برای ریختن آشغال و فاضلاب، مواد زائد کشاورزی و دفن به آسانی انتخاب میشوند (محسنی ساروی، 1387).
1-2- هدف و ضرورت تحقیق:
امروزه تلاشهای بسیاری در جهت کاهش زمان و هزینههای مربوط به مکانیابی و تعیین مناطق بالقوه برای معرفی تکنیکهای جمعآوری در نواحی که نیازمند این فرآیند است مانند اکوسیستمهای کشاورزی آبی و دیم صورت پذیرفته است. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، رویکرد مناسبی را ارائه مینماید، زیرا این سامانه قابلیت پردازش ساختارهایی برای جمعآوری، ذخیرهسازی، تحلیل و تبدیل دادههای مکانی و زمانی را به منظور اهداف خاص را دارا میباشد (پادماواتی و همکاران،1993؛کوسکان و موساگلو،2004). پیشرفت تکنولوژیهای کامپیوتری و بستههای GIS ای، امکان ارزیابی و درونیابی دادهها را در محدودههای تخصصی به منظور مدیریت مکانی و آنالیز دادهها را برای کاربران فراهم میسازد. بنابراین ترکیبی از خصوصیات مکانی حوزهها، راندمان بالاتری را در پردازش هیدرولوژیکی منطقه به همراه دارد. بدین ترتیب پتانسیل کاربرد GIS برای مدل‌سازی هیدرولوژیکی به ویژه هنگامی که دقت و صحت مدلسازی توسط برآوردهای توزیع مکانی و زمانی پارامترهای منابع آبی تحت تأثیر قرار گرفته باشد قابل ارزیابی میباشد (کلارک و گانگوداگامگ، 2001).
برای مشخص کردن مکان مناسب اجرای برنامههای مختلف با استفاده از GIS لازم است به شرایط مورد نیاز برای هر برنامه توجه شود و سپس نقشههای مختلف را با هم تلفیق کرد تا مکان مناسب اجرای طرحها مشخص شود. از اینرو انجام این پژوهش میتواند دستورالعمل مناسبی را در اختیار مرتعداران جهت تأمین آب از طریق روشهای استحصال آب باران قرار دهد. استفاده از GIS علاوه بر افزایش دقت، سبب افزایش سرعت انجام کار، تنوع و کیفیت بهتر ارائه نتایج، کاهش هزینهها، بایگانی و تکثیر راحتتر آن‌ها میگردد. بنابراین این پژوهش با اهداف زیر صورت گرفته است:
1- کارآیی GIS در مدیریت منابع طبیعی برای ذخیره ، تجزیه و تحلیل ، تلفیق دادهها و ارائه نتایج حاصل از اطلاعات، با تأکید بر ذخیره نزولات آسمانی در سطح مراتع.
2- مکانیابی عرصههای مناسب برای استحصال آب باران در سطح حوزه آبخیز.
3- توزیع و مدیریت مناسب آب باران با استفاده از الگوی سطح منبع متغیر.
1-3- تعریف استحصال رواناب و اهمیت بررسی آن
در نظر عامه استحصال آب به صورت زیر تعریف میشود: جمعآوری روانابها از سطح بامها، زمینها و همچنین آبهای گذران فصلی جهت استفاده از روانابها.
جمعآوری آب باران عبارت است از مجموعه اقدامات و عملیات و فعالیتهایی که به ذخیره شدن روانابهای سطحی ناشی از بارش در داخل بانکتها، سطح تراسها و درون حوضچهها و استخرهای ذخیرهی آب برای مصارف گوناگون منجر میشود. این آب برای آبیاری محصولات و مصارف خانگی و ... ذخیره میشود تا در ایام بیباران، کمبود آب حدالامکان جبران شود (طهماسبی و همکاران ، 1385).
در تعریف جمعآوری آب باران بین متخصصان آبشناسی و آبیاری اختلاف نظر وجود دارد. بعضی از این کارشناسان حتی احداث سدهای مخزنی را هم در زمرهی کارهای جمعآوری آب باران میدانند (کلاف،1979). بسیاری از تحقیقات در هند و پاکستان و فلسطین اشغالی نشان میدهد که تلاش اصلی در این جهت است که مردم ساکنان مناطق خشک و نیمهخشک، با فناوری و روشهایی آشنا شوند که از بارندگی موجود با ایجاد رواناب بیشتر، جمعآوری مناسب، ذخیرهی سریع‌تر و عملیتر و محافظت در مقابل تبخیر و هدررفت، به آب بیشتری دسترسی پیدا کنند و امکان استمرار زندگی آن‌ها با حفظ الگوی کشاورزی و دامپروری محقق گردد (حسینی ابریشمی، 1373).
باید توجه داشت در اکثر مناطقی که آب به اندازهی کافی وجود ندارد، به دلیل تراکم کم جمعیت، زمینهای بسیاری وجود دارد، در نتیجه حداقل 5 تا 20 برابر آنچه که میتوان با آب باران موجود و آب زیرزمینی و ... به زیر کشت برد، زمین موجود است. بنابراین امکان تخصیص بخشی از اراضی برای جمعآوری رواناب و سیلاب در بسیاری از این مناطق وجود دارد (طهماسبی و همکاران، 1385).
جمعآوری آب باران به روشهای گوناگونی انجام میشود. در مناطق خشک و نیمهخشک، کمبود آب با جمعآوری آب باران تا حدودی قابل جبران است، این کار شامل ایجاد رواناب، جمعآوری و ذخیره و حفاظت از آب ذخیرهشده است تا به مصرف گیاه و محصول مورد نظر برسد، یعنی از یک طرف در حد امکان در عمق ریشه و در دسترس ریشه ذخیره شود و از طرف دیگر در سطح خاک خیلی راکد باقی نماند که تبخیر شود (طهماسبی و همکاران، 1385).
جمعآوری آب باران در مفهوم گسترده، کلیه روشهای مربوط به متمرکز کردن، ذخیرهسازی و جمعآوری رواناب حاصل از آب باران را به منظور مصارف خانگی و کشاورزی را دربر میگیرد (راکشتورم، 2000؛ شودرلند و فن، 2000). این سیستمها میتوانند در سه گروه عمده طبقهبندی شوند: 1- حفظ رطوبت در مکان (حفاظت آب و خاک) 2- تمرکز رواناب به منظور کشت محصولات در سطح زمین 3- جمعآوری و ذخیره رواناب از سقفها و سطح زمین (در ساختارهای مختلف به منظور مصارف خانگی و کشاورزی) (فالکن مارک و راکشتورم، 2004).
استفاده تولیدی نیز شامل تأمین آب شرب و ذخیره آن، تمرکز روانابها برای گیاهان، درختچهها و درختان و یک استفاده کمتر متداول یعنی پرورش ماهی و اردک میباشد.
واژه استحصال آب برای اولین بار توسط گدس (1963) به کار برده شد، اگر چه این واژه یک واژهی هیدرواگرونومی است، اما هنگامی که برای مهار رواناب سطحی به کار برده شود، میتوان آن را جزو واژگان هیدرولوژی به حساب آورد. علت این امر مبتنی بر توان بالقوه استحصال آب در تأمین و حفاظت آب، مهار سیلابها و فرسایش خاک است. مایرز (1975) و پاسی و کالیس (1986) بر اساس تعریف گدس، "جمعآوری و ذخیره هر نوع رواناب سطحی برای مصرف در کشاورزی" را استحصال آب نامیدهاند.
تعاریف فوق هر چند دارای مفهوم گستردهای است اما بیانگر تعریف کاملی از استحصال آب نمیباشد، زیرا جمعآوری و ذخیره روانابهای سطحی تنها نمیتواند با هدف مصرف آب برای کشاورزی و محدود به آن باشد. از این رو متخصصین زیادی سعی در ارائه‌ی تعاریف جامعتر و گویاتر بعد از تعریف ارائه شده توسط گدس نمودند. به نحوی که هر یک با هدف ویژه مورد نظر خود تعاریفی را بیان داشتهاند (اسمعلی و عبداللهی، 1389).
پاسی و کالیس (1986) با محدود کردن موضوع استحصال آب به جمعآوری آب باران و روانابهای ناشی از آن از طریق احداث سطوح آبگیر کوچک مقیاس که نزولات جوی مستقیما بر آن‌ها نازل میشود، به صورت "جمعآوری و ذخیره آب باران در محل نزول، جهت تأمین آب برای مصارف مختلف" تعریف کردهاند.
مایرز (1964) بیان داشت "به فرآیند جمعآوری و ذخیره بارش از زمینی که به منظور افزایش رواناب حاصل از باران و ذوب برف دست‌کاری شده باشد" را استحصال آب گویند.
هادسون (1981) با ارائه تعریف مشابه، استحصال آب در محل نزول ریزشهای جوی و در اولین مراحل تشکیل روانابهای سطحی را به عنوان استحصال آب برای تأمین و حفاظت آب تلقی نموده است.
با توجه به تعاریف فوق استحصال آب مشتمل بر جمعآوری ذخیره و بهرهبرداری از آبهای جمعآوری شده است که منشأ آبهای استحصالی نیز بارشهای جوی و روانابهای ناشی از آن‌ها در اولین مراحل تشکیل و قبل از پیوستن به رودخانههای دائمی است.
الگوهای بارش در نواحی نیمهخشک از لحاظ پراکنش مکانی و زمانی، غیرقابل پیشبینی هستند. بنابراین برای دستیابی به یک مدیریت موفق، کنترل رواناب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد (امبیلینی و همکاران، 2000). گذشته از این، با توجه به اینکه در چنین مناطقی، حجم اندکی از بارندگی به ناحیه ریشه میرسد، تولید ضعیف محصول و حتی در برخی موارد، عدم موفقیت محصول میتواند از جمله عوامل محدود کننده در چنین مناطقی باشد که استحصال آب از رواناب باران می‌تواند به مشکل کم آبی در منطقه کمک کند (راکشتورم ،2000). مورد دیگر مربوط به توزیع بارندگی میباشد. توزیع بارندگی فرآیندی در خصوص تکرار بارش در فصل خشک میباشد که در چنین مناطقی قابلیت دسترسی آب در خاک در طول فصل رشد، ضعیف میباشد (راکشتورم، 2000). این امر موجب کاهش پتانسیل تولید محصول و در شدتهای زیاد موجب افزایش خطر نابودی محصول میگردد. به این ترتیب کنترل و جمعآوری رواناب در این مناطق از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا حجم رواناب دریافتی میتواند به طور موثری برای حمایت از محصولات کشاورزی طی یک روش محیطی و اقتصادی مناسب، بهرهبرداری گردد (زیادت و همکاران، 2006).
این واقعیت که بارش باران در مناطق خشک و نیمهخشک بسیار ناچیز است و یک میلی‌متر آب ذخیره شده برابر یک لیتر در مترمربع است. اهمیت ذخیرهی آب، جدا از مقدار آب جمعآوری شده، مشخص میشود. از میان سه عامل خاک، آب و انرژی خورشیدی، آب مهمترین عامل محدود کننده تولیدات گیاهی در مناطق خشک است. در بسیاری از نقاط کشور به علت عدم وجود منابع با کیفیت مناسب آب، زندگی و حیات عدهی زیادی از مردم به بهرهبرداری از رواناب و استحصال آب بستگی دارد. به عنوان مثال در منطقه چابهار جمعیتی معادل 338407 نفر از طریق استفاده از رواناب و سیل که با مشارکت اهالی احداث شده، به حیات خود ادامه میدهند (ازکیا، 1374). در شهرستان بیرجند، 82 هزار هکتار اراضی دیم گندم با استفاده از آب باران و بندسار به وجود آمده است. در گناوه حوزه آبخیز درهی گپ، با استفاده از بندسارها به کشت خرما اشتغال دارند (صفاری، 1383). در کل منافعی که مردم از جمعآوری آب دارند، بر زندگی اجتماعی و اقتصادی آن‌ها موثر است و نقش کلیدی در احیا و جلوگیری از تخریب زمینها توسط فرسایش آبی و بادی و ایجاد زمینهای بایر دارد.
هنگامی که استحصال آب برای ذخیرهسازی آن در توده خاک مد نظر باشد، در این صورت سهولت دسترسی گیاهان به آب را دنبال خواهد داشت. نتایج تحقیقات انجام شده بر این نکته تاکید دارند که میزان آب موجود در پروفیل خاک، به ویژه در عمق سطحی خاک، تابعی از رطوبت موجود در عمقهای زیرین است و استحصال ریزشهای جوی در محل نزول، عامل اصلی در افزایش رطوبت مورد نیاز گیاهان در محل استقرار آن‌ها تلقی میشود. این موضوع در شرایطی که میزان بارندگی در فصل رشد گیاهان کافی نباشد، از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و ذخیره رطوبت در خاک در فصول پرباران تا حد قابل توجهی نیاز گیاهان را تأمین میکند (راویتز و همکاران، 1981).
در انتخاب روش، قبل از هر چیز جنبههای فرهنگی و اجتماعی باید مورد توجه قرار گیرد، زیرا در موقعیت و شکست فنآوریها اثر میگذارد. از این رو باید به خواستها و علائق مردم و همچنین هزینههای لازم توجه خاص به عمل آید. علاوه بر ملاحظات اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی، در یک برنامه استحصال آب رعایت جنبههای فنی که باعث پایداری میشود، از اهمیت والایی برخوردار است و باید مورد توجه قرار گیرد.
با توجه به اهمیت جمعآوری آب باران در ایران و استفاده از آن در کشاورزی و شرب به چند نکته اشاره میکنیم:
1- هدر رفتن 40 تا 50 میلیارد متر مکعب در سال از آبهای سطحی کشور.
2- فروکش کردن سطح سفره آب زیرزمینی و ضرورت تغذیه بیشتر آن.
3- شور شدن اراضی در بعضی از مناطق مثل خوزستان که رواناب کشور به دلیل جمعآوری نشدن در بالا دست، به آن مناطق سرریز و باعث شور شدن اراضی میشود.
4- ضرورت ایجاد اشتغال در حوزه کشاورزی و منابع طبیعی کشور و تأمین آب در حکم اولین عامل مورد نیاز و اولین عامل امکانسنجی.
5- ضرورت افزایش سرانه پوشش جنگلی که در جهان 7/0 تا 8/0 هکتار برای هر نفر و در ایران 2/0 یا کمتر از آن برای هر نفر است.
6- حفاظت خاک و حفظ حجم مفید مخازن سدهای ساخته شده و در دست احداث.
7- عقب بودن سیستم شبکههای آبیاری و زهکشی، به طوری که از حدود 26 میلیارد مترمکعب جمعآوری شده به کمک سدها، تنها 6 میلیارد مترمکعب در سیستمهای مهندسی آبیاری و زهکشی جریان مییابد.
8- وسعت کشور و اهمیت حفاظت آن در همه مناطق مستعد از نظر بهرهبرداری و مسائل امنیتی.
9- اهمیت سرمایهگذاریهای کوچک با جمعآوری آب باران، به خصوص در مناطق محروم.
10- اهمیت جمعآوری آب از نظر مسائل زیست محیطی تا بسیاری از آلودگیهای وارد شده به سدها را کنترل کند. مثال بارز این آلودگی، سد قشلاق سنندج است که در اثر جریانهای فصلی، آلوده شدهاست.
11- کنترل و مهار رواناب برای کنترل سیلاب و کاهش خسارتهای وارد شده به اراضی کشاورزی، مناطق مسکونی و ساختمانها و تأسیسات راهها.
1-4- مزایای بهرهگیری از سیستمهای استحصال آب
تحقیقات نشان داده است که اگر از سیستمهای بومی موجود استفاده شود و اطلاعات جدید به استفادهکنندگان انتقال یابد و انجام روشها هدفمند باشد، به بهینهسازی مصرف آب کمک میکند (اسمعلی و عبداللهی، 1389) به طوری که:

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

برای بیابانزدایی نیازمند به برنامهریزی دراز مدت است. با احیا و توسعهی سیستمهای استحصال آب، بین مقابله با بیابانزایی و توسعه استفاده از منابع آب، هماهنگی به وجود میآید.
باعث هماهنگی بین منافع اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی میشود. زیرا که به افزایش پوشش گیاهی، بهبود وضع معیشتی و ایجاد مشارکت و همدلی بین مردم میانجامد.
با اجرای این شیوه یک مدیریت تدریجی در منابع حاصل میشود.
انجام پروژه به خودکفایی و احیای اقتصادی منجر و باعث تداوم برنامهها و مدیریت بیشتر میشود.
از تخریب مراتع و فرسایش خاک جلوگیری میشود.
راندمان استفاده از منابع افزایش مییابد.
اراضی تخریب یافته و زمینهایی که منشا رسوباند، با هزینه کمی احیا میشوند.
برداشت از سفرههای زیرزمینی کاهش یافته و بین برداشت و تغذیه هماهنگی به وجود میآید و روند شوری کاهش مییابد (به واسطهی استفاده از آب با کیفیت بالا).
1-5- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
برنامهریزی جهت انجام هر کاری نیازمند داشتن اطلاعات مربوط به آن است که این نیازمندی برای استفادههای انسان از سرزمین نیز صادق است. بدون داشتن اطلاعات مربوط به منابع اکولوژیکی اساساً نمی‌توان بخشهای دیگر فرآیند برنامهریزی استفاده از سرزمین را انجام داد. گردآوری اطلاعات در ابتدا با آماربرداری و نمونهبرداری از منابع انجام میشد، اما برنامهریزی دقیق و بهتر نیازمند اطلاعات مکانی از منابع یا اطلاعات فضایی منابع میباشد که آن را برنامهریزی با نقشه میگویند. سیستم اطلاعات جغرافیایی در دهه 1970 برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از دادههای جغرافیایی توسعه یافتند. مرور علمی بر به کارگیری GIS در جهان نشان میدهد که طراحی و توسعه این سامانه در سال 1963 در کانادا آغاز شد و در سال 1965 به صورت اجرایی در آمد. اولین نمونه GIS در کشور کانادا تحت عنوان CGIS نامیده شد. در حال حاضر این سیستم در بسیاری از کشورهای جهان به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. گستردگی مفهوم و زمینههای کاربرد این سامانه موجب شده است تا واژهGeo Information Sys-- نیز به آن اطلاق و به طور روزافزونی در منابع علمی مورد استفاده قرار میگیرد. لازمه استفاده از GIS داشتن دانش کافی از مبانی، اصول و سازماندهی آن است و نیز آگاهی از قابلیتها و محدودیتهای آن میباشد (مخدوم، 1380).
1-5-1- تعریف GIS
برای GIS تعاریف مختلفی ارایه شده است که به برخی از آن‌ها اشاره میگردد:
مجموعهای از ابزارهای قوی برای گردآوری، ذخیرهسازی، بازخوانی، تغییر شکل و نمایش دادههای مکانی مربوط به جهان واقعی و برای اهداف مشخص میباشد (بوروغ، 1996).
GIS یک سیستم کامپیوتری برای ورود، ذخیرهسازی، بازیابی، آنالیز و نمایش دادههای مکانی است (کلارک، 1986).
به طور کلی GIS برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادههایی استفاده میشود که موقعیت جغرافیایی آن‌ها یک مشخصه اصلی و مهم محسوب میشود. وظایف یک GIS در چهار گروه کلی شامل کسب، نگهداری، تجزیه و تحلیل و تصمیمگیری میباشد. GIS میتواند به عنوان ابزار سودمند و مفید در جهت نیل به اهداف خاص مورد استفاده قرار بگیرد، همچنین این سامانه میتواند به عنوان واسطه و پلی بین اطلاعات خام و مدلهای جمعآوری رواناب جهت خروج مطمئن دادهها و پردازش آن‌ها به کار گرفته شود، که این سامانهها دارای دو ویژگی هستند:
- ایجاد ارتباط دو طرفه بین اجزای نقشه و دادههای مربوط به آن‌ها در پایگاه دادهها.
- انجام تحلیل بر اساس دادههای موجود و اجرای مدلهای مختلف در منطقه مورد بررسی و کمک به پژوهشگران در ایجاد مدلهای نوین و منطبق با ویژگیهای محل.
1-5-2- مزایای استفاده از GIS
با استفاده از محیط GIS و امکانات نرمافزاری و سختافزاری این سیستم و همچنین با پیاده کردن راهحلهای ریاضی و منطقی در GIS میتوان مدلهای تجربی را به صورت رقومی در یک چارچوب قابل پردازش ارائه کرد.
ویژگی بارز و با ارزشی که GIS را از دیگر سیستمهای اطلاعاتی جدا میسازد، توانایی به کارگیری توأم دادههای مکانی و توصیفی است. توانایی مدیریت عوارض جغرافیایی با مقیاسهای مختلف، از ابزارهای دیگر GIS است که در علوم مختلف کاربرد فراوان دارد.
از نکتههای بسیار مهم در به کارگیری GIS، محاسبه ارزشهای وزنی برای عوامل مختلف حوزه آبخیز است. علاوه بر این GIS به هنگامسازی دادههای وارد شده را در هر زمان امکانپذیر میسازد. بدین ترتیب در صورت هر گونه تغییر در سیمای طبیعی زیرحوزهها، با دخالت آن‌ها میتوان نتایج جدیدتر را اخذ کرد.
1-6- مرور منابع
آکادمی ملی علوم واشنگتن (1985) نشان داد که بهبود منابع تأمین آب شرب در مراتع نیمهخشک یا نقاط دوردست حوزه آبخیز، ارزش چراگاهی آن‌ها را بالا میبرد و استفاده کاملتر از علوفه آن‌ها را امکانپذیر میسازد.
ریسزوو همکاران (1991) نسبتهای مختلف سطح جمعآوری کننده آب باران به سطح زیر کشت را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفتند عملکرد محصول با نسبت 1 به 1 در مقایسه با شاهد 71/1 برابر عملکرد محصولات غلات شده است.
بور (1994) با انجام آزمایشاتی در پاکستان، سیستم جمعآوری آب باران برای درخت پسته، سطح مناسب جمعآوری کننده رواناب باران را برای منطقهای با بارش متوسط سالانه 240 میلی‌متر، 40 متر مربع ذکر کرده است.
گوپتا (1994) اثر اقدامات و عملیات استحصال آب باران را برای گیاه Neem در مناطق بیابانی هند را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفت که تولید بیوماس گیاه Neem تا 4 برابر و از 69/1 تن در هکتار به 3/6 تن در هکتار رسید.
بور و بنعاشر (1996) تحقیقات مشابه را در فلسطین اشغالی و نیجر برای محصولات مختلف انجام دادهاند و سطح مناسب جمعآوری کننده رواناب و مقدار تلفات نفوذ عمقی در سالهای پرباران، با باران متوسط را محاسبه کردهاند.
اسچیتکاک و همکاران (2004) تأثیر تکنیکهای جمعآوری آب با حفظ آب و خاک در جنوب استرالیا را مورد مطالعه قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که به ویژه در سالهای خشک در حوزه ایمپلوویوم میتوان آب مورد نیاز برای آبیاری تکمیلی را برای کشت درخت زیتون فراهم کنند به شرط آنکه با توجه به بارش متوسط 235 میلی‌متر، نسبت حوزه آبخیز به تراسهای جمعآوری کننده رواناب حداقل 4/7 باشد.
وینار و همکاران (2005) به بررسی پتانسیل حوزه آبخیز توکلا در جنوب آفریقا برای جمعآوری آب باران از طریق GIS پرداختند و به این نتیجه رسیدند که 18 درصد از منطقه پتانسیل بالایی برای تولید رواناب دارد.
ذاکاری و همکاران (2007) به مقایسه مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) و مدل ابزار یا ارزیابی آب و خاک با سطح منبع متغیر (SWAT-VSA) به پیشبینی رواناب در منطقه کانونسویل در شمال نیومکزیکو پرداختند. آنها همچنین رواناب لحظهای، رواناب سطحی و سفره آب زیرزمینی که در سطح بالاتر از دیگر سفرههای آب زیرزمینی قرار گرفتند را نیز با استفاده از دو مدل فوق مورد بررسی قرار داده و به این نتیجه رسیدند که مدل تلفیقی SWAT-VSA پیشبینی بهتری را انجام میدهد. آنها همچنین نتیجه گرفتند که مدل SWAT-VSA جهت ارزیابی و راهنمایی و مدیریت منابع آبی کاربردیتر است و میتواند به طور دقیقتری پیشبینی کند که رواناب از کجا آغاز میشود تا به صورت بحرانی تحت مدیریت قرار بگیرد.
شیائو و همکاران (2006) اثر جمعآوری آب باران و آبیاری تکمیلی را برای کشت گندم در بهار در هایونچین را مورد ارزیابی قرار داده و نشان دادند که استفاده از آب ذخیره شده برای آبیاری تکمیلی برای کشت در فاروهای بین خطالرأسها 5/5 تا 8/5 درصد بوده است ولی در کشت در گودالهای بر روی خطالرأسها 4/9 تا 6/9 درصد بوده است. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که با استفاده از آب باران جمعآوری شده میتوان میزان آب استفاده شده در روش کشت در گودالهای بر روی خطالرأسها را 40/4 درصد در مقابل کشت در فاروها بهبود بخشید.
امبیلینی و همکاران (2007) به مکانیابی مناطق دارای پتانسیل خوب برای جمعآوری آب باران پرداختند و به این نتیجه رسیدندکه 6/23 درصد از حوزه آبخیز ماکانیا در منطقه کلیمانجارو تانزانیا بسیار مناسب برای جمعآوری آب باران میباشد.
ونگ کاهیندا و همکاران (2007) اثر جمعآوری آب باران و آبیاری تکمیلی به منظور افزایش بهرهوری کشاورزی وابسته به باران در مناطق نیمهخشک زیمباوه را بررسی و نتیجه گرفتند که آبیاری تکمیلی ریسک ناشی از شکست کامل محصول از 20 درصد را به 7 درصد کاهش داده و تولید آب از رواناب باعث افزایش تولید محصول از 75/1 کیلوگرم در مترمکعب به 3/2 کیلوگرم در مترمکعب با توجه به کاهش بارندگی درون فصلی شده است.
استورم و همکاران (2009) اقتصادی بودن برداشت آب باران به عنوان منبع آب جایگزین در سایت روستایی در شمال نامبیا را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق که سقف آهنی موجدار پشت بامها به عنوان مناطق جمعآوری آب باران استفاده شده به این نتیجه رسیدند که این سیستمها از نظر اقتصادی امکانپذیر میباشند.
اسماعیلی (1997) اثر روشهای مختلف استحصال آب باران در عرصههای منابع طبیعی تجدید شونده در آذربایجان شرقی را مطالعه کرده و نتیجه گرفت که این روشها باعث افزایش سبز شدن بذور مرتعی تا میزان 5 برابر شده است.
گازریپور (1997) جمعآوری آب باران برای کشت درخت بادام در منطقهای با بارندگی سالانه 200 میلی‌متر را بررسی کرده و نتیجه گرفت در حوضچههایی با شیب 2 تا 5 درصد، عملکرد بادام تا 40 درصد نسبت به سطح شاهد افزایش داشته است.
طهماسبی و همکاران (1384) رابطه مشخصات اقلیمی، خاک و نیاز آبی ذرت علوفهای (SC 704) در منطقه لشگرک برای طراحی سیستم جمعآوری آب باران در مناطق خشک و نیمهخشک را مورد بررسی قرار دادند و با توجه به دوره رشد گیاه، نیاز آبی، عمق خاک و عمق ریشه نسبت سطح جمعآوری کننده رواناب به حجم مخزن یا استخرهای سرپوشیده مورد نظر برای تأمین حداقل یک سوم تا حدود دو سوم آب مورد نیاز گیاه به ترتیب در سالهای خشک و سالهای پرباران را محاسبه کردهاند.
طهماسبی و رجبیثانی (1385) جمعآوری آب باران در عرصههای طبیعی را راهحلی برای رفع مشکل کم آبی در مناطق خشک و نیمهخشک دانسته و بر اساس مطالعهای که در حوزه آبخیز لتیان انجام داد مناسبترین سطح جمعآوری کننده رواناب برای گیاهان مختلف و نیاز آبی معین را بدست آورد و با انجام پژوهشی مشخص شد چنانچه بخشی از آب باران در استخری ذخیره شود امکان توسعه سطح زیر کشت درختان در مناطق خشک و نیمهخشک وجود دارد.
صادقی و همکاران (1385) به مقایسه دیمزارها و مراتع فقیر در تولید رواناب و رسوب در تابستان و زمستان را با استفاده از بارانساز مصنوعی در حوزه گرگک در استان چهار محال بختیاری انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که میزان رواناب و رسوب در فصل تابستان در مراتع فقیر در سطح اعتماد 99 درصد بیشتر از دیمزارها میباشد در صورتی که در فصل زمستان تولید رواناب و رسوب در دیمزارها در سطح اعتماد مشابه بیشتر از مراتع فقیر میباشد.
مدیریت منابع تجدیدشونده و توسعه پایدار امروزه نیازمند مناسبترین و سریعترین روش تهیه و تلفیق اطلاعات جهت مدیریت بهینه و برنامه‌ریزی‌های خود میباشد. در این زمینه سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) میتواند این نقش را به خوبی به عهده گیرد (نامجویان، 1381).
1-7- طبقهبندی روشهای استحصال آب باران و سامانه سطوح آبگیر
با توجه به منشأ اصلی آب، سامانههای سطوح آبگیر باران به چهار گروه به شرح زیر تقسیم میشوند (ریج و همکاران، 1987):
الف- سامانه ویژهی استحصال آب رودخانههای دائمی و فصلی.
ب- سامانه ویژه استحصال آب از منابع زیرزمینی و روانابهای زیر قشری.
ج- سامانههای ویژه استحصال مستقیم آب باران در محل نزول و یا در اولین مراحل تشکیل روانابهای سطحی و ورقهای شکل.
د- سامانه ویژهی استحصال تندآبها و سیلابها به صورت روانابهای سطحی متلاطم و متمرکز در پای دامنههای شیب‌دار، خشکهرودها، آبراههها و مسیلها.
افزون براین، سامانههای سطوح آبگیر باران را میتوان از لحاظ موقعیت محل استقرار، نوع تیمارهای مصنوعی در سطوح آبگیر، شکل ظاهری، چگونگی عملکرد، کاربرد و نوع رواناب (از لحاظ عمق و حجم جریان آب) به شرح زیر طبقهبندی کرد (اسمعلی و عبداللهی، 1389):
الف- سامانههای سطوح آبگیر باران با سطح تیمار شده (مصنوعی)، شامل:
الف-1- سامانههای جمعآوری آب باران برای ذخیرهی آب جهت مصارف شرب و خانگی.
الف-2- سامانههای جمعآوری آب باران برای ذخیره رطوبت در پروفیل خاک جهت زراعت، درختکاری و احیای پوشش گیاهی در مراتع از طریق استحصال مستقیم ریزشهای جوی در محل نزول و یا روانابهای سطحی و ورقهای.
ب- سامانههای سطوح آبگیر باران با سطح آبگیر طبیعی شامل:
ب-1- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای نسبتاً متلاطم برای آبیاری تکمیلی و یا زراعت سیلابی از طریق ذخیره رطوبت در پروفیل خاک و یا تغذیه مصنوعی آبخوانهای نیمهعمیق و استحصال آب از طریق چاههای دستی.
ب-2- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای متلاطم از طریق ذخیره آب در حوضچهها و مخازن سطحی، جهت تأمین آب شرب دامها و آبیاری تکمیلی.
ب-3- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای متلاطم پرحجم با هدف پخش سیلاب جهت زراعت نیمهدیم، احیای پوشش گیاهی در مراتع، ایجاد مراتع مشجر و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمهخشک.
ب-4- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای سطحی با سطوح آبگیر تلفیقی (مصنوعی و طبیعی) جهت ذخیره رطوبت در پروفیل خاک برای زراعت، احیای مراتع، تغذیه آبخوانهای نیمه عمیق و یا ذخیرهسازی آب جهت مصارف مورد نظر.
ج- سامانههای سطوح آبگیر باران زیرزمینی، شامل:
ج-1- سامانههای کاریز یا قنات.
ج-2- سامانه چاه افقی.
علاوه براین، برخی از متخصصین استحصال آب، سامانههای سطوح آبگیر باران را از نظر شکل و کاربرد به گروههای متفاوتی تقسیم کردهاند. به نحوی که در این خصوص مهمترین تقسیمبندی انجام شده شامل موارد زیر است(اسمعلی و عبداللهی، 1389):
1- سامانههای سطوح آبگیر باران مصنوعی جهت جمعآوری آب برای تأمین آب شرب انسان و دام و مصارف خانگی.
2- سامانههای سطوح آبگیر مصنوعی و تیمار شده جهت جمعآوری آب برای تأمین آب کشاورزی و ذخیره رطوبت در پروفیل خاک با هدف احیای پوشش گیاهی در مراتع و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمهخشک.
لازم به توضیح است که منظور از سطوح آبگیر تیمار شده، سطوح آبگیری هستند که با انجام یک سری اقدامات نظیر تسطیح، جمعآوری سنگریزه و بقایای گیاهی، کوبیدن و فشردن خاک، سنگفرش و ایجاد سطح غیرقابل نفوذ با استفاده از مواد شیمیایی، سیمان، مالچهای نفتی و ... آماده میشوند.
1-8- انواع سازههای استحصال آب
به طور کلی انواع سازههای استحصال آب باران را میتوان به شرح زیر بیان کرد (اسمعلی و عبداللهی، 1389):
1- بند مخزنی: روش جمعآوری آب به وسیله بند به شکل گسترده در بسیاری از مناطق کشور رواج دارد. با وجود این، متاسفانه آموزش افراد بومی در مهارتهای تکنیکی همگام با اجرای این فن پیش نرفته است، در نتیجه نگهداری و بهرهبرداری از مخازن بیشتر به عهدهی سازمان مرکزی حکومت است.
2- بند رسوبگیر و تنظیمکننده: ثابت شده است در نواحی خیلی خشک، رسوبگیرها موثرتر و قابل اعتمادتر از سیستمهای دیگر جمعآوری آب هستند. با وجود این، کم بودن حجم ذخیره رسوبگیرها ممکن است مانعی برای استفاده از این روش در کشاورزی روی زمینهای وسیع باشد.
3- حفیره: حفیره را میتوان به آسانی طراحی و ساخت. به طوری که این گونه مخازن قادرند با غرقاب کردن زمین، حجم نسبتا زیادی آب را ذخیره کنند. در مناطق نیمهخشک استفاده از حفیره به خاطر سهولت احداث و به کارگیری آن در سیستمهای یکپارچه برای محصولات و کاشت گیاهان مرتعی مناسبتر است.
4- هوتک: هوتکها در اساس پشته خاکی کوچکی است که در قسمتهایی که سیلاب جاری میشود ساخته میشود (کوثر، 1374).
5- خوشاب: در بخش جنوبشرقی ایران این سیستم سنتی به منظور زراعت سیلابی به کار گرفته شده است.
6- سازههای مهندسی: این سازهها دایرههای کوچک یا مربع در روی زمیناند که با ملات آهک و یا سیمان و آهک و ماسه معمولی و ... ساخته میشوند و با به کارگیری آهن و شبکههای آهنی، ورودی و خروجی آنها محافظت میشوند.
7- سازههای تراوشی: یک روش بینظیر ذخیره آب و حفظ رطوبت در پروفیل عمیق و مناسب خاک است که توسط موانع طبیعی حوزهی آبخیز احاطه شدهاند. در این سیستم، رواناب بالادست و سطوح سنگی، در پایین درهها و موانع متوالی جمع میشود و برای ایجاد زراعت در سطح آنها استفاده میشود.
8- سازههای عرضی: که شامل احداث سازههای عمود بر جهت جریان است که یک مقطع خاکریزی همراه با سرریز بوده و برای نگهداشت آب به منظور غرقاب کردن اراضی بالادست در طی فصل بارانی به کار میرود.
9- آهار: در واقع مجموعهای از خاکریزهای به ارتفاع 3 مترند که در اراضی با شیب بسیار کم بر روی خطوط تراز احداث میشوند و طول خاکریزها در برخی موارد به چندین کیلومتر میرسد.
10- آبانبار: روشی برای دسترسی و استفادههای مستقیم از آبهای زیرزمینی است. در آبانبار به جای اینکه با احداث چاه، آب را توسط وسایلی به سطح زمین برسانند با احداث پلههای زیرزمینی، مستقیما به سراغ آن میروند.
11- تورکینست: یک نوع سازهی آبخیزداری است که عموما برای مناطق کم شیب به منظور ذخیره و جمعآوری آب باران و سیلاب احداث میشود. شکل معمول تورکینست دایرهای متمایل به بیضی است.
فصل دوم
مواد و روشها
2- مواد و روشها
2-1- منطقه مورد مطالعه
2-1-1- توپوگرافی و فیزیوگرافی
حوزه آبخیز سمبورچای با مساحت 3/748 کیلومترمربع درشمال استان اردبیل و به دلیل وسعت زیاد، به مقدار 94/72 درصد برابر 07/544 کیلومترمربع در محدوده شهرستان گرمی (مغان)، 68/19 درصد برابر 92/147کیلومترمربع از جنوب در محدوده شهرستان مشگینشهر و 37/7 درصد آن برابر 29/56 کیلومترمربع از شمال در محدوده شهرستان بیلهسوار قرار گرفته است و از نظر موقعیت جغرافیایی بین 14،19،47 تا 59،55،48 طول شرقی (E) و 18،6،37 تا 39،42،39 عرض شمالی (N) واقع شدهاست.
حداکثر ارتفاع حوزه آبخیز 2244 متر در جنوب غربی و حداقل ارتفاع در خروجی آن برابر 320 متر از سطح دریا می‌باشد که به رودخانه دره رود منتهی میشود.
2-1-2- هوا و اقلیم شناسی
این منطقه دارای آب و هوای نیمهخشک است. بارشهای سالانه ایستگاههای موجود در منطقه، در یک دوره مشترک 12 ساله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. به منظور تجزیه و تحلیل بارش منطقه، از آمار بارش ایستگاههای اطراف حوزه آبخیز استفاده شده است که در نهایت 12 ایستگاه بارندگی از سازمان هواشناسی کشور را شامل میشود. بر اساس مجموعه آمار ایستگاههای موجود، متوسط بارندگی سالانه 236 میلی‌متر است که از 291 تا 386 میلی‌متر تغییر میکند. در این تحقیق صرفاً از آمار بارش سازمان هواشناسی کشور استفاده شد که این امر به دلیل طول مناسب دوره آماری، همگن بودن و کیفیت خوب آن‌ها میباشد. در بررسی اقلیم منطقه از روش دومارتن اصلاح شده استفاده شده است. جدول 2-1، طبقهبندی اقلیم را در روش دومارتن اصلاح شده نشان میدهد.
رابطه 2-1 A= PT+10که در آن: Ai، شاخص خشکی (ضریب خشکی)؛ P، متوسط بارش سالانه (میلی‌متر)؛ T، متوسط دمای سالانه (درجه سانتیگراد) میباشند.
جدول 2-1: طبقهبندی اقلیمها در روش دومارتن اصلاح شده
>55 55- 33 33- 28 28- 24 24- 20 20- 10 10- 0 مقادیر Ai
بسیار مرطوب ب بسیار مرطوب الف مرطوب نیمه مرطوب مدیترانه‎ای نیمه‎خشک خشک اقلیم
2-2- روش تحقیق
2-2-1- مطالعات کتابخانهای و اقدامات اولیه
جمعآوری اطلاعات، گزارشهای مطالعاتی و پژوهشهای قبلی انجام یافته در رابطه با موضوع تحقیق و مطالعه و بررسی آن‌ها:
1- در این مرحله اقدام به جمعآوری پژوهشهای قبلی گردید و نیز دادههای پایه با استفاده از مطالعات انجام شده توسط سازمانها و ادارات مربوطه تهیه شد. جمعآوری آمار و اطلاعات مختلف حوزه آبخیز از جمله: شدت بارندگی، دمای هوا و ارتفاع از طریق اداره هواشناسی استان اردبیل صورت گرفت.
2- بررسی موقعیت، وضعیت عمومی، زمینی و اقلیمی منطقه مورد مطالعه.
شناخت منطقه یکی از موارد مهم در مطالعات استحصال رواناب است که قبل از انجام مطالعات، موقعیت جغرافیایی، وضعیتهای عمومی پستی و بلندی، زمینی و نیز اقلیمی مورد بررسی قرار گرفت.
3- انتخاب و تهیه نقشههای پایه از منطقه تحقیق شامل توپوگرافی، زمینشناسی، کاربری اراضی، خاکشناسی و قابلیت اراضی با توجه به نیاز ضروری انجام طرح.
نقشههای توپوگرافی مورد نیاز طرح، با توجه به وسعت منطقه و دقت مورد نیاز با مقیاس 50000 :1 سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و نقشههای زمینشناسی با مقیاس 100000 :1 سازمان زمینشناسی کشور تهیه گردید. به علت عدم وجود سایر نقشههای مورد نظر طرح، اقدام به تهیه آن‌ها از روی عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای گردید.
4- تهیه و تامین عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای منطقه و انجام مطالعات سنجش از دور برای کسب اطلاعات مورد نیاز و تهیه نقشههای ضروری مورد نیاز طرح.
عکسهای هوایی 20000 :1 سال 1347 از طریق سازمان نقشهبرداری کشور و سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و نیز تصاویر ماهوارهای لندست TM و ETM+ مربوط به سالهای 1988 و 2002 از طریق سازمان فضایی کشور تهیه شدند.
2-2-2- تهیه نقشههای پارامترهای مؤثر در ایجاد رواناب
2-2-2-1- خطوط توپوگرافی و تهیه نقشه DEM منطقه
برای بررسی وضعیت توپوگرافی در منطقه از طریق GIS، اقدام به رقومیسازی خطوط توپوگرافی از روی نقشههای توپوگرافی شده و با تهیه نقشهی مدل رقومی ارتفاع، عمدتاً در قالب سه بحث عمده شیب، جهت و ارتفاع بررسیهای لازم صورت میگیرد.
برای تهیه نقشه DEM، ابتدا خطوط تراز منطقه از روی نقشه توپوگرافی50000: 1 وارد کامپیوتر شده و با اندازه پیکسل 20×20 متر (قدرت تفکیک زمینی 20 متری) رقومی شده است. در ایران سیستم تصویری UTM یکی از معمولترین روشها بوده و در این تحقیق نیز از این سیستم استفاده شده است (منطقه مورد مطالعه در داخل زون 39 شمالی بود، بنابراین تمامی مطالعات با در نظر گرفتن این زون زمین مرجع شده است). هر خط تراز در حین رقومی کردن، ارزشهای واقعی خود را میگیرند و بدین ترتیب در نقشه نهایی تهیه شده نیز ارزش هر خط تراز بیانگر ارتفاع از سطح دریای آن خط به متر میباشد (عبداللهی، 1381).
در این تحقیق نقشه DEM، خطوط تراز رقومی شده باید از طریق یک نرمافزار GIS مناسب درونیابی شود. برای تهیه نقشه DEM در نرمافزار ArcGIS 9.3 از طریق گزینه Topo to raster (3D) تهیه گردید.
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دریا
عامل ارتفاع از سطح دریا در حوزه آبخیز سمبورچای از آن جهت حائز اهمیت است که تاثیر ارتفاع در ایجاد رواناب به صورت غیر مستقیم و از طریق تبدیل نوع بارش از بارندگی به برف عمل میکند، چرا که از ارتفاع معینی به بالا، اغلب بارش به صورت برف میباشد و همانطوریکه میدانیم برف از طریق ذوب و نفوذ تدریجی، به طور متفاوتی نسبت به باران در ایجاد رواناب عمل میکند. برای تهیه نقشه طبقات ارتفاعی از نقشه DEM استفاده شد. به منظور کلاسهبندی نقشه ارتفاع به طبقات مختلف، منحنی تجمعی ارتفاع برای نقشه DEM تهیه شد.
2-2-2-3- نقشه شیب
مهم‌ترین عوامل توپوگرافی موثر در ایجاد رواناب منطقه شامل شیب، جهت و ارتفاع از سطح دریا میباشد. در صورت یکسان بودن سایر شرایط، هر چه مقدار شیب افزایش یابد رواناب ایجاد شده بیشتر خواهد بود که دلیل آن کاهش پایداری خاک خواهد بود. بسیاری از پارامترهای اقلیمی مانند بارش و دما با ارتفاع تغییر میکند. ارتفاع بر روی نوع و ویژگیهای نزولات تاثیر دارد. هرگاه ارتفاع از حد معینی تجاوز کند بارندگی به صورت برف نازل میشود. همچنین با افزایش ارتفاع، مقدار شیب دامنهها بیشتر میشود و رخسارههای بیرونزده و توده سنگی بیشتر مشاهده شده و سنگها ناتراواتر میشوند (سراجزاده، 1375). اختلاف ارتفاع بین نقاط مختلف در یک حوزه‌ آبریز، ناهمواریهای اراضی آن حوزه را نشان می‌دهد. نسبت اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله آن‌ها تحت عنوان شاخص شیب معرفی می‌گردد برای شناخت ناهمواری اراضی و شیب از معیارهای متفاوتی استفاده می‌شود. شیب حوزه‌های آبخیز اثر بسیار زیادی در واکنش هیدرولوژیک حوزه‌ها دارد. سرعت جریان‌های سطحی به طور مستقیم به شیب بستگی دارد. افزایش سرعت آب نیروی جنبشی آب و در نتیجه قدرت تخریبی و حمل آن را افزایش می‌دهد همچنین میزان نفوذ آب در خاک با افزایش شیب کاهش می‌یابد و نهایتاً حجم سیلاب و جریانهای سطحی مستقیماً به شیب حوزه بستگی دارد.
جهت برآورد و تعیین میزان شیب حوزه‌های آبریز روشها و روابط متعددی ارائه گردیده که برخی از آن‌ها عبارتند از روش شبکهبندی، روش هورتون، رابطه جاستین، روش شمارش خطوط تراز و .... در مطالعه حاضر با استفاده از GIS نقشه کلاس‌های شیب در مقیاس 50000 :1 و مشتمل بر 5 کلاس سطح حوزه آبخیز تهیه گردیده. برای تهیه نقشه شیب حوزه آبخیز، از نقشه DEM در محیط نرمافزار ArcGIS با استفاده از گزینهSpatial Analyst استفاده گردید. در این نرمافزار نقشه شیب را می‌توان به دو صورت درجه و درصد شیب تهیه کرد و قابلیت آن در این زمینه بسیار بالا بوده و از دقت زیادی برخوردار است (البته دقت نقشه تهیه شده به پارامترهای دیگری از قبیل قدرت تفکیک زمینی و دقت رقومیسازی نیز بستگی دارد). برای منطقه مورد مطالعه با توجه به نوع وهدف کار، مساحت زیرحوزهها، نقشه شیب به درصد تهیه شد.
برای محاسبه متوسط شیب زیرحوزهها، نقشه پلیگونی زیرحوزهها را با نقشه رستری شیب حوزه آبخیز سمبورچای در محیط نرمافزار ArcGIS با استفاده از نوار ابزار Spatial Analyst و سپس ابزار Zonal Statistics قطع داده شد و متوسط شیب برای هر زیر حوزه به دست آمد.
2-2-2-4- نقشه جهت شیب
جهت شیب جهتی است که اگر از بالای شیب به پائین نگاه کنیم سطح شیب به آن جهت متوجه است و در واقع جهتی است که از آن می‌توان خط عمود فرضی به خطوط تراز سطح شیب رسم کرد. مهمترین اثر جهت شیب در میزان دریافت نور خورشید و اثرات ناشی از آن جمله پیدایش اقالیم محلی یا موضعی است. در نیمکره شمالی زمین جهات رو به جنوب و غرب از جهات رو به شمال و شرق برای مدت طولانی‌تری در معرض تابش نور خورشید قرار می‌گیرند و به همین دلیل نیز گرم‌ترند. اثر تابش بیشتر و گرمای زیادتر جهت رو به جنوب و شرق موجب افزایش تبخیر و تعرق سالیانه و در نتیجه کاهش رطوبت خاک می‌شود و به همین علت نیز در جهات رو به جنوب و شرق وضعیت پوشش گیاهی ار نظر تراکم و نوع گیاهان نسبت به سایر جهات تفاوت دارد و اغلب از تراکم کمتری برخوردار است و نتیجتاً فرسایش خاک و تولید رواناب در این جهات بیشتر است (مهدوی، 1378).
اثر مهم دیگر شیب در ذوب شدن برف است. در جهات رو به جنوب و شرق به دلیل گرمای بیشتر، سرعت ذوب برف شدیدتر است. در این مناطق برف کمتری بر روی زمین میماند و ذوب آن به تدریج در زمستان و اوایل بهار انجام میگیرد. به همین دلیل جریان زمستانی رودخانهها در این مناطق بیشتر و جریانهای آن یکنواختتر است. در حالی که در حوزههای آبخیز با جهات رو به شمال و غرب دوام برف در زمستان بیشتر است و عمق و تراکم آن نیز بالاتر است (مهدوی، 1378).
برای تهیه نقشه جهات جغرافیایی نیز از ویژگی‌های خطوط منحنی میزان و خطوط رودخانه‌ها‌، نهرها و آبراهه‌ها و خطوط یالها و نحوه ارتباط یال و قله بر روی نقشه توپوگرافی استفاده می‌شود. تعیین جهت جغرافیایی بدین صورت می‌باشد که جهت هر یک از دامنه‌ها ( یعنی حد پایین یال و دره ) را نسبت به شمال جغرافیایی مشخص می‌نمایند. همانطور که میدانیم مقدار آزیموت از صفر تا 360 درجه تغییر میکند و برای مناطق مسطح، آزیموتی تعریف نمیشود که به همین خاطر در نقشه جهت تهیه شده، ارزش سلولهای مناطق مسطح به طور خاص (مثلا 1- و یا ؟) نشان داده میشود. در نقشه جهت تهیه شده، ارزش هر پیکسل بیانگر آزیموت آن میباشد.
برای کلاسهبندی نقشه جهت میتوان به صورت زیر عمل کرد (درویشصفت، 1379)، به طوری که:
1= شمال، آزیموت بین صفر تا 5/22 و نیز 5/337 تا 360 درجه.
2= شمالشرق، آزیموت بین 5/22 تا 5/67 درجه.
3= شرق، آزیموت بین 5/67 تا 5/112 درجه.
4= جنوبشرق، آزیموت بین 5/112 تا 5/157 درجه.
5= جنوب، آزیموت بین 5/157 تا 5/202 درجه.
6= جنوبغرب، آزیموت بین 5/202 تا 5/247 درجه.
7= غرب، آزیموت بین 5/247 تا 5/292 درجه.
8= شمالغرب، آزیموت بین 5/292 تا 5/337 درجه.
9 = اراضی مسطح با ارزش ویژه.
نقشه جهت توضیح داده شده به روش فوق، برای کلاسهبندی نقشه جهت به نه طبقه (با یک طبقه مسطح) میباشد که در صورت لزوم میتوان طبقات فوق را با هم تلفیق کرده و نقشه جهت چهار یا پنج طبقهای (با یک طبقه اضافی مسطح) تهیه کرد. برای تهیه نقشه جهت حوزه نیز از نقشه DEM در نرمافزار ArcGIS با دستور Spatial Analysis و انتخاب گزینه Aspect تهیه شدهاست. در نقشه جهت تهیه گردید.
2-2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه همباران و همدما
الف- بارش
در منطقه مورد تحقیق، مقدار بارش سالانه تحت تاثیر ارتفاع از سطح دریا، فصول مختلف سال و توپوگرافی منطقه میباشد. در بررسی مقدار و وضعیت بارش منطقه، از ایستگاههای اطراف حوزه آبخیز استفاده شده است. جداول 2-2 و 2-3 به ترتیب مشخصات کلی ایستگاهها و میانگین بارش سالانه را نشان میدهند.
جدول 2-2: مشخصات ایستگاههای بارانسنجی
برزند اصلاندوز انگوت پارسآباد مشکین اردبیل ایستگاه
´53-◦47 ´25-◦74 ´45-◦47 ´46-◦47 ´41-◦47 ´20 -◦48 طول جغرافیایی
´57-◦38 ´26-◦39 ´03-◦39 ´39-◦36 ´23-◦38 ´13-◦38 عرض جغرافیایی
1085 153 466 6/72 1561 1335 ارتفاع (متر)
جعفرلو مرادلو جعفرآباد قوشه قرهخان بیگلو گرمی ایستگاه
´43-◦47 ´45-◦47 ´05-◦48 ´56-◦47 ´39-◦47 ´05-◦48 طول جغرافیایی
´52-◦38 ´45-◦38 ´26-◦39 ´44-◦38 ´05-◦39 ´03-◦39 عرض جغرافیایی
1280 1380 174 1246 596 759 ارتفاع (متر)
جدول 2-3: میانگین بارندگی سالانه ایستگاههای بارانسنجی
جعفرآباد مرادلو جعفرلو قوشه قرهخانبیگلو گرمی به رزند اصلاندوز انگوت مشگینشهر پارسآباد اردبیل ایستگاه
4/277 8/272 9/304 8/258 6/296 3/353 344 1/285 4/319 6/353 6/265 6/278 متوسط بارش سالانه
ب-رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه
برای محاسبه رابطه ارتفاع- بارش، از آمار بارندگی ایستگاههای موجود و همچنین ارتفاع از سطح دریای ایستگاهها استفاده شد که در ابتدا نواقص آماری رفع شده و در نرمافزار Excel با وارد کردن ارقام بارش و ارتفاع در دو ستون مجزا، به نحوی که بارش در محور y و ارتفاع در محور x قرار گیرد، رابطه رگرسیونی این دو پارامتر از طریق نرمافزار Excel محاسبه شد (سعدی مسگری و قدس، 1384). رابطه رگرسیونی ارتفاع از سطح دریا- بارش (گرادیان بارندگی منطقه)، در منطقه تحقیق به صورت زیر به دست آمده است:
رابطه 2-2 P=0.050H+275.2 R²=0.625
که در آن: P، میزان درجه حرارت متوسط سالانه بر حسب سانتیگراد؛ H، ارتفاع از سطح دریا به متر میباشد.
برای بدست آوردن بارش متوسط حوزه آبخیز، از نقشه مدل رقومی بارش استفاده گردید. نحوه تهیه مدل رقومی بارش بدین شکل بوده که بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- بارش در Excel، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، DEM منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه همباران حوزه تهیه شده است. پس از تهیه نقشه مدل رقومی بارش، از طریق دستور Reclassify، اقدام به کلاسهبندی نقشه مدل رقومی بارش به 5 کلاس بارش شد. ج- رژیم حرارتی
رژیم حرارتی یک منطقه عبارت از تغییرات متوسط درجه حرارت هوا بر حسب زمان و در مدت یکسان است. هدف از بررسی درجه حرارت در محدوده طرح، تعیین رابطه گرادیان درجه حرارت و تعیین میانگین حرارتی منطقه بر اساس آمار ایستگاههای موجود بوده است.
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و میانگین دمای سالانه
با بررسی آمار درجه حرارت ایستگاههای ثبت درجه حرارت در منطقه، مشابه روش تهیه مدل رقومی بارش، برای تهیه نقشه درجه حرارت متوسط نیز، بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- درجه حرارت در Excel، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، مدل رقومی ارتفاع منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه همدما حوزه تهیه شده است. رابطه ارتفاع از سطح دریا- درجه حرارت (گرادیان درجه حرارت) در منطقه تحقیق به صورت زیر به دست آمده است همانند بارندگی:
رابطه 2-3 T=-0.003H+15.14 R²=0.824

*278

1-1 بیان مسألهپژوهش در کنار فعالیتهای آموزشی از کارکردهای مهم و مورد انتظار از اعضاء هیأت علمی دانشگاه میباشدپژوهش همواره باید با جدیت، شکیبایی، مطالعه وسیع، تردید علمی، علاقه و کاوش مستمر همراه بوده و زمینه توصیف، تبین، پیش‌بینی، کنترل پدیده‌ها و گسترش دانایی را فراهم سازد. امروزه پژوهش مهم‌ترین شاخص توسعه‌یافتگی جوامع برای رسیدن به جامعه دانایی محور است و راهی برای به وجود آوردن فناوری، توسعه، پیشرفت و افزایش توان تولید میباشد. لذا ارج نهادن به مقام پژوهشگران، شناسایی و طرح مشکلات آنان برای ارتقاء سطح پژوهش جزء الزامات به شمار می‌رود(امیری،1381).
آنچه امروز در میان دستاندرکاران مورد بحث میباشد این مطلب است که؛ چه عواملی موجب رکود فعالیتهای تحقیقاتی در دانشگاههای ما میگردد. عوامل مختلفی مانع تحقق این امر مهم می‌شوند که از عوامل بازدارنده پژوهش در دانشگاه‌هاواز جمله دانشگاه فرهنگیان میتوان به این موارد اشاره نمود: عدم اختصاص بودجه کافی به امر پژوهش، وجود چالش‌ها و نگرانی‌های فکری گوناگون برای تأمین هزینه‌های پژوهش،ناآشنایی کافی با روش‌های تحقیق، تردید در کیفیت گردآوری اطلاعات و عدم انسجام در ساختار و یافته‌های پژوهشی، دشواری دسترسی به منابع، بی‌توجهی و یا کم‌توجهی به نیازهای واقعی و روزآمد، کمبود کتاب‌ها و مجلات علمی ـ تخصصی موردنیاز، دشواری استفاده از پژوهش‌های خارجی به دلیل آشنایی کم با زبان انگلیسی(همان منبع)
در تحقیق حاضر نیز مسأله اصلی این است که: اعضاء هیأت علمی دانشگاه به عنوان یک محور اساسی در فعالیتهای پژوهش چه عواملی را به عنوان موانع امر تحقیق وپژوهش مؤثر قلمداد میکنند؟
2-1 اهمیت موضوع تحقیق وانگیزه انتخاب آناعتقاد به اینکه تحقیق وپژوهش در کشور ما ثمردهی اندکی دارد تقریباً مورد قبول واحدهای علمی، محققان، پژوهشگران و حتی مراکزی است که میخواهنداز این پژوهشها بهره گیرند.از آنجا که دامنه تأثیرگذاری وتأثیرپذیری فعالیتهای پژوهشی وتحقیقات علمی در سطح ملی مطرح است به نظر میرسد برای نهادینه کردن پژوهش میبایست ابتدا ریشهها وعوامل ایجاد بیعلاقگی را در بین پژوهشگران شناسایی نمود وسپس با رفع موانع باز دارنده زمینه ورود عملی واثر بخش این افراد را به فرایند پژوهش ایجاد کرد. سه کارکرد اصلی مجموعههای دانشگاهی یا نظام آموزشی عالی امروز که یونسکو نیز بر آن تأکید دارد عبارتند از:
تولید دانش (یا پژوهش)
انتقال دانش(یا آموزش)
اشاعه ونشر دانش( یا خدمات)
انجام بهینه هر یک از این وظایف و کارکردها، مستلزم انجام تحقیقات علمی است. عرضه خدمات تخصصی به جامعه تنها از طریق شناخت علمی مسائل آن جامعه و ارائه راهکارهای علمی موفقیتآمیز خواهد بود.(صمدزاده،1379)
نیروی انسانی شاغل در بخش پژوهش، از مهمترین منابع یک کشور برای رشد و توسعه است. بررسی امر تحقیقات بدون ارزیابی دقیق این عامل امکانپذیر نخواهد بود. درحال حاضر به دلایل مختلف اغلب استادان گرایش بیشتری نسبت به آموزش پیدا کرده ودرفعالیتهای خود آموزش را بر پژوهش اولیتر میدانند. (علمداری وافشون، 1381).
دانشگاه فرهنگیان در خانواده آموزش عالی کشور دارای مأموریت منحصر به فرد تربیت معلم است پژوهشهای خرد، کلان و فراکلان در خدمت هدف اصلی دانشگاه یعنی ایجاد فرصتها و زمینهها برای ساخته شدن شخصیت معلمین آینده است.این دانشگاه برجستهترین سازمان علمی انسان ساز و مترقی است که لزوم توجه به پژوهش و انجام تحقیقات بهویژه تحقیقات کاربردی و توسعهای در آن محسوس است. پژوهشمحور نمودن دانشگاه نخستین پیش شرط موفقیت علمی در عرصههای جهانی و بینالمللی محسوب میشود به نظر میرسد بررسی موانع پژوهش در دانشگاه اصلیترین، مهمترین و البته گام نخست در پژوهشمحور نمودن آن محسوب میشود.
شناخت موانع تحقیق میتواند با بهبود ارتباط بین محققان واستفاده کنندگان از نتایج تحقیق فرآیند حل مسأله را سهولت بخشیده وعملاً موجب استفاده از یافتههای تحقیق گردد. ( دادخواه و دیگران، 1382).
دراین خصوص موانع باید به صورتی واقع بینانه مورد بحث و بررسی قرار گیرد. بدیهی است واکاوی موانع پژوهش از طریق نخبگان علمی که بیش از هر قشر دیگری با پژوهش وفناوری مرتبط هستند بسیار مفید خواهد بود.در این خصوص استادان دانشگاه اصلیترین گروه هستند که میتوانند توانایی، تجربه و ذکاوت خود را در خدمت رفع موانع تحقیق وپژوهش به کار گیرند.
3-1 هدفهای تحقیق1-3-1هدف کلی : آسیبشناسی موانع پژوهش از دیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران )
2-3-1اهداف فرعیبررسی اثر موانع مالی بر پژوهش از دیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران)
بررسی اثر موانع امکاناتی برپژوهش ازدیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران)
بررسی اثر موانع شغلی بر پژوهش از دیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران)
بررسی اثر موانع علمی بر پژوهش از دیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان(پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران)
بررسی اثر موانعفردی بر پژوهش از دیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان(پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران)
بررسی اثر موانع مدیریتی - سازمانی برپژوهش از دیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران)
4-1 فرضیههای تحقیق :موانع مالی در انجام پژوهش ازدیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران) مؤثر است.
موانع امکاناتی در انجام پژوهش ازدیدگاه اعضاءهیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها ومراکز آموزش عالی شهر تهران) مؤثر است.
موانع شغلی در انجام پژوهش ازدیدگاه اعضاءهیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران) مؤثر است.
موانع علمی در انجام پژوهش ازدیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها ومراکز آموزش عالی شهر تهران) مؤثر است.
موانع فردی در انجام پژوهش ازدیدگاه اعضاء هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران) مؤثر است.
موانع مدیریتی-سازمانی در انجام پژوهش ازدیدگاه اعضای هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان (پردیسها و مراکز آموزش عالی شهر تهران) مؤثر است.
5-1تعریف واژگان و اصطلاحاتتعریف نظری آسیب شناسی:آسیب در فرهنگ فارسی چنین معنا شده است؛ آفت، بیماری، زخم، عیب، نقص، خسارت(معین،1375)، آسیبشناسی شناخت درد ورنج و خسارت(عمید،1363)، در اصطلاح هم به آن دسته از علل و اختلالاتی اطلاق میشود که وجودشان تداوم و حرکت پدیدهای را تهدید میکند وآن را از رسیدن به اهداف و آرمانش باز میدارد و یا از کارایی لازم میاندازد.تعریف عملیاتی آسیب شناسی:
در این پژوهش آسیب شناسی با استناد به پرسشنامه سنجش موانع پژوهش شامل40 گویه با مؤلفههای، مالی، امکاناتی، شغلی، علمی، فردی و مدیریتی-سازمانی محاسبه خواهد شد.
تعریف نظری موانع پژوهشهمه عواملی که به نوعی پیش از انجام تحقیق، در جریان فرآیند تحقیق و یا پس از پایان تحقیق در سطح خرد یا کلان بر مسیر پژوهش اثر بازدارنده داشته باشند، جزء موانع تحقیق به شمار میروند.(طائفی،1383)
موانع پژوهش اعم از موانع (مالی، امکاناتی، شغلی، علمی، فردی ومدیریتی-سازمانی) به سطوحی از مهمترین متغیرهای سازمانی گفته میشود که انجام فعالیتهای پژوهش را کند یا غیر ممکن میسازد.(علیخواه،1383).
تعاریف عملیاتی موانع پژوهش در این تحقیق منظور از موانع پژوهش، میزان نمرهای است که از آزمون 40 سؤالی محقق ساخته با مؤلفههای: موانع مالی با گویههای 1تا 7، موانع امکاناتی با گویههای 8 تا 13، موانع شغلی با گویههای 14 تا 19، موانع علمی با گویههای 20 تا 26، موانع فردی با گویههای 27تا 32 و موانع مدیریتی –سازمانی با گویههای 33 تا 40 بهدست میآید.6-1 مدل تحقیق :مالی

امکاناتی

شغلی

پژوهش
موانع پژوهشی

علمی

فردی

مدیریتی سازمانی

فصل دوم
ادبیات وپیشینه تحقیقمقدمهیکی از زیر بناییترین فعالیتها درامر پویایی وپیشرفت هر جامعه، پرداختن به فعالیتهای پژوهشی بهویژه درمراکز علمی و پژوهشی و بهدست پژوهشگران و اعضاء هیأت علمی است.امروزه شاهد افزایش روزافزون تأکید بر امر پژوهش وتولید علم در جوامع علمی و دانشگاهی هستیم جوامعی که به امر پژوهش وتحقیق توجه خاصی داشته و بهطور جدی به آن پرداختهاند، توانستهاند به رشد اقتصادی، فرهنگی وصنعتی قابل توجهی دست یابند ( نصراللهی، 1380).
دراکثر کشورهای دنیا پژوهش به عنوان کارکرد ضروری دانشگاه در کنار آموزش پذیرفته شده است. دانشگاهها میکوشند تا از طریق تولید علم و افزایش کمیت و کیفیت تولیدات علمی، خود را در عرصههای ملی و بینالمللی مطرح کنند، در رتبه علمی وپژوهشی بالاتری قرار بگیرند. بودجه بیشتری جذب کنند وجذابیت خود را برای دانشجویان افزایش دهند ( سیلر وپیرسون 1995).
دانشگاهها و مؤسسات پژوهشی، نهادهای اصلی در تحقیق و توسعه کشورها به حساب میآیند. زیرا از سه رکن مدیریت تحقیقات، محقق وابزار تحقیق برخوردارند و از طریق فعالیتهایی از قبیل تعیین موضوعات تحقیقاتی مورد نیاز جامعه، تعیین الویتهای تحقیقاتی، پذیرش واجرای تحقیقات مورد نیاز جامعه و سازماندهی ونظارت برفعالیتهای تحقیقاتی، طبقهبندی وقابل کاربرد ساختن نتایج تحقیقات ونظایر آن نقش برجستهای در پژوهش وتوسعه علمی دارند(احمد دستجردی وانوری، 1383).
1-2بخش اول: تعلیم وتربیت
تعلیم و تربیت یکی از بنیادهای زندگی اجتماعی انسان است و همواره در زندگی بشر مؤثر بوده است. رابطه بین آموزش و پرورش با رشد و گسترش فرهنگ و تکامل جوامع تا بدان حد است که می‏توان گفت: به هر نسبت جامعه به پایه والاتری از فرهنگ و تکامل برسد، نقش آموزش و پرورش آن نیز در پایه‏ای برتر است. از نظر کانت، هنر تعلیم و تربیت و حکومت‏داری در بین تمامی ابداعات بشری از همه دشوارتر است. به عبارت دیگر، او بیان داشته است که بشر تنها با تعلیم و تربیت آدم تواند شد، و آدمی چیزی جز آنچه تربیت از او می‏سازد، نیست.بر این اساس، نظریه‏پردازان و متفکران بسیاری درباره تعلیم و تربیت به بحث و بررسی پرداخته و جنبه‏های متفاوت این پدیده را مورد مطالعه قرار داده‏اند (ماهروزاد،1385ص46).تعلیم بیش از هر چیز سپردن دانش به دیگران است، اما دانش زمانی سودمند است که به کار آید و آموزش آن‏گاه به کار آید که زمینه‏ای برای پدید آمدن تغییر و تحوّل در نوآموز گردد، چنانکه او را در انجام کارها توانا سازد و بر دایره امکاناتش بیفزاید؛ یعنی زمینه‏ای گردد برای تربیت که همانا به کار آمدن توانایی‏هاست. ولی با آنکه آموزش می‏تواند و باید زمینه‏ای برای پرورش و تربیت باشد، خود هیچ‏یک از آنها نیست؛ زیرا چه بسا ممکن است که به هیچ دگرگونی نینجامد. اینکه آموزش و پرورش زمینه تحوّل بشود یا نه، بستگی به هدف و روشی دارد که در پیش می‏گیریم. دنیای کنونی شاهد این است که بشر از مهم‏ترین امکانات آموزشی برخوردار است، به گونه‏ای که به راحتی توانسته است طبیعت را مهار کند و آن را تحت تسلّط خود درآورد. اما نکته حائز اهمیت اینجاست که مشکل بشریت نه تنها حل نشده، بلکه در برخی موارد، این مشکل دو چندان شده و اینجاست که مسئله تربیت و موانع تحقق تربیت حقیقی باید به دقت مطالعه و بررسی شوند.( شکوهی،1385،ص11).1-1-2آموزش عالی
نظام آموزش عالی از دیرباز تاکنون همواره به عنوان نهادی تأثیر گذار بر تمامی ابعاد مختلف جامعه محسوب میشده است. در واقع آموزش عالی به عنوان یک نظام پویا، هوشمند و هدفمند، زمینهی رشد موزون، متناسب و متعادل جامعه را به وجود میآورد. طول شعاع این رشد منوط به اجرای رسالتهای نوین آموزش عالی است.درواقع هماکنون آموزش عالی به عنوان اصلیترین نهاد توسعه دهندهی کشور ها در مسیر دستیابی به توسعهی پایدار اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و ... میباشد و نقش حساسی بر عهده دارد و چنانچه دانشگاه بخواهد در عصر حاضر بهخوبی عمل کند نیازمند رویکردها و راهبردهای نوینی است که راه را برهرگونه آزمایش وخطا در این زمینه ببندد.بررسی تاریخچهی نظام آموزش عالی میتواند به روشن ساختن ابعاد مختلف این نظام آموزشی کمک نماید. در واقع بررسی سیرتحول و تکوین این نظام میتواند موجبات تحولات بعدی را فراهم آورد (هاشمی،1392،ص16).
2-1-2تاریخچه آموزش عالی در جهان
تأمل و تفکر در چهار میلیارد سال کره زمین و سابقه حیات انسان از زمان خلق آدم تا کنون بیانگر این واقعیت است که انسان در مقام موجودی متفکر و اندیشمند و با قدرت فکری ویژه و روحی الهی همیشه در حال خلق اندیشههای نو و تغییر جهت دادن به اندیشه و تکامل خود و دیگران بوده است. در این فرآیند آکادمیها و دانشگاهها نقش محوری داشتهاند.مطالعه شواهدوقرائن بیانگر این واقعیت است که از حضرت سلیمان (هزاره قبل از میلاد مسیح) به عنوان یک انسان فوقالعاده عاقل و متفکر نام میبرند و بیمناسبت نیست که فرانسیس بیکن فیلسوف و دولتمرد انگلیسی (1626-1561)وقتی به مطالعه آکادمیها به عنوان کانون تفکرات جهانی میپردازد و سیر تحولات آنها را به ویژه از زمان آکادمی افلاطون مطالعه میکند (آکادمی افلاطون نخستین محفل علمی در یونان باستان بود). در صدد برمیآید تا نامی زیبنده براین آکادمیها بیابد.سرانجام در یکی از آثارش به نام آتلانتیس نو (1627)( جزیرهای افسانهای و اسرارآمیز در اقیانوس اطلس در غرب تنگهی جبلالطارق که بعدها در آب فرو رفته است)، دونام خانه علم وخانه سلیمان یا خانه عقل را برای این آکادمیها برمیگزیند و با انتخاب خود، زمینه ایجاد آکادمیهای رسمی یعنی دانشگاهها را بهوجود میآورد و در واقع محرک ایجاد آکادمیهای نوین با نام دانشگاه میگردد (قورچیان وخورشیدی،1379).
به تدریج این دانشگاهها به مکان یا پایگاههایی تبدیل میشوند که تحولات کوپرنیکی و عملی در آنجا پذیرفته میشود و پروژههای علمی در آنها صورت میپذیرد. نخستین دانشگاه رسمی جهان در پالنسیای اسپانیا در سال (1210) میلادی شکل گرفت و پس از آن دانشگاه ناپل در سال (1224) میلادی در ایتالیا دائر گردید. در قرن بیستم، دانشگاهها نیروی محرکهی آگاهی بخش و برج فرماندهی فکر جوامع شناخته شدند و نقش دانشگاهها از تکنقشی و تکنهادی به چندبخشی و چندنهادی یعنی نقش آموزشی، پژوهشی، خدماتی، انتشاراتی و رشد حرفهای تکامل یافت (همان منبع).
3-1-2تاریخچه آموزش عالی در ایرانآموزش عالی تا پیش از دوره قاجار به شکل مدارس نظامیه بود که مدرسههای دولتی بودند و حوزههای علمیه بهویژه حوزه علمیه قم که قدمتی بیش از 200سال داشت، حافظ سنتی آموزش عالی بود که ریشه در قرون اولیه اسلام داشت. پس از روی کار آمدن قاجار در ایران، شاهد ایجاد مدارس آموزش عالی در ایران هستیم که در این میان میتوان به تأسیس دارالفنون اشاره نمود. متأسفانه پس از گذشت چند سال از میزان اعتبارات دولتی برای پرورش دانشجویان و کارشناسان علوم وفنون کاسته، و دارالفنون به یک مدرسه متوسطه معمولی تبدیل شد.
در دوره پهلوی وپس از گذشت 70 سال از ایجاد دارالفنون، براساس الگوپذیری از آموزش عالی نوین و مبتنی بر تجربه کشورهای اروپایی و آمریکایی، نخستین دانشگاه ایران یعنی دانشگاه تهران در سال 1313ه.ش تأسیس شد. و برخلاف دارالفنون که از مدرسان خارجی استفاده میکرد، دانشگاه تهران از بدو تأسیس استفاده از مدرسان و نیروهای ایرانی را جزء اهداف خود قرار داد.
تا پایان جنگ جهانی دوم دانشگاه تهران تنها دانشگاه ایران بود،حدود 12 سال پس از تأسیس دانشگاه تهران، دانشگاههای تبریز، مشهد، شیراز، اصفهان، اهواز و پلیتکنیک ایران تأسیس شد.
هم زمان با رشد شهرنشینی، صنعتی شدن و توسعه اقتصادی، نوسازی آموزش عالی به سرعت گسترش یافت ونخستین دانشگاه خصوصی ایران در سال 1339 به نام دانشگاه ملی ایران و در سال 1343 دانشگاه شریف به عنوان نخستین دانشگاه صنعتی ایران تأسیس گردید (تکمیل همایون،1385، ص98).
پس از انقلاب اسلامی در سال 1359 در راستای اسلامی نمودن دانشگاهها و ایجاد تغییرات بنیادی و ساختاری به مدت سه سال دانشگاهها تعطیل شدند. این رویداد، تشکیل ستاد انقلاب فرهنگی با هدف ایجاد و برنامهریزی برای گسترش آموزش عالی اسلامی در ایران را الزامی مینمود، بهطوری که پس از بازگشایی دانشگاهها در سال 1362، دانشگاه آزاد اسلامی به عنوان یک دانشگاه خصوصی در حد وسیعی با 73 شعبه و 70مرکز تأسیس شد و علاوه بر این،پس از انقلاب اسلامی دانشگاههای متعددیکه وابسته به وزارت علوم وتحقیقات و فناوری و یا دیگر وزارت خانهها و سازمانهای دولتی بودند، تأسیس شدند؛ به طوری که امروزه بیش از 400مرکز آموزش عالی و دانشگاه در کشور وجود دارداز مهمترین دانشگاههای تأسیس شده پس از انقلاب میتوان به دانشگاههای تربیت مدرس، پیام نور،دانشگاه فنی و حرفهای و دانشگاه فرهنگیان اشاره نمود. همچنین وزارت علوم،تحقیقات و فناوری با توجه به نیازهای جامعه و برنامههای توسعه اقتصادی دولت و امکانات موجود در هر منطقه، اقدام به صدور مجوز تأسیس موسسات آموزش عالی غیردولتی–غیرانتفاعی نموده که در حال حاضر حدود 200موسسه غیردولتی در ایران وجود دارد.(همان منبع).
4-1-2تاریخچه تشکیل دانشگاه فرهنگیان(تربیت معلم)برای دستیابی به سرگذشت تاریخی تشکیل تربیت معلم در ایران باید به حدود یک صد سال گذشته نگاهی دوباره انداخت. تشکیل تربیت معلم در ایران را میتوان نقطه عطفی در تاریخ آموزش و پرورش مدرن ایران دانست. پس از تأسیس ((دارالفنون)) در سال 1230 ه.ش و ایجاد و گسترش مدارس جدید از قبیل رشدیه، مشیریه، ادیب، سادات، اسلام، اقدسیه، علمیه، کمالیه، مروت، سلطانی، شرف، دانش و... نیازبه معلم برای تدریس در مدارس به ویژه معلمانی که با اصول تعلیم وتربیت جدید آشنا باشند به طور روزافزونی مشاهده میشد. وزارت علوم در سال (1234ه.ش)تاسیس شد. نخستین وزیر آن "علیقلیخان اعتضادالسلطنه " بود. برخی از مسئولیتهای این وزارت خانه: اداره دارالفنون، توسعه مدارس، رسیدگی به اوقاف و اداره مطبوعات بود.پس از جنبش مشرو طیت(1285ه.ش)وتصویب قانون اساسی ومتمم آن، نام وزارت علوم به وزارت معارف، اوقاف وصنایع مستظرفه تغییر یافت. قانون اداری این وزارت خانه در 11 شهریور1289ه.ش وقانون اصلی وزارت معارف در 1290ه.ش. از تصویب مجلس گذشت. (معتمدی،ص118،1391).در مشروح مذاکرات مجلس شورای ملی دوره اول جلسه 280 در روز شنبه (6جمادیالأولی 1326ه.قمری برابر با 16 خرداد 1287 ه.ش)دکتر ولیالهخان نماینده مجلس در جواب معاون وزارت معارف در بحث نداشتن دیپلم معلمی میگوید: این دیپلمی که آنها (دانش آموزان ایرانی) دارند، فقط از بابت تمام کردن دوره تحصیل آن مدرسهای است که در آن تحصیل کردهاند، یعنی دیپلم آنها دیپلم شاگردی است ولی دیپلم اینها (معلمان خارجی دارالفنون) دیپلم معلمی است و ما در مدرسه اینطور اشخاص را لازم داریم اگر ما از خودمان معلم داشته باشیم البته باید آنها را بیاوریم مصدر کار قرار دهیم و اگر نداشته باشیم، چنانچه نداریم بدبختانه باید از خارج بیاوریم و (وزارت معارف) در واقع کارخانه معلم سازی را دایر نماید.
پس از گفتگوها ونیاز کشور به معلم در جلسه 223 مجلس شورای ملی(دوره دوم)کمیسیون معارف، اوقاف وصنایع مستظرفه در روز سه شنبه 12 ربیعالاولی 1329ه.ق. مطابق با 21 اسفند 1289 ه.ش. ماده لایحه اعزام شاگردان به خارجه را به مجلس تقدیم میکند. در ماده یک این لایحه آمده بود: 30 نفر شاگرد ایرانی از طرف دولت علیه برای تحصیلات ذیل به خارجه فرستاده میشود.15 نفر برای تحصیل اصول ضروریه معلمی، 8 نفر برای تحصیل نظام، 2نفر توپچی، 1 نفر مهندس، 1نفر صاحب منصب اداره، 2 نفر برای مهندسی فلاحت و1نفر شیمیست شاگردان مزبور از اشخاصی انتخاب میشود که بضاعت تحصیل در خارجه را ندارند انتخاب آنها به موجب امتحان مخصوص خواهد بود و هیِئت ممتحنین و ترتیبات آن تحت نظارت شورای معارف صورت داده خواهد شد. این لایحه به اکثریت 59 رای از 71 نفر تصویب شد. (مشروح مذاکرات مجلس شورای ملی )
آنچنان که در این لایحه دیده میشود نیاز به تربیت معلم از نظر نمایندگان مردم در آن زمان(بیش از صد سال پیش) بسیار مهم و ضروری تشخیص داده شده بود و مشخص است که از تعداد سی نفر شاگرد ایرانی نیمی از آنها (15 نفر) برای معلمی انتخاب شدهاند. در فاصلهی سالهای 1290 ه.ش. تا 1298 ه.ش. برخی از نمایندگان مجلس چندین بار لایحهای جهت تأسیس مرکزی به نام دارالمعلمین تقدیم مجلس نمودند،تااینکه مجلس سرانجام به حکم ضرورت، لایحه تأسیس دارالمعلمین و دارالمعلمات را به تصویب رساند (آقازاده، 1382، ص54).
تصویب تأسیس دارالمعلمین (مرکز تربیت معلم برای پسران) و دارالمعلمات (مرکز تربیت معلم برای دختران) در 12 جمادیالأول 1333 ه.ق. (برابر با دوشنبه 7 فروردین 1294 ه.ش.) از اقدامات مهم پس از مشروطیت محسوب میشود. این موضوع باعث استقرار نظام تربیت معلم در کشور شد. دارالمعلمینِ مرکزی مدرسهای دولتی ورایگان بود و تحت نظر وزارت معارف اداره میشد. رئیس آن توسط شخص وزیر انتخاب و منصوب میگردید. وظیفه آن تأمین معلم برای مدارس ابتدایی و دورهی اول متوسطه بود. بنابراین به دو قسمت ابتدایی (تأمین معلم برای 4 سال اول دوره ابتدایی) و عالی (تأمین معلم برای برای سال پنجم و ششم ابتدایی و دورهی اول متوسطه) تقسیم میگردید. دوره تحصیل در قسمت ابتدایی سه سال (دو سال نظری و یک سال عملی) و در قسمت عالی چهار سال (سه سال نظری و یک سال عملی) به طول میانجامید .در پنج شنبه 14 آذر ماه سال 1308 ه.ش. جلسه 84 دوره هفتم، مجلس شورای ملی، به منظور تشویق جوانان لایق و مستعد جهت تحصیل در دارالمعلمین عالی، قانون استخدام فارغالتحصیلان این مرکز را در شش ماده به تصویب رساند.به موجب ماده سوم این قانون، دارندگان درجه لیسانس از دارالمعلمین عالی میتوانستند بدون طی خدمات اولیه با رتبه چهار به کسوت معلمی درآیند و وزارت معارف وقت، مکلف شد تا فارغالتحصیلان عالی را در مدارس دولتی به خدمت بگماردقانون تربیت معلم و دانشسراهای مقدماتی در اسفندماه سال 1312 ه.ش. به تصویب مجلس شورای ملی رسید. دولت در این قانون، مکلف شد علاوه بر تکمیل دانشسرای عالی پسران، 25 باب دانشسرای مقدماتی و همچنین یک باب دانشسرای دختران در تهران و سایر شهرها را در سال 1313 ه.ش. به مدت پنج سال تأسیس و بهرهبرداری نماید. نخستین دوره تربیت معلم یک ساله از سال تحصیلی 40-1339ه.ش. آغاز به کار کرد.در سال 1347ه.ش. برای تأمین معلمان مدارس راهنمایی تحصیلی 11باب دانشسرای راهنمایی در تهران وشهرستانها دایر گردید (همان منبع).
. اساسنامه این دانشسراها، در جلسه 104 شورای عالی آموزش وپرورش مورخ 17/11/1351 به تصویب رسید (شرکایی،1386،ص148).
تا سال 1357ه.ش، تعداد چهار گروه مراکز تربیت مربی کودک، دانشسرای مقدماتی، دانشسرای راهنمایی و مراکز تربیت معلم روستایی مشغول به کار بودند و همچنین دانشسرای عالی تهران و دانشکدههای علوم تربیتی دانشگاههای کشور نیز به این گروه برای تربیت دبیر اضافه گردیده بودند. پس از انقلاب اسلامی اولین دوره تربیت معلم در سال 1358ه.ش. در رشتههای مختلف شروع به کار کرد. اساسنامه مراکز تربیت معلم در جلسه 311 مورخ 2/6/1362 به تصویب شورای عالی آموزش وپرورش رسید که در آن به هدف، مدت دوره، شرایط پذیرش کارآموزان رشتههای تحصیلی، شرایط رؤسای مراکز و نحوه انتخاب و انتصاب آنان و نوع مدرک اعطایی به فارغالتحصیلان اشاره شده است. نحوه اداره مراکز به صورت شبانهروزی بوده واز شرایط مهم ورود به این مراکز داشتن مدرک کامل متوسطه حداقل سن 17 سال و حداکثر 22سال و موفقیت در کنکور ورودی بود (صافی،1390،ص55).
نگاه تحلیلگرایانه به آمار تأسیس وجذب دانشجویان در مراکز تربیت معلم کشور طی نود سال گذشته نشان میدهد (علیرغم ازدیاد دانش آموزان و مدارس، در خواست معلم برای مدارس و همچنین تقاضا برای بهره گیری از امکانات آموزشی بیشتر در سراسر کشور) شاهد تنزل رشد مراکز تربیت معلم و به تبع آن، کاهش دانشجویان این مراکز میباشیم. در تاریخ 20/10/1377 مصوبههای به تصویب شورای عالی برنامهریزی درسی رسید که بر اساس آن اصول و اهداف برنامهریزی و خطوط کلی فعالیتهای جدید مراکز تربیت معلم مشخص شد (آقا زاده1382،ص58).
پس از تهیه لایحه نظام آموزش و پرورش ایران در سال 1381ه.ش. وتأکید بر توجه به تربیت معلم وتأمین نیروی انسانی آموزش و پرورش در برنامههای سوم، چهارم و پنجم توسعه کشور با تجمیع دانشکدههای تربیت دبیر فنی، آموزشکدههای فنی و حرفهای و مراکز تربیت معلم، مجتمعی به نام "مجتمع آموزش عالی پیامبر اعظم(ص) "در سال 1384ه.ش. ایجاد گردید.
اساسنامه مجتمع در شورای گسترش آموزش عالی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری در 26 ماده و 6 تبصره در تاریخ 3/6/86 تصویب و برای اجرا ابلاغ شد. در تاریخ 8/10/1378 طرح تأسیس دانشگاه فرهنگیان توسط وزارت آموزش وپرورش به شورای عالی انقلاب فرهنگی تقدیم شد. در سال 1389 با نگاه جدید به سند تحول بنیادین آموزش و پرورش، مجدداً اساسنامه تشکیل دانشگاه فرهنگیان در وزارت آموزش و پرورش تهیه و برای تصویب نهایی با اهداف، وظایف، تشکیلات، اختیارات جدید به شورای عالی انقلاب فرهنگی در تاریخ (28/6/1390) ارسال گردید.بدین شکل اساسنامه دانشگاه فرهنگیان مشتمل بر 31 ماده و22 تبصره در جلسه 704 مورخ 6/10/1390 به تصویب شورای عالی انقلاب فرهنگی رسید و با امضای رئیس جمهور وقت در تاریخ اول اسفند همان سال ابلاغ شد.دانشگاه فرهنگیان در سال تحصیلی 1392-1391 نخستین دانشجویان تربیت معلم را باشیوهی جدید، جذب نمود و چنین مینماید که باید سابقه حدود صد سال تاریخ تربیت معلم مدرن را حفظ و نگهداری کند.
2-2بخش دوم: پژوهش1-2-2تعریف پژوهشتحقیق واژهای عربی است ومعادل فارسی آن پژوهش است. در لغت به معنای بررسی، بازجویی، وارسی واقعیت و به کنه مطلب رسیدن می باشد. برای این واژه تعاریف مختلف و متعددی ارائه گردیده است که کم و بیش همه آنها بر کسب دانش و حقیقتیابی تأکید دارند (جمشیدی و همکاران،1390،ص2) .
تحقیق عبارت است از: مجموعه فعالیتهایی که برای کشف بخشی از جهان حقیقی انجام میشود. (شریعتمداری،1388،ص38) .
تحقیق از نظر لغوی به معنای بررسی و پیدا کردن حقیقت است ولی در تعریف اصطلاحی و از نظر علمی عبارت است از تلاش و انجام یک فعالیت منظم و هدفدار برای رسیدن به حقیقت و پاسخ به سؤال و دستیابی به دانش و آگاهی بیشتر در مورد یک پدیده و یا یک مسئله به منظور چارهجویی با استفاده از مراحل وروش علمی (سادئی، 1390، ص20)
علاوه بر تعاریف بالا برای تحقیق تعاریفی چند ارائه شده است که برخی از آنها به قرار زیر است: تحقیق از نظر جان بست: تحقیق کوشش منظمی است که به منظور پاسخگویی به یک یا چند سوال داده میشود. همچنین از نظر وی تحقیق یک فرایند یا یک فعالیت نظاممند است که به کشف و پروراندن مجموعهای از دانشهای سازمانیافته منجر میشود.
تحقیق از نظر جان دیویی: تغییر کنترل شده یک موقعیت غیر ثابت یا نامعین به موقعیتی که از لحاظ ویژگیها و روابط، کاملاً معین و ثابت است و در وضعی قرار دارد که عناصر موقعیت اصلی یا اولی به صورت یک کل متحد تغییر یافتهاند (شریعتمداری ،1385).
2-2-2تعریف پژوهشگرشخصی که به شیوه‌های گوناگون پژوهش می‌‌کند، پژوهشگر (محقق) نامیده می‌شود. پژوهشگر فردی است که با روش‌های علمی، در صدد رسیدن به‌ شناختی تازه از مسائل و مفاهیم گوناگون است. او با استفاده از ابزارهای گوناگون به مشاهده دقیق‌ترو عمیق‌ترپدیده‌های پیرامون خود می‌پردازد. پژوهشگر با نگاهی نقادانه و موشکافانه به پیرامون خود می‌نگرد و برای رفع مشکلات جامعه و ارائه بهترین راهکارهای عملی، اطلاعات موثقی در اختیار متولیان امور می‌گذارد.به عبارت دیگر فردی است که بیشتر اوقات خود را صرف پژوهش های علمی وفنی می کند، و در اجرا با مدیریت فعالیتهای علمی وپژوهشی مشغول به کار است.(مرکز آمار ایران،1386)
3-2-2 ویژگی‌های یک پژوهشگر موفق یک پژوهشگر موفق نگاهی کنجکاو و موشکافانه به پدیده‌های پیرامون خود دارد و نسبت به آنچه پیرامونش می‌گذرد، حساس است و ذهنی پویا و پرسشگر دارد. ذهن پرسشگر او همواره در راستای یافتن پاسخ‌های تازه برای پرسش‌های موجود است. همچنین او برای انجام موفقیت‌آمیز پژوهش خود، از روش‌های علمی و پذیرفته شده استفاده می‌کند؛ افزون بر آن، یک پژوهشگر موفق از مهارت لازم برای یافتن منابع اطلاعاتی مورد نیازش برخوردار است. این منابع از محل‌هایی چون کتابخانه‌ها، مراکز اطلاع رسانی و شبکه‌های رایانه‌ای ملی و بین المللی به دست می‌آیند او به خوبی می‌تواند در این منابع به جستجو بپردازد و با مطالعه پیشینه پژوهشی موضوعی که در آن زمینه فعالیت می‌کنند، به درک روشنی نسبت به گذشته آن موضوع دست یابد. پژوهشگران موفق به کارگروهی در طرح‌های پژوهشی بها می‌دهند و تلاش می‌کنند، پژوهش خود را با همکاری یکدیگر انجام دهند. هم چنین، آنان نتایج یافته‌های خود را به نحو کارآمدی منتشر ساخته و در اختیار دیگر محققان می‌گذارند. آنان نسبت به توسعه مرزهای دانش احساس مسئولیت کرده و لحظه‌ای از تلاش برای بالا بردن مهارت‌های علمی خویش بازنمی‌ایستند. (غفاری،1391)
4-2-2انواع اصلی و روش‌های معمول پژوهشپژوهش‌های موجود را می‌توان بر پایه معیارهای متعددی دسته‌بندی کرد؛ مثلا بر اساس هدف یا قصدی که دنبال می کند می توان به سه گروه تحقیق بنیادی، کاربردی و علمی تقسیم کرد.تحقیقات بنیادی:این تحقیقات که گاه تحقیقات مبنایی یا پایهای خوانده میشود، در جستجوی کشف حقایق، واقعیت ها، شناخت پدیده ها و اشیاءبوده که مرز های دانش بشررا توسعه میدهند و قوانین علمی را کشف نموده، به تبیین ویژگی ها و صفات یک واقعیت می پردازد. در این نوع تحقیقات به علت تعمیم نتایج و یافته ها، روش نمونهگیری دقیق اساس کاراست.یافتههای این پژوهش قائم به زمان و مکان نبوده وکاربرد فوری نداشته و در نهایت در آینده میتوانند مورد استفاده قرار گیرند(شریعتمداری،1388،ص52).تحقیقات کاربردی: اصول و روشهای انجام دادن تحقیق کاربردی همانند تحقیق بنیادی است. اما در اینجا هدف پژوهش در جهت رشد وبهتر کردن محصول یا روال یک فعالیت و خلاصه آزمودن مفاهیم نظری وذهنی در موقعیت های واقعی وزنده است. بیشتر تحقیقات، در آموزش و پرورش از نوع کاربردی میباشد همچنین برای دستیابی به یک هدف عملی طراحی میگردد و یافته های آن قائم به زمان و مکان میباشد.اقدام پژوهی یا تحقیق علمی: این تحقیق را باید تحقیقات حل مسأله یا حل مشکل نامید. زیرا نتایج آن مستقیماً برای حل مسأله خاص به کار گرفته میشود. هدف این نوع تحقیق بر کاربرد فوری متمرکز است وبه ایجاد نظریه یا کاربرد عمومی یافته ها توجهی ندارد، در این نوع تحقیقات نیز بر دادههای تحقیقات بنیادی تکیه دارند ( همان منبع)5-2-2مراحل فرآیند پژوهشپژوهش در رشته‌های علمی به شیوه‌های گوناگون انجام می‌شود و نمی‌توان یک روش مشخص که در همهی شاخه‌های علوم کاربرد داشته باشد، معرفی کرد. با این حال، اصولی کلی بر فرایند پژوهش در رشته‌های مختلف حاکم است که بیش از آنکه با هم متفاوت باشند به هم شبیه هستند. پژوهش به هر شکل و در هر رشته‌ای که انجام شود، همواره پیرو دستورالعمل‌های مدون و منطقی است که پژوهشگران را در انجام کارشان یاری می‌کنند. همچنین، به کار بستن این دستورالعمل‌ها آنان را قادر می‌سازد که ضمن کسب اطمینان بیشتر نسبت به درستی نتایج کارشان، نتایج و آثار سایر پژوهش‌ها را ارزیابی کنند. معمولا در گام نخست، همه پژوهش‌ها با یک یا چند پرسش آغاز می‌شوند. این پرسش‌ها ذهن پژوهشگررا به خود مشغول کرده و او را به تلاش برای پاسخگویی به آن‌ها وامی‌دارد.(قراملکی،1391)
در گام دوم، پژوهشگر به جستجو در منابع علمی زمینه موضوعی خود می‌پردازد و با بررسی دقیق آن‌ها به تصویر روشن‌‌تری از میزان دانش موجود در آن زمینه دست می‌یابد؛ تصویری که مبتنی بر گزارش‌های منتشره دیگر پژوهشگران در آن زمینه است. به این مرحله «مرورپیشینه پژوهش» می‌گویند. اگر در این مرحله، منابعی برای پژوهشگر مفید باشد و از آن‌ها به نحوی استفاده کند، در گزارش تحقیق خود، فهرستی کامل از همه منابع مورد استفاده را به دقت ذکر می‌کند. استناد به این منابع ضمن آن که پیوندی بین پژوهش او با پژوهش‌های قبلی نشان می‌دهد، به پژوهش در دست انجام اعتبار بیشتری می‌بخشد و ارتباط‌های علمی میان پژوهشگران را افزایش می‌دهد. (همان منبع).
در مرحله سوم، پژوهشگر به گردآوری اطلاعات و داده‌هایی می‌پردازد که می‌تواند در آینده مبنای تحلیل‌ها و تفسیرهایی قرار گیرد که در پایان به یافتن پاسخ پرسش‌های اولیه منجر شود. این بخش از پژوهش که به مرحله گردآوری اطلاعات و داده معروف است، می‌تواند به شکل‌های کاملا گوناگون انجام شود. مثلا در پژوهش‌های معمول در حوزه‌های علومانسانی و علوماجتماعی مانند روان‌شناسی، علوم تربیتی و جامعه‌شناسی از ابزارهایی مانند پرسش‌نامه، مصاحبه و دیدن استفاده می‌شود. در علوم تجربی پژوهشگران در این مرحله به انجام آزمایش‌هایی می‌پردازند و تأثیر عوامل مشخصی را در زمینه کار خود مورد سنجش و آزمون دقیق قرار می‌دهنددر مرحله چهارم، داده‌های گردآوری شده به روش‌هایی چون استفاده از مبانی علم آمار، سازماندهی خلاصه می‌شوند. این سازماندهی و خلاصه سازی به نحوی صورت می‌پذیرد که امکان توصیف و مقایسه نتایج به دست آمده برای پژوهشگر فراهم می‌شود. ترسیم نمودار‌ها و جدول‌ها از روش‌های معمول سازماندهی و خلاصه سازی داده‌ها به شمار می‌آیددر مرحله پنجم پژوهشگر می‌تواند بنا بر تحلیل یافته‌های مراحل قبل به تفسیر روشنی از موضوع پژوهش پرداخته و پاسخی برای پرسش‌های اولیه خویش بیابددر آخرین گام، نتایج پژوهش انجام شده می‌تواند به یکی از روش‌های معمول در انتشارات علمی به صورت چاپی یا الکترونیکی منتشر شود. مثلا نتایج پژوهش‌ها ممکن است در قالب گزارش‌های مفصل یا مختصر تحقیقی، پروژه - ریسرچ‌های علمی مجله‌ها، رسانه‌های گروهی، سایت‌های اینترنتی یا ارائه در همایش‌های تخصصی ملی یا بین المللی انتشار یابد. این نتایج می‌تواند در آینده مورد استفاده سایر پژوهشگران قرار گیرد و مبنایی برای انجام مطالعات بعدی باشد. اگر پژوهش‌ها از نوع کاربردی باشند، نتایج به دست آمده در اختیار کسانی قرارمی‌گیرد که می‌توانند از آن نتایج برای حل مشکلات موجود بهره گیرند.( همان منبع).
6-2-2 پژوهش وتوسعه به طور کلی امروزه دو واژه تحقیق و توسعه توأمان نوشته میشود همراه بودن این دو واژه بیانگر این مطلب است که لازمه توسعه (حرکت از وضع نامطلوب به وضع مطلوب)، اعمال توسعه فرهنگی، سیاسی، اقتصادی، نظامی وغیره همانا تحقیق است. ( خورشیدی وقور چیان،1381)
توسعه علمی، صنعتی و فرهنگی هر کشور بدون پرداختن به امر پژوهش با موفقیت چندانی همراه نخواهد بود. در واقع پژوهش موتور محرک پیشرفت و توسعه محسوب می‌شود. حتی اگر نشانه‌هایی از توسعه بدون پرداختن به مبانی پژوهشی رخ دهد آن توسعه مستمر و پایدار نخواهد بود و نمی‌تواند مسیر مطمئنی را طی کند. بنابراین، پژوهش مبنای توسعه است و تضمینی برای استمرار توسعه به شمار می‌آید. همچنین، به کار بستن نتایج پژوهش‌های انجام شده در هر زمینه به بهبود راهکار‌ها و روش‌های معمول در زمینه‌های مورد نظر منجر می‌شود. (قراملکی،1391)
پژوهش ملتها را به حرکت در می آورد، مدارس را زنده، دانشگاهها و حوزهها را بالنده نگاه میدارد. فرایند توسعه از تلاش های خلاق پژوهشگر شکل می گیرد. انسان ها خود مولد توسعه و هدایت گر آن هستند و از منبع حاصل از آن بهرهمند می شوند وخود نیز مسئولیت مستقیم انجام تمام وظایف وفعالیتهای این فرایند را برعهده دارند ( صفری ،1386).
همان طور که اشاره شد می توان نتیجه گرفت که پژوهش موتور توسعه است و در واقع روحیه جستجو وپژوهش یکی از نشانه های بهبود سازمان هاست (برومند ،1388)
7-2-2 عوامل مؤثربر توسعه پژوهش عوامل متعددی در توسعه پژوهش دخالت دارند که ذکر همه آن‌ها در این مختصر نمی‌گنجد. با این حال می‌توان به اختصار عوامل توسعه پژوهش را به سه بخش عوامل سخت افزاری، عوامل نرم افزاری و نیروی انسانی تقسیم نمود. منظور از عوامل سخت افزاری همه امکانات فیزیکی و زیرساخت‌های بنیادی است که امکان انجام پژوهش در حوزه‌های مختلف را برای پژوهشگران فراهم می‌آورد. مثلا وجود ابزارهای پژوهشی از قبیل دستگاه‌ها و آزمایشگاه‌های پیشرفته و امکانات شبکه‌ای و رایانه‌ای از جمله این منابع سخت افزاری محسوب می‌شوند. منظور از امکانات نرم افزاری جریان اطلاعات و دانش میان پژوهشگران است که از طریق مجله‌ها و منابع علمی دیگر به صورت چاپی یا الکترونیکی صورت می‌پذیرد. در‌‌نهایت، بخش سوم این مجموعه نیروی انسانی و پژوهشگرانی است که با دانش و تلاش خود می‌توانند امکانات سخت افزاری و نرم افزاری را به خدمت گرفته و طرح‌های پژوهشی گوناگون را تدوین و اجراکنند. علاوه براین، توسعه آتی پژوهش در هر کشور مبتنی بر گسترش رویکرد پژوهش‌مدار در آموزش آن کشور است که از سطح آموزش ابتدایی آغاز شده و تا پایان تحصیلات دانشگاهی استمرار می‌یابد. (قراملکی،1391)8-2-2وضعیت پژوهش علمی ایران در مقایسه با سایر کشورهای جهان اسلام در فاصله سالهای (2005-1995)امروز توانایی علمی بویژه در صورتی که منجر به ابداع و فناوری شود، از ارکان ضروری توسعه اجتماعی و اقتصادی ملتها است و یکی از شاخصهای سنجش این توانایی تعداد مقالات پژوهشی است که توسط دانشمندان و پژوهشگران یک کشور در سطح بینالمللی منتشر میگردد.اطلاعات لازم برای این شاخص از طریق پایگاه اطلاعرسانی "وب علوم " ارائه میشود. گزارش 400 صفحهای منتشر شده توسط مرکز همکاریهای علمی و فنی سازمان کنفرانس اسلامی وضعیت علمی 57 کشور اسلامی را برحسب فعالیتهای تحقیقاتی از جمله انتشار مقالات بینالمللی در فاصله سال های (2005 – 1995 ) از طریق پایگاه اطلاع رسانی " وب علوم " اعلام میدارد: بر اساس این گزارش ده ساله کشورهای عضو سازمان کنفرانس اسلامی در مجموع 259963 پروژه - ریسرچی پژوهشی را از مجموع 25/10 میلیون پروژه - ریسرچ(در سطح جهانی ) در نشریات بینالمللی منتشر کرده اند .
جهان اسلام با 57 کشور عضو و حدود یکچهارم جمعیت جهان و با دارا بودن حدود 70% منابع نفت و گاز جهان و یکچهارم منابع طبیعی دیگر دارای تولید ناخالصی در حدود 7/1 تریلیون دلار است که این میزان از تولید ناخالص یک کشور پیشرفته اروپایی (آلمان ) نیز کمتر است. کشورهای عضو سازمان کنفرانس اسلامی، به استثنای تعداد معدودی، از نظر علم و فناوری نیز از سایر کشورهای جهان عقبتر هستند.به عنوان یکی از دلایل این امر می توان از تخصیص حداکثر 1/0% تا 2/0% درآمد ناخالص ملی برای علم وفنآوری در این کشورها برشمرد. این در حالیست که کشورهای پبشرفته3-2% درآمد ناخالص خود را صرف توسعهی علم میکنند. این امر منجر به افزایش فاصله بین کشور ها می شود وجهان به سرعت بین تولید کنندگان علم وفنآوری ومصرفکنندگان آن تقسیم میشود.یکی از اهداف سازمان کنفراس اسلامی تلاش در جهت پیشبرد علمی کشورهای مسلمان میباشد. تأکید عمده در این بخش، موقعیت علمی کشور جمهوری اسلامی ایران ومقایسه آن با 8 کشور مسلمان دیگر میباشد. که به بررسی میزان تولیدات علمی هر کشور در دهه ( 2005- 1995میلادی ) میپردازد.(نیرنیا و همکاران،1385)
1-8-2-2ایرانایران دارای یکی از بالاترین نرخهای سواد در منطقه میباشد. (40/79%)، به گونهای که 6/85 مردان و 73% زنان آن با سواد هستند( آمار سال 2003). دانشگاهها ومؤسسات تحقیقاتی این کشور، در دهه( 2005- 1995میلادی )،19114پروژه - ریسرچدر نشریاتISI به چاپ رسانیدهاند. اکثر این پروژه - ریسرچها در رشتههای شیمی، مهندسی و رشتههای پزشکی بوده اند.الگوهای پژوهشی نشانگر انتشار 2497 پروژه - ریسرچبه طور متوسط در هر سال می باشند. دانشگاه تهران با 1962 پروژه - ریسرچمنتشره در رأس فهرست قرار دارد. جدول1-2 فهرست دانشگاه های برتر ایران را که در فاصله سال های (2005 –1995) دارای بیشترین مقالات بین المللی (ISI) بودهاند، نشان می دهد(همان منبع)
جدول1-2 فهرست دانشگاه های برتر ایران(2005-1995)ردیف نام دانشگاه / مؤسسه تعداد مقالات درصد
1 دانشگاه تهران 1962 10.26
2 دانشگاه شیراز 1652 8.64
3 دانشگاه صنعتی شریف 1514 7.92
4 دانشگاه تربیت مدرس 1101 5.76
5 دانشگاه علوم پزشکی تهران 1014 5.31
6 دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی 925 4.84
7 دانشگاه صنعتی اصفهان 858 4.49
8 مرکز مطالعات نظری فیزیک و ریاضی 767 4.01
9 دانشگاه تبریز 639 3.34
10 دانشگاه صنعتی امیرکبیر 538 2.81
2-8-2-2ترکیهدانشمندان ترکیه 82407 پروژه - ریسرچدر نشریات (ISI)در فاصله سالهای (2005 –1995) منتشر کردهاند که بالاترین رقم در میان کشورهای اسلامی است. الگوی بازده تحقیقاتی این کشور به طور متوسط نشانگر 10005 پروژه - ریسرچدرهر سال است که رقم انتشارات در این ده سال رشد تدریجی داشته و از سال 2000 تا 2005 به بیش از 50% رسیده است. حداکثر همکاری بینالمللی با دانشمندان آمریکائی، انگلستان، ایتالیا، آلمان و فرانسه مشاهده شده است. در بین ده مؤسسهی علمی برتر دهه(2005 –1995) دانشگاه حاجتتپهدارای بیشترین پروژه - ریسرچپژوهشی میباشد(8979)، دانشگاه استانبول با 6488 پروژه - ریسرچ، مقام دوم و دانشگاه آنکارا با 5982 پروژه - ریسرچ، رتبه سوم را دارد.ترکیه به نرخ سواد 50/86%،3/85% مردان و 7/87% زنان دست یافته است (آمار 2003).
3-8-2-2مصر. نرخ سواد دراین کشور 70/57% است که نرخ سواد مردان 3/68% و نرخ سواد زنان 9/46% است. دانشگاهها و مؤسسات تحقیقاتی این کشور27723 پروژه - ریسرچدر نشریات ISIدر فاصله سالهای (2005 –1995) منتشر نمودهاند. الگوی بازده تحقیقاتینشاندهندهی به طور متوسط 2863 پروژه - ریسرچدر هر سال میباشد. نسبتاً اکثر پروژه - ریسرچها با همکاری دانشمندانی از آلمان، آمریکا و عربستان سعودی ارائه شدهاند. سه دانشگاه برتر دهه(2005 –1995) عبارتند از: دانشگاه قاهره (4977 پروژه - ریسرچ)، عینالشمس (3129 پروژه - ریسرچ) و مرکز تحقیقات ملی (2651 پروژه - ریسرچ).
4-8-2-2کویتنرخ سواد در کویت50/83% برای کل جمعیت میباشد.1/85% مردان و 7/81% زنان این کشور باسوادند. دانشگاهها و سازمانهای تحقیقاتی این کشور،در فاصله سالهای (2005 –1995) 5930 پروژه - ریسرچدر نشریات ISI به چاپ رساندهاند. الگوی بازدهی تحقیقاتی این کشور به طور متوسط نشانگر 581 پروژه - ریسرچدر هر سال است. دانشمندان کویت تقریباً اکثر پروژه - ریسرچها را با همکاری دانشمندان کشورهای آمریکا، هند و مصر ارائه دادهاند. اکثر پروژه - ریسرچها در زمینههای پزشکی و مهندسی شیمی بوده است. سه مؤسسه برتر دهه(2005 –1995)عبارتند از: دانشگاه کویت (با 4495 پروژه - ریسرچ)، مؤسسهی تحقیقات علمی کویت (537 پروژه - ریسرچ) و وزارت بهداشت (150 پروژه - ریسرچ)
5-8-2-2عربستان سعودینرخ سواد در عربستان سعودی 80/78% برای کل جمعیت میباشد. 7/84% مردان و 8/70% زنان این کشور باسوادند. دانشگاهها و سازمانهای تحقیقاتی این کشوردر فاصله سال های (2005 –1995)، 17472 پروژه - ریسرچدر نشریات ISI به چاپ رساندهاند. الگوی بازدهی تحقیقاتی به طور متوسط نشانگر 1644 پروژه - ریسرچدر هر سال است. دانشمندان این کشور، تقریباً اکثر پروژه - ریسرچها را با همکاری دانشمندان کشورهای آمریکا و مصر ارائه دادهاند. اکثر پروژه - ریسرچها درزمینههای پزشکی و ریاضیات کاربردی بوده است. مؤسسات و دانشگاههای برتر دهه(2005 –1995) عبارتند از: دانشگاه ملک سعود (با 4336 پروژه - ریسرچ)، دانشگاه صنعت نفت و معدن ملک فهد (3323 پروژه - ریسرچ) و مرکز تحقیقاتی و بیمارستان تخصصی ملک فیصل
6-8-2-2لبنانمیزان سواد کل جمعیت 40/87%،نرخ سواد مردان 1/093% وزنان 2/82% است. مؤسسات تحقیقی این کشور 5341 پروژه - ریسرچدرنشریاتISI به چاپ رساندهاند. اکثر این مقالات در زمینههای پزشکی، بیوتکنولوژی وزیستشناسی مولکولی است. الگوی بازدهی تحقیقاتی به طورمتوسط 581 پروژه - ریسرچرا در هر سال نشان میدهد. همکاران پژوهشی بینالمللی این کشور عمدتاً از کشور آمریکا هستند. در میان فعالترین مؤسسات تحقیقی، دانشگاه آمریکایی بیروت دارای بیشترین پروژه - ریسرچبوده است (2568) . دانشگاه سینت ژوزف با 399 پروژه - ریسرچو دانشگاه لبنان با 355 پروژه - ریسرچی منتشره در مقامهای دوم وسوم قرار دارند.
7-8-2-2امارات متحده عربینرخ سواد این کشور 78%، میزان سواد مردان 1/76% و زنان 7/81% است (آمار 2003). دانشگاهها ومؤسسات تحقیقاتی این کشور 4389 پروژه - ریسرچدر نشریات ISI درفاصله سالهای (2005 –1995) منتشر نمودهاند. الگوی بازده تحقیقاتی به طور متوسط 468 پروژه - ریسرچپژوهشی در هر سال است. همکاران پژوهشی بین المللی این کشور آمریکا وانگلستان می باشند. اکثر پروژه - ریسرچها در زمینههای زیستشناسی و میکروبیولوژی نوشته شدهاند. سه مؤسسهی برتردانشگاه امارات متحده عربی(2478)، بیمارستان توأم (238) و دانشگاه آمریکایی شارجه (210 ) هستند.
8-8-2-2مالزینرخ کل سواد این کشور 70/88% نرخ سواد مردان 92% وزنان 4/85% میباشد ( آمار 2003)، مؤسسات مالزی در فاصله سالهای (2005 –1995) 10674 پروژه - ریسرچدر نشریات ISI به چاپ رساندهاند اکثر این مقالات در زمینههای بلور شناسی، مهندسی برق، الکترونیک وشیمی هستند. الگوی بازده پژوهشی نشانگر متوسط 1168پروژه - ریسرچمنتشره در هر سال است. دانشمندان این کشور با همکاری دانشمندانی از چین وژاپن اقدام به انتشار پروژه - ریسرچنمودهاند. در دهه(2005 –1995)، دانشگاه مالایا (2862پروژه - ریسرچ)، دانشگاه سینزمالزی (2402پروژه - ریسرچ) و دانشگاه پوترا(1623پروژه - ریسرچ) به ترتیب سه مؤسسهی برتر شناخته شده اند.
9-8-2-2ازبکستاننرخ کل سواد این کشور 8/99% نرخ سواد مردان 6/99%وزنان 99 %می باشد ( آمار 2003). این کشور دارای آموزش عالی و زیرساختهای تحقیقاتی منظمی استدر فاصله سال های (2005 –1995)،دانشمندان این کشور 3924 پروژه - ریسرچدر نشریات ISI به چاپ رساندهاند. نسبت بیشتری از پروژه - ریسرچها در مقایسه با کشورهای دیگر با همکاری دانشمندان روسی منتشر میشود. اکثر پروژه - ریسرچها در زمینههای شیمی و فیزیک کاربردی نگارش میشوند. سه مؤسسه برتر در طی این سالها به ترتیب آکادمی علوم ازبک با 2169 پروژه - ریسرچ، دانشگاه ملی تاشکند با 399 پروژه - ریسرچو دانشگاه ملی سمرقند با 258 پروژه - ریسرچمیباشند.
جدول 2-2 وضعیت جمعیت، مساحت، تولید ناخالص ملی (GDP)، نرخ سواد و تعداد مقالات در فاصله سال های (2005 –1995) برای نه کشور برتر اسلامی نشان میدهد.(همان منبع).جدول 2-2 فهرست کشورهای برترمنطقه از نظر تولید علم(2005-1995)ردیف کشور جمعیت
(میلیون) مساحت
(هزارکیلومتر) GDP
(بیلیون دلار) نرخ سواد تعداد مقالات
1 ایران 17/68 1629 188/135 40/79 19114
2 کویت 33/2 82/17 316/42 50/83 5930
3 مصر 27/71 24/997 853/67 70/57 27723
4 ترکیه 71/70 63/769 701/239 50/86 82407
5 عربستان 06/24 69/2149 013/214 40/87 17472
6 لبنان 5/3 23/10 19 40/87 5431
7 امارات 4/4 6/83 436/50 78 4389
8 مالزی 44/24 55/328 161/103 70/88 10674
9 ازبکستان 26 4/425 949/9 3/99 3924
نتایج نشان میدهد که در فاصله سال های(2005 – 1995) جمهوری اسلامی ایران مقام سوم را در تولید مقالات، GDP و جمعیت در بین کشورهای اسلامی کسب نموده است. اما از نظر تولید مقالات علمی در سه سال اخیر مقام دوم را کسب نموده است.
از این بررسی میتوان چنین نتیجهگیری کرد که دانشگاههای ایران، از نظر تولیدات علمی میباید رقابت خود را با دانشگاههای کشورهای اسلامی ادامه دهد و در آینده نزدیک بتواند نسبت به سایرین مقام اول را کسب نماید.
جمهوری اسلامی ایران، هرچند که از نظر میزان سواد،GDP و مساحت ارضی در موقعیت نسبتاً بالائی قرار دارد، از نظر میزان مقالات منتشره در سال های(2005 – 1995) در جایگاه سوم قرار دارد. لذا میباید سهم GDPبرای رشد تحقیقات را افزایش داد و با نظارت مؤثر، بودجه تحقیقاتی به نحو احسن هزینه گردد. فعالیتهای علمی دانشمندان ایران در چند رشته محدود میشود، لذا نیاز است که تحقیقات ایران در زمینههای دیگر از قبیل علوم انسانی، هنر، علوم اجتماعی، پزشکی، علوم محیطی، کشاورزی و منابع طبیعی بیشتر گسترش یابد.(همان منبع)
9-2-2جدیدترین وضعیت پژوهش علمی ایران در مقایسه با سایر کشور های منطقه (2014)بر اساس آخرین آمار از پایگاه معتبر استنادی علوم بینالمللی اسکوپوس در سال 2014 ایران با تولید 25217 پروژه - ریسرچرتبه اول منطقه و 15 جهان را در اختیار دارد این پایگاه همچنین اعلام کرده است که پس از ایران کشور ترکیه قرار دارد .
پایگاه معتبر بینالمللی اسکوپوس، جمهوری اسلامی ایران را از نظر تولید علم کشور برتر منطقه اعلام کرده است. بعد از ایران به ترتیب کشورهای ترکیه (22311)، رژیم اشغالگر قدس (10363)، عربستان سعودی (9616) و مصر (8622) به ترتیب رتبه های 19، 28، 34 و 37 جهانی و دوم، سوم، چهارم و پنجم منطقه را به خود اختصاص داده اند.
رتبه های ششم تا دهم منطقه از نظر تولید علم به امارات متحده عربی (1710 پروژه - ریسرچ)، اردن (1380 پروژه - ریسرچ)، قطر (1252 پروژه - ریسرچ)، لبنان (1126 پروژه - ریسرچ) و عراق (1037 پروژه - ریسرچ) تعلق دارد. رتبهی جهانی این کشورها به ترتیب 60، 63، 65، 67 و 68 است.(سایت پایگاه اسکوپوس،2014).
جدول3-2رتبه کشورهای منطقه از نظر تولید علم درسال 2014(اسکوپوس)اسکوپوس 2014 رتبه
تعدادمدرک کشور جهانی منطقه
25217 ایران 15 1
22311 ترکیه 19 2
10363 رژیم اشغالگر قدس 28 3
9616 عربستان سعودی 35 4
8622 مصر 37 5
1710 امارات متحده عربی 60 6
1380 اردن 63 7
1252 قطر 65 8
1126 لبنان 67 9
1037 عراق 68 10
710 عمان 78 11
651 کویت 83 12
283 سوریه 101 13
231 یمن 110 14
217 بحرین 113 15
10-2-2وضعیت ردهبندی 5 کشور برتر جهان در تولید علم(2011-2010)کشور آمریکا در سالهای 2010 و 2011 میلادی به ترتیب 21/23، 32/22 درصد از کل تولیدات علم دنیا را بر اساس آمار پایگاه استنادی اسکوپوس تولید کرده است. کل تولید علم این کشور در همین پایگاه در سالهای مزبور به ترتیب 508 هزار و 22، 476 هزار و 19 پروژه - ریسرچبوده است.
بر اساس پایگاه استنادی اسکوپوس، جمهوری خلق چین دومین کشور تولید کننده علم دنیاست. این کشور در سالهای 2010 و 2011 به ترتیب با تولید 322 هزار و 630 و 332 هزار و 283 پروژه - ریسرچدر حدود 15 درصد از کل تولیدات علم جهان را به خود اختصاص داده است.همچنین، مجموع تولیدات انگلستان در دو سال بررسی، با تولید حدود 5/6 درصد از کل تولیدات علم جهان به ترتیب 140 هزار 992 و 134 هزار و 869 پروژه - ریسرچاست.
رتبه چهارم در پایگاه اسکوپوس به کشور آلمان تعلق دارد. این کشور با تولید حدود 6درصد از کل تولیدات علم جهان در سالهای 2010 و 2011 به ترتیب 130 هزار و 887 و 126 هزار و 799 پروژه - ریسرچدر نشریات معتبر بین المللی منتشر کرده است.
پنجمین تولید کنند علم، ثبت شده در اسکوپوس، کشور ژاپن است. این کشور با تولید 23/5 درصد در سال 2010 و 87/4 درصد در سال 2011 از کل تولیدات علم جهان با تولید 114 هزار و 544 و 103 هزار و 846 پروژه - ریسرچرتبه پنجم جهان را کسب کرده است.(همان منبع)
جدول 4-2وضعیت 5 کشور اول تولید کننده علم جهان (2011-2010)ردیف کشور سال میلادی درصد تولید علمی تعداد مقالات
1 آمریکا 2011-2010 32/22-23/21 508022476019
2 چین 2011-2010 15 322630332283
3 انگلستان 2011-2010 5/6 140992134869
4 آلمان 2011-2010 6 130887126799
5 ژاپن 2011-2010 87/4-23/5 114544103846
11-2-2گستره پژوهش در دانشگاه فرهنگیان و راه کارهای توسعه آناغلب این پرسش از سوی افراد مختلف مرتبط با دانشگاه فرهنگیان مطرح می شودکه پژوهش در این دانشگاه دارای کدام قلمرو و گستره است. دانشگاه باید حامی کدام فعالیتهای پژوهشی باشد ؟ تأمل و پاسخگویی به این پرسش نکتهای بسیار مهم واستراتژیک محسوب میشود، چرا که تعیین محدودهی پژوهش، جهتگیریهای اساسی این حوزه را مشخص میسازند. اگر حوزه پژوهش در دانشگاه تعریف شود، فعالیتهایی همچون همایشها، سخنرانیهای علمی، نشر مجلات وکتابها، اجرای طرحهای پژوهشی وسایر فعالیتها در این حوزه، تابع این محدوده خواهند بود وانتظارات در این زمینه را متعادل ومتناسب با نیازها خواهند ساخت. بنابراین، ارائه تعریفی روشنتر از ابعاد کلی پژوهش در دانشگاه از هدر دادن منابع انسانی ومادی پژوهش جلوگیری خواهد نمود(ساکی،1393).
دانشگاه فرهنگیان مسوولیت تربیت معلم را بر عهده دارد. وجه تمایز این دانشگاه از سایر دانشگاهها همان تربیت معلم است. بر این اساس تربیت معلم می تواند حد و مرز پژوهش در دانشگاه فرهنگیان باشد .اما تربیت معلم بعنوان حوزهای میان رشتهای دامنهای گسترده از موضوعات را در بر میگیرد و به همین ترتیب ، گسترهای وسیع دارد. پژوهش در تربیت معلم هر موضوعی را که به تربیت و آماده سازی معلمان مرتبط است را در بر می گیرد (همان منبع،1393).
پژوهش در این دانشگاه در هشت دسته کلی طبقه بندی میگردد که هر یک ناظر بر بخشی از نیازهای موجود میباشد .
دسته نخست: با محوریت برنامههای درسی، آموزش ویاد گیری

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

پژوهشهای ناظر به تولید و تدوین یا روز آمد سازی و کارآمد سازی برنامه های درسی – آموزشی،تولید مواد و منابع آموزشی ( کتاب های درسی ) بر مبنای درسی ودر قالب طرح پژوهشی
دسته دوم: فرایندها
پژوهشهای ناظر به برنامه درسی اجرا شده در ابعاد مرتبط با دانشجو، حس، نگاه ونظر،استاد، کیفیت آموزش، نوآوریهای آموزشی، پژوهشی، کتب و منابع درسی – آموزشی،کیفیت خدمات آموزشی، کتابخانه ، اینترنت، دسترسی به منابع علمی،کیفیت کارورزی
دسته سوم : نتایج و برآیند ها
پژوهش های ناظر به برنامه درسی کسب شده - تجربه شده از بعد عملکردها ( به ویژه در سطح کلاس درس)،از بعد جو و بافت فرهنگی حاکم بر محیط( برنامه درسی پنهان )، کیفیت زیست وپیامهای مستتر در آن (نتایج زیست در کلاس درس، خوابگاه، فضاهای ورزشی، فضای باز، در کانونها وانجمنها)کسب شایستگیهای حرفهای، سنجش صلاحیتهای حرفهایعملکرد در مدرسه در مقاطع زمانی مختلف .
دسته چهارم: تصمیمگیری - مدیریتی
پژوهش هایمربوط به تصمیمگیریهای مدیریتی و با هدف ارتقاءسطح کیفی خدمات پشتیبانی به گروههای ذینفع ( دانشجویان، کارکنان واستادان)
دسته پنجم: پژوهشهای نظرورزانه و آیندهپژوهانه
ناظر به تحول در عرصه نظر و نظرورزی در ابعاد مختلف تربیت معلم در سطح ملی نظرورزی درباره تجولات ممکن در رویهها و سیاستهای جاری تربیت معلم در ایران
دسته ششم: پژوهشهای بینالمللی
مشارکت در پروژههای بینالمللی تربیت معلم در سطح ملی، رصد کردن تجربیات جهانی در حوزه رویکردها وعملکردها - نو آوریهای برنامهای، سازمانی وساختاری
دسته هفتم: پژوهشهای دانشجویی
دسته هشتم: مستند سازی ابتکارات و نو آوریهای آموزشی، پژوهشی، فرهنگی، دانشجویی، پشتیبانی و رفاهی( مهر محمدی،1393)
حوزهی پژوهش در دانشگاه فرهنگیان نسبت به حوزههای عملکردی دیگر از توسعهیافتگی کمتری برخوردار است.این مهم به دلایل مختلفی است، از جمله اینکه: دانشگاه فرهنگیان به طور سنتی یک دانشگاه آموزش محور بوده است و کمتر به توسعه و انجام فعالیتهای پژوهشی توجه شده بود علاوه بر این، توسعه پژوهش با نگرشهایی کمتر حامی نیز مواجه بوده است، و به پژوهش به عنوان یک فعالیت زینتی و یا الویت دسته دوم نگریسته میشد. اگر چنین برداشتی (که البته خوشبختانه اکنون چنین نیست) ترویج شود پژوهش فرصت توسعه نخواهد یافت.
البته باید اعتراف کرد که با وجود کمبود ویا نبود فرصتهای پژوهشی در سطح دانشگاه، مدرسان واعضای هیأت علمی بودهاند که در حوزه پژوهش خوش درخشیدهاند وعملکرد بسیار ارزشمندی در این حوزه داشتهاند، البته تعداد آنها در مقایسه با انتظارات بالا نیست.به این ترتیب میتوان گفت رشد وتوسعه پژوهش در دانشگاه همزمان مستلزم کوششهای دانشگاه، مسوولان پردیسها ومراکز ومدرسان واعضای هیأت علمی دانشگاه است. (ساکی،1393)
برای آنکه بتوان پژوهش را به عنوان یک فعالیت نظاممند در عرصه دانشگاه فرهنگیان وارد نمود، تدوین و طراحی مدیریت آن در کلان فعالیّت ها و برنامههای دانشگاهها امری ضروری است البته مسلم است که برنامه های درسی و فعالیتهای دانشگاه باید به گونهای باشدکه هم استادان وهم دانشجویان را به سمت استفاده از نتایج یا انجام پژوهش برای حل مشکلات پیرامون خود سوق دهد.(کیانی،1393)
این دانشگاه امروز بیش از هر زمان دیگری برای حرکت اساسی در جهت پژوهش آماده شده است وامید می رود که با شکفتن بذر های کاشته شده، بتواند هر چه سریع تر به عنوان قطب پژوهشی تربیت معلم، در سطح کشورمطرح شود. و پیداست به ثمر نشستن این اقدامات، بیش از هر چیز مدد و همت پژوهشگران دانشگاه رامیطلبد.
12-2-2آسیب ها و موانع پژوهش در نظام آموزش عالیپژوهش به مثابه رویکردی اساسی برای مطالعه مسائل و مشکلات و عاملی برای گسترش مرزهای دانش، امروزه جایگاه قابل توجهی را در مجموعه فعالیتهای بشری به خود اختصاص داده است بر این اساس در همه جوامع، سازمانهایی پژوهشی در موضوعات مختلف تأسیس و به فعالیت مشغول هستند؛ در ایران نیز در زمینه های مختلف سازمانهایی پژوهشی پای به عرصه وجود گذارده، و به فعالیت مشغول هستند. اما روند تولید علم در این حوزه اغلب با دشواری و موانعی مواجه می باشد. شناسایی این موانع به ما کمک می کند که در راه رفع آنها بکوشیم و با بالنده کردن پژوهش در میان پژوهشگران، به محیط سازمانهای پژوهش و در رأس آن آموزش عالی پویایی تازهتری ببخشیم.

—211

و تقدیم به ؛
تمام معلمان و اساتید دوران تحصیلم که علم و آگاهی خود را مدیون آنانم و همه عزیزانی که مرا در انجام این رساله مساعدت و راهنمایی نموده اند.
فهرست
فصل اول
کلیات تحقیق
عنوان صفحه
TOC o "1-3" h z u مقدمه: PAGEREF _Toc422607355 h 31-1- بیان مسئله PAGEREF _Toc422607356 h 41-2- ضرورت انجام تحقیق PAGEREF _Toc422607357 h 71-3- اهداف تحقیق PAGEREF _Toc422607358 h 81-4- سؤالات تحقیق PAGEREF _Toc422607359 h 91-5- مروری بر تحقیق PAGEREF _Toc422607360 h 91-6- تعاریف واژه های تحقیق PAGEREF _Toc422607361 h 101-7- محدودیت های تحقیق PAGEREF _Toc422607362 h 111-8- روش انجام تحقیق PAGEREF _Toc422607363 h 11فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
مقدمه: PAGEREF _Toc422607364 h 142-1-مفاهیم و ادبیات زنجیره تأمین PAGEREF _Toc422607365 h 152-1-1- زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607366 h 152-1-2- لجستیک و مدیریت لجستیک PAGEREF _Toc422607367 h 172-1-3- ارتباط میان لجستیک و زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607368 h 202-1-4- فرآیند های اصلی مدیریت زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607369 h 212-1-4-2- مدیریت موجودی: PAGEREF _Toc422607370 h 232-1-4-3- مدیریت روابط PAGEREF _Toc422607371 h 252-1-5- راهبرد زنجیره‌ی تأمین و خلق ارزش PAGEREF _Toc422607372 h 252-1-6- بهره وری زنجیره‌ی تأمین: دو مثال موردی PAGEREF _Toc422607373 h 262-1-7- پیش نیاز متحول ساختن زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607374 h 292-2- مفاهیم و ادبیات مهندسی ارزش PAGEREF _Toc422607375 h 312-2-1-تعریف مهندسی ارزش PAGEREF _Toc422607376 h 332-2-2- تعریف برنامه‌ریزی ارزش PAGEREF _Toc422607377 h 382-2-3- تعریف شاخص ارزش PAGEREF _Toc422607378 h 382-2-4- هدف مهندسی ارزش PAGEREF _Toc422607379 h 382-2-5- مزایای جانبی مهندسی ارزش PAGEREF _Toc422607380 h 402-2-6- آنالیز ارزش PAGEREF _Toc422607381 h 402-2-7- طرح ریزی ارزش PAGEREF _Toc422607382 h 412-2-8- بهترین زمان اجرای متدولوژی ارزش PAGEREF _Toc422607383 h 422-2-9- زنجیره‌ی ارزش پورتر PAGEREF _Toc422607384 h 432-3- نقش نمودار FAST در مدیریت زنجیره تأمین PAGEREF _Toc422607385 h 462-3-1- نمودار FAST در مهندسی ارزش: PAGEREF _Toc422607386 h 472-3-2- هدف از ترسیم نمودار FAST: PAGEREF _Toc422607387 h 472-3-3- معرفی و تعیین کارکرد PAGEREF _Toc422607388 h 482-3-4- مدل سازی کارکردها PAGEREF _Toc422607389 h 482-3-4-1- مدل سلسله مراتبی کارکرد PAGEREF _Toc422607390 h 492-3-4-2روش سیستم های آنالیز کارکرد (FAST) PAGEREF _Toc422607391 h 492-3-5- ترسیم نمودار FAST تکنیکی PAGEREF _Toc422607393 h 522-4- ارزیابی عملکرد مدیریت زنجیره تأمین PAGEREF _Toc422607394 h 552-4-1- اهمیت ارزیابی عملکرد PAGEREF _Toc422607395 h 552-4-2- بهبود زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607396 h 572-4-3- انواع روش های ارزیابی جهت خلق ارزش در زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607397 h 602-4-3-1- روش دیوید تیلور PAGEREF _Toc422607398 h 602-4-3-2- روش PQM: PAGEREF _Toc422607399 h 602-4-3-3- نظریه "باور ساکس": PAGEREF _Toc422607400 h 612-5- مدیریت هزینه در زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607401 h 622-5-1- دلایل اصلی کاهش هزینه PAGEREF _Toc422607402 h 622-5-2- مدیریت هزینه PAGEREF _Toc422607403 h 652-5-2-1- ضرورت مدیریت هزینه PAGEREF _Toc422607404 h 652-5-2-2- روش های اصلی مدیریت هزینه PAGEREF _Toc422607405 h 682-5-2-3-کاهش زمان سیکل نقد به نقد PAGEREF _Toc422607406 h 692-6- صرفه جویی هزینه در زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607407 h 712-6-1- اهمیت صرفه جویی هزینه PAGEREF _Toc422607408 h 712-6-2- منابع کاهش هزینه در زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607409 h 722-6-3- تکنیک های کاهش هزینه در زنجیره‌ی تأمین PAGEREF _Toc422607410 h 732-7- خلق ارزش در زنجیره تأمین و تفکر ناب PAGEREF _Toc422607411 h 752-8- تفکر ناب PAGEREF _Toc422607412 h 762-9- اصول ناب PAGEREF _Toc422607413 h 772-10- استراتژی های خرید جهانی در تأمین ناب PAGEREF _Toc422607414 h 812-11- نگاشت جریان ارزش PAGEREF _Toc422607415 h 822-11-1- روش نگاشت جریان ارزش PAGEREF _Toc422607416 h 822-11-2- استفاده از شبیه سازی سیستم های گسسته پیشامد در نگاشت جریان ارزش PAGEREF _Toc422607417 h 822-11-3- نگاشت توسعه یافته ی جریان ارزش (EVSM) PAGEREF _Toc422607418 h 842-12- پیشینه تحقیقات انجام شده PAGEREF _Toc422607419 h 85فصل سوم
روش تحقیق
مقدمه PAGEREF _Toc422607420 h 973-1- روش تحقیق PAGEREF _Toc422607421 h 973-2- جامعه آماری PAGEREF _Toc422607422 h 983-3- قلمرو تحقیق: PAGEREF _Toc422607423 h 993-3-1- قلمرو موضوعی تحقیق PAGEREF _Toc422607424 h 993-3-2- قلمرو زمانی تحقیق PAGEREF _Toc422607425 h 993-3-3- قلمرو مکانی تحقیق PAGEREF _Toc422607426 h 993-4- روش گرد آوری اطلاعات PAGEREF _Toc422607427 h 1003-5- روایی و پایایی ابزار گرد آوری اطلاعات PAGEREF _Toc422607428 h 101فصل چهارم
تجزیه و تحلیل یافته های تحقیق
4-1- مطالعه موردی بر روی ساخت پالایشگاه میعانات گازی خلیج فارس PAGEREF _Toc422607429 h 1034-1-1- توجیح اقتصادی پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس: PAGEREF _Toc422607430 h 1044-1-2-نواحی اصلی پالایشگاه: PAGEREF _Toc422607431 h 1054-1-2-1-واحد Utility: PAGEREF _Toc422607432 h 1064-1-2-2-واحد فرآیند: PAGEREF _Toc422607433 h 1074-1-2-3-واحد فصل مشترک: PAGEREF _Toc422607434 h 1084-1-2-4-واحد مخازن: PAGEREF _Toc422607435 h 1084-1-2-5-واحد ساختمانها: PAGEREF _Toc422607436 h 1084-1-3-واحد های فرآیندی پالایشگاه: PAGEREF _Toc422607437 h 1084-1-3-1- شرح واحد های فرایندی (اصلی و جانبی) پالایشگاه: PAGEREF _Toc422607438 h 1094-1-3-2- شرح واحد های فرایندی Utility پالایشگاه: PAGEREF _Toc422607439 h 1104-2- استفاده از آنالیز ارزش در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس با استفاده از نمودار FAST: PAGEREF _Toc422607440 h 1134-2-1-نمودار FAST نواحی PAGEREF _Toc422607441 h 1134-2-2-نمودار FAST بخش های فرآیند PAGEREF _Toc422607442 h 1144-3- نتایج PAGEREF _Toc422607443 h 117فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهاد ها
مقدمه PAGEREF _Toc422607444 h 1235-1- مروری بر یافتته های تحقیق PAGEREF _Toc422607445 h 1235-2- محدودیت ها و موانع تحقیق PAGEREF _Toc422607446 h 1235-3- پاسخ به سؤالات تحقیق PAGEREF _Toc422607447 h 1245-4-پیشنهادات PAGEREF _Toc422607448 h 1265-5- نتیجه گیری PAGEREF _Toc422607449 h 127فهرست منابع PAGEREF _Toc422607450 h 139الف) منابع داخلی PAGEREF _Toc422607451 h 139ب) منابع خارجی PAGEREF _Toc422607452 h 141
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 2-1-گرایشات مهم لجستیک در طول زمان .....................................................................................................18
جدول 2-2- کمبود پژوهش های گذشته.................................................................................................................. 95
جدول 4-1- واحدهای فرایندی وسرویسهای جانبی یوتیلیتی .................................................................................. 108
جدول 4-2- بخش های واحد فرآیند ..................................................................................................................... 108
جدول 4-3- واحد های فرایندی (اصلی و جانبی) پالایشگاه میعانات گازی............................................................ 111
جدول 4-4- در صد پیشرفت نواحی پالایشگاه خلیج فارس .................................................................................. 119
جدول 4-5- در صد پیشرفت فرآیندهای پالایشگاه خلیج فارس............................................................................ 120
فهرست نمودار ها
عنوان صفحه
نمودار 2-1، نمودار FAST در مدیرت هزینه............................................................................................................ 68
نمودار 4-1- نمودار FAST ساخت نواحی پالایشگاه ............................................................................................. 114
نمودار 4-2- نمودار FATS بخش های نواحی فرآیندی........................................................................................... 117
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2-1- تاریخچه تغییر استاندارد سازی زنجیره تأمین........................................................................................ 14
شکل 2-2- ارتباط حوزه تدارک، تولید و توزیع در زنجیره تأمین .......................................................................... 16
شکل 2-3- تفاوت چارچوب لجستیک یکپارچه و قدیمی ..................................................................................... 19
شکل 2-4-ابعاد راهبردی ارزش............................................................................................................................ 33
شکل 2-5: شمای کلی مطالعه ارزش..................................................................................................................... 34
شکل 2-6: مراحل مطالعه ارزش ........................................................................................................................... 35
شکل 2-7- پتانسیل های موجود جهت بهبود با توجه به پیشرفت پروژه................................................................. 42
شکل 2-8- زنجیره ارزش پورتر ........................................................................................................................... 44
شکل 2-9 جانمایی نمودارآرگوس یا FAST ...................................................................................................... 46
شکل 2-10 مدل سلسل مراتبی کارکرد.................................................................................................................. 49
شکل 2-11- نمونه ساختار کلی FAST تکنیکی ................................................................................................. 51
شکل 2-12-تفاوت قیمت گذاری از دیدگاه سنتی و نوین ..................................................................................... 70
شکل 2-13- فرآیند تحویل کالا............................................................................................................................. 76
شکل 2-14- فرآیند ناب سازی ............................................................................................................................. 78
شکل 4-1- نحوه استقرار ناحیه ها ........................................................................................................................ 107
شکل 4-2-وضعیت واحد های پالایشگاه در ترین یک پس از راه اندازی ............................................................. 122
فهرست نقشه ها
عنوان صفحه
نقشه کلی واحد تقطیر CDU..................................................................................................................................... 131
نقشه کلی واحد مراکس LMU ................................................................................................................................ 132
نقشه کلی واحد بازیافت گازهای مایع LRU............................................................................................................. 133
نقشه کلی واحدتصفیه نفت سفید KHU.................................................................................................................... 134
نقشه کلی واحد تصفیه نفت ها NHT ...................................................................................................................... 135
نقشه کلی واحد کاتالیسی پیوسته CCR..................................................................................................................... 136
نقشه کلی واحد ایزومراسیون ISU............................................................................................................................ 137
چکیده
امروزه توجه به موضوع زنجیره تأمین و مدیریت آن، در عصر جهانی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و اغلب شرکت ها با توجه به رقابت سنگینی که میان آنها وجود دارد دریافتند بخش خرید آنها می تواند در بازدهی و افزایش کارایی شرکتشان اثر بخشی موثری داشته باشد. اگرچه تاکنون روش های بسیاری در زمینه بهره وری زنجیره تأمین مطرح شده است اما هیچکدام منجر به خلق ارزش در زنجیره تأمین نشده است و بسیاری از پروژه ها پس از پایان به ارزش از پیش تعیین شده دست نیافته اند بنابراین شرکت ها می بایست برای رسیدن به بهره وری مناسب در زنجیره تأمین خود به خلق ارزش در زنجیره تأمین بپردازند؛ بنابراین یکی از جدید ترین و مهمترین این روش ها استفاده از تکنیک FAST یا همان تحلیل کارکرد که به عنوان قلب مهندسی ارزش معرفی می گردد زیرا که این روش می تواند خلأ موجود در سایر روش ها را تحت پوشش دهد و منجر به خلق ارزش شود؛ بنابراین برای اثبات این موضوع به یک تحقیق کاربردی و مطالعه موردی در زمینه پروژه ساخت پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس پرداخته ایم و در بررسی این پالایشگاه خواهیم دید که با حذف کارکرد های غیر ارزش آفرین و اولویت بندی زنجیره تأمین که از طریق نمودار FAST می توان با کاهش هزینه ها و زمان ساخت به خلق ارزش در زنجیره تأمین دست یافت.
کلید واژه: زنجیره تأمین، خلق ارزش، تکنیک FAST، پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس
فصل اول
کلیات تحقیق
مقدمه:در رقابت‌های جهانی در عصر حاضر، باید محصولات متنوع را با توجه به درخواست مشتری، در دسترس وی قرار داد. خواست مشتری بر کیفیت بالا و خدمت رسانی سریع، موجب افزایش فشارهایی در زنجیره تأمین شده است که قبلاً وجود نداشته است، در نتیجه شرکت‌ها بیش از این نمی ‌توانند به تنهایی از عهده تمامی کارها برآیند. در بازار رقابتی موجود، بنگاه‌های اقتصادی و تولیدی علاوه بر پرداختن به سازمان و منابع داخلی، خود را به مدیریت و نظارت بر منابع و ارکان مرتبط خارج از سازمان نیازمند یافته‌اند. علت این امر در واقع دستیابی به مزیت یا مزایای رقابتی با هدف کسب سهم بیشتری از بازار است. بر این اساس، فعالیت‌های نظیر برنامه ریزی عرضه و تقاضا، تهیه مواد، تولید و برنامه ریزی محصول، خدمت نگهداری کالا، کنترل موجودی، توزیع، تحویل و خدمت به مشتری که قبلاً همگی در سطح شرکت انجام می شده به سطح زنجیره تأمین انتقال پیدا کرده است. مسئله کلیدی در یک زنجیره تأمین، مدیریت و کنترل مناسب تمامی این فعالیت ‌ها است.
مدیریت زنجیره تأمین (SCM) پدیده‌ای است که این کار را به طریقی انجام می ‌دهد که مشتریان بتوانند خدمت قابل اطمینان و سریع را با محصولات با کیفیت در حداقل هزینه دریافت کنند.
در حالت کلی زنجیره تأمین از دو یا چند سازمان تشکیل مى‌شود که رسماً از یکدیگر جدا هستند و به وسیله جریان‌های مواد، اطلاعات و جریان‌هاى مالی به یکدیگر مربوط می ‌شوند. این سازمان‌ها می توانند بنگاه‌هایی باشند که مواد اولیه، قطعات، محصول نهایی و یا خدماتی چون توزیع، انبارش، عمده فروشی و خرده فروشی تولیدمی ‌کنند. حتی خود مصرف کننده نهایی را نیز می ‌توان یکی از این سازمان‌ها در نظر گرفت.
برای رسیدن به اهداف زنجیره‌ی تأمین، سازمان ها و شرکت ها باید در زنجیره‌ی تأمین خود به خلق ارزش بپردازند؛ زیرا ارزش از دید مشتری دارای مفاهیم گسترده ای است که ممکن است در هر محصول متفاوت باشد. یکی از راه های خلق ارزش که تقریباً در همه ی محصولات و خدمات مشترک است کاهش قیمت مصرف کننده است. در این پروژه هدف این بوده که راه های خلق ارزش برای مشتری شناسایی شود و سپس به بیان راهکار های خلق ارزش مخصوصاً کاهش هزینه در زنجیره‌ی تأمین پرداخته شود.
این فصل تحقیق مروری بر کلیات تحقیق است. در این فصل، در ابتدا موضوع به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته و لزوم پرداختن به این موضوع شرح داده شده است و در ادامه به ضرورت انجام تحقیق و اهداف و سؤالات تحقیق اشاره شده و در انتها به مواردی همچون قلمرو تحقیق و تعاریف متغیرهای اشاره شده است، همچنین در هر جا که نیاز بوده، مناسب با موضوع، تجربیات شرکت های مختلف و دلایل موفقیت آن ها مورد بررسی قرار گرفتند.
بیان مسئلهامروزه شرکت‌ها دریافته‌اند که بخش خرید آنها می تواند به طور فزاینده ای در افزایش کارایی و اثربخشی آنها مؤثر باشد و به همین دلیل شیوه های خریدشان را تغییر داده و سعی کرده اند تا برای کالاهای خود شیوه خرید مناسب را بیابند، به طوری که بخش خرید بتواند به عنوان جزئی از شرکت، اهداف استراتژیک خرید شرکت را برآورده سازد.
تاکنون تعاریف گوناگونی از زنجیره‌ی تأمین و بهره وری آن ارائه شده است. زنجیره تأمین شامل سازمان ها و فرآیند هایی می شود که کالاها، اطلاعات و خدمات ایجاد شده را ایجاد کرده و به مصرف کنندگان تحویل می دهند. خرید، جریان وجوه، باربری مواد، برنامه ریزی و کنترل تولید، کنترل موجودی و لجستیکی و توزیع و تحویل نیز درون این زنجیره جای خواهند گرفت. به عبارت دیگر، مدیریت زنجیره‌ی تأمین، مدیریت تمام فعالیت های مورد نیاز برای ارائه یک محصول به مشتری نهایی (زنجیره‌ی تأمین) است.
در زنجیره‌ی تأمین، مدیریت اطلاعات در بخش های گوناگونی تأثیر گذار خواهد بود که برخی از آن ها عبارتند از (زنجیرانی،1382):
مدیریت لجستیک
تبادل و پردازش داده ها میان شرکا
جمع آوری و پردازش اطلاعات برای تحلیل فرآیند منبع یابی و ارزیابی، انتخاب و توسعه تأمین کنندگان
جمع آوری و پردازش اطلاعات عرضه و تقاضا و ... برای پیش بینی روند بازار و شرایط آینده عرضه و تقاضا
ایجاد و بهبود روابط بین شرکا (ابراهیمی و همکاران، 1388)
با توجه به شرایط کنونی که بین تولید کنندگان رقابت سنگینی وجود دارد، عدم هماهنگی بین فعالیت های شرکای تجاری به عنوان یکی دیگر از مسائلی که اداره ی زنجیره‌ی تأمین را با مشکل مواجه می سازد، شناخته می شود. این نوع مشکلات هنگامی اتفاق می افتد که یک بخش سازمان با دیگر بخش ها ارتباط خوبی نداشته باشد و یا اینکه اولویت بندی در اجرای زنجیره تأمین جهت بهبود آن انجام نشده باشد.
بنابراین عدم استفاده مناسب و عدم تلفیق تکنیک ها در زنجیره تأمین شرکت ها موجب می گردد در زنجیره تأمین، بهره وری و کاربرد ارزشمندی مشاهده نگردد و نتوان مدیریت جامعی بر روی زنجیره تأمین داشت، تاکنون مدل های متفاوتی جهت حل مسئله مدیریت زنجیره تأمین و خلق ارزش ارائه شده است که در زیر یک دسته بندی جامع از این مدل ها بیان شده است:
روش های مبتنی بر برنامه ریزی ریاضی (زنجیرانی،1382)
روشهای تحلیل تصمیم، نظیر تصمیم گیری چند معیاره (AHP- ANP-TOPSIS ...) (لعیا الفت و هکاران، 1390)
استفاده از مهندسی ارزش و تئوری فازی (بیات، 1388)
تکنیک های بهینه سازی
اما با توجه به بکارگیری روش های فوق تاکنون بهره وری ارزشمندی در خصوص خلق ارزش در زنجیره تأمین مشاهده نشده است مهندسی ارزش با تکیه بر آنالیز ارزش شکل گرفته است و فرآیندی است که طی آن تیم طراحی که در زمینه آنالیز ارزش آموزش دیده است سعی در به کار گیری آن در محصول جدید دارد. فرآیند مهندسی ارزش از پنچ فاز تشکیل شده است. (ایر اس، 1383)
1 - فاز اولیه آماده سازی
2- فاز اطلاعات
3-فاز خلاقیت
4-ارزشیابی فاز
5-فاز اجرا
که با به کارگیری هر یک از این مراحل، تکنیک FAST می تواند نسبت به سایر روش های به کار گرفته شده راه گشا شود. چرا که برخی تلاش ها و صرف منابع منجر به تأمین نیاز واقعی مشتریان نمی شود و این بدان معنی است که وقتی محصول یا خدمت در اختیار مشتری قرار می گیرد با نیاز های او منطبق نیست
با توجه به اینکه تولید کننده موفق کسی است که به نیاز مشتریان، با کیفیت و هزینه مناسب به عرضه تولید و یا ارائه خدمت بپردازد. مهندسی ارزش می تواند از طریق شناخت نیاز ها و خواسته های مشتریان این موفقیت را فراهم سازد. می توان گفت ارزش، کمترین هزینه برای این که عملکرد ها و یا خدمات لازم را در زمان و مکان مطلوب و با کیفیت و قابلیت اطمینان مناسب انجام داد می باشد. نسبت بها به هزینه به عنوان شاخص ارزش تعریف می شود (بیرقی، 1389).
بنابراین برای رسیدن به هدف ارزش آفرینی در زنجیره‌ی تأمین، سازمان ها و شرکت ها باید در زنجیره‌ی تأمین خود به تهیه مدل FAST (تکنیک) بپردازند، تحلیل و کارکرد نمودار FAST به‌عنوان قلب مهندسی ارزش تعریف می گردد و انجام کامل آن نقش تعیین کننده ای در شناسایی کشتزارهای خلاقیت و تحلیل هزینه های ناشی از تغییرات بکارگیری ایده ای جدید خواهد داشت.
در این پروژه هدف این است که به کمک نمودار FAST بالاترین مرتبه کارکرد اندازه گیری و کنترل هوشمند مدیریت درآمد و پایین ترین مرتبه هزینه برای مشتری شناسایی شود و سپس با بیان مدل FAST، افزایش ارزش حاصل در زنجیره‌ی تأمین برنامه ریزی می شود؛ که به عنوان نمونه به طور ویژه به بررسی مطالعه موردی در رابطه با برنامه ریزی طراحی، ساخت و برنامه ریزی سفارشات مواد در راستای ساخت پالایشگاه میعانات گازی خلیج فارس با هدف کاهش هزینه های سفارش دهی و کاهش زمان ساخت با توجه به شرایط در حال رخداد و سایر عوامل در خصوص تأخیر و عدم ارزش مناسب با توجه به تأخیر در بهره برداری از این پالایشگاه می پردازیم این مطالعه موردی یکی از روش های تحقیق کیفی است و با توجه به اینکه یکی از ویژگی های عمده تحقیق کیفی، تمرکز آن بر مطالعه عمیق نمونه‌ی معانی از یک پدیده (که به آن مورد می گویند) است. تحقیق کیفی با داده هایی سروکار دارد که واقعیت های مورد مطالعه را به صورت کلامی تصویری، یا امثال آن (نه کمی و عددی) نمایان کرده و مورد تحلیل قرار می دهد و با بررسی این مطالعه موردی می توان به سؤالاتی مانند اینکه چرا در برخی پروژه ها پس از پایان کار متوجه می شویم فعالیت های غیر ارزش آفرینی انجام شده است که قابل پیشگیری بوده و یا اینکه آیا می شود با تکنیک FAST خلأ های موجود در سایر تکنیک های استفاده شده در زنجیره تأمین را پوشش داد؟ که منجر به خلق ارزش شود را عنوان کرد.
1-2- ضرورت انجام تحقیقشرایط فعلی که بین تولید کنندگان وجود دارد با توجه به رقابت سنگین که بر آنها حاکم است و محدودیت منابع از یک طرف و از طرف دیگر توسعه سریع فناوری و تغییرات شدید سازمانی باعث عدم هماهنگی بین فعالیت های شرکای تجاری می شود که این خود مسئله ای است که اداره ی زنجیره‌ی تأمین را با مشکل مواجه می سازد و مشکلات اینچنینی هنگامی اتفاق می افتد که یک بخش سازمان با دیگر بخش ها از ارتباط مناسبی برخوردار نباشد.
بنابراین عدم استفاده مناسب و عدم تلفیق تکنیک ها در زنجیره تأمین شرکت ها موجب می گردد در زنجیره تأمین، بهره وری و کاربرد ارزشمندی مشاهده نگردد و نتوان مدیریت جامعی بر روی زنجیره تأمین داشت که ما را بر این داشته است با انتخاب استراتژی زنجیره‌ی تأمین و خلق ارزش با استفاده از تکنیک FAST که دومین فاز 6 فاز مهندسی ارزش با عنوان تحلیل کارکرد و تلفیق این دو مقوله که کمتر مورد توجه واقع شده است به بررسی زنجیره تأمین و ارزش آفرینی بپردازیم
با توجه به اینکه تولید کننده موفق کسی است که به نیاز مشتریان و با کیفیت و هزینه مناسب به عرضه تولید و یا ارائه خدمت بپردازد. مهندسی ارزش می تواند از طریق شناخت نیاز ها و خواسته های مشتریان این موفقیت را فراهم سازد. می توان گفت ارزش، کمترین هزینه برای این که عملکرد ها و یا خدمات لازم را در زمان و مکان مطلوب و با کیفیت و قابلیت اطمینان مناسب انجام داد می باشد.
بنابراین برای رسیدن به هدف ارزش آفرینی در زنجیره‌ی تأمین، سازمان ها و شرکت ها باید در زنجیره‌ی تأمین خود به تهیه مدل FAST بپردازند تا با استفاده از این تکنیک بتوانند پاسخگوی نیازهای روز افزون سازمان ها در انتخاب پروژه های تحقیق و توسعه با توجه به محدودیت ها و عدم قطعیت بالای این گونه پروژه ها باشند و با افزایش اثربخشی و کارایی زنجیره تأمین در پروژه ها با مدیریت صحیح منابع و کاهش هزینه ها بتوانند هم‌راستا با مأموریت و اهداف سازمان ها عمل کنند و با استفاده از یک الگوی مناسب به حل مسائل مرتبط بپردازند.
1-3- اهداف تحقیقهدف اساسی از انجام این تحقیق، پاسخگویی به نیازهای روز افزون سازمان ها در انتخاب پروژه های تحقیق و توسعه با توجه به محدودیت ها و عدم قطعیت بالای این گونه پروژه ها و همچنین مدیریت صحیح منابع و کاهش هزینه ها است که همراه با ارائه یک الگوی مناسب جهت حل مسائل مرتبط با اجرا و ارزیابی صحیح عملکرد مدیریت زنجیره تأمین و بحث ارزش آفرینی است.
1-4- سؤالات تحقیقبا توجه به اهداف بیان شده برای این تحقیق می توان سؤالات زیر را بیان نمود:
آیا می شود با استفاده تکنیک FAST خلأ های موجود در سایر تکنیک های استفاده شده در زنجیره تأمین را پوشش داد؟ و منجر به خلق ارزش شد
آیا می توان ارزش حاصله در زنجیره تأمین را با استفاده از تکنیک FAST افزایش داد؟
آیا پروژه های موجود در یک سازمان تحقیق و توسعه، با اهداف و مأموریت سازمان هم راستا هستند؟
چرا در برخی پروژه ها پس از پایان کار متوجه می شویم فعالیت های غیر ارزش آفرینی انجام شده است که قابل پیشگیری بوده؟
آیا می توان با استفاده از خلق ارزش یک مدیریت جامع بر روی مدیریت زنجیره تأمین داشت؟
1-5- مروری بر تحقیقهدف از این تحقیق خلق ارزش در زنجیره تأمین در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس با استفاده از مدل FAST بوده است. کل این نتیجه در پنج فصل ارائه شده است. در فصل اول به مسئله تحقیق و ضرورت انجام آن و همچنین فرضیات، اهداف و سؤال‌های تحقیق و قلمرو تحقیق از مهمترین مواردی بوده اند که به آنها پرداخته شده است. فصل دوم را می توان به سه بخش تقسیم نمود: مفاهیم مربوط به زنجیره تأمین، مفاهیم مربوط به مهندسی ارزش و پیشینه تحقیقات انجام شده در زمینه مدیریت زنجیره تأمین، مهندسی ارزش و نمودار FAST در بخش اول و دوم این فصل موضوع مورد بررسی تعریف شده است و ضمن اشاره به نظریات ارائه شده درباره آن، مفاهیم مرتبط با آن نیز به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است در بخش انتهایی این فصل مدل FAST به عنوان روش مورد استفاده این تحقیق بیان شده است. فصل سوم این تحقیق به روش انجام شده این تحقیق پرداخته است.
فصل چهارم تحقیق به تجزیه و تحلیل یافته ها اختصاص دارد. در این فصل با هدف خلق ارزش در زنجیره تأمین که در این صنعت و پالایشگاه در حال ساخت اهمیت داشته است و به تفصیل به بررسی خلق ارزش در زنجیره تأمین با هدف کاهش هزینه و زمان ساخت پرداخته ایم و نتایج بررسی را در فصل چهارم ارائه نموده ایم. در فصل پنجم نیز به نتایج تحقیق به همراه پیشنهاداتی کاربردی و پیشنهاداتی برای تحقیق های آتی اشاره شده است.
1-6- تعاریف واژه های تحقیقزنجیره تأمین
زنجیره تأمین شامل سازمان ها و فرآیند هایی می شود که کالاها، اطلاعات و خدمات ایجاد شده را ایجاد کرده و به مصرف کنندگان تحویل می دهند (زنجیرانی فراهانی، 1389).
مدیریت زنجیره تأمین (SCM):
عبارت است از فرایند برنامه ریزی، اجرا و کنترل عملیات مرتبط با زنجیره تأمین، مدیریت زنجیره تأمین در برگیرنده تمامی جابه جایی ها و ذخیره مواد اولیه، موجودی در حین کار و محصول تمام شده از نقطه شروع اولیه تا پایان نقطه مصرف است.
مهندسی ارزش:
مهندسی ارزش با تکیه بر آنالیز ارزش شکل گرفته است. مهندسی ارزش فرآیندی است که طی آن تیم طراحی که در زمینه آنالیز ارزش آموزش دیده است سعی در به کار گیری آن در محصول جدید دارد (پورنژدیو همکاران، 1389).
مدل FAST:
نموداری با عنوان تحلیل کارکرد (FAST) استخراج و کارکردهای پر هزینه، پر ریسک و پر فرصت پروژه است که به عنوان دومین فاز شش فاز مطالعه مهندسی ارزش به شمار می رود (بیرقی، 1389).
پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس:
این پالایشگاه به عنوان نخستین پالایشگاه طراحی شده بر اساس خوراک میعانات گازی با ظرفیت ۳۶۰ هزار بشکه در روز شامل واحدهای تقطیر، تصفیه گاز مایع، تبدیل کاتالیستی، تصفیه نفتا، ایزومریزاسیون، تصفیه نفت سفید و نفت گاز با هدف تولید بنزین، گازوئیل، گاز مایع و سوخت جت در کنار پالایشگاه فعلی بندرعباس در حال ساخت است و شرکت نفت ستاره خلیج فارس در سال 1385 با هدف طراحی، مدیریت، تأمین منابع مالی، احداث، بهره‌برداری و نگهداری از پالایشگاه میعانات گازی تأسیس و در حال اجرای این پروژه است.
1-7- محدودیت های تحقیقموضوع تحقیق در پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس انجام شده و نتایج به دست آمده همگی مربوط به این پالایشگاه می باشند.
فرض شده است متغیر ثابت این پژوهش، زنجیره تأمین و متغیرهای وابسته چون مهندسی ارزش، تکنیک FAST  است که دسته بندی و تجزیه و تحلیل خواهند شد.
1-8- روش انجام تحقیقدر این تحقیق، ابتدا با مفهوم زنجیره‌ی تأمین به صورت جامع آشنا شده و هدف از زنجیره تأمین مورد بررسی قرار می گیرد. سپس به بررسی و جمع آوری اطلاعات جهت آشنایی با ارزیابی عملکرد مدیریت زنجیره‌ی تأمین، ضرورت تعریف و اجرای آنها در سازمان‌های تحقیق و توسعه می پردازیم. پس از آشنایی با مدیریت زنجیره‌ی تأمین، به بررسی و شناسایی معیارهای استاندارد جهت تعریف و ارائه زنجیره‌ی تأمین مذکور پرداخته و با استفاده از جلسات کارشناسی با افراد خبره در این زمینه، معیارهای مناسب و مرتبط، مشخص می گردد. پس از اینکه معیارهای مناسب جهت تعریف زنجیره‌ی تأمین مشخص گردید، با استفاده از تکنیک های مهندسی ارزش و بحث لجستیک، به تجزیه و تحلیل و رتبه بندی معیار های انتخاب در زنجیره‌ی تأمین پرداخته. با توجه به مطالب مطرح شده در قسمت بیان مسئله، از مدل FAST در انتخاب زنجیره‌ی تأمین برای افزایش بهره وری به مطالعه موردی در راستای ساخت پالایشگاه میعانات گازی ستاره خلیج فارس با هدف کاهش هزینه های سفارش دهی و کاهش زمان ساخت می پردازیم بدلیل اینکه مطالعه موردی یکی از روش های تحقیق کیفی است و با توجه به اینکه یکی از ویژگی های عمده تحقیق کیفی، تمرکز آن بر مطالعه عمیق نمونه‌ی معانی از یک پدیده (که به آن مورد می گویند) است (نصر و همکاران، 1383). تحقیق کیفی را به این دلیل که با داده هایی سروکار دارد که واقعیت های مورد مطالعه را به صورت کلامی تصویری، یا امثال آن (نه کمی و عددی) نمایان کرده و مورد تحلیل قرار می دهد را انتخاب نموده ایم (بازرگان، 1387).
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
مقدمه:در دهه 60 و 70 میلادی، سازمان ها جهت افزایش توان رقابتی خود تلاش می کردند تا با استاندارد سازی و بهبود فرآیند داخلی خود محصولی با کیفیت بهتر و هزینه کمتر تولید کنند. در آن زمان تفکر غالب این بود که مهندسی و طراحی قوی و نیز عملیات تولید منسجم را هماهنگ، پیش نیاز دست یابی به خواسته های بازار و در نتیجه کسب سهم بازار بیشتر می شود. لذا سازمان ها تمام تلاش خود را برافزایش کارایی معطوف می کردند (میان آبادی، 1389).
در دهه ی 80 میلادی با افزایش تنوع در الگوهای مورد انتظار مشتریان، سازمان ها به طور گسترده به افزایش انعطاف پذیرش در خطوط تولید و توسعه محصولات جدید برای ارضای نیاز های مشتریان علاقه مند شدند. در دهه ی 90 میلادی، به همراه بهبود در فرآیند های تولید و به کارگیری الگوهای مهندسی مجدد، مدیران بسیاری از صنایع دریافتند که برای ادامه حضور در بازار تنها بهبود فرآیندهای داخلی و انعطاف پذیری در توانایی شرکت کافی نیست، بلکه تأمین کنندگان قطعات و مواد باید موادی با بهترین کیفیت و کمترین هزینه تولید کنند و توزیع کنندگان محصولات نیز باید ارتباط نزدیکی با سیاست های توسعه بازار تولید کننده داشته باشند که در شکل 2-1 به شکل ساده ای به نمایش تغییر نگرش ها در دهه های 70 تا 90 پرداخته ایم. با چنین نگرشی، رویکرد های زنجیره تأمین و مدیریت آن پا به عرصه وجود نهاد. از طرف دیگر با توسعه سریع فناوری اطلاعات در سال های اخیر و کاربرد وسیع آن در مدیریت زنجیره تأمین، بسیاری از فعالیت های اساسی مدیریت زنجیره با روش های جدید در حال انجام است (سالاری، 1390).
left114301960
1970
1980
1990
کارایی
مدیریت زنجیره تامین
انعطاف پذیری
001960
1970
1980
1990
کارایی
مدیریت زنجیره تامین
انعطاف پذیری

شکل 2-1- تاریخچه تغییر استاندارد سازی زنجیره تأمین
2-1-مفاهیم و ادبیات زنجیره تأمین2-1-1- زنجیره‌ی تأمین تاکنون تعاریف بسیار زیادی از زنجیره‌ی تأمین بیان شده است. برخی زنجیره‌ی تأمین را شامل تمام فعالیت های مورد نیاز برای ارائه یک محصول به مشتری نهایی می‌دانند و مدیریت زنجیره‌ی تأمین، مدیریت تمام فعالیت های مورد نیاز برای ارائه یک محصول به مشتری نهایی (زنجیره‌ی تأمین) می نامند.
طبق تعریف دیگر، زنجیره‌ی تأمین در روابط میان خریدار و فروشنده محدود می شود، چنین نگرشی تنها بر عملیات خرید رده اول در یک سازمان تمرکز دارد (کاردر لاله، 1389). گروهی دیگر از محققین و نویسندگان زنجیره‌ی تأمین را شامل تمام سرچشمه های تأمین برای سازمان می دانند. با این تعریف که زنجیره‌ی تأمین شامل تمام تأمین کنندگان رده ی اول، دوم، سوم و... خواهد بود؛ بنابراین چنین نگرشی نسبت به زنجیره‌ی تأمین، تنها به تحلیل شبکه خواهد پرداخت. تعریف دیگر آن، نگرش زنجیره‌ی ارزش پورتر است که درآن زنجیره‌ی تأمین شامل تمام فعالیت های مورد نیاز برای ارائه یک محصول یا خدمت به مشتری نهایی است (نقشینه و همکاران، 1388). با این نگرش به زنجیره‌ی تأمین، توابع ساخت و توزیع به عنوان بخشی از جریان کالا و خدمات به زنجیره اضافه می شوند؛ بنابراین با این نگرش، زنجیره‌ی تأمین شامل سه حوزه تدارک، تولید و توزیع است. شکل 2-2 به حوزه های تدارکات، تولید و توزیع و ارتباطات میان آن ها پرداخته است (غضنفری و همکاران، 1380). تأمین کنندگان یکی از عوامل تأثیر گذار بر سازمان می باشند یکی از راه های تولید محصول با قیمت تمام شده ی کمتر و هزینه ی کمتر، استفاده از تأمین کنندگان مواد اولیه و قطعات مورد نیاز ارزانتر می باشد از سوی دیگر کیفیت محصول با کیفیت مواد اولیه پیوندی نا گسستنی دارد بنابراین نقش تأمین کنندگان در کیفیت محصول قابل توجه و تامل است بنابراین می توان گفت بدون دریافت به موقع مواد اولیه و قطعات نمی توان محصول را به موقع تحویل مشتری داد تأمین کنندگان را می توان به تأمین کنندگان رده دوم که مواد خام را در اختیار تأمین کنندگان رده اول که پس از تغییرات در مواد خام اولیه، در اختیار بخش مونتاژ یا تولید قرار می گیرد، تقسیم بندی کرد.
center142240000
شکل 2-2- ارتباط حوزه تدارک، تولید و توزیع در زنجیره تأمین
با توجه به موارد مطرح شده، زنجیره‌ی تأمین تمامی فعالیت های مرتبط با جریان و تبدیل کالاها از مرحله ماده خام (استخراج) تا تحویل به مصرف کننده نهایی و نیز جریان های اطلاعاتی مرتبط با آن ها را در برمی‌گیرد. در جریان کالا دو جریان دیگر که یکی جریان اطلاعات و دیگری جریان منابع مالی و اعتبارات است نیز حضور دارند. بنابراین برای بررسی یک سازمان باید هر دو شبکه تأمین کنندگان و کانال های توزیع در نظر گرفته شوند. این تعریف؛ مدیریت سیستم های اطلاعات، منبع یابی، تدارکات و زمان بندی تولید، پردازش سفارشات، مدیریت موجودی، انبارداری و خدمت به مشتری را در برمی‌گیرد.
با توجه به مطالب بیان شده تاکنون، مدیریت زنجیره‌ی تأمین عبارت است از فرایند یکپارچه سازی فعالیت های زنجیره‌ی تأمین و نیز جریان های اطلاعاتی مرتبط با آن ها از طریق بهبود و هماهنگ سازی فعالیت ها در زنجیره‌ی تأمین، تولید و عرضه محصول یا خدمات. مدیریت زنجیره تأمین نوین، نه تنها به بررسی راه های ترویج کاهش هزینه در سراسر کانال عرضه کالا و خدمات می پردازد، بلکه باید بین تقاضای روز افزون مشتریان برای ارائه خدمات به موقع و کارآمد موازنه ایجاد کرده و از تحولات سریعی که در عرصه فناوری صورت می گیرد نیز غافل نباشد (غفاری، 1386)؛ بنابراین، مدیریت کارآمد زنجیره‌ی تأمین به یک شرکت این امکان را می دهد تا تولید و انتقال محصولات در کانال تولید و توزیع را، از تأمین مواد اولیه یا قطعات گرفته تا قرار دادن محصول تمام شده در دستان مشتری، هماهنگ می سازد و از وقت و منابع به کار گرفته شده بهترین استفاده ممکن را ببرند.
قبل از معرفی انواع زنجیره های تأمین و شبکه های تأمین، به دلیل اینکه عموماً در مورد ارتباط لجستیک و زنجیره‌ی تأمین صحبت های بسیاری وجود دارد، جا دارد به بحث لجستیک و تعریف آن نیز پرداخته شود.
2-1-2- لجستیک و مدیریت لجستیک لجستیک واژه ای است که از تاریخ طولانی برخوردار است و به علت وجود تعاریف بسیار در این زمینه شاید نتوان، جمع بندی کلی بر روی این واژه صورت داد. اغلب این تعاریف از طرف افرادی بوده است که به صورت تجربی و ملموس با این موضوع دست و پنجه نرم کرده اند. یکی از این تعاریف است که آن را 7R می نامند و به صورت زیر تعریف می شود (عیسایی، 1390):
"انجام فعالیت هایی به منظور تضمین نمودن تأمین بودن محصول صحیح، در مقدار درست، در زمان درست و در شرایط درست و در مکان درست برای مشتری درست و در هزینه ی مناسب".
عبارت "تأمین بودن" در عبارت بالا تأکید بیش از حد لجستیک، به موضوع موجود بودن کالا است که به عنوان هسته ی اصلی پیدایش رسالت لجستیک محسوب می شود. نکته ی جالب توجه این است که اگر لیستی از مفاهیم وابسته به لجستیک تهیه شود، آن ها را می توان به سه گروه تقسیم نمود:
تأمین گرا
تولید گرا
توزیع گرا
در ادامه باید به این توجه داشت گفت که اکثر اصطلاحت و مفاهیمی که در شرایط امروزه وجود دارند نتیجه ی یک سری مفاهیم توسعه یافته هستند. همچنین لازم به توضیح است که سابقه ی فعالیت های لجستیک به قبل از سال 1950 بر می گردد. پس از آن که تعریف جامعی از آنالیز کل هزینه به وجود آمد، مدل های جدید برنامه ریزی خصوصاً برای توزیع فیزیکی به صورت منسجم تری با یکدیگر تلفیق شدند و مفاهیم جدید تری را به وجود آوردند (ماکویی و فضل الهی، 1386). به طور خلاصه مفاهیم لجستیک در اثر تغییرات زمان تغییر نموده، به طوری که با تغییرات زمان گرایش و تمرکز صنایع نیز در لجستیک شکل تازه ای به خود گرفت. در جدول 2-1- بعضی از گرایشات مهم نشان داده شده است (فراهانی، 1382):
دوره نوع محیط تمرکز صنعت تمرکز لجستیک
دهه 50 حجم تولید هزینه ها موجودی
دهه 60 فروش / بازاریابی خدمت توزیع
دهه 70 آرایش سرمایه سود آوری تولید
دهه 80 رقابت کیفیت خرید، تولید / فروش
دهه 90 جهانی شدن و شراکت زمان فرایند تجاری
جدول 2-1-گرایشات مهم لجستیک در طول زمان
در چهارچوب تعاریفی که برای لجستیک اشاره شد، جریان مواد به قسمت های تأمین، تولید و توزیع تقسیم می شوند و فعالیت های لجستیک شامل موجودی ها، حمل و نقل و هماهنگی کلی بر جریان مواد در شرکت است. در حال حاضر جریان مواد توسط سازمان های گوناگون، وظایف و سیستم های اطلاعاتی صورت می گیرد. شکل 2-3- بعد چهارچوب قدیمی لجستیک و لجستیک یکپارچه را نشان می دهد.
در چهارچوب جدید لجستیک، تمرکز روی عملکرد کلی است تا عملکرد تک تک اجزا و جریان مواد به صورت یک موجودیت بررسی می شود. یکپارچه سازی به صورت یک مفهوم مهم در چهارچوب جدید است. در چهارچوب جدید لجستیک حیطه ی یکپارچه سازی تنها به جریان مواد و اطلاعات ختم نمی شود. بلکه لازم است تا مدیریت مالی، منابع انسانی و علاوه بر این سیکل عمر کل لجستیک مورد بررسی قرار گیرد.
6661151078230لجستیک
00لجستیک
در چهارچوب لجستیک جدید، مدیریت مفروضات سازمانی برای جریان مواد مهم تر از بهینه کردن جریان مواد برای رسیدن به مفروضات سازمانی است. در چهارچوب لجستیک جدید، یکپارچه سازی فرآیندها، وظایف، سازمان ها، روش ها (قواعد) و سیستم ها ضروری است.
مشتری سازنده تأمین‌کننده
left14859000 چهارچوب قدیمی لجستیک
مشتری سازنده تأمین‌کننده
چهارچوب لجستیک یکپارچه
شکل 2-3- تفاوت چارچوب لجستیک یکپارچه و قدیمی
2-1-3- ارتباط میان لجستیک و زنجیره‌ی تأمین ریشه ی اصلی ایجاد مدیریت زنجیره‌ی تأمین به سالیان گذشته بر می گردد. مدیریت امور لجستیکی از ابتدای ایجاد سازمان ها وجود داشته ولی این مدیریت عمدتاً بر روی قسمت های گوناگون زنجیره‌ی تأمین یعنی خرید، تولید، توزیع و غیره به صورت جداگانه و مستقل انجام می شده است. در طول زمان به دلیل ارتباط این امور با یکدیگر تدریجاً حرکت هایی در جهت یکپارچه نمودن این زنجیره و مدیریت آن صورت پذیرفته است. در دهه ی 70 میلادی بحث مدیریت مواد بسیار متداول شد، در این ارتباط نیز عملیات های برنامه ریزی تولید، برنامه ریزی مواد و برنامه ریزی کار در کارگاه ادغام شد. هدف از این ادغام معلول سه علت اصلی بوده است (مرس سامر، 1387):
بهبود شرایط تحویل کالا به مشتری
بهبود سطح موجودی کالا
بهبود هزینه های تولید
به دنبال این گونه اقدامات در دهه ی 80 میلادی، مفاهیم ترکیبی لجستیکی گسترش یافت. در این دوره عملیات دیگری نظیر مدیریت حمل و نقل و توزیع به مدیریت مواد اضافه شد. هدف از این حرکت عمدتاً این بود که شرکت های بزرگ با کثرت مراکز تولید و توزیع بتوانند عملکرد خود را در مجموعه عملیات شرکت بهبود بخشند. از دهه ی 90 میلادی تدریجاً مدیریت زنجیره‌ی تأمین به عنوان حالت تکمیل شده ی مدیریت لجستیکی مطرح شد که در آن مدیریت جریان مواد و اطلاعات به منظور بالا بردن درجه ی پاسخ گویی به مشتریان از اهمیت خاص برخوردار گردید. در این نظام، کاهش هزینه های کل مجموعه نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. در زمینه ی مدیریت زنجیره‌ی تأمین محققین نظرات و دیدگاه های گوناگونی دارند. بعضی ها توجه بیشتری روی مدیریت مواد مبذول می دارند، در حالی که بعضی دیگر به مدیریت اطلاعات اهمیت بیشتری می دهند و گروه سومی نیز بر روی مدیریت لجستیک و حمل و نقل تأکید دارند. ولی جدای از این که توجه اولیه در چه زمینه ای باشد، همگی در یک موضوع اصلی هم عقیده هستند و آن هم این است که مدیریت زنجیره‌ی تأمین شامل فعالیت هایی است که در گذشته به طور جداگانه مورد توجه مدیریت قرار گرفته است و اکنون سعی می شود به صورت یکپارچه انجام شوند. فعالیت های مطرحی نظیر بازاریابی، مهندسی، تولید، خرید، توزیع که در گذشته هر یک مدیریت مستقلی را طلب می کردند، اینک به صورت یکپارچه مورد توجه قرار گرفته اند.
2-1-4- فرآیند های اصلی مدیریت زنجیره‌ی تأمین مدیریت زنجیره‌ی تأمین دارای سه فرآیند اصلی است (میان آبادی، 1389):
2-1-4-1- مدیریت اطلاعات:اهمیت اطلاعات و سیستم های اطلاعاتی در دنیای امروزه بر کسی پوشیده نیست، همچنین واضح است که اگر اطلاعات در زمان مناسب و مکان مناسب به طور صحیح و کامل در اختیار مدیریت مربوطه قرار نگیرد، زیان های فراوانی بر جای خواهد گذاشت و قطعاً بر روی موارد دیگر نیز اثر منفی خواهد گذاشت. زنجیره‌ی تأمین برای خود یک سیستم است و اگر نتواند اطلاعات مورد نیاز خویش را در شرایط مناسب دریافت کند، احتمال نابودی آن وجود دارد؛ اما آنچه که باعث تکمیل نقش اطلاعات می شود وجود سیستم های اطلاعاتی مناسب است و اگر ضعفی در این سیستم ها باشد، یا منجر به کاهش توان و کارایی زنجیره شده و یا زنجیره‌ی تأمین را به نابودی می کشاند.
اما همان طور که عنوان شد کیفیت و صحت اطلاعات از مشخصه های مهم اطلاعات محسوب می شود. فرض کنید که اطلاعات در شرایط و زمان مناسب و در محل مورد نظر برسد ولی صحت کافی نداشته باشد، مسلماً هیچ پایه و اساس محکمی در اختیار مدیریت جهت تصمیم گیری ها قرار نخواهد داد. نکته ی مهم دیگر سرعت مناسب در انتقال و جابه جایی اطلاعات است، مشخصه یا عاملی که قرار گرفتن اطلاعات در زمان و مکان مناسب را پشتیبانی می کند.
در مدیریت زنجیره‌ی تأمین گرایش اصلی به سمت مشتری است (اصطلاحاً مشتری گرا است) و با افزایش ارتباط مناسب با تأمین کنندگان سعی در رسیدن به این خواسته دارد. در نتیجه یکی از علل یکپارچه سازی و اهمیت آن، توان پاسخ گویی به تغییرات پیش بینی شده برای جلب رضایت مشتری است. سرعت انتقال اطلاعات در زنجیره‌ی تأمین در جلوگیری از ضرر های احتمالی که موسسه مزبور و یا واحد های پایین دستی بایستی تاوان آن را پرداخت کنند مؤثر است. به عبارت دیگر انتقال اطلاعات به عنوان یکی از مشخصه های استراتژیک سیستم های اطلاعاتی حاکم در هر زنجیره‌ی تأمین محسوب می شود.
پیشرفت های تکنولوژی، تأثیر بسزایی در افزایش سرعت، دقت، کیفیت (صحت) و سایر مشخصه های سیستم های اطلاعاتی گذاشته است و به احتمال قوی بسیاری از فرآیند هایی که در حال حاضر در زنجیره‌ی تأمین وجود دارد، به طور کلی تغییر ماهیت داده و دگرگون می شوند. مثال بارز آن حذف فرآیند خرید به صورت صدور درخواست خرید، صدور سفارش خرید، استعلام و صورت حساب فرم های دریافت و... است.
به طور کلی در زنجیره‌ی تأمین، مدیریت اطلاعات در بخش های گوناگونی تأثیر گذار خواهد بود که برخی از آن ها عبارتند از (ابراهیمی و همکاران، 1388):
مدیریت لجستیک (انتقال، جابه جایی، پردازش و دسترسی به اطلاعات لجستیکی برای یکپارچه سازی فرآیند های حمل و نقل، سفارش دهی و ساخت، تغییرات سفارش، زمان بندی تولید، برنامه های لجستیکی و عملیاتی انبارداری)
تبادل و پردازش داده ها میان شرکا (مانند تبادل و پردازش اطلاعات فنی، سفارشات و...)
جمع آوری و پردازش اطلاعات برای تحلیل فرآیند منبع یابی و ارزیابی، انتخاب و توسعه تأمین کنندگان
جمع آوری و پردازش اطلاعات عرضه و تقاضا و...برای پیش بینی روند بازار و شرایط آینده عرضه و تقاضا
ایجاد و بهبود روابط بین شرکا
همانگونه که پیداست، مدیریت اطلاعات و مجموعه سیستم های اطلاعاتی زنجیره‌ی تأمین می تواند بر روی بسیاری از تصمیم گیری های داخلی بخش های گوناگون زنجیره‌ی تأمین مؤثر باشد که این موضوع حاکی از اهمیت بالای این مؤلفه در مدیریت زنجیره‌ی تأمین است.
2-1-4-2- مدیریت موجودی: موجودی از اجزای لاینفک هر زنجیره‌ی تأمین محسوب می شود. گاهی اوقات موجودی به صورت کالای فیزیکی و محصول نمایان است و گاهی به صورت اطلاعات و خدمات مشاوره ای است. به هر حال آنچه که باعث حرکت رو به جلوی موجودی در زنجیره‌ی تأمین می گردد تقاضای مشتریان است. کاملا مشخص است که جریان اطلاعات (تقاضای مشتری) به صورت یک جریان رو به عقب به زنجیره‌ی تأمین اثر کرده و باعث به جریان در آمدن موجودی می گردد. بنابراین واضح است که در هر زنجیره‌ی تأمین، مشتری حلقه ی ما قبل و تأمین‌کننده حلقه ی ما بعد است. همانطور که میدانید زمان به عنوان یکی از پارامتر های مهم در زنجیره‌ی تأمین و در بحث تهیه و تأمین موجودی است، چون هر فرآیندی به نوبه ی خود زمان بر است. به عبارتی بنا بر اهمیت زمان، هر حلقه در زنجیره‌ی تأمین اجباراً به نگهداری کالا و مواد مبادرت می کند. نکته ی دیگر این است که مدیریت موجودی تا حد زیادی به پیش بینی تقاضا وابسته است. چون نمی توان به طور دقیق مقدار تقاضای مشتریان را پیش بینی کرد، اگر مراکز توزیع کالا، انبار ها و... مقدار کافی از موجودی کالاهای گوناگون در محل خود نداشته باشند، امکان از دست دادن مشتری و احتمال عوارض ناشی از کمبود موجودی وجود دارد. بنابراین زنجیره‌ی تأمین به منظور جلب رضایت مشتری و برای جلوگیری از به وجود آمدن هر گونه هزینه های بسیار سنگین و نامشخص، نظیر از دست دادن مشتری که باعث از دست رفتن بازار اقتصادی خواهد شد، اقدام به نگهداری موجودی می کند. نوع محصول از جمله پارامتر های مهم در مقدار نگهداری موجودی است؛ و منظور این است که محصول در چه رده ای از مصرف کنندگان قرار می گیرد:
محصول انحصاری است یا خیر؟
محصول رقابتی است یا خیر؟
محصول صادراتی است یا خیر؟
عمر محصول چقدر است؟
و بسیاری از پارامتر های دیگر که به طور خاص به خود زنجیره‌ی تأمین بر می گردد، مانند این که شیوه ی حمل و نقل چگونه است؟ مسافت حمل و نقل چقدر است؟ و یا از چه مکان هایی تهیه می گردد؟ سابقه ی تأمین کنندگان چگونه است؟ آیا قابلیت پاسخ گویی به نیاز های غیر مترقبه را دارند؟ قیمت محصول و هزینه ی هر واحد نگهداری و بسیاری از پارامتر های دیگر که مجموعاً مقدار موجودی‌ای که باید نگهداری شود را مشخص می کنند.
نگهداری کالا قطعاً فوایدی در پی خواهد داشت. علاوه بر این که نگهداری موجودی توان پاسخ گویی به نیاز های متفاوت را افزایش می دهد، فواید دیگر آن جدا سازی مراحل گوناگون واحد های داخل زنجیره از دید عملکرد وابستگی است؛ اما علی رغم فواید بارزی که نگهداری موجودی دارد، دارای مضراتی نیز است؛ که اگر به نحو مناسبی مورد بررسی و تحلیل قرار نگیرد، منجر به نابودی زنجیره خواهد شد.
نگهداری موجودی چیزی جز متحمل شدن هزینه نیست. در حقیقت پذیرفتن این هزینه ها برای جلوگیری از یک ضرر بزرگ تر، یعنی از دست دادن مشتری و سود دهی شرکت است. در دهه ی 80 میلادی که به دهه ی حمله به موجودی ها نیز معروف است، به موجودی مانند یکی از منفورترین اجزای سیستم می نگریستند، چیزی که در نهایت منجر به پیدایش بحث جدیدی با عنوان موجودی صفر یا Just In Time گردید. این رویکرد در ابتدا به وسیله ی ژاپنی ها به صورت عملی به مرحله ی اجرا در آمد و بسیار موفقیت آمیز بود. البته بعدها و بر اساس مطالعاتی که بر روی این روش و هم چنین مردم ژاپن و فرهنگ آن ها صورت گرفت، نتیجه گیری شد که بعد فرهنگی این رویکرد بسیار مهم است. به عبارت دیگر برای این که این رویکرد بتواند به موفقیت ها و اهدافی که برای آن ترسیم شده است، دست یابد، به زیر بنایی محکم از نظر فرهنگ و ساختار سازمانی نیاز دارد، به طوری که این رویکرد بتواند در اجرای سیاست ها و استراتژی ها موفق گردد.
با توجه به اینکه نگهداری موجودی امری مهم و ضروری است، بایستی مدیریتی مناسب بر آن اعمال شود. در این جاست که جایگاه مدیریت موجودی تبیین می شود. مدیریت موجودی به معنای برنامه ریزی، سازماندهی، تربیت و جذب نیروی انسانی متخصص، هدایت و کنترل امور مربوط به نگهداری کالا در کل زنجیره‌ی تأمین به منظور دست یابی به رضایت مشتری با هدف حداقل کردن هزینه هاست. بنابراین مدیریت موجودی مطلوب دارای سه پیش نیاز اطلاعات مناسب، نیروی انسانی مناسب و منابع، ابزار و سیستم های مناسب است.
2-1-4-3- مدیریت روابط: فاکتوری که شاید مهم ترین بخش مدیریت زنجیره‌ی تأمین به خاطر ساخت و فرم آن باشد، مدیریت روابط در زنجیره‌ی تأمین است. مدیریت روابط، تأثیر شگرفی بر همه زمینه های زنجیره‌ی تأمین و هم چنین سطح عملکرد آن دارد. در بسیاری از موارد، سیستم های اطلاعاتی و تکنولوژی مورد نیاز برای فعالیت های مدیریت زنجیره ی تأمین به سهولت در دسترس بوده و می توانند در یک دوره زمانی نسبتاً کوتاه تکمیل شده و به کار گرفته شوند. علاوه بر این، مهم ترین فاکتور برای مدیریت موفق زنجیره‌ی تأمین، ارتباط مطمئن میان شرکا در زنجیره است، به گونه ای که شرکاء اعتماد متقابل به قابلیت ها و عملیات یکدیگر داشته باشند. لازمه ی داشتن یک جریان مواد روان، بانظم، مناسب و قابل توجه، بهره گیری از یک سیستم جریان اطلاعات دقیق و کامل، در زمان و مکان های مناسب و هم چنین بهره گیری از روابط مناسب تعریف شده، هماهنگ و سازمان یافته با سایر اعضای زنجیره‌ی تأمین است. کاملا مشخص است که اگر هر گونه آسیبی به این مؤلفه های مهم در زنجیره‌ی تأمین وارد شود قطعاً آثار آن بر روی مؤلفه های دیگر (جریان مواد و اطلاعات) نمایان خواهد شد. بنابراین برقرار نمودن رابطه ای مشخص و تعریف شده با سایر اعضای زنجیره‌ی تأمین بسیار مهم و ضروری است؛ اما تنها زمانی به این اعتماد و اطمینان آرامش بخش دست پیدا می کند که "رابطه " مناسب تعریف شده باشد. به هر حال اهداف اصلی این توافقات ارضای نیاز های مشتریان و جلب رضایت آن ها است. از سوی دیگر همان طور که برقراری ارتباط بلند مدت در دنیای رقابتی امروز مهم و ضروری است، حفظ و ارتقای آن هم نیز قابل توجه است.
2-1-5- راهبرد زنجیره‌ی تأمین و خلق ارزشدر اواسط دهه ی نود کارخانه های تولیدی در اروپا شروع به پیاده سازی زنجیره‌ی تأمین کردند. دلیل این امر فشار فزاینده ی مشتریان بر این شرکت ها هم در اروپا و هم در ایالات متحده بود. در گذشته نه چندان دور زمان تحویل محصول در حالت عادی چند روزه بود، در حالی که اکنون این زمان به چند ساعت کاهش پیدا کرده است. ایده ای که در زنجیره‌ی تأمین وجود دارد این است که " همان کاری را با تأمین‌کننده ی خود انجام دهیم که مشتریان با ما انجام می دهند". هم چنین باید از تأمین کنندگان اصلی خواست تا پیشنهادی جهت بهبود جریان تدارک کالا و کاهش هزینه های عملیاتی ارائه دهند (سید رضوی و همکاران، 1390).
اما چرا پروژه های زنجیره‌ی تأمین به خوبی اجرانمی شوند؟ چرا برای تأمین کنندگان سخت است تا به طور مشترک کار کنند؟ چرا صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها در زنجیره‌ی تأمین نمی شود؟ در ادامه سعی می کنیم به این سؤالات پاسخ دهیم و به بیان مشکلاتی که ممکن است در سر راه شرکت هایی که قصد اجرای زنجیره‌ی تأمین را دارند، به وجود آید می پردازیم. سپس به ذکر دو نمونه‌ی عملی موفق در این مورد می پردازیم و دلایل موفقیت آن ها را بررسی می کنیم. به نظر می رسد که توانایی شرکت ها برای تقویت جایگاه خود در این شبکه یک فاکتور موفقیت آمیز کلیدی است و در آخر چند پیشنهاد برای رسیدن به این جایگاه ارائه می شود.
2-1-6- بهره وری زنجیره‌ی تأمین: دو مثال موردی1. اهولد (Ahold)
" اهولد" یکی از سوپر مارکت های برجسته ای است که به طور زنجیره ای در اروپا و ایالات متحده وجود دارند. این سوپرمارکت با 9000 فروشگاه در 28 کشور و در 4 قاره، فروشی معادل 66 بیلیون یورو در سال دارد. یکی از مهم ترین شعبه های این سوپرمارکت "آلبرت هجین" است که در کشور هلند قرار دارد. این شرکت یک ایده ی جدید در خرده فروشی و زنجیره‌ی تأمین داده است. تفکر جدید خرده فروشی در آلبرت هجین روی ECR تمرکز یافته است. ECR بدین معنا است که مصرف کننده عامل محرکی برای فرآیند تدارکات در زنجیره‌ی غذایی است. استفاده از تکنولوژی بارکد می تواند سریعا نشان دهد که یک محصول مشخص در یک روز مشخص چقدر فروش داشته است. اگر موجودی انبار زیر یک سطح مشخصی باشد، سفارش به طور خودکار به تأمین‌کننده داده می شود. از تأمین‌کننده انتظار می رود که در مدت زمان معینی که از قبل توافق شده است (که معمولا حداکثر چند ساعت است)، محصولات را یا مستقیما به فروشگاه ها (برای محصولات فاسد شدنی) و یا به توزیع کنندگان خرده فروشان تحویل دهد. از دید آلبرت هجین، ECR وضعیتی است که تولید کننده / تأمین‌کننده در واقع به یک مدیر تدارکات و توزیع کننده برای خرده فروشان تبدیل می شود و همه ی کار های مربوط به تدارکات را انجام می دهد. بر پایه اطلاعات واقعی فروش، تصور می شود تولید کننده حجمی از کالا که باید در روز بعد جایگزین شود را تعیین می کند. هرگاه تولید کننده ترجیح دهد یک کامیون پر (به دلایل اقتصاد حمل و نقل)، از یک محموله را ارسال کند، حجم اضافی می تواند در مراکز توزیع انبار شود. (ممکن است به دلایلی از جمله خالی حرکت نکردن کامیون، تأمین‌کننده ترجیح دهد بیشتر از تقاضا، محصول را به نقطه ی تقاضا ارسال کند)، در این صورت فضایی که محصولات اضافی اشغال می کنند توسط تولید کننده پرداخت می شود. جایگزینی و تدارک کالاها عموماً بر پایه اصل تخلیه و بارگیری هم زمان انجام می شود.
خرده فروشان روی تصحیح مفهوم خرده فروشی و بهبود مدیریت اقلام تمرکز می کنند. کارت اشتراک (وفاداری) مشتری از مواردی است که بعد از مطالعات عمیق روی رفتار مشتری ایجاد شده است. با استفاده از برنامه های اشتراک مشتری خرده فروشان سعی دارند تا مشتریان را جذب کرده و آن ها را نگه دارند. با استفاده از برنامه های تدارکات پیچیده ای، جریان تدارک کالاها می تواند ردیابی و پی گیری شود. در نتیجه کارمندان انبار می توانند وضعیت سفارشات و تحویل کالا را جداگانه چک کنند. عمل پردازش سفارشات و پرداخت ها با استفاده از سیستمEDI و یا سایر سیستم های الکترونیکی انجام شود.
سیستم تخصیص قفسه ای پیشرفته این قابلیت را ایجاد می کند که به تفصیل سود به ازای هر قلم کالا، سود به ازای هر تأمین‌کننده بررسی شود و اگر این سود هدف را برآورده نکرد، تأمین کنندگان مربوطه دعوت می شوند تا به این سؤال جواب دهند که چطور می توان سود یک قلم جنس خاص را بهبود داد. در این جلسه گروه پشتیبانی مشتریان و گروه حسابداران تأمین کنندگان شرکت دارند. با توجه به توازن موجود در صنعت غذایی، تولید کنندگان عاقلانه و منطقی سعی خواهند کرد که مسائل ایجاد شده را حل کنند. البته با توجه به تجربه ی این شرکت، این حالت وقتی درست است که خرده فروش دارای یک موقعیت مذاکره ای رو در روی قوی در مقابل تولید کننده باشد. به هر حال ممکن است در بعضی اوقات خرده فروش با یک تولید کننده ی قوی مواجه شود. در این موارد اغلب به نظر می رسد که بحث بر سر چگونگی بهبود برای تأمین‌کننده چندان مناسب نیست.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

برای این که شرکت اهولد مطمئن شود که تولید کنندگانش شرایط استاندارد های جهانی را دارند، این شرکت یک مزایده ی اینترنتی از سال 1998 برگزار می کند که در آن تأمین کنندگان بهترین پیشنهادهای خود را برای شرکت می فرستند. این فرآیند معامله ی اینترنتی به شرکت اجازه می دهد تا هزینه ی معاملات را به طور قابل توجهی پایین آورده و سرعت فرآیند سفارش دهی، حمل و نقل، تحویل و پرداخت را افزایش دهد.
2. لی فانگ (Li & Fung)
یک مثال عملی از چگونگی پیاده سازی مدیریت زنجیره‌ی تأمین در عمده فروشی را می توان در شرکت لی فانگ مشاهده کرد. در نتیجه ی جهت گیری های مؤثر، این شرکت در سال های اخیر به طور فوق العاده ای گسترش یافته است. لی فانگ در سال 1906 به عنوان یک بنگاه خرید سنتی شروع به کار کرد. سفارشات تولید با مناقصه هایی که انجام می شود از کشور چین به تأمین کنندگان داده می شود. اکنون این شرکت دارای دفاتر خریدی در 20 کشور است که اکثر آن در جنوب شرقی آسیا قرار دارند. فروشگاه های این شرکت به طور عمده در اروپا و ایالات متحده قرار دارند. محصولاتی که فروخته می شوند بیشتر در رابطه با پوشاک و مد هستند. برای همین این شرکت بیشتر از مشخصه های پوشاک غربی استفاده کرده و با برچسب خود تولید می کند. بعد از این که طرح توسط مشتری تایید شد، جستجو برای یافتن بهترین تولید کننده در شبکه ی جهانی تأمین کنندگان شرکت (که بیشتر در جنوب شرقی آسیا قرار دارند) برای سفارش تولید آغاز می شود. این شرکت با یک شبکه تأمین‌کننده ی پایدار کار می کند، یعنی تأمین کنندگان خود را تغییر نمی دهد. در بیشتر موارد لی فانگ حداقل 50% گردش مالی تأمین کنندگان خود را سبب می شود. هم چنین یک ناظر کیفیت در محل وجود دارد تا بر سفارشات تولید نظارت کرده و اطمینان یابد که محصولات خصوصیات مورد نظر را دارند. همین خود یک ایده ی ناب است که سبب حذف یک مواد می شود، زیرا اصلاً اجازه نمی دهد محصول معیوب به شرکت فرستاده شود و فعالیت اضافی صورت گیرد. دفاتر خرید شرکت همه ی مواد خام و مواد دیگر لازم برای تولید را خود تهیه می کنند. (پارچه، نخ، دکمه ها، زیپ ها) علت آن این است که چون این مواد در مقیاس بسیار بزرگ تهیه می شوند، لی فانگ می تواند شرایط بسیار بهتری در قرارداد قرار دهد تا این که هر تأمین‌کننده خود مواد لازم را تهیه کند. یعنی در واقع از حجم خرید به عنوان اهرمی برای افزایش قدرت چانه زنی استفاده کند. بعد از تولید و تایید کیفیت، این شرکت آن را به تمام نقاط در سراسر جهان تحویل می دهد. در این جا لی فانگ از مزیت اقتصاد حمل و نقل بهره می برد. بدین معنی که چون ارسال کالا به هر کشور با کانتینر های کاملا پر انجام می شود، هزینه ی حمل و نقل در کمترین مقدار ممکن است.
شرکت لی فانگ شبکه ی خود را کاملا مخفی نگه نمی دارد. اگر لازم باشد، مشتری می تواند تجهیزات تولید را مشاهده کند و طرز کار یکپارچه لی فانگ این شرکت را قادر ساخته تا 30 الی 40 درصد از هزینه ها را کاهش دهد. شرکت لی فانگ یک نمونه از نسل جدیدی از سیستم تدارک یکپارچه است که نمونه‌ی آن را در سال های آینده بیشتر خواهیم دید. البته کاربرد موفقیت آمیز این مدل های تجاری را می توان در سایر شرکت ها نظیر Cisco، Dell و Chrysler مشاهده کرد. البته در این جا به ذکر همین دو مثال اکتفا کرده و بیشتر روی فاکتور های کلیدی که عامل موفقیت این دو شرکت شده اند تمرکز می کنیم.
2-1-7- پیش نیاز متحول ساختن زنجیره‌ی تأمینهر دو مطالعه موردی فوق نشان دهنده ی این است که برای انجام موفقیت آمیز تحول در زنجیره‌ی تأمین در نظر گرفتن چند فاکتور لازم و ضروری است. در زیر به این چند فاکتور اشاره می شود:
در نظر گرفتن منابع تأمین: هر دو شرکت تأمین کنندگان را به عنوان یک منبع مزیت رقابتی در نظر گرفته اند. تأمین کنندگان به دقت انتخاب شده اند و ارتباطات بلند مدت مورد پی گیری قرار گرفته اند. مذاکرات با تأمین کنندگان با هدف کسب ارزش بیشتر صورت می گیرد و تأمین کنندگان نیز کارایی عملیاتی خود را بهبود می دهند. در مورد شرکت اهولد، وقتی سود آوری در مورد یک محصول خاص رضایت بخش نیست، از تأمین کنندگان خواسته می شود برای تجزیه و تحلیل مشکل، راه حل های پیشنهادی خود را ارائه دهند. با این روش خرده فروشان از رقابت تأمین کنندگان و مهارت و اطلاعات و منابع آن ها بهره مند می شوند. این روش در برابر روش سنتی که در آن سازمان های خریدار هیچ استفاده ای از اطلاعات و تجربیات سازمان های تأمین‌کننده نمی برند بسیار بهتر به نظر می رسد.
داشتن موقعیت قوی در برابر شبکه ها ی تأمین کنندگان: هر دو شرکت فوق از این مزیت بسیار عالی برخوردار هستند که دارای یک موقعیت قوی و برتر در برابر تأمین کنندگان خود برخوردار هستند. این موقعیت در طول یک دهه ایجاد شده است. شرکت اهولد به خاطر دارا بودن موقعیت برتر در میان سوپر مارکت های زنجیره ای در کشور های مختلف، از این مزیت به عنوان اهرم برای مذاکره با تأمین کنندگان خود استفاده می کند. زیرا تأمین کنندگان به خاطر موقعیت برتر این شرکت اشتیاق زیادی به عقد قرار داد با آن را دارند. ولی شرکت لی فانگ در یک بازار متفاوت کار می کند. این شرکت به طریقی متفاوت موقعیت خود را در برابر تأمین کنندگان مستحکم ساخته است. قبلاً ذکر کرده بودیم که این شرکت در اکثر موارد بیشتر از 50 درصد جریان مالی تأمین کنندگان خود را به خود اختصاص داده است. این شرکت با همین مورد تأمین کنندگانش را به خود وابسته کرده است. زیرا حیات تأمین کنندگانش تا حد زیادی به این شرکت وابسته است. در نتیجه در مذاکرات با تأمین کنندگانش می تواند از این مزیت به عنوان یک اهرم بسیار خوب استفاده کند.
سیستم اجرایی و تدارکات پیشرفته: هر دو شرکت سرمایه گذاری قابل توجهی در سیستم اطلاعاتی خود کرده اند که آن ها را قادر می سازد با دقت زیاد جریان کالای خود را در شبکه های مشتری، توزیع، تدارکات و تأمین کنندگان دنبال کنند. در واقع تکنولوژی اطلاعاتی که در مدل های تجارت این دو شرکت وجود دارد، آن ها را قادر ساخته که تأمین کنندگان خود را مدیریت و بر کارایی آن ها نظارت کنند.
کارمندان خرید و تأمین حرفه ای: در هر دو شرکت خرید و تأمین اصلی ترین و با اهمیت ترین فعالیت هایی هستند که در شبکه ی تأمین کنندگان مورد توجه قرار گرفته اند. کارمندان خرید و تأمین با جزییات امور برخورد دارند و می توانند در بهبود برنامه زمان بندی تحویل، کاهش زمان تحویل و بهبود کارایی عملیات تحویل کالا، بهبود کیفیت محصولات و کاهش هزینه ها بسیار مؤثر واقع شوند. شرکت لی فانگ یک نمونه‌ی خوبی از شرکتی است که توانسته با موفقیت شبکه ی مشتریان را به شبکه ی تأمین کنندگان خود متصل کند.
2-2- مفاهیم و ادبیات مهندسی ارزشمهندسی ارزش در زمان جنگ جهانی دوم هنگامی‌که دست‌یابی به مواد حیاتی دچار مشکل شده بود در صنایع مطرح گردید. این مسئله ارائه راهکارهای جایگزین برای مواد و طرح‌های موجود را موجب شد. در سال 1947 لاورنس دی‌میلز یکی از مهندسین شرکت جنرال الکتریک آمریکا موارد ممکن را مورد ارزیابی قرار داد؛ او طرحها و روشهای متعددی برای مقابله با تغییرات آتی بیان کرد و روشی مناسب برای تعیین ارزش یک طرح ارائه داد. به کارگیری این نظریه در صنایع، به سرعت در آمریکا فراگیر شد و برگشت عظیم سرمایه را به همراه داشت؛ او این حرکت را آنالیز ارزش نام نهاد. پس از آن در اواخر دهه شصت میلادی، انجمن مهندسی ارزش آمریکا بنیان گزارده شد و سپس صنایع دفاع، شرکتهای ساختمانی و مراکز صنعتی به‌تدریج مقرراتی در رابطه با الزام در اجرای مهندسی ارزش تصویب و به اجرا گذاردند ؛ تا جاییکه در اوایل دهه هشتاد میلادی پیشنهاد اجرای مهندسی ارزش در صنایع دفاعی، مدیریت خدمات عمومی، خدمات پستی و غیره مطرح و موجب موفقیت‌های چشمگیر در کاهش هزینه‌ها در مرحله اجرا گردید. در حال حاضر، بر اساس قوانین مصوب در ایالات متحده، کلیه سازمانهای اجرایی وابسته به دولت ملزم به ایجاد و بکارگیری روشهای مؤثر مهندسی ارزش در پروژه‌هایی هستند که با سرمایه‌ای بیش از یک میلیون دلار انجام می‌گیرد.
در آغاز، این تکنیک به نام آنالیز ارزش نامیده شد و بعدها به نامهای دیگری مانند مدیریت ارزش، بهبود ارزش، کنترل ارزش و خرید ارزش به کار رفته است؛ نیروی دریایی ایالات متحده امریکا این نام را به مهندسی ارزش تغییر داد تا بر روی قسمت مهندسی این متدولوژی نیز تاکید شود. با وجود تغییر نام، هدف مهندسی ارزش همانند قبل باقی مانده که به مفهوم ایجاد کنترل برای مجموع هزینه‌ها در زمینه محصول-خدمات در طول عمر محصول است، بدون اینکه کیفیت فدا شود و یا قابلیت اطمینان خدمات-محصول کاهش یابد.
این واقعیت که هزینه‌های غیرضروری معمولا در محصول و فرایند وجود دارد قابل تأمل است؛ میلز نتیجه گرفته است که هزینه‌های غیرضروری معمولا ممکن است به علل مختلف از جمله موارد زیر باشد:
کمبود زمان کافی برای طراحی، کمبود اطلاعات، کمبود ایده، پیش‌داوریهای منفی،  کمبود تجربه، ضعف در روابط انسانی، چندمفهومی بودن، طراحی و تخمین بالاتر از حد نیاز.
متدولوژی ارزش، سازمان را قادر به رقابت مؤثر و کارا در بازار خواهد کرد؛ زیرا با بکارگیری مهندسی ارزش سازمان می‌تواند به اهداف زیر دست یابد:
کاهش هزینه، افزایش سود، بهبود کیفیت، افزایش سهم بازار، انجام کار در زمان کوتاهتر واستفاده کاراتر از منابع.
ملاحظه می‌شود که برای به‌ ثمر رسیدن اهداف فوق فرایندی باید طی شود و امکان نیل به اهداف با نگرش مقطعی تقریباً غیرممکن به نظر می‌رسد ؛ از موارد فوق لزوم نگرش سیستمی احساس می‌شود. یک سازمان بایستی در کنار کاهش هزینه، بهبود کیفیت،‌ افزایش سود، زمان کمتر، تخصیص بهینه منابع و غیره را مدنظر داشته باشد ؛ لــذا بــا سیستمی مواجه می‌شود که ارتباط سیال بین عوامل بـــرقرار می‌کند و فرایند ارتباطات را در نظر می‌گیرد. در مورد این فرایند که چرخه‌ای یکطرفه نیست می‌توان گفت که بهترین مدل نمایش یک سیستم مهندسـی ارزش، دیاگرام جریان داده ها (DFD) است که خاستگاه آن فناوری اطلاعات (IT) می‌باشد؛ اگر بتوان مهندسی ارزش را به کمک DFD نمایش داد آنگاه چگونگی ارتباطات اجزای اصلی و فرعی سیستم و آنچه بین اجزا جاری می‌شود به سهولت قابل پیگیری خواهد بود.
2-2-1-تعریف مهندسی ارزشمهندسی ارزش روشی سیستماتیک، نظام‌یافته و مبتنی بر خلاقیت و کارگروهی برای حل مسئله، کاهش هزینه و بهبود عملکرد و کیفیت پروژه‌ها، محصولات و فرآیندها است. مهندسی ارزش به کمک گستره وسیعی از دانش و تجربیات متخصصین و با تمرکز بر کارکردهای پروژه، محصول یا فرآیند نتایج قابل اجرا برای بهبود را به سرعت ارائه می‌کند.
بر اساس تعریف مؤسسه بین‌المللی مدیریت پروژه، مهندسی ارزش نگرشی خلاق به منظور بهینه‌سازی هزینه‌های چرخه عمر، صرفه‌جویی در زمان، افزایش سود، بهبود کیفیت، افزایش سهم بازار، حل مشکلات و استفاده بهینه از منابع می‌باشد.
158559566484500بنابراین همانطور که بیان شد ارزش مفهومی چهار بعدی است که در شکل 2-4- نشان داده شده است و دارای یک مفهوم بسیار زیباست که قدمت آن به پیدایش انسان و تمدن او بر می گردد
شکل 2-4-ابعاد راهبردی ارزش
در صورتی که عملکرد تغییر نکند، ارزش با هزینه نسبت معکوس دارد. هم چنین افزایش در ارزش لزوماً افزایش در هزینه را به دنبال ندارد. چرا که با افزایش عملکرد به شرط این که توسعه یا بهبود عملکرد مطلوب باشد می توان به این نتیجه رسید که به عنوان نمونه در ادامه چند نمونه از تابع های تعریف شده برای ارزش را نشان خواهیم داد
-1289056350004300855111125فرمول شماره 1
00فرمول شماره 1
4342765690245فرمول شماره 2
00فرمول شماره 2

436689589535فرمول شماره 3
00فرمول شماره 3
4370070792480فرمول شماره 4
00فرمول شماره 4

مهندسی ارزش با تکیه بر آنالیز ارزش شکل گرفته است. با دریافت اطلاعات پروژه یا محصول، ورودی مورد نیاز مهندسی ارزش فراهم شده و پی از انجام آن، راه‌حل‌های و گزینه‌های جایگزین به عنوان خروجی مهندسی ارزش به منظور کاهش هزینه و ارتقای کیفیت پروژه یا محصول ارائه می‌گردد.

شکل 2-5: شمای کلی مطالعه ارزش
فرآیند مهندسی ارزش در قالب سه گام عمده انجام می‌شود که به ترتیب عبارتند از: 1- گام پیش‌مطالعه 2- گام مطالعه اصلی 3- گام پس‌مطالعه (مطالعه تکمیلی). هر یک از این سه گام به فازها یا فعالیت‌های مهمی تقسیم می‌شوند که به تفکیک ارائه خواهند شد.

—116

1-5-1- تعریف GIS...................................................................................................................................................12
1-5-2- مزایای استفاده از GIS...............................................................................................................................12
1-6- مرور منابع .........................................................................................................................................................13
1-7- طبقهبندی روشهای استحصال آب باران و سامانه سطوح آبگیر............................................................16
1-8- انواع سازههای استحصال آب .........................................................................................................................18
فصل دوم: مواد و روش تحقیق
2- مواد و روش تحقیق .............................................................................................................................................21
2-1- منطقه مورد مطالعه ........................................................................................................................................21
2-1-1- توپوگرافی و فیزیوگرافی ...........................................................................................................................21
2-1-2- هوا و اقلیمشناسی ......................................................................................................................................21
2-2- روش تحقیق .....................................................................................................................................................22
2-2-1- مطالعات کتابخانهای و اقدامات اولیه ......................................................................................................22
2-2-2- تهیه نقشه پارامترهای موثر در ایجاد رواناب .........................................................................................23
2-2-2-1- خطوط توپوگرافی و تهیه نقشه DEM منطقه ................................................................................23
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دریا......................................................................................................................23
2-2-2-3- نقشه شیب................................................................................................................................................24
2-2-2-4- نقشه جهت شیب ..................................................................................................................................25
2-2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه همباران و همدما ..............................................................................................26
الف- بارش ....................................................................................................................................................................26
ب- رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه ...................................................................................................27
ج- رژیم حراتی ............................................................................................................................................................28
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و میانگین دمای سالانه ......................................................................................28
2-2-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف ........................................................................................28
2-2-3-1- مقدار بارش .............................................................................................................................................28
2-2-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته ......................................................................................................................29
2-2-3-3- شدت بارندگی .......................................................................................................................................29
2-2-3-4- رابطه ارتفاع و شدت بارش....................................................................................................................30
2-2-4- شرح تیپهای اراضی ..................................................................................................................................31
2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه سنگشناسی و حساسیت سازند به فرسایش....................................................31
2-2-5-1- چینهشناسی واحدهای رسوبی حوزه آبخیز سمبورچای ................................................................31
2-2-5-1-1- نهشتههای قبل از کرتاسه ...............................................................................................................31
2-2-5-1-2- نهشتههای کرتاسه ...........................................................................................................................32
2-2-5-1-3- نهشتههای پالئوسن- میوسن .........................................................................................................32
2-2-5-1-4- نهشتههای الیگوسن- میوسن ........................................................................................................32
2-2-5-1-5- نهشتههای کوارترنر ..........................................................................................................................34
2-2-6- تعیین نفوذپذیری خاک .............................................................................................................................34
2-2-7- گروه هیدرولوژیکی خاک ...........................................................................................................................36
2-2-7-1- تعیین گروههای اصلی خاک به روش SCS .....................................................................................36
2-2-8- تهیه نقشه شاخص پوشش گیاهی ..........................................................................................................37
2-2-9- نقشه نوع استفاده از اراضی .......................................................................................................................38
2-2-10- تقسیمبندی حوزه به واحدهای هیدرولوژیکی و واحد کاری مناسب ............................................38
2-2-11- تعیین مساحت حوزه آبخیز سمبورچای و واحدهای هیدرولوژیک آن .........................................39
2-2-12- رتبهبندی آبراهههای حوزه آبخیز .........................................................................................................40
2-2-13- طول آبراهه اصلی .....................................................................................................................................41
2-2-14- تعیین ضریب شکل زیرحوزههای مورد مطالعه...................................................................................41
2-2-15- تعیین رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال
و 10 سال ......................................................................................................................................................................41
2-2-16- برآورد مقادیر رواناب در هر یک از واحدهای هیدرولوژیک .............................................................42
2-2-16-1- رابطه جاستین .....................................................................................................................................43
2-2-17- برآورد حجم رواناب فصلی و سالانه حوزه آبخیز سمبورچای...........................................................44
2-2-18- محاسبه زمان تمرکز ................................................................................................................................44
2-2-19- نیمرخ طولی آبراهه اصلی و شیب آبراهه اصلی حوزه........................................................................46
2-2-20- برآورد دبی پیک سیلاب .........................................................................................................................46
2-3- بررسی صحت و دقت نقشهها ........................................................................................................................47
2-4- تحلیل دادهها.....................................................................................................................................................47
2-4-1- مدل وزنی طبقهبندی شده .......................................................................................................................47
2-4-2- روش مقایسه زوجی سلسله مراتبیAHP ..............................................................................................48
2-5- مکانیابی عرصههای مناسب استحصال رواناب .........................................................................................51
2-6- مکانیابی عرصههای مناسب استحصال رواناب با استفاده از الگوی سطح منبع متغیر .....................51
فصل سوم: نتایج
3- نتایج تحقیق و بحث در مورد آنها ....................................................................................................................53
3-1- طبقهبندی اقلیمی ...........................................................................................................................................53
3-2- نقشه پارامترهای موثر در ایجاد رواناب .......................................................................................................53
3-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف .............................................................................................60
3-3-1- مقدار بارش ..................................................................................................................................................60
3-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته ..........................................................................................................................60
3-3-3- شدت بارندگی ..............................................................................................................................................61
3-4- نتایج مطالعات شدت بارش ............................................................................................................................62
3-5- تیپهای اراضی .................................................................................................................................................65
3-6- نقشههای سنگشناسی و حساسیت سازندها به فرسایش .......................................................................65
3-7- نتایج مطالعات نفوذپذیری خاک ...................................................................................................................67
3-8- تعیین گروههای اصلی خاک به روش SCS ...............................................................................................71
3-9- نقشه شاخص پوشش گیاهی .........................................................................................................................72
3-10- نتایج بررسی واحدهای کاری مناسب .......................................................................................................73
3-11- تهیه نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10
سال و مقادیر آن در هر واحد هیدرولوژیکی ..........................................................................................................76
3-12- رواناب تولیدی از واحدهای هیدرولوژیکی ...............................................................................................78
3-13- زمان تمرکز ....................................................................................................................................................80
3-14- دبی پیک سیلاب ..........................................................................................................................................81
3-15- وزندهی به پارامترها ...................................................................................................................................82
3-16- معیار الویتبندی دادهها ...............................................................................................................................82
3-17- مکانیابی عرصههای مناسب برای استحصال رواناب .............................................................................85
3-18- حجم رواناب فصلی و سالانه حوزه آبخیز سمبور چای ..........................................................................87
3-19- نقشه رواناب خالص تولیدی در منطقه ...................................................................................................89
فصل چهارم: بحث و نتیجهگیری
4-1- بحث و نتیجهگیری .........................................................................................................................................91
4-2- محدودیتهای پژوهش....................................................................................................................................94
4-3- نتیجهگیری کلی ..............................................................................................................................................95
4-5- پیشنهادات...........................................................................................................................................................96
منابع ..............................................................................................................................................................................98
پیوست ........................................................................................................................................................................103
فهرست اشکال
عنوان اشکالصفحه
شکل 3-1: نقشه مدل رقومی ارتفاعی54شکل 3-2: نقشه کلاسهبندی شیب55شکل 3-3: نقشه کلاسهبندی ارتفاعی56شکل 3-4: نقشه جهت طبقه بندی شده در 5 طبقه57شکل 3-5: نقشه کاربری اراضی58شکل 3-6: نقشه مدل رقومی بارش59شکل3-7: نقشه طبقات بارش در 5 کلاس ............................................................................................................59
شکل 3-8: نقشه مدل رقومی دمای متوسط سالانه60شکل 3-9: نقشه طبقات دمایی در 3 کلاس .........................................................................................................60
شکل 3-10: منحنی شدت- مدت- فراوانی ایستگاه برزند61شکل 3-11: نقشه طبقات شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف62شکل 3-12: نقشه کلاسهبندی شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ..........................62
شکل 3-13: نقشه طبقات شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف63شکل 3-14: نقشه کلاسهبندی شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال ب ....................................63
شکل 3-15: نقشه طبقات شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف63شکل 3-16: نقشه کلاسهبندی شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب ..................................63
شکل 3-17: نقشه طبقات شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف64شکل 3-18: نقشه کلاسهبندی شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب .................................64
شکل 3-19: نقشه سازند زمین شناسی حوزه آبخیز سمبورچای67شکل 3-20: منحنی تغییرات سرعت نفوذ نسبت به زمان70شکل 3-21: سرعت نفوذ طبقهبندی شده در حوزه آبخیز سمبورچای71شکل 3-22: نقشه گروهبندی هیدرولوژیکی خاک در حوزه آبخیز سمبورچای72شکل 3-23: نقشه مقادیر NDVI در حوزه آبخیز سمبورچای73
شکل 3-24: نقشه زیر حوزهها و اطلاعات کلی حوزه آبخیز سمبورچای74شکل 3-25: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل الف76
شکل 3-26: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ..................76
شکل 3-27: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل الف77شکل 3-28: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل ب ..............77
شکل 3-29: پروفیل طولی آبراهه اصلی حوزه آبخیز سمبورچای80شکل 3-30، منحنی هیستوگرام جهت طبقه بندی پتانسیل تولید رواناب86شکل 3-31: طبقه بندی اراضی برای استحصال رواناب87شکل 3-32، نقشه حجم رواناب تولیدی در هر زیرحوزه88شکل3-33: نقشه رواناب خالص89فهرست جداول
عنوان جدولصفحه
جدول (2-1): طبقهبندی اقلیمها در روش دومارتن اصلاح شده.......................................................................22
جدول (2-2): مشخصات ایستگاههای بارانسنجی........................................................................................26
جدول (2-3): میانگین بارندگی سالانه ایستگاههای بارانسنجی......27
جدول (2-4): مقیاسی برای مقایسه زوجی (مالکوسکی، 1999).......49
جدول 3-1: ضرایب خشکی دومارتن و نوع اقلیم درچند ایستگاه حوزه آبخیز سمبورچای53جدول 3-2: متوسط شیب درهر زیر حوزه به درصد55جدول 3-3: متوسط ارتفاع زیرحوزهها56جدول 3-4: مساحت کاربریهای مختلف اراضی58جدول 3-5: متوسط بارش سالانه در هر زیرحوزه به میلیمتر59جدول 3-6: درجه حرارت متوسط سالانه زیرحوزههابه درجه سانتیگراد60جدول (3-7)، محاسبه متوسط بارش سالانه ایستگاهها و مقادیر آنها در دوره بازگشتهای مختلف با استفاده از توزیع پیرسون III103جدول (3-8) محاسبه حداکثر بارش 24 ساعته ایستگاهها و مقادیر آنها در دوره بازگشتهای مختلف با استفاده از توزیع گمبل I104جدول 3-9: محاسبه عددی رابطه شدت- مدت- فراوانی ایستگاه برزند61جدول 3-10: شرح تیپهای اراضی حوزه آبخیز سمبورچای65جدول 3-11: راهنمای نقشه زمینشناسی و ضریب مقاومت سنگها به فرسایش66جدول 3-12: مقادیر رطوبت اولیه خاک در محل نمونهبرداری68جدول 3-13: مقادیر سرعت نفوذ لحظهای در آقامحمدبیگلو69جدول 3-14: متوسط سرعت ثابت نفوذ در زیرحوزهها بر حسب سانتیمتر بر ساعت70جدول 3-15: گروههای هیدرولوژیکی خاک در منطقه مورد مطالعه72جدول 3-16: مقادیر متوسط NDVI در هر زیرحوزه73جدول 3-17:پراکنش وسعت واحدهای کاری حوزه سمبورچای74جدول 3-18: رده آبراههها و طول آبراهه اصلی در هر زیرحوزه75جدول 3-19: مقادیر ضریب گراویلیوس در زیرحوزه75جدول 3-20: مقدار رواناب حاصل از شدت بارشهای نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال77جدول 3-21: مقادیر حداکثر، حداقل و متوسط رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال در حوزه آبخیز سمبورچای78جدول 3-22: متوسط بارش سالانه و فصلی حوزه آبخیز سمبورچای به میلیمتر78جدول 3-23: متوسط بارش سالانه و فصلی در زیرحوزههای منطقه مورد مطالعه79جدول 3-24: ارتفاع رواناب فصلی حوزه آبخیز سمبورچای بر حسب سانتیمتر79جدول 3-25: ارتفاع رواناب سالانه زیر حوزههای منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتیمتر79جدول 3-26: ارتفاع رواناب فصلی زیر حوزههای منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتیمتر80جدول 3-27: زمان تمرکز حوزه آبخیز سمبورچای81جدول 3-28: زمان تمرکز زیرحوزههای حوزه آبخیز سمبورچای81جدول 3-29: برآورد دبی پیک سیلاب با استفاده از روش دیکن81جدول 3-30: برآورد ضریب هر یک ازپارامترها درAHP82جدول 3-31: برآورد رابطه رگرسیونی بین جفت پارامترها83جدول 3-32: نتایج همبستگی مقایسه زوجی پارامترهای موثر در استحصال رواناب85جدول (3-33): مساحت و درصد طبقات87جدول 3-34: حجم رواناب سالانه و فصلی برای حوزه آبخیز سمبورچای بر حسب مترمکعب88جدول 3-35: حجم رواناب سالانه زیرحوزهها بر حسب مترمکعب88جدول 3-36: حجم رواناب فصلی زیرحوزهها بر حسب مترمکعب .........................................................89 فصل اول
مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

1-1- مقدمه
مراتع یکی از مهمترین و با ارزشترین منابع طبیعی تجدیدشونده میباشند که نقش بسیار مهمی در حفاظت خاک، تولید آب، تولید گوشت و مواد لبنی دارند. علاوه بر آن محصولات فرعی مرتع همچون محصولات دارویی، صنعتی، خوراکی، حفظ حیاتوحش، تلطیف هوا، پایداری محیط زیست و نیز ذخیره ژنهای گیاهی از جمله استفادههای دیگری است که ارزش حاصل از آنها به مراتب از ارزش تولید علوفه‌ بیشتر بوده است (مقدم، 1377). بنابراین توجه به استفادههای چندگانه آن از طریق افزایش تولید و کاهش تخریب مراتع با بهرهبرداری صحیح و انجام عملیات اصلاح و احیاء امری ضروری و اجتنابناپذیر است.
به دلیل واقع شدن ایران در مناطق خشک و نیمهخشک کره زمین، تأمین آب شیرین سالم و کافی همواره مشکل بوده است. این واقعیت، سختی زندگی مرتعداران و مدیریت دام و بازدهی پایین تولید علوفه در مراتع را به دنبال داشته است. در مراتع مناطق جغرافیایی خشک و نیمهخشک دسترسی به آب مهم‌ترین اولویت است. این اهمیت فقط برای مصرف گلههای دامی نیست بلکه به خاطر زیستن و بقاء مرتع داران در این مناطق جغرافیایی نیز میباشد. مالکیت و حق استفاده از منابع آبی در این مناطق حداقل به اندازه حق بهرهبرداری از مراتع دارای اهمیت است. به همین دلیل آب اساسیترین نیاز بهرهبرداران از مراتع در مناطق خشک و نیمهخشک است (ایفاد، 2004).
در مراتع و به خصوص مراتع قشلاقی کشور، بحران کمبود آب برای مصرف انسان و شرب دام همیشه وجود داشته است. به طوری که بیان میشود ظرفیت مراتع برای تغذیه احشام در بسیاری از مراتع نقاط خشک بیشتر به علت کمبود آب آشامیدنی محدود میشود تا کمبود علوفه (آکادمی ملی علوم واشنگتن، 1364). استحصال آب تمیز از بارندگیهای خیلی کم و همچنین ذخیره کردن آب جمع آوری شده در یک منبع، از مزایای روش جمعآوری رواناب به شمار میآید (پیترسون، 1366). برخی دیگر نیز به کارگیری آب باران را برای رسیدن به توسعه پایدار منابع آب لازم میدانند و استفاده از آن را یک فنآوری کوچک مقیاس اقتصادی و کاربردی میدانند که در مناطق خشک و نیمهخشک به طور معنیداری به حفظ طبیعت و اکولوژی نیز کمک میکنند (اندرو، 2000). کشور ایران در منطقهای واقع است که متوسط بارندگی سالانه آن کمتر از یک سوم میزان بارندگی سالیانه جهان است و میزان آن 250 میلی‌متر گزارش شده است (کردوانی، 1379؛ محسنی ساروی، 1376).
رواناب آبخیزهای مرتعی از چند جهت دارای اهمیت میباشند. رواناب وقتی که در مخازن ذخیرهای جمع میشود، آب مصرفی دام را تأمین میکند. همچنین منبع آبی برای مناطق پاییندست یا مصارف محلی، صنعتی و کشاورزی در خارج از حوزه آبخیز را فراهم مینماید. رواناب به دلیل اینکه موجب شروع فرسایش، انتقال رسوب و مواد حل شدنی در درون رودخانه یا سد میباشد دارای اهمیت است. بنابراین، رواناب بیشترین آلودگی وارد شده به مسیر آب را تولید مینماید (محسنی ساروی، 1387).
جمعآوری آب باران، با اهداف و انگیزههای گوناگونی صورت میگیرد که هدف اصلی آن، بهینهسازی و مدیریت بهرهبرداری از آب باران بر اساس نیاز و مصرف است. بدین معنی که چون باران همواره و هر روز نمیبارد و یا بارش ناکافی است، از آن بهره برد. بدین ترتیب هر جامعه و هر کشوری که در این زمینه قدمهای بزرگ‌تر و مؤثرتری بردارد، موفقتر و آبادتر خواهد بود (طهماسبی و همکاران، 1385). جمعآوری آب باران نه تنها برای تأمین آب در ایام و روزهای بدون باران است، بلکه برای کنترل جریان رودخانهها و جلوگیری از آسیب رساندن به نواحی مسکونی و زراعتی پاییندست هم صورت میگیرد. همچنین برای تولید انرژی (برق) یا پرورش آبزیان جمعآوری میشود. در بسیاری از مناطق خشک و نیمهخشک با جمعآوری آب باران و تنظیم آن در بالادست حوزههای آبخیز، برای تقویت و بهبود عملکرد محصولات دیمکاری برنامهریزی میشود. بخشی از طرحهای آبخیزداری با همین هدف و نیز حفاظت آب و خاک صورت میگیرد. به این ترتیب امکان کوتاه کردن دورههای خشک به وجود میآید و دوره خشک سه ماهه، به دو ماه یا کمتر تقلیل مییابد و صدمه وارد شده به محصول یا هر نوع پوشش گیاهی کاهش پیدا میکند (طهماسبی و همکاران، 1384). امکان دارد جمعآوری آب باران برای تغذیه سفرههای آب زیرزمینی، چشمهها و قناتها باشد. برای این کار، در بالادست قنوات و چشمهها در آبراههها، با احداث بندهای کوتاه، ولی متعدد از حرکت و خروج سریع رواناب جلوگیری میشود. این سیلابها به تدریج در زمین نفوذ میکنند و باعث افزایش آب‌دهی قناتها و چشمهها میشوند و در نتیجه، از تبخیر آب و آلودگی آب جلوگیری میکنند. به علاوه افت سطح ایستایی را، که امروزه مسئله مبتلا به اکثر دشتهای کشور ما است را تا حدودی جبران میکند (طهماسبی و همکاران، 1384). استحصال آب عبارتست از جمعآوری و ذخیره نمودن بارش در زمینی که در آن به منظور افزایش رواناب تغییراتی اعمال شده است (مایرز، 1964).کوریر (1973) جمعآوری آب را فرآیند جمعآوری بارش طبیعی از آبخیزها برای استفاده مفید تعریف کردند.
مفاهیم هیدرولوژیکی قرار دادی نخستین بار در سالهای 1930 و 1940 زمانی که منابع جریان بالادست رودخانهها به عنوان عاملی موثر بر جریانهای پایین دست مورد توجه قرار گرفته بودند، توسعه یافته است. از آنجایی که اغلب فعالیتهای مربوط به کاربری اراضی با سوء استفاده از منابع و اثرات منفی بر پایین دست رودخانهها همراه میباشد لذا یک مبنای مناسب برای تصمیمگیری ضروری به نظر میرسد. مفهوم سطح منبع متغیر محدوده کاملی از جریانات دامنهای را در بر میگیرد. واقعیت این است که این مفهوم یک سیستم پویا و دینامیک است که دارای تغییرات زمانی و مکانی بسیاری میباشد و در شرایط بحرانی مختلف، وضعیتهای متفاوتی را در مسیرهای متنوع ارائه مینماید. پویایی جریانهای سیلابی تابعی از طول شیب و موقعیت گذرگاهها است. همچنین تراکم زهکشهای پویا در سطح حوزه در این امر بیتاثیر نخواهد بود به طوری که در طول یک بارش سنگین، تراکم زهکشی و طول شیب نقش فعالی را ایفا مینماید. تمام قسمتهای سطح یک حوزه آبخیز به طور مساوی در ایجاد رواناب دخالت ندارند. بسیاری از محققین درباره مفهوم سطح منبع متغیر تولید جریان رودخانهای، گزارشهای بسیاری را ارائه نمودهاند. در واقع این مفهوم فرض میکند که مناطق خاصی از سطح آبخیز در ایجاد رواناب دخالت دارند در صورتی که مناطق دیگر به عنوان مناطق تغذیه کننده و ذخیره کننده عمل میکنند (هولت، 1974). عوامل مهمی که در تعیین سطح تولید کننده رواناب دخالت دارند شامل وضعیت فیزیکی آبراهه، خصوصیات خاک و رگبار میباشد. کف درهها عموماً مناطقی هستند که در تولید رواناب دخالت دارند در حالی که سر یالها مناطق تغذیه کننده میباشند. مناطق بین کف درهها و سر یالها اغلب به عنوان مناطق دینامیکی مطرح میباشند که ممکن است در تولید رواناب یا در تغذیه آن شرکت نمایند. این مسأله بستگی به مقدار و خصوصیات موقتی رگبار، رطوبت قبلی و خصوصیات خاک منطقه دارد. میتوان گفت مناطق منبع، مناطقی هستند که پتانسیل بالایی برای تولید رواناب حتی با مقدار کمی بارش را دارند که میتوان با استفاده از سطح منبع متغیر، مناطق منبع یا مناطق تولید کننده رواناب را شناسایی و برای کنترل آلودگیها، استحصال رواناب، کودپاشی و دفع فاضلاب و مواد زائد کشاورزی استفاده کرد. همانطور که میدانیم برای حفظ کیفیت خاک در مراتع و تولید خوب علوفه نیاز به کودپاشی همواره احساس میگردد. با مشخص کردن مناطق تولید کننده رواناب میتوان مدیریت درست و اصولی را برای کودپاشی در نظر بگیریم و مناطق مورد نظر را با اطمینان با کاربرد کود زیاد مورد بهرهبرداری قرار داد و مناطقی که چنین اطمینانی وجود ندارد مشخص کند. همچنین یکی از عوامل اصلی تخریب مراتع و چرای بیش از حد مراتع، کمبود منابع آب در مراتع نمیباشد بلکه عدم توزیع یکنواخت منابع آبی در سطح مراتع میباشد که پس از مشخص شدن عرصههای تولید رواناب میتوان مدیریت جامعی را برای توزیع آبشخوار در مراتع انجام داد. از اهمیت دیگر تعیین سطح منبع متغیر جلوگیری از آلودگی در پایین دست حوزه آبخیز میباشد که با شناسایی مناطق منبع میتوان رواناب را در بالا دست حوزه آبخیز کنترل کرد. با دانستن این موضوع آبخیزدار قادر خواهد بود مناطقی را که میتوان با اطمینان با کاربرد کود زیاد مورد بهرهبرداری قرار داد و مناطقی که در آن‌ها چنین اطمینانی وجود ندارد مشخص کند. با همین روش مناطق مطمئن برای ریختن آشغال و فاضلاب، مواد زائد کشاورزی و دفن به آسانی انتخاب میشوند (محسنی ساروی، 1387).
1-2- هدف و ضرورت تحقیق:
امروزه تلاشهای بسیاری در جهت کاهش زمان و هزینههای مربوط به مکانیابی و تعیین مناطق بالقوه برای معرفی تکنیکهای جمعآوری در نواحی که نیازمند این فرآیند است مانند اکوسیستمهای کشاورزی آبی و دیم صورت پذیرفته است. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، رویکرد مناسبی را ارائه مینماید، زیرا این سامانه قابلیت پردازش ساختارهایی برای جمعآوری، ذخیرهسازی، تحلیل و تبدیل دادههای مکانی و زمانی را به منظور اهداف خاص را دارا میباشد (پادماواتی و همکاران،1993؛کوسکان و موساگلو،2004). پیشرفت تکنولوژیهای کامپیوتری و بستههای GIS ای، امکان ارزیابی و درونیابی دادهها را در محدودههای تخصصی به منظور مدیریت مکانی و آنالیز دادهها را برای کاربران فراهم میسازد. بنابراین ترکیبی از خصوصیات مکانی حوزهها، راندمان بالاتری را در پردازش هیدرولوژیکی منطقه به همراه دارد. بدین ترتیب پتانسیل کاربرد GIS برای مدل‌سازی هیدرولوژیکی به ویژه هنگامی که دقت و صحت مدلسازی توسط برآوردهای توزیع مکانی و زمانی پارامترهای منابع آبی تحت تأثیر قرار گرفته باشد قابل ارزیابی میباشد (کلارک و گانگوداگامگ، 2001).
برای مشخص کردن مکان مناسب اجرای برنامههای مختلف با استفاده از GIS لازم است به شرایط مورد نیاز برای هر برنامه توجه شود و سپس نقشههای مختلف را با هم تلفیق کرد تا مکان مناسب اجرای طرحها مشخص شود. از اینرو انجام این پژوهش میتواند دستورالعمل مناسبی را در اختیار مرتعداران جهت تأمین آب از طریق روشهای استحصال آب باران قرار دهد. استفاده از GIS علاوه بر افزایش دقت، سبب افزایش سرعت انجام کار، تنوع و کیفیت بهتر ارائه نتایج، کاهش هزینهها، بایگانی و تکثیر راحتتر آن‌ها میگردد. بنابراین این پژوهش با اهداف زیر صورت گرفته است:
1- کارآیی GIS در مدیریت منابع طبیعی برای ذخیره ، تجزیه و تحلیل ، تلفیق دادهها و ارائه نتایج حاصل از اطلاعات، با تأکید بر ذخیره نزولات آسمانی در سطح مراتع.
2- مکانیابی عرصههای مناسب برای استحصال آب باران در سطح حوزه آبخیز.
3- توزیع و مدیریت مناسب آب باران با استفاده از الگوی سطح منبع متغیر.
1-3- تعریف استحصال رواناب و اهمیت بررسی آن
در نظر عامه استحصال آب به صورت زیر تعریف میشود: جمعآوری روانابها از سطح بامها، زمینها و همچنین آبهای گذران فصلی جهت استفاده از روانابها.
جمعآوری آب باران عبارت است از مجموعه اقدامات و عملیات و فعالیتهایی که به ذخیره شدن روانابهای سطحی ناشی از بارش در داخل بانکتها، سطح تراسها و درون حوضچهها و استخرهای ذخیرهی آب برای مصارف گوناگون منجر میشود. این آب برای آبیاری محصولات و مصارف خانگی و ... ذخیره میشود تا در ایام بیباران، کمبود آب حدالامکان جبران شود (طهماسبی و همکاران ، 1385).
در تعریف جمعآوری آب باران بین متخصصان آبشناسی و آبیاری اختلاف نظر وجود دارد. بعضی از این کارشناسان حتی احداث سدهای مخزنی را هم در زمرهی کارهای جمعآوری آب باران میدانند (کلاف،1979). بسیاری از تحقیقات در هند و پاکستان و فلسطین اشغالی نشان میدهد که تلاش اصلی در این جهت است که مردم ساکنان مناطق خشک و نیمهخشک، با فناوری و روشهایی آشنا شوند که از بارندگی موجود با ایجاد رواناب بیشتر، جمعآوری مناسب، ذخیرهی سریع‌تر و عملیتر و محافظت در مقابل تبخیر و هدررفت، به آب بیشتری دسترسی پیدا کنند و امکان استمرار زندگی آن‌ها با حفظ الگوی کشاورزی و دامپروری محقق گردد (حسینی ابریشمی، 1373).
باید توجه داشت در اکثر مناطقی که آب به اندازهی کافی وجود ندارد، به دلیل تراکم کم جمعیت، زمینهای بسیاری وجود دارد، در نتیجه حداقل 5 تا 20 برابر آنچه که میتوان با آب باران موجود و آب زیرزمینی و ... به زیر کشت برد، زمین موجود است. بنابراین امکان تخصیص بخشی از اراضی برای جمعآوری رواناب و سیلاب در بسیاری از این مناطق وجود دارد (طهماسبی و همکاران، 1385).
جمعآوری آب باران به روشهای گوناگونی انجام میشود. در مناطق خشک و نیمهخشک، کمبود آب با جمعآوری آب باران تا حدودی قابل جبران است، این کار شامل ایجاد رواناب، جمعآوری و ذخیره و حفاظت از آب ذخیرهشده است تا به مصرف گیاه و محصول مورد نظر برسد، یعنی از یک طرف در حد امکان در عمق ریشه و در دسترس ریشه ذخیره شود و از طرف دیگر در سطح خاک خیلی راکد باقی نماند که تبخیر شود (طهماسبی و همکاران، 1385).
جمعآوری آب باران در مفهوم گسترده، کلیه روشهای مربوط به متمرکز کردن، ذخیرهسازی و جمعآوری رواناب حاصل از آب باران را به منظور مصارف خانگی و کشاورزی را دربر میگیرد (راکشتورم، 2000؛ شودرلند و فن، 2000). این سیستمها میتوانند در سه گروه عمده طبقهبندی شوند: 1- حفظ رطوبت در مکان (حفاظت آب و خاک) 2- تمرکز رواناب به منظور کشت محصولات در سطح زمین 3- جمعآوری و ذخیره رواناب از سقفها و سطح زمین (در ساختارهای مختلف به منظور مصارف خانگی و کشاورزی) (فالکن مارک و راکشتورم، 2004).
استفاده تولیدی نیز شامل تأمین آب شرب و ذخیره آن، تمرکز روانابها برای گیاهان، درختچهها و درختان و یک استفاده کمتر متداول یعنی پرورش ماهی و اردک میباشد.
واژه استحصال آب برای اولین بار توسط گدس (1963) به کار برده شد، اگر چه این واژه یک واژهی هیدرواگرونومی است، اما هنگامی که برای مهار رواناب سطحی به کار برده شود، میتوان آن را جزو واژگان هیدرولوژی به حساب آورد. علت این امر مبتنی بر توان بالقوه استحصال آب در تأمین و حفاظت آب، مهار سیلابها و فرسایش خاک است. مایرز (1975) و پاسی و کالیس (1986) بر اساس تعریف گدس، "جمعآوری و ذخیره هر نوع رواناب سطحی برای مصرف در کشاورزی" را استحصال آب نامیدهاند.
تعاریف فوق هر چند دارای مفهوم گستردهای است اما بیانگر تعریف کاملی از استحصال آب نمیباشد، زیرا جمعآوری و ذخیره روانابهای سطحی تنها نمیتواند با هدف مصرف آب برای کشاورزی و محدود به آن باشد. از این رو متخصصین زیادی سعی در ارائه‌ی تعاریف جامعتر و گویاتر بعد از تعریف ارائه شده توسط گدس نمودند. به نحوی که هر یک با هدف ویژه مورد نظر خود تعاریفی را بیان داشتهاند (اسمعلی و عبداللهی، 1389).
پاسی و کالیس (1986) با محدود کردن موضوع استحصال آب به جمعآوری آب باران و روانابهای ناشی از آن از طریق احداث سطوح آبگیر کوچک مقیاس که نزولات جوی مستقیما بر آن‌ها نازل میشود، به صورت "جمعآوری و ذخیره آب باران در محل نزول، جهت تأمین آب برای مصارف مختلف" تعریف کردهاند.
مایرز (1964) بیان داشت "به فرآیند جمعآوری و ذخیره بارش از زمینی که به منظور افزایش رواناب حاصل از باران و ذوب برف دست‌کاری شده باشد" را استحصال آب گویند.
هادسون (1981) با ارائه تعریف مشابه، استحصال آب در محل نزول ریزشهای جوی و در اولین مراحل تشکیل روانابهای سطحی را به عنوان استحصال آب برای تأمین و حفاظت آب تلقی نموده است.
با توجه به تعاریف فوق استحصال آب مشتمل بر جمعآوری ذخیره و بهرهبرداری از آبهای جمعآوری شده است که منشأ آبهای استحصالی نیز بارشهای جوی و روانابهای ناشی از آن‌ها در اولین مراحل تشکیل و قبل از پیوستن به رودخانههای دائمی است.
الگوهای بارش در نواحی نیمهخشک از لحاظ پراکنش مکانی و زمانی، غیرقابل پیشبینی هستند. بنابراین برای دستیابی به یک مدیریت موفق، کنترل رواناب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد (امبیلینی و همکاران، 2000). گذشته از این، با توجه به اینکه در چنین مناطقی، حجم اندکی از بارندگی به ناحیه ریشه میرسد، تولید ضعیف محصول و حتی در برخی موارد، عدم موفقیت محصول میتواند از جمله عوامل محدود کننده در چنین مناطقی باشد که استحصال آب از رواناب باران می‌تواند به مشکل کم آبی در منطقه کمک کند (راکشتورم ،2000). مورد دیگر مربوط به توزیع بارندگی میباشد. توزیع بارندگی فرآیندی در خصوص تکرار بارش در فصل خشک میباشد که در چنین مناطقی قابلیت دسترسی آب در خاک در طول فصل رشد، ضعیف میباشد (راکشتورم، 2000). این امر موجب کاهش پتانسیل تولید محصول و در شدتهای زیاد موجب افزایش خطر نابودی محصول میگردد. به این ترتیب کنترل و جمعآوری رواناب در این مناطق از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا حجم رواناب دریافتی میتواند به طور موثری برای حمایت از محصولات کشاورزی طی یک روش محیطی و اقتصادی مناسب، بهرهبرداری گردد (زیادت و همکاران، 2006).
این واقعیت که بارش باران در مناطق خشک و نیمهخشک بسیار ناچیز است و یک میلی‌متر آب ذخیره شده برابر یک لیتر در مترمربع است. اهمیت ذخیرهی آب، جدا از مقدار آب جمعآوری شده، مشخص میشود. از میان سه عامل خاک، آب و انرژی خورشیدی، آب مهمترین عامل محدود کننده تولیدات گیاهی در مناطق خشک است. در بسیاری از نقاط کشور به علت عدم وجود منابع با کیفیت مناسب آب، زندگی و حیات عدهی زیادی از مردم به بهرهبرداری از رواناب و استحصال آب بستگی دارد. به عنوان مثال در منطقه چابهار جمعیتی معادل 338407 نفر از طریق استفاده از رواناب و سیل که با مشارکت اهالی احداث شده، به حیات خود ادامه میدهند (ازکیا، 1374). در شهرستان بیرجند، 82 هزار هکتار اراضی دیم گندم با استفاده از آب باران و بندسار به وجود آمده است. در گناوه حوزه آبخیز درهی گپ، با استفاده از بندسارها به کشت خرما اشتغال دارند (صفاری، 1383). در کل منافعی که مردم از جمعآوری آب دارند، بر زندگی اجتماعی و اقتصادی آن‌ها موثر است و نقش کلیدی در احیا و جلوگیری از تخریب زمینها توسط فرسایش آبی و بادی و ایجاد زمینهای بایر دارد.
هنگامی که استحصال آب برای ذخیرهسازی آن در توده خاک مد نظر باشد، در این صورت سهولت دسترسی گیاهان به آب را دنبال خواهد داشت. نتایج تحقیقات انجام شده بر این نکته تاکید دارند که میزان آب موجود در پروفیل خاک، به ویژه در عمق سطحی خاک، تابعی از رطوبت موجود در عمقهای زیرین است و استحصال ریزشهای جوی در محل نزول، عامل اصلی در افزایش رطوبت مورد نیاز گیاهان در محل استقرار آن‌ها تلقی میشود. این موضوع در شرایطی که میزان بارندگی در فصل رشد گیاهان کافی نباشد، از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و ذخیره رطوبت در خاک در فصول پرباران تا حد قابل توجهی نیاز گیاهان را تأمین میکند (راویتز و همکاران، 1981).
در انتخاب روش، قبل از هر چیز جنبههای فرهنگی و اجتماعی باید مورد توجه قرار گیرد، زیرا در موقعیت و شکست فنآوریها اثر میگذارد. از این رو باید به خواستها و علائق مردم و همچنین هزینههای لازم توجه خاص به عمل آید. علاوه بر ملاحظات اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی، در یک برنامه استحصال آب رعایت جنبههای فنی که باعث پایداری میشود، از اهمیت والایی برخوردار است و باید مورد توجه قرار گیرد.
با توجه به اهمیت جمعآوری آب باران در ایران و استفاده از آن در کشاورزی و شرب به چند نکته اشاره میکنیم:
1- هدر رفتن 40 تا 50 میلیارد متر مکعب در سال از آبهای سطحی کشور.
2- فروکش کردن سطح سفره آب زیرزمینی و ضرورت تغذیه بیشتر آن.
3- شور شدن اراضی در بعضی از مناطق مثل خوزستان که رواناب کشور به دلیل جمعآوری نشدن در بالا دست، به آن مناطق سرریز و باعث شور شدن اراضی میشود.
4- ضرورت ایجاد اشتغال در حوزه کشاورزی و منابع طبیعی کشور و تأمین آب در حکم اولین عامل مورد نیاز و اولین عامل امکانسنجی.
5- ضرورت افزایش سرانه پوشش جنگلی که در جهان 7/0 تا 8/0 هکتار برای هر نفر و در ایران 2/0 یا کمتر از آن برای هر نفر است.
6- حفاظت خاک و حفظ حجم مفید مخازن سدهای ساخته شده و در دست احداث.
7- عقب بودن سیستم شبکههای آبیاری و زهکشی، به طوری که از حدود 26 میلیارد مترمکعب جمعآوری شده به کمک سدها، تنها 6 میلیارد مترمکعب در سیستمهای مهندسی آبیاری و زهکشی جریان مییابد.
8- وسعت کشور و اهمیت حفاظت آن در همه مناطق مستعد از نظر بهرهبرداری و مسائل امنیتی.
9- اهمیت سرمایهگذاریهای کوچک با جمعآوری آب باران، به خصوص در مناطق محروم.
10- اهمیت جمعآوری آب از نظر مسائل زیست محیطی تا بسیاری از آلودگیهای وارد شده به سدها را کنترل کند. مثال بارز این آلودگی، سد قشلاق سنندج است که در اثر جریانهای فصلی، آلوده شدهاست.
11- کنترل و مهار رواناب برای کنترل سیلاب و کاهش خسارتهای وارد شده به اراضی کشاورزی، مناطق مسکونی و ساختمانها و تأسیسات راهها.
1-4- مزایای بهرهگیری از سیستمهای استحصال آب
تحقیقات نشان داده است که اگر از سیستمهای بومی موجود استفاده شود و اطلاعات جدید به استفادهکنندگان انتقال یابد و انجام روشها هدفمند باشد، به بهینهسازی مصرف آب کمک میکند (اسمعلی و عبداللهی، 1389) به طوری که:
برای بیابانزدایی نیازمند به برنامهریزی دراز مدت است. با احیا و توسعهی سیستمهای استحصال آب، بین مقابله با بیابانزایی و توسعه استفاده از منابع آب، هماهنگی به وجود میآید.
باعث هماهنگی بین منافع اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی میشود. زیرا که به افزایش پوشش گیاهی، بهبود وضع معیشتی و ایجاد مشارکت و همدلی بین مردم میانجامد.
با اجرای این شیوه یک مدیریت تدریجی در منابع حاصل میشود.
انجام پروژه به خودکفایی و احیای اقتصادی منجر و باعث تداوم برنامهها و مدیریت بیشتر میشود.
از تخریب مراتع و فرسایش خاک جلوگیری میشود.
راندمان استفاده از منابع افزایش مییابد.
اراضی تخریب یافته و زمینهایی که منشا رسوباند، با هزینه کمی احیا میشوند.
برداشت از سفرههای زیرزمینی کاهش یافته و بین برداشت و تغذیه هماهنگی به وجود میآید و روند شوری کاهش مییابد (به واسطهی استفاده از آب با کیفیت بالا).
1-5- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
برنامهریزی جهت انجام هر کاری نیازمند داشتن اطلاعات مربوط به آن است که این نیازمندی برای استفادههای انسان از سرزمین نیز صادق است. بدون داشتن اطلاعات مربوط به منابع اکولوژیکی اساساً نمی‌توان بخشهای دیگر فرآیند برنامهریزی استفاده از سرزمین را انجام داد. گردآوری اطلاعات در ابتدا با آماربرداری و نمونهبرداری از منابع انجام میشد، اما برنامهریزی دقیق و بهتر نیازمند اطلاعات مکانی از منابع یا اطلاعات فضایی منابع میباشد که آن را برنامهریزی با نقشه میگویند. سیستم اطلاعات جغرافیایی در دهه 1970 برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از دادههای جغرافیایی توسعه یافتند. مرور علمی بر به کارگیری GIS در جهان نشان میدهد که طراحی و توسعه این سامانه در سال 1963 در کانادا آغاز شد و در سال 1965 به صورت اجرایی در آمد. اولین نمونه GIS در کشور کانادا تحت عنوان CGIS نامیده شد. در حال حاضر این سیستم در بسیاری از کشورهای جهان به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. گستردگی مفهوم و زمینههای کاربرد این سامانه موجب شده است تا واژهGeo Information Sys-- نیز به آن اطلاق و به طور روزافزونی در منابع علمی مورد استفاده قرار میگیرد. لازمه استفاده از GIS داشتن دانش کافی از مبانی، اصول و سازماندهی آن است و نیز آگاهی از قابلیتها و محدودیتهای آن میباشد (مخدوم، 1380).
1-5-1- تعریف GIS
برای GIS تعاریف مختلفی ارایه شده است که به برخی از آن‌ها اشاره میگردد:
مجموعهای از ابزارهای قوی برای گردآوری، ذخیرهسازی، بازخوانی، تغییر شکل و نمایش دادههای مکانی مربوط به جهان واقعی و برای اهداف مشخص میباشد (بوروغ، 1996).
GIS یک سیستم کامپیوتری برای ورود، ذخیرهسازی، بازیابی، آنالیز و نمایش دادههای مکانی است (کلارک، 1986).
به طور کلی GIS برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادههایی استفاده میشود که موقعیت جغرافیایی آن‌ها یک مشخصه اصلی و مهم محسوب میشود. وظایف یک GIS در چهار گروه کلی شامل کسب، نگهداری، تجزیه و تحلیل و تصمیمگیری میباشد. GIS میتواند به عنوان ابزار سودمند و مفید در جهت نیل به اهداف خاص مورد استفاده قرار بگیرد، همچنین این سامانه میتواند به عنوان واسطه و پلی بین اطلاعات خام و مدلهای جمعآوری رواناب جهت خروج مطمئن دادهها و پردازش آن‌ها به کار گرفته شود، که این سامانهها دارای دو ویژگی هستند:
- ایجاد ارتباط دو طرفه بین اجزای نقشه و دادههای مربوط به آن‌ها در پایگاه دادهها.
- انجام تحلیل بر اساس دادههای موجود و اجرای مدلهای مختلف در منطقه مورد بررسی و کمک به پژوهشگران در ایجاد مدلهای نوین و منطبق با ویژگیهای محل.
1-5-2- مزایای استفاده از GIS
با استفاده از محیط GIS و امکانات نرمافزاری و سختافزاری این سیستم و همچنین با پیاده کردن راهحلهای ریاضی و منطقی در GIS میتوان مدلهای تجربی را به صورت رقومی در یک چارچوب قابل پردازش ارائه کرد.
ویژگی بارز و با ارزشی که GIS را از دیگر سیستمهای اطلاعاتی جدا میسازد، توانایی به کارگیری توأم دادههای مکانی و توصیفی است. توانایی مدیریت عوارض جغرافیایی با مقیاسهای مختلف، از ابزارهای دیگر GIS است که در علوم مختلف کاربرد فراوان دارد.
از نکتههای بسیار مهم در به کارگیری GIS، محاسبه ارزشهای وزنی برای عوامل مختلف حوزه آبخیز است. علاوه بر این GIS به هنگامسازی دادههای وارد شده را در هر زمان امکانپذیر میسازد. بدین ترتیب در صورت هر گونه تغییر در سیمای طبیعی زیرحوزهها، با دخالت آن‌ها میتوان نتایج جدیدتر را اخذ کرد.
1-6- مرور منابع
آکادمی ملی علوم واشنگتن (1985) نشان داد که بهبود منابع تأمین آب شرب در مراتع نیمهخشک یا نقاط دوردست حوزه آبخیز، ارزش چراگاهی آن‌ها را بالا میبرد و استفاده کاملتر از علوفه آن‌ها را امکانپذیر میسازد.
ریسزوو همکاران (1991) نسبتهای مختلف سطح جمعآوری کننده آب باران به سطح زیر کشت را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفتند عملکرد محصول با نسبت 1 به 1 در مقایسه با شاهد 71/1 برابر عملکرد محصولات غلات شده است.
بور (1994) با انجام آزمایشاتی در پاکستان، سیستم جمعآوری آب باران برای درخت پسته، سطح مناسب جمعآوری کننده رواناب باران را برای منطقهای با بارش متوسط سالانه 240 میلی‌متر، 40 متر مربع ذکر کرده است.
گوپتا (1994) اثر اقدامات و عملیات استحصال آب باران را برای گیاه Neem در مناطق بیابانی هند را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفت که تولید بیوماس گیاه Neem تا 4 برابر و از 69/1 تن در هکتار به 3/6 تن در هکتار رسید.
بور و بنعاشر (1996) تحقیقات مشابه را در فلسطین اشغالی و نیجر برای محصولات مختلف انجام دادهاند و سطح مناسب جمعآوری کننده رواناب و مقدار تلفات نفوذ عمقی در سالهای پرباران، با باران متوسط را محاسبه کردهاند.
اسچیتکاک و همکاران (2004) تأثیر تکنیکهای جمعآوری آب با حفظ آب و خاک در جنوب استرالیا را مورد مطالعه قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که به ویژه در سالهای خشک در حوزه ایمپلوویوم میتوان آب مورد نیاز برای آبیاری تکمیلی را برای کشت درخت زیتون فراهم کنند به شرط آنکه با توجه به بارش متوسط 235 میلی‌متر، نسبت حوزه آبخیز به تراسهای جمعآوری کننده رواناب حداقل 4/7 باشد.
وینار و همکاران (2005) به بررسی پتانسیل حوزه آبخیز توکلا در جنوب آفریقا برای جمعآوری آب باران از طریق GIS پرداختند و به این نتیجه رسیدند که 18 درصد از منطقه پتانسیل بالایی برای تولید رواناب دارد.
ذاکاری و همکاران (2007) به مقایسه مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) و مدل ابزار یا ارزیابی آب و خاک با سطح منبع متغیر (SWAT-VSA) به پیشبینی رواناب در منطقه کانونسویل در شمال نیومکزیکو پرداختند. آنها همچنین رواناب لحظهای، رواناب سطحی و سفره آب زیرزمینی که در سطح بالاتر از دیگر سفرههای آب زیرزمینی قرار گرفتند را نیز با استفاده از دو مدل فوق مورد بررسی قرار داده و به این نتیجه رسیدند که مدل تلفیقی SWAT-VSA پیشبینی بهتری را انجام میدهد. آنها همچنین نتیجه گرفتند که مدل SWAT-VSA جهت ارزیابی و راهنمایی و مدیریت منابع آبی کاربردیتر است و میتواند به طور دقیقتری پیشبینی کند که رواناب از کجا آغاز میشود تا به صورت بحرانی تحت مدیریت قرار بگیرد.
شیائو و همکاران (2006) اثر جمعآوری آب باران و آبیاری تکمیلی را برای کشت گندم در بهار در هایونچین را مورد ارزیابی قرار داده و نشان دادند که استفاده از آب ذخیره شده برای آبیاری تکمیلی برای کشت در فاروهای بین خطالرأسها 5/5 تا 8/5 درصد بوده است ولی در کشت در گودالهای بر روی خطالرأسها 4/9 تا 6/9 درصد بوده است. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که با استفاده از آب باران جمعآوری شده میتوان میزان آب استفاده شده در روش کشت در گودالهای بر روی خطالرأسها را 40/4 درصد در مقابل کشت در فاروها بهبود بخشید.
امبیلینی و همکاران (2007) به مکانیابی مناطق دارای پتانسیل خوب برای جمعآوری آب باران پرداختند و به این نتیجه رسیدندکه 6/23 درصد از حوزه آبخیز ماکانیا در منطقه کلیمانجارو تانزانیا بسیار مناسب برای جمعآوری آب باران میباشد.
ونگ کاهیندا و همکاران (2007) اثر جمعآوری آب باران و آبیاری تکمیلی به منظور افزایش بهرهوری کشاورزی وابسته به باران در مناطق نیمهخشک زیمباوه را بررسی و نتیجه گرفتند که آبیاری تکمیلی ریسک ناشی از شکست کامل محصول از 20 درصد را به 7 درصد کاهش داده و تولید آب از رواناب باعث افزایش تولید محصول از 75/1 کیلوگرم در مترمکعب به 3/2 کیلوگرم در مترمکعب با توجه به کاهش بارندگی درون فصلی شده است.
استورم و همکاران (2009) اقتصادی بودن برداشت آب باران به عنوان منبع آب جایگزین در سایت روستایی در شمال نامبیا را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق که سقف آهنی موجدار پشت بامها به عنوان مناطق جمعآوری آب باران استفاده شده به این نتیجه رسیدند که این سیستمها از نظر اقتصادی امکانپذیر میباشند.
اسماعیلی (1997) اثر روشهای مختلف استحصال آب باران در عرصههای منابع طبیعی تجدید شونده در آذربایجان شرقی را مطالعه کرده و نتیجه گرفت که این روشها باعث افزایش سبز شدن بذور مرتعی تا میزان 5 برابر شده است.
گازریپور (1997) جمعآوری آب باران برای کشت درخت بادام در منطقهای با بارندگی سالانه 200 میلی‌متر را بررسی کرده و نتیجه گرفت در حوضچههایی با شیب 2 تا 5 درصد، عملکرد بادام تا 40 درصد نسبت به سطح شاهد افزایش داشته است.
طهماسبی و همکاران (1384) رابطه مشخصات اقلیمی، خاک و نیاز آبی ذرت علوفهای (SC 704) در منطقه لشگرک برای طراحی سیستم جمعآوری آب باران در مناطق خشک و نیمهخشک را مورد بررسی قرار دادند و با توجه به دوره رشد گیاه، نیاز آبی، عمق خاک و عمق ریشه نسبت سطح جمعآوری کننده رواناب به حجم مخزن یا استخرهای سرپوشیده مورد نظر برای تأمین حداقل یک سوم تا حدود دو سوم آب مورد نیاز گیاه به ترتیب در سالهای خشک و سالهای پرباران را محاسبه کردهاند.
طهماسبی و رجبیثانی (1385) جمعآوری آب باران در عرصههای طبیعی را راهحلی برای رفع مشکل کم آبی در مناطق خشک و نیمهخشک دانسته و بر اساس مطالعهای که در حوزه آبخیز لتیان انجام داد مناسبترین سطح جمعآوری کننده رواناب برای گیاهان مختلف و نیاز آبی معین را بدست آورد و با انجام پژوهشی مشخص شد چنانچه بخشی از آب باران در استخری ذخیره شود امکان توسعه سطح زیر کشت درختان در مناطق خشک و نیمهخشک وجود دارد.
صادقی و همکاران (1385) به مقایسه دیمزارها و مراتع فقیر در تولید رواناب و رسوب در تابستان و زمستان را با استفاده از بارانساز مصنوعی در حوزه گرگک در استان چهار محال بختیاری انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که میزان رواناب و رسوب در فصل تابستان در مراتع فقیر در سطح اعتماد 99 درصد بیشتر از دیمزارها میباشد در صورتی که در فصل زمستان تولید رواناب و رسوب در دیمزارها در سطح اعتماد مشابه بیشتر از مراتع فقیر میباشد.
مدیریت منابع تجدیدشونده و توسعه پایدار امروزه نیازمند مناسبترین و سریعترین روش تهیه و تلفیق اطلاعات جهت مدیریت بهینه و برنامه‌ریزی‌های خود میباشد. در این زمینه سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) میتواند این نقش را به خوبی به عهده گیرد (نامجویان، 1381).
1-7- طبقهبندی روشهای استحصال آب باران و سامانه سطوح آبگیر
با توجه به منشأ اصلی آب، سامانههای سطوح آبگیر باران به چهار گروه به شرح زیر تقسیم میشوند (ریج و همکاران، 1987):
الف- سامانه ویژهی استحصال آب رودخانههای دائمی و فصلی.
ب- سامانه ویژه استحصال آب از منابع زیرزمینی و روانابهای زیر قشری.
ج- سامانههای ویژه استحصال مستقیم آب باران در محل نزول و یا در اولین مراحل تشکیل روانابهای سطحی و ورقهای شکل.
د- سامانه ویژهی استحصال تندآبها و سیلابها به صورت روانابهای سطحی متلاطم و متمرکز در پای دامنههای شیب‌دار، خشکهرودها، آبراههها و مسیلها.
افزون براین، سامانههای سطوح آبگیر باران را میتوان از لحاظ موقعیت محل استقرار، نوع تیمارهای مصنوعی در سطوح آبگیر، شکل ظاهری، چگونگی عملکرد، کاربرد و نوع رواناب (از لحاظ عمق و حجم جریان آب) به شرح زیر طبقهبندی کرد (اسمعلی و عبداللهی، 1389):
الف- سامانههای سطوح آبگیر باران با سطح تیمار شده (مصنوعی)، شامل:
الف-1- سامانههای جمعآوری آب باران برای ذخیرهی آب جهت مصارف شرب و خانگی.
الف-2- سامانههای جمعآوری آب باران برای ذخیره رطوبت در پروفیل خاک جهت زراعت، درختکاری و احیای پوشش گیاهی در مراتع از طریق استحصال مستقیم ریزشهای جوی در محل نزول و یا روانابهای سطحی و ورقهای.
ب- سامانههای سطوح آبگیر باران با سطح آبگیر طبیعی شامل:
ب-1- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای نسبتاً متلاطم برای آبیاری تکمیلی و یا زراعت سیلابی از طریق ذخیره رطوبت در پروفیل خاک و یا تغذیه مصنوعی آبخوانهای نیمهعمیق و استحصال آب از طریق چاههای دستی.
ب-2- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای متلاطم از طریق ذخیره آب در حوضچهها و مخازن سطحی، جهت تأمین آب شرب دامها و آبیاری تکمیلی.
ب-3- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای متلاطم پرحجم با هدف پخش سیلاب جهت زراعت نیمهدیم، احیای پوشش گیاهی در مراتع، ایجاد مراتع مشجر و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمهخشک.
ب-4- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای سطحی با سطوح آبگیر تلفیقی (مصنوعی و طبیعی) جهت ذخیره رطوبت در پروفیل خاک برای زراعت، احیای مراتع، تغذیه آبخوانهای نیمه عمیق و یا ذخیرهسازی آب جهت مصارف مورد نظر.
ج- سامانههای سطوح آبگیر باران زیرزمینی، شامل:
ج-1- سامانههای کاریز یا قنات.
ج-2- سامانه چاه افقی.
علاوه براین، برخی از متخصصین استحصال آب، سامانههای سطوح آبگیر باران را از نظر شکل و کاربرد به گروههای متفاوتی تقسیم کردهاند. به نحوی که در این خصوص مهمترین تقسیمبندی انجام شده شامل موارد زیر است(اسمعلی و عبداللهی، 1389):
1- سامانههای سطوح آبگیر باران مصنوعی جهت جمعآوری آب برای تأمین آب شرب انسان و دام و مصارف خانگی.
2- سامانههای سطوح آبگیر مصنوعی و تیمار شده جهت جمعآوری آب برای تأمین آب کشاورزی و ذخیره رطوبت در پروفیل خاک با هدف احیای پوشش گیاهی در مراتع و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمهخشک.
لازم به توضیح است که منظور از سطوح آبگیر تیمار شده، سطوح آبگیری هستند که با انجام یک سری اقدامات نظیر تسطیح، جمعآوری سنگریزه و بقایای گیاهی، کوبیدن و فشردن خاک، سنگفرش و ایجاد سطح غیرقابل نفوذ با استفاده از مواد شیمیایی، سیمان، مالچهای نفتی و ... آماده میشوند.
1-8- انواع سازههای استحصال آب
به طور کلی انواع سازههای استحصال آب باران را میتوان به شرح زیر بیان کرد (اسمعلی و عبداللهی، 1389):
1- بند مخزنی: روش جمعآوری آب به وسیله بند به شکل گسترده در بسیاری از مناطق کشور رواج دارد. با وجود این، متاسفانه آموزش افراد بومی در مهارتهای تکنیکی همگام با اجرای این فن پیش نرفته است، در نتیجه نگهداری و بهرهبرداری از مخازن بیشتر به عهدهی سازمان مرکزی حکومت است.
2- بند رسوبگیر و تنظیمکننده: ثابت شده است در نواحی خیلی خشک، رسوبگیرها موثرتر و قابل اعتمادتر از سیستمهای دیگر جمعآوری آب هستند. با وجود این، کم بودن حجم ذخیره رسوبگیرها ممکن است مانعی برای استفاده از این روش در کشاورزی روی زمینهای وسیع باشد.
3- حفیره: حفیره را میتوان به آسانی طراحی و ساخت. به طوری که این گونه مخازن قادرند با غرقاب کردن زمین، حجم نسبتا زیادی آب را ذخیره کنند. در مناطق نیمهخشک استفاده از حفیره به خاطر سهولت احداث و به کارگیری آن در سیستمهای یکپارچه برای محصولات و کاشت گیاهان مرتعی مناسبتر است.
4- هوتک: هوتکها در اساس پشته خاکی کوچکی است که در قسمتهایی که سیلاب جاری میشود ساخته میشود (کوثر، 1374).
5- خوشاب: در بخش جنوبشرقی ایران این سیستم سنتی به منظور زراعت سیلابی به کار گرفته شده است.
6- سازههای مهندسی: این سازهها دایرههای کوچک یا مربع در روی زمیناند که با ملات آهک و یا سیمان و آهک و ماسه معمولی و ... ساخته میشوند و با به کارگیری آهن و شبکههای آهنی، ورودی و خروجی آنها محافظت میشوند.
7- سازههای تراوشی: یک روش بینظیر ذخیره آب و حفظ رطوبت در پروفیل عمیق و مناسب خاک است که توسط موانع طبیعی حوزهی آبخیز احاطه شدهاند. در این سیستم، رواناب بالادست و سطوح سنگی، در پایین درهها و موانع متوالی جمع میشود و برای ایجاد زراعت در سطح آنها استفاده میشود.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

8- سازههای عرضی: که شامل احداث سازههای عمود بر جهت جریان است که یک مقطع خاکریزی همراه با سرریز بوده و برای نگهداشت آب به منظور غرقاب کردن اراضی بالادست در طی فصل بارانی به کار میرود.
9- آهار: در واقع مجموعهای از خاکریزهای به ارتفاع 3 مترند که در اراضی با شیب بسیار کم بر روی خطوط تراز احداث میشوند و طول خاکریزها در برخی موارد به چندین کیلومتر میرسد.
10- آبانبار: روشی برای دسترسی و استفادههای مستقیم از آبهای زیرزمینی است. در آبانبار به جای اینکه با احداث چاه، آب را توسط وسایلی به سطح زمین برسانند با احداث پلههای زیرزمینی، مستقیما به سراغ آن میروند.
11- تورکینست: یک نوع سازهی آبخیزداری است که عموما برای مناطق کم شیب به منظور ذخیره و جمعآوری آب باران و سیلاب احداث میشود. شکل معمول تورکینست دایرهای متمایل به بیضی است.
فصل دوم
مواد و روشها
2- مواد و روشها
2-1- منطقه مورد مطالعه
2-1-1- توپوگرافی و فیزیوگرافی
حوزه آبخیز سمبورچای با مساحت 3/748 کیلومترمربع درشمال استان اردبیل و به دلیل وسعت زیاد، به مقدار 94/72 درصد برابر 07/544 کیلومترمربع در محدوده شهرستان گرمی (مغان)، 68/19 درصد برابر 92/147کیلومترمربع از جنوب در محدوده شهرستان مشگینشهر و 37/7 درصد آن برابر 29/56 کیلومترمربع از شمال در محدوده شهرستان بیلهسوار قرار گرفته است و از نظر موقعیت جغرافیایی بین 14،19،47 تا 59،55،48 طول شرقی (E) و 18،6،37 تا 39،42،39 عرض شمالی (N) واقع شدهاست.
حداکثر ارتفاع حوزه آبخیز 2244 متر در جنوب غربی و حداقل ارتفاع در خروجی آن برابر 320 متر از سطح دریا می‌باشد که به رودخانه دره رود منتهی میشود.
2-1-2- هوا و اقلیم شناسی
این منطقه دارای آب و هوای نیمهخشک است. بارشهای سالانه ایستگاههای موجود در منطقه، در یک دوره مشترک 12 ساله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. به منظور تجزیه و تحلیل بارش منطقه، از آمار بارش ایستگاههای اطراف حوزه آبخیز استفاده شده است که در نهایت 12 ایستگاه بارندگی از سازمان هواشناسی کشور را شامل میشود. بر اساس مجموعه آمار ایستگاههای موجود، متوسط بارندگی سالانه 236 میلی‌متر است که از 291 تا 386 میلی‌متر تغییر میکند. در این تحقیق صرفاً از آمار بارش سازمان هواشناسی کشور استفاده شد که این امر به دلیل طول مناسب دوره آماری، همگن بودن و کیفیت خوب آن‌ها میباشد. در بررسی اقلیم منطقه از روش دومارتن اصلاح شده استفاده شده است. جدول 2-1، طبقهبندی اقلیم را در روش دومارتن اصلاح شده نشان میدهد.
رابطه 2-1 A= PT+10که در آن: Ai، شاخص خشکی (ضریب خشکی)؛ P، متوسط بارش سالانه (میلی‌متر)؛ T، متوسط دمای سالانه (درجه سانتیگراد) میباشند.
جدول 2-1: طبقهبندی اقلیمها در روش دومارتن اصلاح شده
>55 55- 33 33- 28 28- 24 24- 20 20- 10 10- 0 مقادیر Ai
بسیار مرطوب ب بسیار مرطوب الف مرطوب نیمه مرطوب مدیترانه‎ای نیمه‎خشک خشک اقلیم
2-2- روش تحقیق
2-2-1- مطالعات کتابخانهای و اقدامات اولیه
جمعآوری اطلاعات، گزارشهای مطالعاتی و پژوهشهای قبلی انجام یافته در رابطه با موضوع تحقیق و مطالعه و بررسی آن‌ها:
1- در این مرحله اقدام به جمعآوری پژوهشهای قبلی گردید و نیز دادههای پایه با استفاده از مطالعات انجام شده توسط سازمانها و ادارات مربوطه تهیه شد. جمعآوری آمار و اطلاعات مختلف حوزه آبخیز از جمله: شدت بارندگی، دمای هوا و ارتفاع از طریق اداره هواشناسی استان اردبیل صورت گرفت.
2- بررسی موقعیت، وضعیت عمومی، زمینی و اقلیمی منطقه مورد مطالعه.
شناخت منطقه یکی از موارد مهم در مطالعات استحصال رواناب است که قبل از انجام مطالعات، موقعیت جغرافیایی، وضعیتهای عمومی پستی و بلندی، زمینی و نیز اقلیمی مورد بررسی قرار گرفت.
3- انتخاب و تهیه نقشههای پایه از منطقه تحقیق شامل توپوگرافی، زمینشناسی، کاربری اراضی، خاکشناسی و قابلیت اراضی با توجه به نیاز ضروری انجام طرح.
نقشههای توپوگرافی مورد نیاز طرح، با توجه به وسعت منطقه و دقت مورد نیاز با مقیاس 50000 :1 سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و نقشههای زمینشناسی با مقیاس 100000 :1 سازمان زمینشناسی کشور تهیه گردید. به علت عدم وجود سایر نقشههای مورد نظر طرح، اقدام به تهیه آن‌ها از روی عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای گردید.
4- تهیه و تامین عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای منطقه و انجام مطالعات سنجش از دور برای کسب اطلاعات مورد نیاز و تهیه نقشههای ضروری مورد نیاز طرح.
عکسهای هوایی 20000 :1 سال 1347 از طریق سازمان نقشهبرداری کشور و سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و نیز تصاویر ماهوارهای لندست TM و ETM+ مربوط به سالهای 1988 و 2002 از طریق سازمان فضایی کشور تهیه شدند.
2-2-2- تهیه نقشههای پارامترهای مؤثر در ایجاد رواناب
2-2-2-1- خطوط توپوگرافی و تهیه نقشه DEM منطقه
برای بررسی وضعیت توپوگرافی در منطقه از طریق GIS، اقدام به رقومیسازی خطوط توپوگرافی از روی نقشههای توپوگرافی شده و با تهیه نقشهی مدل رقومی ارتفاع، عمدتاً در قالب سه بحث عمده شیب، جهت و ارتفاع بررسیهای لازم صورت میگیرد.
برای تهیه نقشه DEM، ابتدا خطوط تراز منطقه از روی نقشه توپوگرافی50000: 1 وارد کامپیوتر شده و با اندازه پیکسل 20×20 متر (قدرت تفکیک زمینی 20 متری) رقومی شده است. در ایران سیستم تصویری UTM یکی از معمولترین روشها بوده و در این تحقیق نیز از این سیستم استفاده شده است (منطقه مورد مطالعه در داخل زون 39 شمالی بود، بنابراین تمامی مطالعات با در نظر گرفتن این زون زمین مرجع شده است). هر خط تراز در حین رقومی کردن، ارزشهای واقعی خود را میگیرند و بدین ترتیب در نقشه نهایی تهیه شده نیز ارزش هر خط تراز بیانگر ارتفاع از سطح دریای آن خط به متر میباشد (عبداللهی، 1381).
در این تحقیق نقشه DEM، خطوط تراز رقومی شده باید از طریق یک نرمافزار GIS مناسب درونیابی شود. برای تهیه نقشه DEM در نرمافزار ArcGIS 9.3 از طریق گزینه Topo to raster (3D) تهیه گردید.
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دریا
عامل ارتفاع از سطح دریا در حوزه آبخیز سمبورچای از آن جهت حائز اهمیت است که تاثیر ارتفاع در ایجاد رواناب به صورت غیر مستقیم و از طریق تبدیل نوع بارش از بارندگی به برف عمل میکند، چرا که از ارتفاع معینی به بالا، اغلب بارش به صورت برف میباشد و همانطوریکه میدانیم برف از طریق ذوب و نفوذ تدریجی، به طور متفاوتی نسبت به باران در ایجاد رواناب عمل میکند. برای تهیه نقشه طبقات ارتفاعی از نقشه DEM استفاده شد. به منظور کلاسهبندی نقشه ارتفاع به طبقات مختلف، منحنی تجمعی ارتفاع برای نقشه DEM تهیه شد.
2-2-2-3- نقشه شیب
مهم‌ترین عوامل توپوگرافی موثر در ایجاد رواناب منطقه شامل شیب، جهت و ارتفاع از سطح دریا میباشد. در صورت یکسان بودن سایر شرایط، هر چه مقدار شیب افزایش یابد رواناب ایجاد شده بیشتر خواهد بود که دلیل آن کاهش پایداری خاک خواهد بود. بسیاری از پارامترهای اقلیمی مانند بارش و دما با ارتفاع تغییر میکند. ارتفاع بر روی نوع و ویژگیهای نزولات تاثیر دارد. هرگاه ارتفاع از حد معینی تجاوز کند بارندگی به صورت برف نازل میشود. همچنین با افزایش ارتفاع، مقدار شیب دامنهها بیشتر میشود و رخسارههای بیرونزده و توده سنگی بیشتر مشاهده شده و سنگها ناتراواتر میشوند (سراجزاده، 1375). اختلاف ارتفاع بین نقاط مختلف در یک حوزه‌ آبریز، ناهمواریهای اراضی آن حوزه را نشان می‌دهد. نسبت اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله آن‌ها تحت عنوان شاخص شیب معرفی می‌گردد برای شناخت ناهمواری اراضی و شیب از معیارهای متفاوتی استفاده می‌شود. شیب حوزه‌های آبخیز اثر بسیار زیادی در واکنش هیدرولوژیک حوزه‌ها دارد. سرعت جریان‌های سطحی به طور مستقیم به شیب بستگی دارد. افزایش سرعت آب نیروی جنبشی آب و در نتیجه قدرت تخریبی و حمل آن را افزایش می‌دهد همچنین میزان نفوذ آب در خاک با افزایش شیب کاهش می‌یابد و نهایتاً حجم سیلاب و جریانهای سطحی مستقیماً به شیب حوزه بستگی دارد.
جهت برآورد و تعیین میزان شیب حوزه‌های آبریز روشها و روابط متعددی ارائه گردیده که برخی از آن‌ها عبارتند از روش شبکهبندی، روش هورتون، رابطه جاستین، روش شمارش خطوط تراز و .... در مطالعه حاضر با استفاده از GIS نقشه کلاس‌های شیب در مقیاس 50000 :1 و مشتمل بر 5 کلاس سطح حوزه آبخیز تهیه گردیده. برای تهیه نقشه شیب حوزه آبخیز، از نقشه DEM در محیط نرمافزار ArcGIS با استفاده از گزینهSpatial Analyst استفاده گردید. در این نرمافزار نقشه شیب را می‌توان به دو صورت درجه و درصد شیب تهیه کرد و قابلیت آن در این زمینه بسیار بالا بوده و از دقت زیادی برخوردار است (البته دقت نقشه تهیه شده به پارامترهای دیگری از قبیل قدرت تفکیک زمینی و دقت رقومیسازی نیز بستگی دارد). برای منطقه مورد مطالعه با توجه به نوع وهدف کار، مساحت زیرحوزهها، نقشه شیب به درصد تهیه شد.
برای محاسبه متوسط شیب زیرحوزهها، نقشه پلیگونی زیرحوزهها را با نقشه رستری شیب حوزه آبخیز سمبورچای در محیط نرمافزار ArcGIS با استفاده از نوار ابزار Spatial Analyst و سپس ابزار Zonal Statistics قطع داده شد و متوسط شیب برای هر زیر حوزه به دست آمد.
2-2-2-4- نقشه جهت شیب
جهت شیب جهتی است که اگر از بالای شیب به پائین نگاه کنیم سطح شیب به آن جهت متوجه است و در واقع جهتی است که از آن می‌توان خط عمود فرضی به خطوط تراز سطح شیب رسم کرد. مهمترین اثر جهت شیب در میزان دریافت نور خورشید و اثرات ناشی از آن جمله پیدایش اقالیم محلی یا موضعی است. در نیمکره شمالی زمین جهات رو به جنوب و غرب از جهات رو به شمال و شرق برای مدت طولانی‌تری در معرض تابش نور خورشید قرار می‌گیرند و به همین دلیل نیز گرم‌ترند. اثر تابش بیشتر و گرمای زیادتر جهت رو به جنوب و شرق موجب افزایش تبخیر و تعرق سالیانه و در نتیجه کاهش رطوبت خاک می‌شود و به همین علت نیز در جهات رو به جنوب و شرق وضعیت پوشش گیاهی ار نظر تراکم و نوع گیاهان نسبت به سایر جهات تفاوت دارد و اغلب از تراکم کمتری برخوردار است و نتیجتاً فرسایش خاک و تولید رواناب در این جهات بیشتر است (مهدوی، 1378).
اثر مهم دیگر شیب در ذوب شدن برف است. در جهات رو به جنوب و شرق به دلیل گرمای بیشتر، سرعت ذوب برف شدیدتر است. در این مناطق برف کمتری بر روی زمین میماند و ذوب آن به تدریج در زمستان و اوایل بهار انجام میگیرد. به همین دلیل جریان زمستانی رودخانهها در این مناطق بیشتر و جریانهای آن یکنواختتر است. در حالی که در حوزههای آبخیز با جهات رو به شمال و غرب دوام برف در زمستان بیشتر است و عمق و تراکم آن نیز بالاتر است (مهدوی، 1378).
برای تهیه نقشه جهات جغرافیایی نیز از ویژگی‌های خطوط منحنی میزان و خطوط رودخانه‌ها‌، نهرها و آبراهه‌ها و خطوط یالها و نحوه ارتباط یال و قله بر روی نقشه توپوگرافی استفاده می‌شود. تعیین جهت جغرافیایی بدین صورت می‌باشد که جهت هر یک از دامنه‌ها ( یعنی حد پایین یال و دره ) را نسبت به شمال جغرافیایی مشخص می‌نمایند. همانطور که میدانیم مقدار آزیموت از صفر تا 360 درجه تغییر میکند و برای مناطق مسطح، آزیموتی تعریف نمیشود که به همین خاطر در نقشه جهت تهیه شده، ارزش سلولهای مناطق مسطح به طور خاص (مثلا 1- و یا ؟) نشان داده میشود. در نقشه جهت تهیه شده، ارزش هر پیکسل بیانگر آزیموت آن میباشد.
برای کلاسهبندی نقشه جهت میتوان به صورت زیر عمل کرد (درویشصفت، 1379)، به طوری که:
1= شمال، آزیموت بین صفر تا 5/22 و نیز 5/337 تا 360 درجه.
2= شمالشرق، آزیموت بین 5/22 تا 5/67 درجه.
3= شرق، آزیموت بین 5/67 تا 5/112 درجه.
4= جنوبشرق، آزیموت بین 5/112 تا 5/157 درجه.
5= جنوب، آزیموت بین 5/157 تا 5/202 درجه.
6= جنوبغرب، آزیموت بین 5/202 تا 5/247 درجه.
7= غرب، آزیموت بین 5/247 تا 5/292 درجه.
8= شمالغرب، آزیموت بین 5/292 تا 5/337 درجه.
9 = اراضی مسطح با ارزش ویژه.
نقشه جهت توضیح داده شده به روش فوق، برای کلاسهبندی نقشه جهت به نه طبقه (با یک طبقه مسطح) میباشد که در صورت لزوم میتوان طبقات فوق را با هم تلفیق کرده و نقشه جهت چهار یا پنج طبقهای (با یک طبقه اضافی مسطح) تهیه کرد. برای تهیه نقشه جهت حوزه نیز از نقشه DEM در نرمافزار ArcGIS با دستور Spatial Analysis و انتخاب گزینه Aspect تهیه شدهاست. در نقشه جهت تهیه گردید.
2-2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه همباران و همدما
الف- بارش
در منطقه مورد تحقیق، مقدار بارش سالانه تحت تاثیر ارتفاع از سطح دریا، فصول مختلف سال و توپوگرافی منطقه میباشد. در بررسی مقدار و وضعیت بارش منطقه، از ایستگاههای اطراف حوزه آبخیز استفاده شده است. جداول 2-2 و 2-3 به ترتیب مشخصات کلی ایستگاهها و میانگین بارش سالانه را نشان میدهند.
جدول 2-2: مشخصات ایستگاههای بارانسنجی
برزند اصلاندوز انگوت پارسآباد مشکین اردبیل ایستگاه
´53-◦47 ´25-◦74 ´45-◦47 ´46-◦47 ´41-◦47 ´20 -◦48 طول جغرافیایی
´57-◦38 ´26-◦39 ´03-◦39 ´39-◦36 ´23-◦38 ´13-◦38 عرض جغرافیایی
1085 153 466 6/72 1561 1335 ارتفاع (متر)
جعفرلو مرادلو جعفرآباد قوشه قرهخان بیگلو گرمی ایستگاه
´43-◦47 ´45-◦47 ´05-◦48 ´56-◦47 ´39-◦47 ´05-◦48 طول جغرافیایی
´52-◦38 ´45-◦38 ´26-◦39 ´44-◦38 ´05-◦39 ´03-◦39 عرض جغرافیایی
1280 1380 174 1246 596 759 ارتفاع (متر)
جدول 2-3: میانگین بارندگی سالانه ایستگاههای بارانسنجی
جعفرآباد مرادلو جعفرلو قوشه قرهخانبیگلو گرمی به رزند اصلاندوز انگوت مشگینشهر پارسآباد اردبیل ایستگاه
4/277 8/272 9/304 8/258 6/296 3/353 344 1/285 4/319 6/353 6/265 6/278 متوسط بارش سالانه
ب-رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه
برای محاسبه رابطه ارتفاع- بارش، از آمار بارندگی ایستگاههای موجود و همچنین ارتفاع از سطح دریای ایستگاهها استفاده شد که در ابتدا نواقص آماری رفع شده و در نرمافزار Excel با وارد کردن ارقام بارش و ارتفاع در دو ستون مجزا، به نحوی که بارش در محور y و ارتفاع در محور x قرار گیرد، رابطه رگرسیونی این دو پارامتر از طریق نرمافزار Excel محاسبه شد (سعدی مسگری و قدس، 1384). رابطه رگرسیونی ارتفاع از سطح دریا- بارش (گرادیان بارندگی منطقه)، در منطقه تحقیق به صورت زیر به دست آمده است:
رابطه 2-2 P=0.050H+275.2 R²=0.625
که در آن: P، میزان درجه حرارت متوسط سالانه بر حسب سانتیگراد؛ H، ارتفاع از سطح دریا به متر میباشد.
برای بدست آوردن بارش متوسط حوزه آبخیز، از نقشه مدل رقومی بارش استفاده گردید. نحوه تهیه مدل رقومی بارش بدین شکل بوده که بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- بارش در Excel، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، DEM منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه همباران حوزه تهیه شده است. پس از تهیه نقشه مدل رقومی بارش، از طریق دستور Reclassify، اقدام به کلاسهبندی نقشه مدل رقومی بارش به 5 کلاس بارش شد. ج- رژیم حرارتی
رژیم حرارتی یک منطقه عبارت از تغییرات متوسط درجه حرارت هوا بر حسب زمان و در مدت یکسان است. هدف از بررسی درجه حرارت در محدوده طرح، تعیین رابطه گرادیان درجه حرارت و تعیین میانگین حرارتی منطقه بر اساس آمار ایستگاههای موجود بوده است.
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و میانگین دمای سالانه
با بررسی آمار درجه حرارت ایستگاههای ثبت درجه حرارت در منطقه، مشابه روش تهیه مدل رقومی بارش، برای تهیه نقشه درجه حرارت متوسط نیز، بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- درجه حرارت در Excel، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، مدل رقومی ارتفاع منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه همدما حوزه تهیه شده است. رابطه ارتفاع از سطح دریا- درجه حرارت (گرادیان درجه حرارت) در منطقه تحقیق به صورت زیر به دست آمده است همانند بارندگی:
رابطه 2-3 T=-0.003H+15.14 R²=0.824
که در آن:T، میزان درجه حرارت متوسط سالانه بر حسب سانتیگراد؛ H، ارتفاع از سطح دریا به متر.میباشد.
2-2-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف
2-2-3-1- مقدار بارش
مقدار بارندگی یک متغیر تصادفی بوده و میتوان دادههای موجود را بررسی و طبق قوانین توزیع آماری هنگامی که برازش مناسب وجود داشته باشد، حداکثر یا حداقل بارندگی را با دوره بازگشت مورد نظر تعیین نمود. فرم کلی معادلات مورد استفاده معمولا به صورت زیر است:
رابطه 2-4 PT=P+K.Sکه در آن: PT، حداکثر و یا حداقل بارندگی با دوره بازگشت معین T سال؛ P، میانگین بارندگی؛ K، ضریب فراوانی (ضریب تناوبی)؛ S، انحراف معیار دادهها میباشد.
در منطقه تحقیق، با استفاده از توزیع پیرسون تیپ III، مقادیر متوسط بارندگی سالانه در دورهبازگشتهای 2 و 10 سال محاسبه شد.
2-2-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته

21

3-2-2- تحلیل فضایی 18
4-2-2- روش تحلیل فضایی 18
5-2-2- دسترسی 19
6-2-2- روستا و جامعه روستایی 20
7-2-2- دهستان 20
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی) 21
9-2-2- آموزش و پرورش 23
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) 24
3-2- نظریه ها و دیدگاهها 26
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی 27
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها 34
4-2- نظریه سرمایه انسانی 36
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی 37
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی 37
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش 38
5-2- نظام آموزش و پرورش ایران 39
6-2- مقاطع تحصیلی آموزش و پرورش در ایران 42
1-6-2- دوره ابتدایی 42
2-6-2- دوره راهنمایی تحصیلی (متوسطه اول) 42
3-6-2- دوره متوسطه عمومی 43
4-6-2- دوره پیش دانشگاهی 43
7-2- ضوابط و استانداردهای مربوط به خدمات آموزشی 44
1-7-2- استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان در مدارس ابتدایی و راهنمایی 45
8-2- مدرسه هوشمند 47
1-8-2- پیشینه هوشمندسازی مدارس 48
2-8-2- اهداف ایجاد مدارس هوشمند 49
3-8-2- پیش نیازها جهت اجرای مدارس هوشمند 50
فصل سوم:
مواد و روش ها 1-3 - پیش درآمد 52
2-3- موقعیت، حدود و وسعت منطقه مورد مطالعه 54
3-3- ویژگیهای طبیعی منطقه 55
1-3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی 55
2-3-3- آب وهوا‌( اقلیم) 56
1-2-3-3- بادهای 120 روزه سیستان 62
3-3-3- منابع آب 62
4-3-3- خاکهای منطقه 64
5-3-3- وضعیت پوشش گیاهی 65
6-3-3- زندگی جانوری 65
4-3- ویژگیهای جغرافیای انسانی 66
1-4-3- بررسی وضعیت جمعیت منطقه 66
2-4-3- ترکیب جنسی جمعیت 68
3-4-3- وضعیت سواد 68
4- 4 – 3- کشاورزی 69
5-4-3- صنایع و معادن 70
6-4-3- فعالیت های عمرانی و خدماتی 71
1-6-4-3 مساکن روستایی 71
2-6-4-3- معابر و شبکه حمل ونقل 72
3-6-4-3- تأمین آب شرب 73
4-6-4-3- برق رسانی 73
5-6-4-3- خدمات بهداشتی و درمانی 73
6-6-4-3- سایر خدمات 74
7-4-3- ویژگی های فرهنگی و اجتماعی 74
8-4-3- جغرافیای تاریخی سیستان 75
9-4-3- آثار تاریخی منطقه 76

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

5-3- روش تحقیق 79
1-5-3- روشها و مراحل تحقیق 79
2-5-3- جامعه آماری 80
3-5-3-روش و ابزار گرد آوری داده ها 81
4-5-3- شاخص های مورد مطالعه 82
5-5-3- روش تجزیه و تحلیل اطلاعات 83
فصل چهارم
یافته های تحقیق 1-4- پیش درآمد 85
2-4- یافته های توصیفی و تحلیلی 85
1-2-4- تغییرات مربوط به تعداد جمعیت و خانوار روستاهای مورد مطالعه 88
2-2-4- مراکز آموزشی مقطع ابتدایی 91
1-2-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس ابتدایی در دهستان محمدآباد 92
2-2-2-4- درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 98
3-2-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس ابتدایی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 100
4-2-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 101
5-2-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس ابتدایی دهستان 105
3-2-4- مراکز آموزشی مقطع راهنمایی 108
1-3-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس راهنمایی در دهستان محمدآباد 108
2-3-2-4-درجه بندی مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 116
3-3-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 117
4-3-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 118
5-3-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس راهنمایی دهستان 123
4-2-4- مراکز آموزشی مقطع متوسطه 124
1-4-2-4- پراکندگی و دسترسی به مراکز آموزشی متوسطه در دهستان محمدآباد 126
2-4-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مراکز آموزشی متوسطه دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 133
3-4-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 134
4-4-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس متوسطه دهستان 136
3-4- آزمون فرضیات 137
1-3-4- آزمون فرضیه نخست 138
2-3-4- آزمون فرضیه دوم 139
فصل پنجم
جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات 1-5- جمع بندی 143
2-5- نتیجه گیری 144
3-5- پیشنهادات 147
منابع 152
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه 14
جدول 1-2 -استانداردهای آموزشی و تعداددانش آموزان آنها در مدارس ابتدایی 46
جدول 2-2 -استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان آنها در مدارس راهنمایی 46
جدول 3-2-استانداردها و ضوابط خدمات آموزشی در مناطق روستایی کشور 47
جدول 1-3- مساحت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1391 54
جدول 2-3- وضع جوی منطقه سیستان بر حسب ماه: سال 1389 58
جدول 3-3- ویژگیهای عناصر اقلیمی منطقه سیستان 59
جدول 4-3- آمار تعدادی از عناصر اقلیمی ایستگاه سینوپتیک زابل طی سالهای 90-1380 60
جدول 5-3- تعداد جمعیت و خانوار شهرستان هامون در سالهای 1385 ، 1390 67
جدول 6-3- وسعت و تراکم جمعیت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1390 67
جدول 7-3- تعداد حانوار وجمعیت از نظر جنسیت در شهرستان هامون و دهستان محمدآباد در سال 1385 68
جدول 8-3- تعداد افراد باسواد و بی سواد بر حسب جنس در شهرستان هامون 69
جدول 9-3-طول محور های روستایی آسفالته شهرستان هامون در سال 1390 72
جدول 10-3- مراحل انجام تحقیق 80
جدول 1-4- طرح اتصال مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-1391 88
جدول 2-4- تعداد خانوار و جمعیت روستاهای مورد مطالعه دهستان محمد آباد در سالهای 1385 و 1390 89
جدول 3-4-مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع ابتدایی سال 92-1391 94
جدول 4-4- آمار مدارس ابتدایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان 97
جدول 5-4- وضعیت مدارس ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 از حیث درجه استاندارد آموزشی 98
جدول 6-4- مقایسه فضاهای آموزشی مقطع ابتدایی دهستان ازنظر محوطه و زیربنا با استانداردهای آموزشی درسالتحصیلی 92-91 101
جدول 7-4- توزیع کارکنان مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد از لحاظ جنسیت در سال تحصیلی 92-1391 107
جدول 8-4 مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع راهنمایی در سال تحصیلی 92-1391 112
جدول 9-4- آمار مدارس راهنمایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 115
جدول 10-4- مقایسه فضاهای آموزشی مدارس راهنمایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 121
جدول 11-4- آمار مدارس مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 131
جدول 12-4- مقایسه سرانه فضاهای آموزشی زیر بنا در مدارس متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 (متر مربع) 135
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-2-اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS 25
شکل 2-2- مدل فون تانن 29
شکل 3-2- سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر 30
شکل 4-2 -سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری 32
شکل 5-2- سطح بندی سکونتگاههای روستایی 36
شکل 1-3-نقشه تقسیمات سیاسی استان سیستان و بلوچستان 53
شکل 2-3- منحنی آمبروترمیک منطقه سیستان 57
شکل3-3- نمودار خلاصه پارامترهای محاسباتی دمای هوا در ایستگاه زابل 61
شکل 1-4- نمودار ستونی تعداد آموزشگاههای مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل 2-4- نمودار ستونی تعداد دانش آموزان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل3-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون از لحاظ مدرک تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 87
شکل 4-4- نمودار ستونی جمعیت سالهای 1385 و 1390 روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمدآباد 90
شکل 5-4- نقشه پراکندگی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 93
شکل 6-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 95
شکل 7-4- نمودار ستونی درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 در مقایسه با استانداردهای آموزشی 99
شکل8-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان (آموزشی،اداری و خدماتی) مقطع ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 106
شکل 9-4- نقشه پراکندگی مدارس راهنمایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 110
شکل 10-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی دهستان محمدآباد به مدارس راهنمایی در سال تحصیلی 92-91 113
شکل11-4- نقشه پراکندگی مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 127
شکل 12-4- نمودار ستونی مقایسه جمعیت دانش آموزی مدارس متوسطه دهستان محمدآباد به تفکیک رشته تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 128
شکل13-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 129
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه
لفظ آموزش وپرورش در مفهومی وسیع به کلیه فرآیندهایی اطلاق می شود که زندگی فرهنگی را برای انسان تأمین می کند (جرالد ال،1389،11).
آموزش و پرورش فرآیندی زگهواره تا گور است که در هر جامعه ایی وجود داشته و اشکال گوناگونی دارد، از یادگیری براساس تجربه های زندگی تا آموزش و پرورش آموزشگاهی، از اجتماعات صنعتی تا غیر صنعتی، از محیط های روستایی تا شهری، بنابراین آموزش و پرورش یک پدیده اجتماعی است (علاقه بند، 1372، 4) .
آموزش رسمی نهاد مهمی برای انتقال دانش و فرهنگ از نسلی به نسل دیگر و پرورش آن دسته از خصایص آدمی است که به بازده اقتصادی، ثبات اجتماعی و ایجاد دانش های جدید کمک می کند، بخشی از این دانش همان نظری است که جامعه نسبت به خود نظام مدرسه پیدا می کند، برای آنکه یک نهاد نقش مهمی در جامعه ایفا کند لازم است مشروع باشد یعنی مردمی که از آن استفاده می کنند، باید معتقد باشند که این نهاد در خدمت منافع و نیازهای آنان است (کانوی، 1367، 13).
امروزه بسیاری از متفکران و متخصصان تعلیم و تربیت که طرفدار برداشتی نو و دیدی تازه در زمینه اصلاحات آموزشی هستند، بر این باورند که برنامه ریزی اصلاحات به منظور تجدید نظر اساسی در عملکرد گذشته و کنونی نظام های تعلیم و تربیت هر کشور باید در پرتو بررسی پیشینه تاریخی تحولات آموزش و پرورش و تحلیل وضعیت کنونی نظام آموزشی صورت گیرد، زیرا در این صورت می توان با دیدی تازه و جامع عواملی را که موجب رکود فعالیتهای فرهنگی و علمی
و شکل گیری دشواریهای کنونی نظام آموزشی شده است، شناسایی کرد (کانل ، 1373، 694).
اصولاً ساختار نظام آموزش و پرورش در ابعاد دوگانه بررسی می شود که عبارتند از:
1- بعد عمودی نظام که شامل مراحل تحصیلات رسمی با توجه به سن ورود به مدرسه و تعداد سالهای تحصیل در هر مرحله تحصیلی است.
2- بعد افقی نظام آموزش و پرورش که به تقسیمات درونی هر یک از مراحل تحصیلی یا دوره های آموزشی که شامل شاخه ها و رشته های تحصیلی است، اطلاق می شود مانند رشته های نظری و فنی و حرفه ایی در دوره متوسطه (آقازاده، 1388، 23).
مسئولان برنامه های اصلاحی آموزش و پرورش ممالک موفق معتقدند که اصلاح کمی و کیفی آموزش و پرورش باید از مقاطع تحصیلی پایین تر آغاز گردد تا بتوان شرایط تحول برای مقاطع بالاتر را مهیا ساخت، آنان تأکید دارند که بازسازی و اصلاح آموزش و پرورش فرآیندی نیست که بتوان آن را با اقدام ضربتی آن هم از رأس و قلّه ی هرم آموزشی آغاز کرد، بلکه اقدام اصلاحی متناسب و سنجیده باید از قاعده هرم آموزشی یعنی از سطح آموزش قبل از دبستان و آموزش ابتدایی شروع گردد تا بتوان آن را به صورت فرآیندی فراگیر و همه جانبه به سطوح بالای آموزشی (دوره متوسطه و آموزش عالی) هدایت کرد.اما متأسفانه این توصیه کارشناسان در فرهنگ برنامه ریزی کشور ما جایگاه شناخته شده ایی ندارد (همان،1388، 221-220).
با توجه به اینکه در اصل سوم قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران به مسئله آموزش و پرورش و تربیت بدنی رایگان برای همه در تمام سطوح تأکید شده است و همچنین سطح بالای آموزش و سواد از ملاک های توسعه انسانی کشورها محسوب می شود لذا دسترسی جوامع روستایی و شهری به خدمات آموزشی و پراکنش مناسب مراکز آموزشی از اهمیت زیادی برخوردار است.
در این پژوهش وضعیت دسترسی دانش آموزان دهستان محمد آباد شهرستان هامون در منطقه سیستان به مراکز آموزشی ابتدایی، راهنمایی و متوسطه با استفاده از روش تحلیل فضایی و نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS مورد بررسی قرار می گیرد.
چارچوب اصلی این پژوهش ابتدا در فصل اول تحت عنوان مقدمه وکلیات تحقیق شامل بیان مسئله، سئوالات تحقیق، فرضیات تحقیق، اهمیت و ضرورت انجام تحقیق، اهداف تحقیق ، پیشینه ی تحقیق (مطالعات داخلی و خارجی) محدوده ی موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق می باشد.
فصل دوم شامل مبانی نظری تحقیق است که در آن پیش در آمد، تعاریف و مفاهیم و دیدگاه ها و نظریه ها ذکر می گردد.
در فصل سوم این پژوهش بعد از پیش در آمد ابتدا کلیات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در قالب ویژگی های طبیعی و انسانی و سپس به بیان مواد و روش ها، جامعه آماری و روش ها و ابزار گردآوری داده ها و روش تجزیه و تحلیل اطلاعات پرداخته شده است.
فصل چهارم شامل یافته های تحقیق به صورت پیش درآمد و یافته های توصیفی بدست آمده از بررسیهای میدانی در سه مقطع ابتدایی، راهنمایی و متوسطه و آزمون فرضیات می باشد.
و فصل پنجم به جمع بندی ، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات می پردازد.
2-1- بیان مسئله
انسان موجودی است تغییر پذیر با توانایی های بالقوه نامحدود که این توانایی ها می تواند تحت نظام و برنامه ریزی آموزشی و پرورشی به فعل تبدیل شود و جوامع انسانی را از مواهبی بسیارگران برخوردار نماید، بهبود در نحوه انجام وظیفه، امکان استفاده بیشتر از منابع محدود داخلی، کاهش هزینه ها و سرانجام تحقق هر چه بهتر هدف های سازمانی آنگاه میسر است که قابلیتها و مهارتهای منابع انسانی براثر آموزش و بهسازی تقویت شوند تا بتوانند نقش و سهم خود را در تلاشهای توسعه ایفا کنند (میر سپاسی، 1372، 297).
در قرن اخیر گرایش شدید به آموزش و پرورش رسمی، گسترش قابل ملاحظه مراکز آموزشی را سبب گردید و برداشت جامعه را درباره ی رسالت و مسئولیت مدرسه به کلی دگرگون کرد (معیری، 1381، 23).
مربیان، مدیران و معلمان بر کارکرد مدرسه در جهت تنویر افکار تأکید می کنند، اینها مدعی اند که آموزش رسمی جز مهمی از فرآیند مادام العمر آموزش و پرورش است که نه تنها شناخت پدیده های مهم بلکه خود فرآیند یادگیری را نیز به جوانان می آموزد، کار فرمایان، مدرسه را وسیله ایی برای فراهم آوردن مهارتها و آماده ساختن جوانان برای کارکردهای اقتصادی در جامعه ای که مرتباً تکنولوژی پیچیده تر می شود، می دانند (کانوی. 1367، 13).
امروزه گروه عظیمی از مردم کشور ما نیز تحصیل و در نتیجه پیشرفت را یکی از نیازهای اساسی خود می دانند. اکنون تعداد زیادی از انسان ها بایستی از حداقل دانش روز برخوردار باشند که این حداقل از مجموع چندین برابر حداکثر چند قرن گذشته بسیار بزرگتر و بیشتر و دارای کیفیتی کاملاً متفاوت است. لازم به یادآوری است، هر چه بر تعداد جمعیت دانش آموزی افزوده می شود از کیفیت تدریس و برنامه های آموزش و پرورش کاسته می شود، از طرف دیگر بدلیل عدم توجه به خصوصیات فردی فراگیران، تعدادی از آنها درس و مدرسه را رها کرده و جزء افراد کم سواد در می آیند، لذا باید متناسب با افزایش تعداد دانش آموزان توجه به آموزش متناسب، صورت گیرد. از نقطه نظر هزینه و مخارج این حقیقت مسلمی است که بایستی هر ساله مبلغ قابل توجهی بر بودجه آموزش و پرورش افزود و اگر دخالت کشورهای استعمارگر در امور سایر کشورها نبود معقول این بود که رقم اول بودجه هر کشور به جای امور نظامی به آموزش و پرورش اختصاص یابد. در جامعه اسلامی ما توجه به آموزش و پرورش منبعث از تأکید دین اسلام و قرآن کریم و سنت و سیره پیامبر و ائمه اطهار است، لذا پرورش نیروی انسانی خلاق و هماهنگ با معنویات حکومت اسلامی رسالتی است که بر دوش دستگاه تعلیم و تربیت قراردارد و تحقق آن ضامن موفقیت سایر سازمانها و نهادهای اجرایی کشور می باشد، به عبارتی دیگر توسعه اقتصادی و اجتماعی یک کشور مرهون توسعه آموزشی و فرهنگی است (عسکری و محسنی نیا، 1373، 48) .
باتوجه به اینکه در بعضی موارد عدم ساماندهی و عدم توزیع مناسب مراکز آموزشی در دهستان محمد آباد مشاهده می شود و در برخی از روستاها کمبود فضای آموزشی وجود دارد و در برخی دیگر از روستاها، فضاهای آموزشی ساخته شده بلا استفاده باقی مانده است و همچنین در بعضی از روستاها وضعیت مدارس از استانداردهای آموزشی فاصله دارد و این موارد باعث افت تحصیلی، ترک تحصیل و بازماندن دانش آموزان از تحصیلات بالاتر می شود لذا تحقیق حاضر تحت عنوان (تحلیل فضایی دسترسی به مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون) صورت گرفته است.
3-1- سئوالات تحقیق
1- آیا پراکنش مراکز آموزشی دهستان محمد آباد از نظر فضایی، متناسب با جمعیت روستایی می باشد؟
2- بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی چه ارتباطی وجود دارد؟
4-1- فرضیات تحقیق
1- آرایش فضایی متناسبی بین پراکندگی مراکز آموزشی با جمعیت روستایی دهستان وجود ندارد.
2- هماهنگی زیادی بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی وجود ندارد.
5-1- اهمیت و ضرورت تحقیق
کارکرد آموزشی در هر سرزمین زیر بنای توسعه اقتصادی - اجتماعی می باشد، جامعه ایی که از نظر سطح سواد و تخصص از موقعیتهای مناسب برخوردار نباشد، امکان ارتقاء کیفی برای جمعیت آن وجود ندارد، بنابراین گسترش خدمات آموزشی در ایجاد زمینه های مناسب برای توسعه اقتصادی - اجتماعی نواحی روستایی لازم است (مطیعی لنگرودی، 1390، 118- 117).
یکی از ابزارهای مهم برنامه ریزی در اختیار داشتن اطلاعات و آمار از وضع موجود می باشد که به برنامه ریز این امکان را می دهد تا با بررسی مسائل و تنگناها و تجزیه و تحلیل داده های آماری امکان تدوین برنامه ایی منطبق با مقتضیات زمان و مکان را فراهم آورد. از میان انواع برنامه ریزیها، برنامه ریزی آموزشی اساسی ترین و بنیادی ترین آنها می باشد، از عناصر مهم در فرآیندهای آموزشی وجود امکانات فیزیکی نظیرساختمان، تأسیسات و تجهیزات مربوطه می باشد که تأمین آن بویژه در کشورهای در حال توسعه بدلیل محدودیت منابع مالی تنگناهایی را در امر آموزش ایجاد می نماید، در کشور ما توجه به این امر مستلزم مکان گزینی مناسب فضاهای آموزشی است تا از این طریق ضمن بهره برداری کامل از فضا و امکانات، بازدهی مطلوب از سرمایه گذاری در این بخش حاصل آید و با توجه به اینکه تحقیق علمی اساسی ترین وسیله برای کنترل، اصلاح، تغییر و توسعه تعلیم و تربیت می باشد، لذا با انجام چنین پژوهش هایی می توان بعضی از مشکلات و نارساییهای موجود در بخش آموزش و پرورش مناطق روستایی را شناسایی کرد و در جهت حل این مشکلات راهکارهایی ارائه نمود.
به عنوان مثال بررسی امکانات موجود آموزش و پرورش در کشور نشان می دهد که این نوع امکانات در روستاهای کشور کمتر از امکانات موجود در شهرها است و این مسئله از زمان های گذشته تا کنون در روند مهاجرت روستاییان به نقاط شهری تأثیر گذار بوده است.
6-1- اهداف تحقیق
1- شناسایی توزیع فضایی مراکز آموزشی موجود در دهستان محمد آباد.
2- تعیین ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود با استانداردهای آموزشی جهت تصمیم گیری برای آینده.
7-1- پیشینه تحقیق
بطور طبیعی هر پژوهشی در تداوم پژوهش های پیشین به انجام می رسد، هم از دوباره کاریها در آن اجتناب می شود و هم از داده های تحقیقات پیشین برخوردار می گردد، ارتقا دانش نیز به همین تداوم وابسته است. (ساروخانی، 1385، 146).
بررسیهای بعمل آمده نشان می دهد که در زمینه تحلیل فضایی و مکانی دسترسی به مراکز آموزشی پژوهش هایی انجام گرفته است که نمونه هایی از مطالعات داخلی و خارجی عبارتند از:
1-7-1- مطالعات داخلی
- ناصری وجی واد (1384) تحلیل توزیع مکانی مراکز آموزشی با استفاده ازGISرا انجام دادند، نتیجه اینکه: کاربریهای عمومی در بسیاری از شهرها قادر به ارائه خدمات مطلوب به شهروندان نمی باشند، دستیابی به چنین هدفی منوط به شناخت معیارها و ضوابطی است که در مکان یابی مراکز خدماتی مورد استفاده قرار می گیرد، براین اساس اهم مشخصه ها: سازگاری، مطلوبیت و ظرفیت است که هر یک در زیر مجموعه خود به ضوابط کمی منتهی می شود و بدین لحاظ سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از توابع تحلیل مکانی و براساس ترکیب عوامل و لایه های اطلاعاتی وضعیت موجود استقرار مدارس به لحاظ تناسب یا عدم تناسب با سایر کاربریهای شهر مورد استفاده قرار می گیرد.
- احد نژاد روشتی و همکاران (1391) در تحلیل پراکنش فضایی مراکز آموزشی منطقه 8 تبریز اعلام کردند که در این تحقیق با استفاده از روش های تحلیل نزدیک ترین همسایه و شاخص موران و با توجه به نتایج بدست آمده از مدل های ارزیابی چند معیاری و تحلیل سلسله مراتبی و ترسیم نقشه GIS مشخص شده است که بیشترین پراکنش های فضایی آموزشی در قسمت جنوب و جنوب غربی این منطقه قرار دارد و الگوی منظمی ندارد.
- غفاری گیلانی و همکاران (1390) در مطالعه مکان گزینی مدارس راهنمایی شهر آستارا به این نتیجه رسیدند که استفاده توام قواعد چند معیاری و قابلیت های GIS در انتخاب مسیر مناسب در روند ساماندهی مراکز آموزشی مؤثر است.
- محمدی و همکاران (1391) در مطالعه مکان یابی مدارس راهنمایی شهر کازرون به این نتیجه رسیدند که در شهر کازرون کمبود مدارس راهنمایی و توزیع ناعادلانه آنها به شدت احساس می شود و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS و مدل همپوشانی شاخص ها بهترین مکان ها برای احداث مدارس راهنمایی پیشنهاد شده و اولویت بندی نیز صورت گرفته است.
- فرج زاده اصل و رستمی (1383) توزیع مراکز آموزشی در سطح شهرک معلم کرمانشاه را با استفاده از GIS برای مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان به تفکیک پسرانه و دخترانه ارائه کردند، نتایج نشان می دهد شهرک معلم کرمانشاه با کمبود فضای آموزشی مواجه است و نیازمند مکان های جدید برای احداث مدارس است.
- معصومی و فرج زاده در سال 1385 تحلیل فضایی کتابخانه های عمومی منطقه 12 تهران را با استفاده از GIS انجام دادند، نتیجه اینکه: با وجود کم بودن جمعیت منطقه 12 تهران نسبت به سایر مناطق، ولی تعدادکتابخانه ها از فراوانی بیشتری برخوردار است و کتابخانه های موجود، توزیع فضایی مناسبی ندارند و دسترسی به کتابخانه ها نیز در وضعیت مطلوبی قرار ندارد.
- نسترن (1382) در پژوهشی تعادل فضایی و پراکندگی نماگرهای آموزشی در مناطق شهری اصفهان را تبیین کرده و ضمن به تصویر کشیدن عدم تعادل در توزیع فضایی شاخص های آموزشی شهر اصفهان، راهکارهای دستیابی به وضع مطلوب و توزیع بهینه شاخص ها و زمینه های مناسب محرومیت زدایی را مورد بحث قرار داده است.
- اکبری (1390) در تحلیل فضایی و برنامه ریزی نارسائی های مراکز خدمات شهری یاسوج به این نتیجه رسید که شهر یاسوج به تناسب شدت گیری توسعه ی کالبدی و افزایش جمعیت از نظر ارائه خدمات شهری دچار نارسایی است و نتیجه این نوع توسعه کالبدی شتاب انحراف از استاندارد شاخص های خدماتی بوده است.
- کریمیان بستانی (1390) روند توزیع مراکز آموزشی در شهر زاهدان با تأکید بر عدالت اجتماعی را طی سال های 88-1380 بررسی نمود، نتایج تحقیق نشان می دهد: توزیع کنونی مراکز آموزشی در شهر زاهدان نه تنها در مناطق سه گانه متفاوت است بلکه طی سال های 88-1380 از روند نابرابری تبعیت نموده است، رشد ناموزون شهر نشینی در شهر زاهدان زمینه ساز نابرابری اجتماعی بویژه در امکانات آموزشی در بین شهروندان بوده است. همچنین، روند توزیع امکانات آموزشی به سوی عدم تعادل و تمرکزگرایی در منطقه2 است زیرا ضریب جینی در سال مبدأ محاسبه 985% و در سال مقصد 978% می باشد که حاکی از بیشتر شدن شکاف برخورداری از خدمات آموزشی بین مناطق شهری زاهدان است و با این روند شهر به سوی عدم تعادل پیش می رود و در نهایت دستیابی به مقدمات عدالت اجتماعی و توسعه پایدار در این شهر مشکل خواهد بود.
2-7-1- مطالعات خارجی
Moller (1998) مکان یابی مراکز آموزشی را در شهر کپنهاک دانمارک تحلیل کرده است. وی در این تحقیق الگویی برای مکان یابی فضاهای آموزشی ارائه کرده که بر مبنای محدوده بندی ثبت نامی فضاها با توجه به مسیرهای انتخابی صورت گرفته است.
Kucerova and kucera ( 2012 ) در تحقیقی با عنوان تغییرات در توزیع فضایی مدارس ابتدایی و اثر آنها بر جوامع روستایی به این نتیجه رسیدند که مدارس روستایی سازمان هایی فرهنگی، اجتماعی و آموزشی کاملی می باشند که از بسیاری از جهات با مدارس شهری متفاوت می باشند، نزدیکی و دسترسی به آنها اثرات فراوانی بر عملکردهای جوامع روستایی و زندگی روستاییان دارد، در نتیجه تغییر کلی جامعه، بهبود در حمل و نقل و کاهش جمعیت در مناطق خارج از شهر، تعداد مدارس ابتدایی همراه با متراکم شدن آنها در مناطق پرجمعیت تر کاهش می یابد. تأثیر نزدیکی مدارس بر زندگی روزانه در جوامع روستایی در مناطق خارج از شهر در مقایسه با وضعیت شهرهایی که در طی دوره مشاهده به صورت دموکراتیک اداره شدند تغییراتی نشان نداد.
Wang and Luo ( 2005) ارزیابی عوامل فضایی و غیر فضایی برای دسترسی به خدمات بهداشتی و سطح بهداشت را انجام دادند، نتیجه آنکه اوضاع نامساعد اجتماعی، اقتصادی، آموزشی و موانع فرهنگی مثل کمبود مدرسه در مناطقی که از لحاظ دسترسی به خدمات بهداشتی و درمانی ضعیف هستند می تواند موثر باشد.
در مطالعه سازمان یونسکو (1996)، سطح بندی حوزه نفوذ هر یک از مدارس در نقاط شهری براساس فاصله و زمان انجام شده است، در این پژوهش، مناطق کمبود و مازاد مدارس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی تعیین و با تحلیل های شبکه مسیرهای بهینه برای دسترسی به فضاهای آموزشی مشخص شده است.
Gordon and Monastiriotis ( 2006 ) در تحقیقی با عنوان (آموزش، مکان ، آموزش: تحلیلی فضایی از نتایج آزمون مدارس راهنمایی انگلیسی) به این نتیجه رسیدند که رابطه بین جغرافیا و مدرسه ارتباطی دو جانبه می باشد، از یک طرف گمان می رود که نرخ رتبه های بالای امتحانی در سطح منطقه ایی مرتبط با ترکیب عالی و مناسب مسکونی، اجتماعی و همچنین مرتبط با عملکرد اقتصادی قوی تر می باشد، از طرف دیگر، ترکیب جمعیت منطقه ایی، فشارهای بازار کار و سیاستهای آموزشی منطقه ایی هم بر نرخ موفقیت مدرسه و هم بر شرایطی که تحت آن مدارس عمل می کنند تاثیر می گذارد.
Oakes (2006) در پروژه - ریسرچای تحت عنوان ( استراتژی های فرهنگی و توسعه: مفاهیمی برای مناطق روستایی چین) به این نتیجه رسید که استراتژی توسعه فرهنگی و آموزشی در روستاهای چین نشانه ی توسعه اقتصادی است.
Muleya (2006) طی تحقیقی که در مناطق روستایی زامبیا انجام داده است، مشکلات سکونتگاههای روستای را در مسائلی از قبیل دسترسی به مراکز و تسهیلات آموزشی، بهداشتی، مقاومت ساختمانها، حمل و نقل و زیست محیطی یافته است، در این راستا فرآیند برنامه ریزی را از دو بعد کاربری اراضی و برنامه ریزیهای اقتصادی، اجتماعی و آموزشی دانسته است.
8-1- محدوده موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق
آموزش و سواد، دو مقوله اساسی در توسعه فرهنگی و زمینه ساز دستیابی به توسعه پایدار انسانی به شمار می روند، سواد و آموزش بالاتر زمینه دستیابی به شغل بهتر، شرایط بهتر زندگی و انسانی تر کردن زندگی را فراهم می سازد و اجتماعی معقول تر و فضای متعادل را فراهم می آورد. نابسامانی در توزیع مناسب مراکز آموزشی و فقدان یک منطقه بندی مناسب در توزیع امکانات آموزشی و فاصله از استانداردهای آموزشی باعث دوری سکونتگاهها از عدالت اجتماعی خواهد شد، بر این اساس این تحقیق در صدد شناسایی توزیع مراکز آموزشی و بررسی ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی با استاندارد های آموزشی در روستاهای دهستان محمد آباد شهرستان هامون می باشد. در بررسی موضوع این پژوهش بعد از تصویب طرح پیشنهادی در خرداد ماه 1392، عملیات بررسی منابع مکتوب و جمع آوری داده ها و اطلاعات مرتبط با موضوع از همان خردادماه شروع شد و پس از تدوین کلیات تحقیق و مبانی نظری موضوع تحقیق در قالب فصول 1 و 2 از شهریورماه هم مطالعات میدانی و حضور در روستاها برای جمع آوری اطلاعات مربوط به شاخص های تحقیق و توزیع فضایی مراکز آموزشی انجام گرفته است. مکان های مورد مطالعه عبارتند از کلیه مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون به تفکیک مدارس ابتدایی، راهنمایی و متوسطه که اسامی روستاهای دارنده این مراکز در جدول شماره 1-1 ذکر شده است.
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه
ابتدایی
تمبکا، فیروزه ای، باغک، کیخا، دهکول، بهرام آباد، دهمیر، دک دهمرده، ابراهیم آباد، عباسیه، حمزه آباد، ذوالفقاری، شهرک بزرگ، چهارخمی، گزموم، پل اسبی، ده رضا، کوشه سفلی، کوشه علیا، سدکی، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، دیوانه و محمد آباد
راهنمایی فیروزه ای، کیخا، بهرام آباد، ابراهیم آباد، ذوالفقاری، شهرک، کوشه سفلی، سدکی، شهریاری، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، چهار خمی و محمدآباد
متوسطه سدکی، توتی، دولت آباد، تمبکا و محمد آباد
فصل دوم
مبانی نظری تحقیق

1-2- پیش درآمد
در راستای تبیین و ارائه چارچوب نظری تحقیق، این فصل به دو بخش جداگانه تقسیم شده است بخش اول تعاریف و مفاهیم: در این بخش محقق بر آن است تا به تعریف مهمترین واژه ها و مفاهیم مرتبط با موضوع از جمله فضا، فضای جغرافیایی، تحلیل فضایی، دسترسی، روستا، جامعه روستایی، دهستان، توزیع فضایی، آموزش و پرورش و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بپردازد.
و بخش دوم دیدگاهها و نظریه ها: در این بخش سعی بر آن است تا به تحلیل دیدگاهها و نظریه های ارائه شده در راستای موضوع تحقیق پرداخته شود.
2-2 تعاریف و مفاهیم
1-2-2- فضا
فضا یکی از پیچیده ترین واژه های علمی است که در بین علوم مختلف با برداشتهای متفاوتی مصطلح بوده و در قلمرو هر علم تعریف خاصی از آن ارائه شده است. مفهوم فضا درابعاد وسیع و جامع خود، تجلی گاه رابطه میان تمام فعالیتهای انسانی است. واژه نامه نوین جغرافیایی فضا را پهنه ای از سرزمین تلقی می کند که در صحنه آن نظام های جریانی و فعالیتی، صورت بندیهای خاص خود را خلق می کنند. تعریف دیگر فضا عبارت است از گستره ی پیوسته ایی که در آن اشیاء و پدیده ها قرار گرفته و حرکت می کنند (آسایش و مشیری، 1389، 70) .
برخی از نویسندگان مانند اولمن فضا را مترادف با واژه ی موقعیت یعنی جایی که رابطه ی بین مکان ها را ممکن می سازد تعریف کرده است (رضوانی، 1391، 87).
2-2-2- فضای جغرافیایی
در جغرافیا، مفهوم فضا، به صورت علمی تقریباً از دهه ی 1950، با پروژه - ریسرچفرد کورت شیفر در مورد استثناگرایی در جغرافیا وارد ادبیات جغرافیایی شد. در جغرافیا، مفهوم فضا به دو صورت بکار گرفته می شود:
1- فضای مطلق که دارای کیفیت عینی، واقعی، مشخص و طبیعی می باشد.
2- فضای نسبی که بطور مداوم در اثر نیازهای اجتماعی، اقتصادی و شرایط تکنولوژیک در وسعت و فرم تغییر می یابد (شکویی، 1386، 286).
فضای جغرافیایی، فضایی است که مکان آن در زمین قابل تعیین است و از مجموعه ایی از مناسبات ترکیب پذیرفته و متحول می شود. فضای جغرافیایی فضایی است که مرحله ایی از دگرگونی را پشت سر نهاده و وجه مرئی آن را چشم انداز تشکیل می دهد، در جغرافیا، فضای جغرافیایی شامل فرآیندهای طبیعی تغییر یافته بوسیله انسان، شرایط اجتماعی تولید و تقسیم اجتماعی کار در یک مجموعه نظام یافته می باشد. بطور کلی فضای جغرافیایی ، تجلی گاه رابطه تمام فعالیتهای انسانی و مبین سطوح توسعه یافتگی جوامع می باشد (آسایش و مشیری، 1389، 71 -70).
3-2-2- تحلیل فضایی
روشی است برای تحلیل و تفسیر پدیده ها و نقاط که در مکان ها و فضاها پراکنده اند. یکی از ابزارهای تحلیل فضایی سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است.
جغرافیای انسانی را می توان به عنوان نوعی هندسه یعنی دانش فضایی به شمار آورد، فضایی که در آن نقاط، ساکنان و واقعیتهای جغرافیایی پراکنده شده اند و با چنین برداشتی می توان به تحلیل فواصل، تصاویر، ثابتها و متغیرها پرداخت، در تحلیل فضایی از داده های آماری استفاده می شود و فرجام کار آن به تمهید الگوهایی می انجامد که در نهایت، در امر سازماندهی یک سرزمین به کار می آیند (دروئو،1371،61).
4-2-2- روش تحلیل فضایی
در روش تحلیل فضایی ارتباط بسیار قوی میان انسان و محیط او برقرار می گردد. این تکنیک و روش های متداول آن به محققان کمک می نمایند، تا عناصر فضایی تشکیل دهنده محیط را شناسایی نموده و ضمن برقراری ارتباط متقابل میان عناصر، تحلیل جامعی از محیط به عمل آورند. مهمترین بعد فضایی، استفاده از رویکرد مطالعه انسان و پدیده های فیزیکی محاط بر آن است. با این روش، می توان به مکان رخداد پدیده ها آگاهی پیدا کرده و به چرایی این رویداد پاسخ داده شود: تحلیل فضایی در حقیقت مجموعه ایی از ابزارها، فنون و روش شناسی است که از طریق علم اطلاعات جغرافیایی انجام می پذیرد. در این تحلیل مجموعه ای فضایی از رفتار انسان مورد توجه قرار گفته، و امکان مطالعه در توزیع فضایی، الگوها و فرآیندهای مرتبط با پدیده های اجتماعی، اقتصادی، جمعیتی و جغرافیایی مهیا می گردد. مهمترین ابزارهایی که در تحلیل فضایی به کار گرفته می شوند، سیستم های اطلاعات جغرافیایی، سیستم های تعیین موقعیت جهانی، سنجش از دور و آمار فضایی است (ذاکری، 1383، 93).
5-2-2- دسترسی
وجود یک تعریف قابل قبول برای دسترسی مشکل است زیرا دسترسی توسط برخی عوامل تحت تأثیر قرار می گیرد. دسترسی به مفهوم کاهش فاصله مکانی بین محل زندگی و تمرکز تسهیلات و خدمات و محل کار است، یعنی افراد متقاضی در کوتاهترین فاصله مکانی- زمانی (فضایی) به تسهیلات عمومی دسترسی داشته باشند که این امر به طور طبیعی مسأله عدالت اجتماعی و فضایی را در سطح مناطق مختلف برقرار می سازد. بطور کلی دسترسی به عنوان آزادی یا توانایی مردم برای برآوردن نیازهای اساسی به خاطر حفظ کیفیت زندگی تعریف شده است (رهنما و ذبیحی، 1390، 7).
در تحلیل سهولت دسترسی، عامل زمان- فاصله در دسترسی به خدمات تعیین می شود و برنامه ریزان و جغرافیدانان می توانند ضعف یا فقدان یا گسترش خدمات را در توسعه ی روستایی در یابند، همچنین ظرفیت سرمایه گذاری در بخش های ویژه برای افزایش سهولت دسترسی خانواده های روستایی و کاهش شکاف در عرضه ی خدمات بین خرده نواحی داخل ناحیه بخوبی مشخص می گردد (شکویی، 1373، 325).
6-2-2- روستا و جامعه روستایی
عدد جمعیت، نوع معیشت، وجود شهرداری، ساخت اجتماعی و اقتصادی از شاخص هایی هستند که می توانند مبنای تعریف روستا محسوب گردند. و در بعضی از منابع در تعریف روستا آمده است، روستا به جایی گفته می شود که شغل اکثریت مردم کشاورزی است در تعریف دیگر که امروزه ملاک تمایز شهر از روستا در ایران محسوب می شود وجود شهرداری است و براین اساس به سکونتگاههایی که شهرداری نداشته باشند روستا اطلاق می شود (وثوقی، 1369، 11).
در سال 2002، ویلیام وکاتچین، بیان کرده اند که نباید روستا را به سادگی در قالب دسته ایی از امور قابل مشاهده و توصیفی تعریف کرد. تعریف روستا باید شامل یک کلیت، محلی بودن و فعال بودن باشد که نشان دهنده ی ترکیب منحصر به فردی از نمایش جهانی است. تعاریف روستا بر پایه ویژگی محلی و مکانی قرار دارد که اثر آن در ساختارهای اصلی در سطح محلی از قبیل نمایش اجتماعی وجود دارد(Williams and Cutchin, 2002, 112-113).
جامعه روستایی به گروهی از انسان ها اطلاق می شود که دارای نحوه زندگی مشابه، زبان، آداب و رسوم و مقتضیات اجتماعی مشترکند. شیوه زندگی افراد در جامعه روستایی، عموما غیر رسمی است و چنین جوامعی دارای آداب و رسوم قوی و پایداری هستند (اشرفی، 1388، 115).
7-2-2- دهستان
دهستان از به هم پیوستن چند روستا، مکان و مزرعه ی همجوار در یک محدوده ی جغرافیایی معین تشکیل می شود که از لحاظ محیط طبیعی و انسانی همگن بوده و امکان خدمات رسانی و برنامه ریزی در سیستم و شبکه واحدی را فراهم می نماید. حداقل جمعیت دهستان با در نظر گرفتن وضع پراکندگی و اقلیمی کشور به سه درجه ی تراکمی زیاد (8000 نفر)، متوسط (6000 نفر) و کم (4000 نفر) تقسیم می گردد. مرکز دهستان، روستایی از همان دهستان است که مناسبترین مرکز خدمات روستایی آن محدود ه باشد (با در نظر گیری موقعیت یک نقطه از همان مجموعه با رعایت سهولت دسترسی و میزان جمعیت). برای ایجاد سهولت در خدمات رسانی و دسترسی، ارگان های ذیربط موظف اند نسبت به جذب تدریجی مزارع و مکان ها و روستاهای کوچک و همجوار که چندان آباد نیستند، در مراکز دهستانها و یا روستاهای بزرگ اقدام نمایند. در تعیین محدوده ی دهستان شاخص های اوضاع طبیعی منطقه از جمله حوضه آبخیز، پستی و بلندی و آب و هوا باید رعایت گردد (رهنمائی، 1369، 50-49).
دهستان قسمتی از تقسیمات کشوری است که معمولاً از چند روستا یا ده تشکیل می شود و خود قسمتی از یک بخش است و دهستان بوسیله ی دهدار اداره می گردد (جعفری، 1363، 61).
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی)
چگونگی قرارگیری عناصر، پدیده ها ، نقاط و مکان ها بر روی سطح زمین، پراکندگی یا توزیع فضایی نامیده می شود. پراکندگی جغرافیایی از ارکان مهم و عمده ی مطالعات جغرافیایی بوده، به فهم و ادراک و بررسی خصوصیات موقعیت های جغرافیایی کمک می کند. به طور معمول جغرافیدانان از نقشه ها برای نشان دادن توزیع جغرافیایی پدیده ها در روی سطح زمین یا قسمتی از آن استفاده می کنند. جغرافیا، پدیده ها و فرآیندهایی را که به شکل همسان بر سطح زمین پراکنده نشده اند، مطالعه می کند. شرایط خاص مکان ها به شکل شگفت آوری بر پراکندگی مردم بر سطح زمین تأثیر می گذارد.پراکندگی انسان ها بر فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی هم اثر گذاشته است. علت پیدایش جغرافیا این است که ویژگی های محیط کره زمین و مردمی که درآن زندگی می کنند، از جایی به جای دیگر تفاوت دارد. بنابراین جغرافیا بر گونه گونی سطح زمین تأکید می ورزد و به مطالعه پراکندگی عواملی می پردازد که سبب تمایز یک قطعه زمین، از قطعه دیگری می شوند. درک پراکندگی عوامل جغرافیایی در روی سطح زمین، پیش نیاز درک کره زمین و انسان های ساکن آن است، زیرا این پراکندگی شرایط متفاوتی را ایجاد می کند که بر حیات در مکان های خاص تأثیر می گذارند. جوهر یک عامل جغرافیایی ایجاب می کند که آن عامل به صورت بی قاعده ایی روی سطح زمین، توزیع شده باشد ، به طرقی که سبب تمایز سطح زمین شود. یک مفهوم بنیادی از جغرافیا این است که برای دریافت پدیده ها و فرآیندها در هر مکان، به این تفاوتها یک ویژگی بارز ببخشد. این امر که برخی از مکان ها نسبت به مکان های دیگر برای مقاصد خاصی، بهتر است، برای مردمی که روی زمین زندگی می کنند، اهمیت خاصی دارد. به طور معمول توزیع فضایی دارای سه ویژگی است:
الف- تراکم نسبی: شامل تعداد پدیده ها و عناصر مورد مطالعه، تقسیم بر مساحت منطقه مورد مطالعه است.
ب- تفرق: بر خلاف تمرکز، شاخصی است که مقدار پخش یک پدیده و میزان پراکندگی یا تمرکز آن را در یک منطقه یا مکان نشان می دهد.
ج- بافت: طرز قرارگیری هندسی عناصر و پدیده ها را در فضا، بافت گویند که از جمله آنها می توان بافت خطی، بافت متمرکز و بافت متفرق را نام برد (پور احمد، 1388، 103-101).
عوارض طبیعی و پدیده های انسانی بطور یکسان و یکنواخت در نواحی جغرافیایی دیده نمی شوند بلکه پراکندگی آنها از نظر نوع و شکل به صورت نامساوی انجام می گیرد بطوری که در بعضی نواحی وجود پاره ایی از عوامل طبیعی و انسانی در سطوح گسترده تر و در بعضی دیگر به صورت محدودتر ظاهر می شوند. گاهی نیز ناحیه ایی فاقد یک یا چند پدیده ی طبیعی و انسانی است، علل پیدایش، ظهور، تکوین و همچنین عدم وجود آنها در مقیاسهای ناحیه ایی مورد مطالعه ی جغرافیا است (شکویی، 1364، 44).
9-2-2- آموزش و پرورش
برای واژه آموزش و پرورش تعاریف زیادی در منابع مختلف ذکر شده است اما در ذیل 3 مورد از این تعاریف ذکر شده است:
جان دیویی: آموزش و پرورش دوباره ساختن یا سازمان دادن تجربه است، به منظور اینکه معنای تجربه گسترش پیدا کند و برای هدایت و کنترل تجربیات بعدی، فرد را بهتر قادر سازد.
ژان ژاک روسو: آموزش و پرورش هنر یا فنی است که به صورت راهنمایی یا حمایت نیروهای طبیعی و استعدادهای فراگیر (متربی) و با رعایت قوانین رشد طبیعی و با همکاری خود او برای زیستن تحقق می پذیرد.
امیر حسین آریان پور: آموزش و پرورش عبارت است از فرآیند هدایت و جهت دهی عمدی تجارب انسانی.
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
تمامی علومی که به نحوی با GIS در اتباط هستند ، نظیر جغرافیا،برنامه ریزی شهری، عمران، کشاورزی، جنگلداری، محیط زیست، زمین شناسی و... هر کدام تعاریفی ازGISدارند، اما در اینجا چند تعریف از نظر علوم جغرافیایی ذکر شده است:
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است برای جمع آوری، ذخیره سازی، کنترل، ادغام، پردازش، تحلیل و نمایش داده هایی که مرجع آنها زمین می باشد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک فناوری اطلاعاتی است که داده های فضایی و غیر فضایی را ذخیره، تحلیل و نمایش می دهد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک سیستم مدیریت پایگاه اطلاعات برای وارد کردن، ذخیره، بازیافت، تحلیل و نمایش اطلاعات فضایی (بعد مکانی) می باشد. آنچه از همه ی این تعریف استنباط می شود این است که GIS اولاً یک سیستم است که شامل اجزای منسجمی است که برای هدف خاصی تنظیم شده اند. ثانیاً نیاز به داده ها دارد که این داده ها فضایی و غیر فضایی هستند و می توانند نگهداری و بازیابی شوند.ثالثاً قدرت تحلیل دارد و می تواند بین داده های فضایی و غیر فضایی ارتباط منطقی برقرار کند(آسایش ومشیری،1389،277).
اهداف یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GISعبارتند از:1- گسترش بهره وری در به کارگیری نقشه ها و اطلاعات جغرافیایی2- بهبود مدیریت اطلاعات جغرافیایی3- ایجاد شیوه های راهبردی برتر در استفاده از اطلاعات جغرافیایی به منظور تقویت فرآیند تصمیم گیری(همان،1389،288).
امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتند از:1- انجام عملیات فضایی: بوسیله این سیستم امکان تحلیل همگانی و فضایی عوارض و روابط میان آنها براساس مختصات جغرافیایی وجود دارد2- ارتباط و پیوند بین انواع اطلاعات: در این سیستم، امکان ذخیره انواع اطلاعات و انواع نقشه های شماتیک به شکل فایلهای رایانه ایی وجود دارد. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند پنج عمل اصلی زیر را بر روی داده های مکانی و غیر مکانی انجام دهد: دریافت، ذخیره، پردازش، تحلیل و خروجی.

مهمترین استفاده و کاربردGISربط داده های کمّی و کیفی به مکان و فهم رابطه های موجود بین مکان ها است. اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی برGISمانند سه رأس یک مثلث هستند که با نبود هر یک از آنها مثلث پایگاه اطلاعاتی ناقص خواهد شد. این اجزا که در شکل 1-2 دیده می شوند عبارتند از موقعیت مطلق، موقعیت نسبی و ویژگیها(همان،1389،279).
شکل 1-2- اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS

منظور از موقعیت مطلق مختصات جغرافیایی x و yاست، و منظور از موقعیت نسبی، موقعیت توپولوژیک عارضه است یعنی موقعیت عارضه مورد نظر نسبت به سایر عوارض مجاور و منظور از ویژگیها چیستی آن عارضه است. این اطلاعات، معمولاً به صورت نقشه های مختلفی که نشانگر شرایط توپوگرافی، منابع آب، نوع خاک، جنگل، مراتع، اقلیم، زمین شناسی، جمعیت، املاک، تقسیمات کشوری و پدیده های زیر بنایی می باشد و به وسیله قابلیتهای انطباق و ترکیب اطلاعات فضایی و غیر فضایی GIS ارائه می گردد. این سیستم ابزار ایده آلی برای تجزیه و تحلیل داده های جغرافیایی، محیطی و فضایی و پیوند آنها با اطلاعات اجتماعی و اقتصادی محسوب می شود (همان،1389،280).
3-2- نظریه ها و دیدگاهها
نظریه (تئوری) در لغت به معنای اندیشیدن و تحقیق آمده است که از تئوریای یونانی گرفته شده است. با گسترش علوم، مفهوم این واژه نیز توسعه یافته و به اندیشیدن و تحقیق درباره ی هر مسئله ایی اطلاق شده است (توسلی، 1373، 204).
نظریه، مجموعه ایی از گفتارهایی است که بر مبنای قواعد منطبق با یکدیگر در ارتباط باشد و مبین بخشی از واقعیت گردد. در این تعریف، تأکید بر چند نکته زیر موضوع بحث را روشن می سازد:الف- نوع خاصی از گفتارها به عنوان عنصر اساسی نظریه ب- ارتباط میان این گفتارها بر مبنای قواعد منطبق (قیاس) ج- تبیین واقعیت (از راه قیاس) به عنوان هدف د- تطبیق نظریه با واقعیت (شکویی، 1364، 89).
البته شکی نیست که هر نظریه ایی در پی کشف حقیقت و قراردادن آن در حیطه عمل و تجربه است تا بتوان صحت و سقم آن را مشخص کرد، چرا که نظر و عمل مکمل یکدیگر هستند، هر چند برخی تعاریف بر نظری یا عملی بودن صرف آن تأکید می نماید (پاپلی یزدی و ابراهیمی، 1381، 12).
دیدگاه را می توان بر مبنای تفکرات افراد یا گروهها طبقه بندی کرد. گروه های ذینفع، طبقات اجتماعی، پیروان فرهنگ ها و خرده فرهنگها، هر یک از دیدگاه خاصی تبعیت می کنند. افتراق در ادراکات، اعتقادات و نگرشها، در شکل گیری دیدگاهها، نقش عمده ایی دارند. از آن میان در مفهوم دیدگاه ، دو عامل بیش از همه مهم به نظر می رسد:1- طبقات اجتماعی2- فرهنگها (شکویی، 1386، 122).
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی
دیدگاههای فضایی یکی از مهمترین مباحثی است که از نیمه دوم قرن بیستم به صورت گسترده ایی در مطالعات جغرافیایی رواج یافته است. از دهه 1950، جغرافیا به عنوان علم فضایی ، ابتدا در دانشگاه واشنگتن واقع در سیاتل آمریکا مورد توجه قرار می گیرد . این مکتب جغرافیایی می گوید : ابعاد فضایی سطح سیاره زمین موضوع مهم در علم جغرافیا است و در جهت تحلیل آن، به آمارها، نظریه ها، کامپیوتر، ساخت مدلهای جغرافیایی و ریاضی، نظریه مکان مرکزی، نظریه های اقتصادی، روش های کمی و بلاخره به تحلیل سیستمی نیازمندیم. در تحلیل فضایی، الگوهای سکونتگاهی، تدوین نظام فضایی در میزان جمعیت به وسعت مکان شهرها ، شهرکها و روستاها، محلات و مراکز ناحیه ای مورد تأکید قرار می گیرد(خانی،1371،100).
فرد کورت شیفر یکی از پیشگامان مهم مکتب تحلیل فضایی می گوید: در جغرافیا، باید تأکید بیشتر روی آرایش و انتظام پدیده ها در یک مکان صورت گیرد و توجه کمتری به خود پدیده ها معمول گردد (همان، 1371، 102).
یکی از نظریه ها و دیدگاههای فضایی مربوط به موضوع این تحقیق پراکندگی فضایی است: از نظر دیویدهاروی ، به تعداد عملکردهای انسانی و فرآیندهای اجتماعی فضاهای نسبی وجود دارد، در دیدگاه علم فضایی، مردم در فضاهای نسبی زندگی می کنند. پراکندگی فضایی، مجموعه ایی از واقعیتهای عینی است. هر یک از این واقعیتهای عینی، دارای محل استقرار ویژه و یک سطح مشخص می باشد. پراکندگی فضایی واقعیتهای عینی، بد انسان آرایش یافته است که می توان از نظر تراکم، الگویابی و پخش آنها به تحلیل و تدوین قوانین مربوطه پرداخت. در اغلب موارد، در شناخت پراکندگی فضایی، تنها روی یک پدیده ی واحد تأکید می کنند تا در جستجوی قوانین و صورتبندی پراکندگی فضایی پدیده، توفیق یابند. تصمیم گیری، ساز و کار اساسی در همه مسائل جغرافیایی است، در جغرافیا تصمیم گیری تأثیرات خود را در پراکندگی فضایی فعالیتهای انسانی، به صورت نمودی عینی ظاهر می سازد. مثلاً تصمیم گیری در مورد کاربری زمین در مزارع، چهره های مختلف جغرافیایی خلق می کند. از این رو، حاصل تصمیم گیری، بوسیله ی گروهها، افراد و سازمانهای دولتی، شکل گیری مجدد جغرافیایی است. روشن است که تصمیم گیریهای گروهی، فردی و دولتی، در زمینه محل استقرار فعالیتهای انسانی و یا کاربری زمین، در خلأ فکری صورت نمی گیرد، بلکه هر تصمیم گیری از یک سیاست یا ایدئولوژی و تفکر خاص تأثیر می پذیرد، یعنی در هر تصمیم گیری، همه ی شرایط محیطی، فرهنگی واقتصادی که تصمیم گیرندگان در داخل آن عمل می کنند تأثیر گذار می باشد. پراکندگی پدیده های جغرافیایی یا فعالیتهای اقتصادی، در سراسر سطح زمین و یا در داخل یک ناحیه، تحت شرایطی، شکل گیری الگوها را امکان پذیر می سازد. در سطح زمین، هر الگوی فضایی، غالباً از سه فرم هندسی نقاط (گره ها)، خطوط و حوزه ها و یک سطح جغرافیایی تشکیل می شود و محصول فرآیند فضایی ساختار فضایی است که در آن ، فضا بوسیله فرآیندهای اجتماعی، اقتصادی و طبیعی سازمان می یابد. این سازمان یابی از محل استقرار عناصر و اجزاء داخلی یک پراکندگی فضایی تأثیر می پذیرد. محل استقرار هر جزئی نسبت به هر یک از اجزا دیگر و جایگاه هر جزئی نسبت به همه ی اجزا، با هم و توام سازمان یابی فضایی را شکل می دهند. در واقع، ساختار فضایی، از آرایش و سازمان یابی پدیده ها که نتیجه ی فرآیندهای طبیعی، اجتماعی و اقتصادی است بوجود می آید (شکویی، 1386، 295-289).
نظریه و دیدگاه فضایی دیگری که مرتبط با موضوع این تحقیق می باشد نظریه مکان های مرکزی است نخستین تلاش برای شرح الگوهای مکانی را فون تانن با انتشار کتاب سرزمین منفرد به عنوان یکی از بانیان تئوری مکانی مطرح می سازد. وی فاصله محل زندگی کشاورزان را نسبت به یک بازار مرکزی براساس بهره موقعیتی در یک مدل دوایر متحمدالمرکز تشریح می نماید. شهر بزرگی را تصویر می کند که با دشتی بزرگ با حاصلخیزی یکنواخت، احاطه شده است. این شهر محدوده روستایی خود را از نظر کالا و خدمات تأمین می کند و برای عرضه مازاد تولیدات کشاورزی نواحی روستایی، بازار فراهم می سازد، در مدل فون تانن هزینه های حمل و نقل اهمیت بسیاری دارند. در نتیجه، کالاهای حجیم و سنگین و کالاهایی که هزینه حمل و نقل آنها بالاست در مجاورت شهر تولید می شوند و کالاهای سبک و کم حجم یا با هزینه حمل و نقل پایین در مکان های دورتر تولید می شوند. بدین ترتیب نظامی از دایره هایی هم مرکز، پیرامون شهر مرکزی بوجود می آیند. وی از طریق این مدل به دنبال بدست آوردن مناسب ترین محصول و کاربری زمین در یک ناحیه روستایی و اقتصاد کشاورزی است (شکل 2-2)(جمعه پور، 1385، 119).

شکل 2-2- مدل فون تانن
در عین حال اصطلاح مکان مرکزی با نام والتر کریستالر و کار پیشگامانه او با عنوان مکانهای مرکزی جنوب آلمان پیوند دارد. مرکزیت عبارت است از نقشی که یک مکان در رابطه با نقاط دیگر بر عهده دارد. مفاهیم کلیدی نظریه مکان مرکزی، دامنه کالا و ارزش آستانه هستند که به طور ضمنی به سلسله مراتب زیستگاهها و مرکزیت یک مکان ویژه دلالت می کنند. دامنه کالا در واقع مسافتی است که مردم برای تأمین خدمات و کالاهای معینی حاضر به طی آن می شوند. حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه کالا و خدمات خاص، ارزش آستانه را تشکیل می دهد. براساس مدل کریستالر سکونتگاهها را می توان در سطح ملی به مکانهای مرکزی رده بالاتر، رده پایین تر، پایین ترین رده و مکان های مرکزی معین طبقه بندی کرد. مرکزیت یک مکان براساس جایگاهی که در طبقه بندی به دست می آورد منعکس می شود (شکل 3-2)(همان،1385،121).

شکل 3-2 - سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر
مدل اصلی کریستالر متکی بر اصل بازاریابی است. نتیجه کاربرد این اصل پدید آمدن روابط متقابل سلسله مراتبی بین مکان های مرکزی است. توزیع مکان های مرکزی در فضای ناحیه ایی به گونه ای است که هر مکان در مرتبه خاص خود کالاها و خدمات مراکز فرودست خود را عرضه می کند. در این سلسله مراتب بازاری میدان برد کالا با سطح سلسله مراتب مکان مرکز و امکانات و قدرت خرید خریداران و شکل و ماهیت خدمات و تولید در رابطه است کریستالر معتقد بود که سلسله مراتب مرکزی می تواند براساس هر یک از اصول زیر ایجاد شود:
الف) اصل بازاریابی یا عرضه:در این حالت برای هر مرکز فرعی حداکثر حق انتخاب مراکز اصلی وجود دارد. در این نوع سلسله مراتب هر مکان مرکزی یک سوم هر شش مرکز فرعی تابعه خود به اضافه خود مرکز اصلی را زیر نفوذ دارد که معادل 3 مرکز می شود، کریستالر این مقدار را ارزشK می نامد که معادل شمارکل سکونتگاه های سطح معینی است که توسط یک مکان مرکزی متعلق به سطح بالاتر، خدمت داده می شود.
ب) اصل ترابری: در سلسله مراتبی که براساس این اصل شکل می گیرد، فاصله بین مراکز اصلی و فرعی به حداقل می رسد. در این حالت مراکز تا حد بیشتری در مسیر ترافیک بین مراکز اصلی قرار می گیرند. از آنجا که مراکز فرعی در مسیر بین مراکز اصلی واقع شده اند، وابستگی دوگانه دارند، بنابراین مطابق اصل ترابری ارزشKچهار است، یعنی هر مرکز اصلی نصف 6 مرکز فرعی به اضافه خود را زیر پوشش می گیرد.
ج) اصل اداری:اگر سکونتگاه ها مطابق این اصل استقرار یافته باشند هر مرکز، کنترل کامل 6 مرکز فرعی خود را بر عهده می گیرد و وابستگی تقسیم شده مراکز فرعی وجود ندارد، در نتیجه در این حالت ارزش K مساوی V خواهد بود یعنی 6 مرکز زیر نفوذ به اضافه خود مرکز اصلی است. (شکل 4-2)

شکل 4-2 - سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری
کریستالر معتقد است که الگوی استقرار براساس اصل بازاریابی بیشترین کارآیی را برای مصرف کنندگان روستایی و توزیع فرآورده های روستایی دارد، در حالی که الگوی ترابری کاراترین الگوی استقرار برای عرضه کنندگان شهری و الگوی اداری کاراترین الگو برای بوروکراتهای شهری است. این سه نوع نظم غیر قابل جمع نیستند و مناطق بزرگ می توانند ترکیبی از چند شکل فضایی را با هم داشته باشند. از میان همه مدل های تعیین استقرار فضایی، نظریه مکان مرکزی احتمالاً از همه پخته تر و مشهورتر است. اهمیت این نظریه درباره استقرار محل های سکونت، بسیار است، اما از آنجا که تنها با بخش خدمات سروکار دارد، تبیینی که ارائه می دهد جزئی است و کل ساختار فضایی را تبیین نمی کند. نظریه مکان مرکزی الگوی کاملی از سلسله مراتب سکونتگاهی در سطح نواحی را عرضه می دارد.مهمترین انتقاد وارد بر الگوی مکان مرکزی کریستالر این است که از ناحیه، برداشتی ذهنی و آرمانی بدون توجه به تفاوتهای طبیعی نواحی و رفتارهای انسانی کرده است.(همان،1385 ،123-119).
علاوه بر کریستالر، معروف ترین مدل ها در رابطه با ساختار سازمانی سکونتگاههای روستایی و سلسله مراتب مکان مرکزی، مدل لوش و گالپین است. تجزیه و تحلیل لوش مبتنی بر شبکه روستاهای کشاورزی است که در یک دشت زراعی به شکل مثلث پراکنده شده اند. گالپین و پیروانش مکان های مرکزی را از دیدگاه روستایی تجزیه و تحلیل کردند و از این راه سلسله مراتب عملکردی را به صورت تجربی به دست آوردند. به طور کلی تمامی نظریه های مکان مرکزی بر چهار اصل استوارند:1- یکسانی چشم انداز فرهنگی و فیزیکی2- نواحی واحد نامحدود3- قابلیت دسترسی یکسان مکان های مرکزی در تمام جهات 4- رفتار منطقی مصرف کننده. البته چنین شرایطی در سیستم های فضایی واقعی وجود ندارد و مهمترین انتقادی که بر این الگوها وارد شده است، نیز برهمین اصول است (همان، 1385، 124).
به این ترتیب در یک منطقه باید نظامی از آبادیهای مرکزی در مقیاس ها و اندازه های مختلف براساس بعد و کشش عرصه ی خدماتی و نوع فعالیتهای مستقر در آنها وجود داشته باشد. مقایسه ی اصول تئوری های مرکزیت مکانی و به ویژه تئوری کریستالر، با کیفیت خاص پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران به عنوان نقطه ی شروع، می تواند زمینه ایی برای شکل گیری تئوریهای مربوط به توضیح چگونگی پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران باشد (معصومی اشکوری، 1385، 98).
مکانهای مرکزی، مراکزی کانونی هستند که در آنها کالاها (بویژه کالاهای خدماتی و کشاورزی) و خدمات گوناگون (مانند آموزش وخدمات بهداشتی - درمانی) برای برآوردن نیازهای سکونتگاههای کوچک تر پیرامونی ارائه می شود. بنابراین می توان سکونتگاههای روستایی را براساس کارکردهای خدماتی آنها رده بندی کرد و با توجه به جایگاه هر یک از روستاها در ارائه خدمات و کالاها، آنها را در سطح معینی جای داده، به سطح بندی خدماتی سکونتگاهها پرداخت (سعیدی، 1390، 119).
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها
در برنامه ریزی توسعه مناطق روستایی تعیین درست مراکز روستایی و مکان های توزیع خدمات اهمیت بسیاری دارد. ایجاد سازمان فضایی مناسب و ساخت مکانی مطلوب اهداف اصلی برنامه های توسعه مناطق روستایی را تشکیل می دهد. منظور از سازمان فضایی ساختار سلسله مراتبی سکونتگاهها، شبکه های ارتباطی که آنها را به هم وصل می کند و جریانهای برقرار بین آنها است. منظور از ساخت فضایی نیز ترکیب این عوامل یا ترتیب مکانها، شبکه یا خطوط پیوند و روابط یا کارکردهاست. سازمان فضایی مناسب، دارای ساخت سلسله مراتبی است که هر مرتبه براساس جایگاهی که اشغال کرده کارکردهای خود را در سیستم ایفا می کند (جمعه پور،1385 ،181).
الگوی روابط متقابل بین سکونتگاهها در صورتی که شرایط اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و سیاسی یکسانی برای همه آنها تصور شود، می تواند براساس این دو اصل تفسیر شود:1- اصولا مردم برای دستیابی به خدمات یا رفع نیازهای خود براساس قانون کمترین تلاش، مسیرهایی را انتخاب می کنند که با پیمودن حداقل فاصله حداکثر نیازهای خود را برآورده سازند.2- مردم مستقر در سطح پایین تر مکان های مرکزی همیشه برای رفع نیازهای خود به سوی سطح بالاتر سکونتگاهها حرکت می کنند. البته به شرط اینکه سکونتگاه بالاتر جاذبه کافی برای جذب مردم سکونتگاه پایین تر را از نظر ارائه کارکردهای مختلف داشته باشد. این دو شرط تعیین کننده چهارچوب جریان روابط متقابل بین نقاط مختلف در سلسله مراتب سکونتگاهی است (Maurya, 1991,67) .
هر چند ملاحظات اجتماعی، فرهنگی و سیاسی نیز در کنار رفتارهای اقتصادی در انتخاب مکان تأمین نیازهای خدماتی یا برآورده ساختن سایر نیازها توسط مردم اثر می گذارد، اگر به این اصل توجه داشته باشیم که همه روستاهای کوچک و بزرگ از نظر اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و دیگر عوامل نمی توانند تمامی نیازهایشان را با اتکا به خود برطرف نمایند، این مسئله روشن می شود که ارتباط بین سکونتگاهها در زمینه پوشش دادن نیازهای همدیگر به عنوان یک سیستم فضایی واحد اجتناب ناپذیر است. ساماندهی این ارتباط و جریانهای بین سکونتگاههاست که نیاز به برنامه ریزی فضایی را برای نواحی روستایی ایجاد می کند. در انتخاب مراکز روستایی در مراتب مختلف سکونتگاهی برای انتخاب درست مکان های استقرار خدمات و کارکردها به چند نکته باید توجه کرد که این نکات شامل موارد زیر است:1- انتخاب نقاط در هر سطح از سکونتگاهها که صورت گیرد، باید به گونه ایی باشد که مناسب ترین ارتباط سلسله مراتبی را برقرار سازند، بطوری که هر کدام از نقاط به بهترین شکل نقش خود را ایفا کند.2- الگوی ارتباط بین نقاط با در نظر داشتن پیمودن حداقل فاصله دسترسی به خدمات و کارکردهای مختلف تعریف شود.3- انتخاب مراکز توزیع خدمات یا کارکردها در مناطقی که هنوز هیچگونه الگویی از توزیع خدمات بویژه در سطوح پایین سکونتگاهها شکل نگرفته است به مراتب آسان تر از وقتی است که الگوی نامناسب و ناکارآمد شکل گرفته باشد.4-در شرایط مساوی سکونتگاههایی که نقشها و کارکردهای بیشتری بر عهده دارند یا جاذبه کارکردی بیشتری دارند از قابلیت بالاتری برای انتخاب به عنوان مرکز در مقایسه با نقاط هم سطح برخوردارند (Solanki and Dikit, 1991,173).
در سطح بندی روستاها، می توان به منظور خدمات رسانی، روستاهای کوچکتر رابه روستاهای بزرگتر و همجوار خود پیوند داد. (به طور مثال دو یا سه روستای سطح اول به یکی از روستاهای سطح دو، و مجموعه چند روستای سطح یک و دو را به روستایی در سطح سه ارتباط
داد، و بدین ترتیب، پیوند بین روستاهای سطوح پایین تر را با روستاهای سطوح بالاتر ایجاد نمود. در چنین شرایطی، هر گاه مجموعه ایی از روستاهای سطوح یک، دو و سه که از نظر تعداد جمعیت در حد ارزش آستانه (حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه ی کالا و خدمات خاص می باشد) برای ارائه یک نهاد خدماتی باشند، می توان روستای سطح سه را برای استقرار نهاد خدماتی مورد نیاز سایر روستاها انتخاب نمود(شکل5-2) (مطیعی لنگرودی، 1390، 122).

شکل 5-2 - سطح بندی سکونتگاههای روستایی
4-2- نظریه سرمایه انسانی
یکی از نظریه های مرتبط با آموزش و پرورش نظریه سرمایه انسانی است. پژوهش های متعدد پیرامون رابطه ی آموزش و بهره وری از همبستگی فراوان آنها خبر می دهند یعنی اثرهای مثبت سرمایه گذاری در زمینه ی سرمایه های انسانی بر توسعه منطقه ایی مشهود است، بدین ترتیب پدیده ی رسیدن به سرمایه گذاری در سرمایه ی انسانی و باز بودن درهای تبادل فضایی از عوامل تعیین کننده ی توسعه منطقه ایی می باشد (معصومی اشکوری، 1367، 77).
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی
تعریف سرمایه انسانی عبارت است از: «ارتقاء و بهبود ظرفیت تولید افراد» هنگامی که از تشکیل سرمایه انسانی صحبت می شود، زمانی است که سرمایه گذاریهای مالی (چه به صورت مخارج تحصیلی و چه به صورت فداکاری و هزینه فرصتهای از دست رفته) صورت پذیرفته تا تغییرات و تحولاتی در افکار و افعال فرد به وجود آورد. این تغییرات و تحولات که در درون افراد متبلور شده و غیرقابل انفکاک می باشد و آنان را قادر می سازد تا:1- کالاها و خدمات بیشتر و یا بهتری تولید کنند.2- درآمدهای پولی بالاتری تحصیل کنند.3- درآمدهای خود را عاقلانه مصرف کنند.4- از زندگی لذت بیشتری ببرند. می توان از موارد زیر به عنوان مثال های جامعی برای چهار نوع ظرفیتی که همه ناشی از سرمایه گذاری در آموزش و پرورش می باشد. یاد کرد:1- تربیت یک برنامه ریز کامپیوتر که تواناییهای توسعه یافته او موجب افزایش تولید و ارتقاء تولید ملی می شود.2- استفاده های پولی و مالی ناشی از اخذ یک مدرک تحصیلی که در شرایط متعارف افرادی که از تحصیلات بیشتر و مدارک بالاتری برخوردارند، دارای درآمد بیشتری نیز می باشند.3- ذکاوت مصرف کننده در بودجه بندی و انتخاب مناسب و اولویت دادن به انتخابها.4- لذت بردن از نمایشنامه ها و استفاده و بهره برداری از کتابهای تاریخ و دیوان اشعار (عمادزاده، 1369، 77-76).
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی
تحصیل علم و دانش چه از طریق نظام آموزشی (دبستان، دبیرستان و دانشگاه) و چه از طریق آموزش ضمن کار و خدمت، نمونه هایی از سرمایه گذاری در سرمایه انسانی به شمار می آید. سرمایه انسانی نه تنها از طریق تراکم و انباشت آموزش و پرورش، بلکه از راههای بی شمار دیگری نیز بوجود می آید، لیکن متداولترین انواع سرمایه گذاری در سرمایه انسانی عبارتند از:
1- آموزشهای قبل از مدرسه 2- دبستان، راهنمایی، دبیرستان، مدارس فنی و حرفه ایی و تحصیلات عالی3- آموزش های بعد از دانشگاه و فارغ التحصیلی 4- مهاجرت برای مشاغل و درآمدهای بالاتر5- مراقبت از تندرستی و بهداشت عمومی6- به دست آوردن اطلاعات کافی از عرضه و تقاضای کار و خدمات.سرمایه انسانی نیز مانند سرمایه مادی بایستی نگهداری و در صورت لزوم، تعمیر، ترمیم و تعویض شود تا بیکار نشده یا مورد اتلاف واقع نشود,21) Beker, 1975).
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش
آموزش و پرورش تنها در دبستان، دبیرستان و دانشگاه نیست بلکه هر نوع آموزش و یادگیری، چه به صورت رسمی و یا غیر رسمی در داخل و یا خارج از این محل ها را نیز شامل می شود. هزینه های تحصیلات اضافی و آموزش ضمن خدمت به عنوان سرمایه گذاری و تشکیل سرمایه انسانی تلقی می شوند، زیرا چنین سرمایه گذاریهایی در آینده منبع بازده اقتصادی خواهند بود. بازده اقتصادی آموزش و پرورش برای کسانی که در این مورد سرمایه گذاری و هزینه های گوناگون را تقبل می کنند تا حد بسیار زیادی مسلم است. سرمایه گذاری آموزش و پرورش یا از طریق هزینه های دولتی و یا از طریق بخش خصوصی چه به صورت اعطا وامهای بلاعوض و چه به صورت مشارکت در هزینه ها و پرداخت شهریه توسط والدین یا خود دانشجویان انجام می پذیرد.
سرمایه گذاری در سرمایه انسانی دارای دو نوع بازده است، بازده پولی و درآمدی و بازده غیر پولی یا غیر درآمدی، افرادی که از تحصیلات بالاتری برخوردارند، در شرایط متعارف، درآمد بیشتری کسب می کنند، اندازه گیری بازده غیر پولی سرمایه گذاری در آموزش و پرورش گرچه مشکل است لیکن دارای اهمیت ویژه ایی است و آثار مهمتری دارد(عمادزاده،1369،81).
مشارکت آموزش و پرورش در کارایی و بهره وری تولید را می توان به سه عامل و یا سه اثر متفاوت تقسیم بندی کرد:1-اثرکاری که عبارتست از توانایی ایی که براثر آموزش و پرورش و یا آموزش ضمن خدمت در نیروی کار بوجود می آید.2- توانایی تخصیصی که عبارتست از توانایی انتخاب بهترین متغیرهای مناسب و ممکن.3- توانایی ابداع: از طریق سیستم آموزشی، قدرت ابداع و خلاقیت و اعتماد به نفس در افراد ارتقا می یابد. از طرف دیگر دانش تنها موردی نیست که در مدرسه و دانشگاه تحصیل می شود، بلکه تعهد، تقید، وفاداری، مسئولیت در برابر جامعه، نظم و انضباط، کوشا و ساعی بودن، وقت شناسی، وظیفه شناسی، اتکا به نفس، قابلیت تطابق، منتقد بودن و بلاخره میهن پرست بودن از جمله مواردی هستند که جامعه انتظار دارد در مدرسه به نوجوانان و جوانان بیاموزند و ضمن ارزیابی و سنجش دانش آموزان و دانشجویان به موارد فوق نیز توجه کنند (عمادزاده، 1369، 82-81).
اقتصاددانانی که طرفدار توزیع عادلانه تر درآمدها از طریق سرمایه انسانی هستند، معتقدند که تنها تئوری توضیح دهنده چگونگی توزیع درآمد، تئوری سرمایه انسانی است و دولتها بایستی از طریق کاهش تبعیض در ارائه خدمات آموزشی در جهت متعادل ساختن درآمدها تلاش کنند (Mincer, 1958,292).

—d1855

2-2-1-3 نظریات مربوط به اندیشمندان میانه............................................................................................50
2-2-2 عدالت اجتماعی در اسلام....................................................................................................................54
2-2-2-1 عدالت اجتماعی در قرآن کریم.....................................................................................................54
2-2-2-2 عدالت اجتماعی در اندیشه متفکران اسلامی.............................................................................57
2-2-3 دیدگاه بوم شناسی یا دیدگاه مسأله گرایان....................................................................................60
2-2-4 نظریه عدالت اجتماعی در جغرافیای شهری...................................................................................60
2-2-5 نگرش های موجود به جغرافیای شهری در دهه های اخیر.........................................................62
2-2-6 دیدگاه دسترسی به امکانات شهری و عدالت اجتماعی.................................................................64
2-2-7 نظریه توسعه پایدار شهری...................................................................................................................69
2-3 پیشینه عدالت اجتماعی............................................................................................................................70
2-3-1 در جهان..................................................................................................................................................70
2-3-2در ایران......................................................................................................................................................72
2-4 جمع بندی فصل دوم..................................................................................................................................74
فصل سوم : معرفی محدوده مورد مطالعه و روش شناسی
مقدمه.......................................................................................................................................................................76
3-1 کلیات شهرستان یزد....................................................................................................................................76
3-2 ویژگی های شهر یزد....................................................................................................................................77
3-2-1 موقعیت جغرافیایی شهر یزد.................................................................................................................77
3-2-2 وضعیت توپوگرافی، زمین شناسی و ژئومورفولوژی..........................................................................78
3-2-3 منابع آب...................................................................................................................................................81
3-2-3-1 آب های زیرزمینی..............................................................................................................................81
3-2-3-2 آب های سطحی و مسیل ها.............................................................................................................81
3-2-4 ویژگی های جمعیتی..............................................................................................................................82
3-2-4-1 تعداد جمعیت و روند تغییرات آن..................................................................................................82
3-2-4-2 تعداد و بعد خانوار...............................................................................................................................83
3-2-4-3 ترکیب و ساختار سنی و جنسی جمعیت......................................................................................84
3-2-4-3-1 ترکیب و ساختار سنی.................................................................................................................84
3-2-4-3-2 نسبت جنسی.................................................................................................................................87
3-2-4-4 تراکم جمعیت در سطح شهر یزد...................................................................................................87
3-2-4-5 خصوصیات اجتماعی شهر و محلات مختلف آن.........................................................................89
3-2-4-6 پیش بینی و آینده نگری جمعیت شهر یزد تا افق 1400........................................................90
3-2-5 ویژگی های اقتصادی.............................................................................................................................90
3-2-5-1 جمعیت در سن کار..........................................................................................................................90
3-2-5-2 جمعیت فعال و غیر فعال................................................................................................................91
3-5-3 نرخ بیکاری و اشتغال............................................................................................................................91
3-2-6 تحلیل فضایی از سیر تحولات فیزیکی شهر یزد.............................................................................93
3-2-6-1 وجه تسمیه........................................................................................................................................93

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

3-2-6-2 بافت تاریخی شهر یزد.....................................................................................................................94
3-2-6-3 توسعه شهر یزد در دوره های تاریخی.........................................................................................96
3-2-6-3-1پیش از اسلام................................................................................................................................96
3-2-6-3-2 سده های نخستین اسلامی......................................................................................................97
3-2-6-3-3 زمان آل کالویه...........................................................................................................................98
3-2-6-3-4 دوران اتابکان..............................................................................................................................99
3-2-6-3-5 دوران آل مظفر..........................................................................................................................100
3-2-6-3-6 دوران تیموریان..........................................................................................................................101
3-2-6-3-7 عصر صفویه.................................................................................................................................103
3-2-6-3-8 دوره زندیه و قاجار....................................................................................................................104
3-2-6-3-9 دوره پهلوی.................................................................................................................................105
3-2-6-4 سازمان فضایی شهر یزد از دوره فئودالی تا حال حاضر.........................................................108
3-2-6-5 سازمان فضایی شهر طی چند دهه اخیر...................................................................................111
3-3 روش شناسی.............................................................................................................................................114
3-3-1 مدل تحلیل عاملی..............................................................................................................................114
3-3-1-1 تحلیل عاملی..................................................................................................................................114
3-3-1-2 شاخص ها.......................................................................................................................................115
3-3-1-3 عامل سازی شاخص ها................................................................................................................120
3-3-1-4 نامگذاری عامل ها.........................................................................................................................122
3-3-2 مدل تاکسوندمی عددی....................................................................................................................126
3-3-3 مدل ضریب ویژگی............................................................................................................................130
3-3-4 مدل تاپسیس.....................................................................................................................................131
3-3-5 ضریب آنتروپی...................................................................................................................................132
3-3-6 مدل استاندارد سازی داده های مختلف الجنس.........................................................................133
3-4 جمع بندی فصل سوم...........................................................................................................................133
فصل چهارم : بحث و تجزیه و تحلیل
مقدمه......................................................................................................................................................................136
4-1 منطقه بندی................................................................................................................................................136
4-1-1 اهداف منطقه بندی..............................................................................................................................137
4-1-2 امتیازات منطقه بندی..........................................................................................................................137
4-1-3 منطقه بندی و عدالت اجتماعی.........................................................................................................138
4-2 منطقه بندی شهر یزد...............................................................................................................................139
4-3 بررسی امکانات و خدمات شهری مورد مطالعه....................................................................................142
4-3-1 خدمات تاریخی و مذهبی...................................................................................................................143
4-3-2 خدمات تولیدی- صنعتی....................................................................................................................144
4-3-3 خدمات نیروی انتظامی.......................................................................................................................144
4-3-4 فضای سبز..............................................................................................................................................144
4-3-5 خدمات بهداشتی- درمانی..................................................................................................................145
4-3-6 فضاهای ورزشی- تفریحی..................................................................................................................146
4-3-7 تأسیسات و تجهیزات شهری..............................................................................................................146
4-4 برخورداری مناطق شهر یزد از امکانات و خدمات شهری.................................................................146
4-4-1 دسترسی به خدمات تاریخی و مذهبی............................................................................................146
4-4-2 دسترسی به خدمات تولیدی- صنعتی.............................................................................................147
4-4-3 دسترسی به خدمات نیروی انتظامی................................................................................................147
4-4-4 دسترسی به فضای سبز......................................................................................................................147
4-4-5 دسترسی به خدمات بهداشتی- درمانی..........................................................................................147
4-4-6 دسترسی به فضاهای ورزشی- تفریحی...........................................................................................148
4-4-7 دسترسی به تأسیسات و تجهیزات شهری......................................................................................148
4-5 رتبه بندی مناطق شهر یزد در مدل تحلیل عاملی.............................................................................149
4-5-1 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل نهادی- فرهنگی.................................................................149
4-5-2 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل کالبدی- اجتماعی.............................................................151
4-5-3 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل زیست- اجتماعی...............................................................152
4-5-4 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل کالبدی- اقتصادی.............................................................153
4-5-5 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل درمانی.................................................................................154
4-5-6 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل نهادی- اجتماعی...............................................................155
4-5-7 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل نهادی- کالبدی.................................................................156
4-5-8 رتبه بندی مناطق شهر یزد در عامل اشتغال................................................................................157
4-5-9 رتبه بندی مناطق شهر یزد در شاخص های تلفیقی..................................................................158
4-6 رتبه بندی شهر یزد با استفاده از مدل سطح بندی سکونتگاه ها..................................................160
4-6-1 جمع واحدهای خدماتی.....................................................................................................................160
4-6-2 مدل استاندارد سازی داده های مختلف الجنس...........................................................................161
4-6-3 مدل تاکسونومی عددی......................................................................................................................162
4-6-4 مدل ضریب ویژگی..............................................................................................................................162
4-6-5 مدل تاپسیس.......................................................................................................................................163
4-7 قیمت اراضی..............................................................................................................................................167
4-7-1 قیمت اراضی در شهر یزد..................................................................................................................169
4-7-2 رابطه بین قیمت زمین با امکانات و خدمات شهری و جمع ارزشهای عددی........................171
4-8 پراکنش جمعیت در شهر یزد................................................................................................................173
فصل پنجم : آزمون فرضیات، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات
مقدمه...................................................................................................................................................................175
5-1 آزمون فرضیات..........................................................................................................................................175
5-1-1 آزمون فرضیه اول................................................................................................................................175
5-1-2 آزمون فرضیه دوم...............................................................................................................................177
5-1-3 آزمون فرضیه سوم..............................................................................................................................178
5-2 جمع بندی و نتیجه گیری.....................................................................................................................179
5-3 راهبردهای عدالت اجتماعی در شهر یزد............................................................................................181
5-4 سیاست های عدالت اجتماعی...............................................................................................................185
5-5 پیشنهادات.................................................................................................................................................187
منابع و مآخذ......................................................................................................................................................189
فهرست جداول
جدول شماره (3-1): جمعیت شهرستان یزد در سال 1390......................................................................77
جدول شماره (3-2) تحولات جمعیتی شهر یزد در سال های 1335-1390.........................................83
جدول شماره (3-3): روند تغییرات بعد خانوار شهر یزد در سال های 1335-1390............................84
جدول شماره (3-4): تعداد و روند جمعیت شهر یزد به تفکیک گروه های سنی...................................86
جدول شماره (3-5): توزیع شاغلان در بخش های عمده فعالیت بر حسب سن.....................................92
جدول شماره (3-6): تحولات اشتغال در بخش های عمده اقتصادی در شهر یزد..................................93
جدول شماره(3-7): مهمترین روستاهای ادغام شده در شهر یزد طی چند دهه اخیر........................113
جدول شماره(3-8): عوامل استخراج شده و مقادیر خاص مربوط به آن.................................................121
جدول شماره(3-9): شاخص های بارگذاری شده در عامل اول.................................................................122
جدول شماره(3-10): شاخص های بارگذاری شده در عامل دوم.............................................................123
جدول شماره(3-11): شاخص های بارگذاری شده در عامل سوم...........................................................123
جدول شماره(3-12): شاخص های بارگذاری شده در عامل چهارم.......................................................124
جدول شماره(3-13) شاخص های بارگذاری شده در عامل پنجم..........................................................124
جدول شماره(3-14): شاخص های بارگذاری شده در عامل ششم.........................................................125
جدول شماره(3-15): شاخص های بارگذاری شده در عامل هفتم.........................................................125
جدول شماره(3-16): فواصل مرکب بین مناطق شهر یزد........................................................................127
جدول شماره(4-1): تعداد کاربری ها در مناطق سه گانه شهر یزد........................................................148
جدول شماره(4-2): رتبه بندی مناطق در عامل نهادی- فرهنگی..........................................................151
جدول شماره(4-3): رتبه بندی مناطق در عامل کالبدی- اجتماعی......................................................152
جدول شماره(4-4): رتبه بندی مناطق در عامل زیست- اجتماعی........................................................153
جدول شماره(4-5): رتبه بندی مناطق در عامل کالبدی- اقتصادی......................................................154
جدول شماره(4-6): رتبه بندی مناطق در عامل درمانی...........................................................................155
جدول شماره(4-7): رتبه بندی مناطق در عامل نهادی- اجتماعی........................................................156
جدول شماره(4-8): رتبه بندی مناطق در عامل نهادی- کالبدی..........................................................157
جدول شماره(4-9): رتبه بندی مناطق در عامل اشتغال.........................................................................158
جدول شماره(4-10): رتبه بندی مناطق در شاخص های تلفیقی.........................................................159
جدول شماره(4-11): رتبه بندی و ارزش عددی جمع واحدهای خدماتی..........................................161
جدول شماره(4-12): Z استاندارد شده داده های مختلف الجنس........................................................161
جدول شماره(4-13): رتبه بندی داده های استاندارد شده ...................................................................161
جدول شماره(4-14): درجه توسعه یافتگی و سرمشق توسعه...............................................................162
جدول شماره(4-15): ضریب ویژگی سرویس های خدماتی مناطق شهر یزد....................................162
جدول شماره(4-16): رتبه بندی مدل ضریب ویژگی..............................................................................163
جدول شماره(4-17): ماتریس داده ها........................................................................................................163
جدول شماره(4-18): مدل آنتروپی شانون................................................................................................164
جدول شماره(4-19): آنتروپی، انحراف معیار و وزن های هر یک از شاخص ها...............................164
جدول شماره(4-20): کمی سازی ماتریس تصمیم گیری.....................................................................164
جدول شماره(4-21): ماتریس اوزان شاخص ها......................................................................................165
جدول شماره(4-22): ماتریس بی مقیاس شده موزون و ایده آل مثبت و منفی.............................165
جدول شماره(4-23): فواصل مثبت و منفی............................................................................................166
جدول شماره(4-24): رتبه بندی مناطق..................................................................................................166
جدول شماره(4-25): قیمت اراضی در مناطق سه گانه شهر یزد.........................................................170
جدول شماره(4-26):محاسبه ضریب همبستگی قیمت زمین، برخورداری از امکانات و درجات توسعه......171
جدول شماره(4-27): وضعیت مناطق شهر یزد..........................................................................................173
جدول شماره(4-28): توزیع فضایی جمعیت در مناطق سه گانه شهر یزد...........................................174
جدول شماره(5-1): همبستگی پیرسون بین عوامل..................................................................................176
فهرست اشکال
شکل(3-1): نقشه تقسیمات سیاسی استان یزد.............................................................................................78
شکل(3-2): ساختار سنی جمعیت در مناطق شهری یزد............................................................................85
شکل(3-3): بررسی نسبت جنسی در مناطق شهری یزد............................................................................87
شکل(3-4): مقایسه تراکم جمعیتی مناطق شهر یزد...................................................................................89
شکل(3-5): توزیع شاغلان در بخش های عمده فعالیت..............................................................................91
شکل(3-6): نقشه محدوده تاریخی شهر یزد .................................................................................................96
شکل(3-7): نقشه توسعه فیزیکی شهر یزد در دوره های تاریخی............................................................108
شکل(4-1): نقشه تقسیمات کالبدی شهر یزد ............................................................................................142
شکل(4-2): نقشه کاربری اراضی شهر یزد....................................................................................................149
شکل(4-3): نقشه رتبه بندی مناطق شهری از نظر پایداری.....................................................................159
شکل(4-4): نقشه رتبه بندی نهایی درجات توسعه در مناطق یزد..........................................................166
شکل(4-5): دسته بندی کلی عوامل تأثیرگذار در قیمت زمین و مسکن...............................................168
شکل (4-6): نقشه رتبه بندی اراضی مناطق شهر یزد...............................................................................173
پیشگفتار
یکی از مهمترین پیامدهای رشد شتابان شهر نشینی و توسعه فیزیکی شهرهای کشور در دهه های اخیر از هم پاشیدگی نظام توزیع مراکز خدماتی شهری بوده است که زمینه ساز نابرابری اجتماعی شهروندان در برخورداری از این خدمات می باشد. میزان و چگونگی توزیع خدمات شهری نقش مؤثری در جابه جایی فضایی جمعیت و تغییرات جمعیتی در مناطق شهری دارد. همچنین الگوی توزیع مراکز خدمات شهری باعث ارزش متفاوت زمین شهری شده و به جدایی گزینی گروه های انسانی می افزاید. بنابراین نقش برنامه ریزان شهری در ایجاد و تقویت جدایی گزینی های اجتماعی و اقتصادی امری بدیهی است.
تحقیق حاضر به بررسی توزیع خدمات عمومی شهر یزد و بازتاب فضایی آن از دیدگاه عدالت اجتماعی می پردازد. تحقیق حاضر سعی دارد با شناسایی چگونگی توزیع فضایی خدمات و امکانات شهر یزد، ارتباط آن را با تحقیق عدالت اجتماعی بررسی نماید و در نهایت بازتاب فضایی آن را با پراکنش جمعیت و قیمت اراضی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار دهد.
این تحقیق از پنج فصل تشکیل شده است. در فصل اول کلیات تحقیق آمده است. فصل دوم شامل مبانی نظری تحقیق می باشد که در آن تعریف مفاهیم و نظریه های مربوط به عدالت اجتماعی آمده است. در فصل سوم به معرفی محدوده مورد مطالعه پرداخته شده است. در این فصل ویژگی های شهر یزد از لحاظ جغرافیایی، جمعیتی، اقتصادی و اجتماعی و تحلیل فضایی سیر تحولات فیزیکی شهر یزد آمده است. فصل چهارم شامل بحث و تجزیه و تحلیل می باشد که شامل تعریف منطقه بندی و بررسی امکانات و خدمات عمومی شهر یزد و در نهایت با استفاده از مدل هایی چون تحلیل عاملی ، تاکسونومی عددی، ضریب ویژگی و تاپسیس به رتبه بندی مناطق شهر یزد پرداخته شده است. همچنین قیمت اراضی و رابطه آن با امکانات و خدمات عمومی شهری و چگونگی توزیع پراکنش جمعیت در شهر یزد مورد بررسی قرار گرفت. در فصل پنجم به آزمون فرضیات ، نتیجه گیری و در نهایت به ارائه پیشنهادات پرداخته شد.
فصل اول: کلیات تحقیق
مقدمه
وجود نابرابری و عدم تعادل فضایی در ساکنان نواحی مختلف یک شهر، پدیده ای جدید در هیچ یک از شهرهای جهان نیست. در کشورهای در حال توسعه به جهت فاحش بودن تفاوت های اجتماعی، اقتصادی و نابرابری و عدم تعادل در خدمات شهری، تفاوت فضایی شهرها تشدید شده است(عبدی دانشپور،1378: 37). ساختار فضایی یک شهر از اجزا و عناصری تشکیل شده که با یکدیگر کنش متقابل دارد و ناپایداری هر کدام از اجزا بر کل ساختار تأثیر خواهد گذاشت( ساوج و وارد،1380: 90). در حقیقت سازمان فضایی متعادل در شهرها، نوعی از پایداری شهری است و این پایداری زمانی ایجاد می شود که هماهنگی و سازگاری منطقی بین پراکنش جمعیت و توزیع خدمات در شهرها به وجود آید. مهم ترین عاملی که بر توزیع فضایی جمعیت در مناطق شهری مؤثر است، توزیع خدمات در شهرها می باشد. سکونت اقشار کم درآمد در مکان هایی که جاذب سایر گروه های اجتماعی نیست ، به تمرکز فقر می انجامد و این فرایند به جدایی گزینی طبقه کم درآمد از سایر گروه های اجتماعی منجر می شود(شاه حسینی،1384: 158). الگوی توزیع مراکز خدمات شهری از عوامل مؤثری است که سبب ارزش متفاوت زمین شهری شده و به جدایی گزینی گروه های انسانی دامن می زند.
امروزه بحث عدالت اجتماعی مورد توجه مطالعات شهری در تمامی رشته های مرتبط قرار دارد. تحقق عدالت اجتماعی در شهرها در نهایت به رضایت شهروندان از شیوه زندگی خود منجر شده است. همچنین به اقتدار ملی و ثبات سیاسی کمک فراوانی می کند. از نظر جغرافیایی عدالت اجتماعی شهر مترادف با توزیع فضایی عادلانه امکانات و منابع بین مناطق مختلف شهری و دستیابی برابر شهروندان به آن ها می باشد زیرا عدم توزیع عادلانه آن ها به بحران های اجتماعی و مشکلات پیچیده فضایی خواهد انجامید (شریفی،1385: 6). در حقیقت وجود نابرابری در کیفیت زندگی ، گروه های محروم را متوجه گروه های مرجع نموده و مشکلات دیگری را ایجاد می کند(جاجرومی و کلته،1385: 7). بنابراین مهمترین وظیفه برنامه ریزان و مدیران شهری در این زمینه تلاش برای دسترسی به فرصت برابر برای گروه های مختلف شهری به خدمات شهری و از بین بردن نابرابری در تأمین فرصت های آموزشی، بهداشتی، خدماتی و غیره می باشد. برای رسیدن به این هدف باید اصل برابری و دستیابی برابر به فرصت های زیست شهری رعایت شود.
امروزه شهر یزد با عدم تعادل های فضایی- اجتماعی مواجه است. توسعه فیزیکی شهر یزد با شکل گیری شهرک های حاشیه ای و ادغام روستاهای پیرامون به شدت گسترش یافت.رشد پرشتاب شهر یزد در سال های اخیر سازمان فضایی همگون و متعادل شهر را در هم شکسته است. توسعه فیزیکی و کالبدی ناموزون شهر، سبب جدایی گزینی اکولوژیک گردیده است. به عبارتی برخی از مناطق و محلات به خدمات دسترسی خوبی دارند در حالی که برخی از مناطق و محلات شهر با وجود جمعیت بالایی که دارند به خدمات دسترسی ندارند. در همین راستا، تحقیق حاضر می کوشد نابرابری های اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی بین مناطق سه گانه شهر یزد را شناسایی کند. ارتباط پراکنش جمعیت و توزیع خدمات و همچنین ارتباط خدمات عمومی شهری و قیمت اراضی را مشخص نماید.
1-1 بیان مسأله
اولین گام درهر پژوهشی انتخاب وشناخت دقیق مسأله است. مسائل معمولاً از احساس نیاز به دانش بشر و یا احساس مسئولیت سرچشمه می گیرند. رشد شهر نشینی و شهرگرایی در جهان رو به افزایش است و این روند تا مرحله تثبیت خود، به مرزحداکثر ادامه می یابد. در این بین زندگی شهری توسعه می یابد و رفتار شهر نشینان با این توسعه هماهنگ می شود.
عدالت اجتماعی در شهر به معنای تداوم حفظ منافع گروه های اجتماعی متفاوت بر اساس توزیع بهینه منابع شهری، درآمدها و هزینه هامی باشد (gray, 2002: 27). بنابراین امروزه مباحث عدالت اجتماعی به عنوان بستری برای مطالعات محیطی به شمار می رود. مسئله مهم در توزیع عادلانه امکانات به عنوان راهبرد عدالت اجتماعی، چگونگی توزیع خدمات و امکانات بین محلات شهری است (هاروی،1379: 97). وقتی ما راجع به عدالت اجتماعی صحبت می کنیم، در مورد چگونگی توزیع چیزهای خوب و بد بین اعضای جامعه انسانی بحث می کنیم (miller,1999:1).پایین بودن درآمد، زمانیکه با فقر درآمد ناشی از دسترسی کمتر به کالا و خدمات ارائه شده از سوی بخش دولتی ترکیب شود به عقب ماندگی نواحی می انجامد (حسین زاده،1380: 42).مفهوم و کارکرد عدالت اجتماعی مفهومی است که از اواخر دهه 1960 وارد ادبیات جغرافیایی می شود و جغرافیای رادیکال و لیبرال را بیش از سایر مکتب ها تحت تأثیر قرار می دهد. هاروی به کارگیری عدالت اجتماعی را در تحلیل های جغرافیایی ، انقلاب در تفکرات جغرافیایی می داند (شکویی،141:1373). تحقق عدالت اجتماعی به معنی فراگیر آن مستلزم کارایی اقتصادی نیز می باشد (Bastanifar&renani,2008:258 ).
امروزه جامعه شناسانی چون آنری لوفابور آشکارا خواهان عدالت اجتماعی در شهر برای محرومان است. به گفته او باید شهر را عوض کرد و زندگی را تغییر داد و در جستجوی راه حل برای تحقق عدالت اجتماعی بود (جمالی، 1376: 43).
در چند سال اخیر محور اصلی تحلیل های مباحث شهری را نظریه های اجتماعی تشکیل می دهد. نظر معروف ترین جغرافیدانان معاصر ، ساخت های اجتماعی را نمی توان از ساخت های فضایی جدا به کرد.در مباحث جغرافیایی بر تولید فضا و نحوه توزیع آن تأکید می شود زیرا نظریه جدید مربوط به فضا و جامعه افق های تازه ای را در مباحث گشوده که تا سال 1980 در تاریخ علم جغرافیا سابقه نداشته است و اعتبار علمی جغرافیای جدید نیز مربوط به این نظریه های جدید است (خوش روی، 1385: 4). متأسفانه اصولی از عدالت اجتماعی که مورد قبول عام باشد وجود ندارد. با این وجود مفهوم عدالت اجتماعی همواره در فلسفه اجتماعی از اخلاق ارسطو به این طرف مطرح بوده است (هاروی،97:1379). بدون شک مفهوم رفاه اجتماعی، وابستگی مستقیم با عدالت اجتماعی دارد این مفهوم اگرچه همواره در عرصه اخلاق وجنبش های سیاسی مطرح بوده ولی در عرصه برنامه ریزی کمتر مجال ظهور داشته است. یکی از اهداف برنامه ریزی شهری تأمین مناسب خدمات عمومی است (پور محمدی،54:1385). امکانات جدید در حیات شهری نه تنها از طریق سازماندهی مطلوب فنی بلکه از طریق درک دقیق جامعه شناختی در دسترس ما قرار می گیرند (مامفورد، 635:1385). میزان تقاضا جهت سکونت در مناطقی که از خدمات عمومی مناسب تری برخوردارند نسبت به مناطقی که از این مزیت محرومند بیشتر است (رضویان،70:1381). تراکم های زیاد، محیط های ناسالم را از جهات بهداشتی و امنیتی به وجود می آورد (مجتهدزاده، 1383 :184) . از لحاظ سیمای شهر نیز بافتهای خالی، ناهنجاری بصری را در پی دارند (مؤیدفر، 1386: 11) . به عبارتی میزان و چگونگی خدمات شهری نقشی مؤثر در جابجایی جمعیت و تغییرات جمعیتی در مناطق شهری داشته است، لذا توزیع خدمات شهری باید به گونه ای باشد که عدالت فضایی را برقرار نماید (وارثی و قائد رحمتی،91:1386) .
از سوی دیگر، با رشد مناسبات سرمایه داری در شهر ها ، اقتصاد زمین و اضافه ارزش ناشی از آن (رانت) به دلیل محرومیت عرضه زمین و تقاضای روز افزون آن به یکی از عرصه های مهم ثروت اندوزی و تشدید نابرابری اجتماعی در شهرها بدل شده که به نوبه خود به مشکلات برنامه ریزی و طراحی شهری افزوده است (زیاری،40:1381). مسئله زمین همواره منشأ منازعات و مشکلات اجتماعی و حقوقی بوده است (همان منبع : 6). ارزش اضافی زمین با نابرابری های عمده اش در فضا ، عامل عمده جدایی اجتماعی (پورمحمدی، 1382: 2) و تغییر فضاهای شهری می باشد (زیاری، 1381: 7). البته تمایل به کسب ارزش اضافی است که بی وقفه موجب پراکندگی یعنی دوری کاربری ها و فعالیت های کم سودتر از مرکز شهر می شود (باستیه و دیگران، 1377: 292).
عوامل مؤثر بر جدایی گزینی های فضایی تمام می تواند به تمرکز فقر در محله ها و در مواردی خاص به گتوها و زاغه های مخروبه شهری بینجامد (افروغ،237:1377) . به طور کلی از اوایل قرن نوزدهم تفاوت میان نحوه درآمد در نقاط مختلف شهری و بروز نابرابری ها و عواقب آن ها در جوامع شهری اندیشمندان و نظریه پردازان برنامه ریزی شهری را به ارائه فرضیاتی پیرامون پیدایش نابرابری درآمد شهروندان وا داشته است (Arbakaf,2008: 28) .
در کتاب تئوری شکل شهر کوین لینچ ، تأمین فضا برای کاربری های لازم در ردیف ارزشهای نیرومند و تأمین عدالت و برابری در ردیف ارزشهای آرمانی آمده است که حصول آن ها تاکنون به ندرت اتفاق افتاده و هرگز به طور جدی دنبال نشده است (لینچ،69:1387) .
هم اکنون یکی از مسائل شهر یزد گسترش شهر از اطراف و نداشتن دسترسی مناسب بعضی از محلات به خدمات شهری می باشد که باعث افت کیفیت زندگی در بعضی از نواحی و مناطق شهر گردیده است. البته هیچ کس به دنبال حداکثر دسترسی نیست بلکه تنها مایل هستند سطح بهینه ای از آن را داشته باشند (لینچ،291:1381) .
سؤال های اساسی تحقیق عبارتند از :
1- آیا بین مناطق سه گانه شهر یزد نابرابری های اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی وجود دارد؟
2- آیا بین توزیع خدمات عمومی شهری و پراکنش جمعیت در مناطق سه گانه شهر یزد رابطه ای وجود دارد؟
3- آیا بین توزیع خدمات عمومی شهری و قیمت اراضی رابطه وجود دارد؟
1-2 ضرورت و اهمیت تحقیق
در زمان ما تغییرات اجتماعی ˗ اقتصادی از تغییرات فیزیکی سریع تر صورت می گیرد و محیط زیست انسانی از تغییرات اجتماعی تأثیر فوری می پذیرد . مطالعه و تحلیل این تغییرات اجتماعی ˗ اقتصادی و رابطه آن با ساخت فضایی شهر مورد تأکید جغرافیای شهری است . در شهرهای امروزی مسائل اجتماعی شهرها را نمی توان تنها با احداث خیابان و حوزه بندی شهری حل کرد، بلکه نگرش دوباره به اوضاع اجتماعی˗ اقتصادی جامعه شهری ، بیش از برنامه ریزی فیزیکی می تواند به رفاه اجتماعی مردم شهر منجر شود و گسترش عدالت اجتماعی را در جامعه امکان پذیر سازد .
به عقیده صاحب نظران ، شهر سالم شهری است که شرایط اقتصادی آن مطلوب باشد . فرصت های شغل مناسب ، واحدهای مسکونی کافی ، سیستم حمل و نقل خوب ، بیمارستان های مجهز و کافی ، سهولت دسترسی به مراکز خرید و در نهایت عدالت اجتماعی در آن حاکم باشد . پیچیده بودن مسائل شهری بر کسی پوشیده نیست و این پیچیدگی با توجه به وضعیت امروزی شهرها بیشتر شده است . عدالت فضایی یکی از اصول اساسی برنامه ریزی شهری است و باید توجه بررسی ها به این موضوع بیشتر معطوف گردد . به نظر می رسد هدف اصلی برنامه ریزی شهری ، عدالت در شهر می باشد که دو هدف دیگر یعنی کار آمدی و کیفیت محیطی تحت شعاع آن قرار می گیرد . بنابر این باید کنکاشی در مورد این موضوع صورت گیرد و ابعاد آن شناخته شود تا بتوان در جهت تحقیق آرمان ایده آل هر انسان قدمی هر چند کوچک برداشته شود. به این منظور فضا در شهر شناسایی و ابعاد عدالت فضایی در جهت تحقق عدالت اجتماعی در مطالعات شهری از موضوعات اساسی این مطالعات می باشد که در چند سال گذشته از مباحث اصلی نظریه پردازان مسائل شهری در غرب می باشد .عده ای معتقدند که شرایط لازم و کافی برای رسیدن به یک توزیع عادلانه درآمد، ایجاد وسایل مبتنی بر عدالت اجتماعی برای رسیدن به این توزیع است (هاروی،110:1379) .
توجه به عدالت اجتماعی تا اندازه ای در شهرها حائز اهمیت است که هر یک از شاخص های تعیین کننده شهرهای سالم، بستر مطالعات و نقش کلیدی را ایفا می کند (شیخی، 1380: 264).
توزیع مناسب و بهینه امکانات اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و بهداشتی در میان مناطق و نواحی، یکی از مهمترین عوامل جلوگیری از نابرابری ها و شکاف توسعه و توزیع فضایی مناسب جمعیت در پهنه سرزمین می باشد. مسئله مهم در برقراری توسعه پایدار شهری1 توجه به شاخص های اقتصادی، محیطی و سلامت اجتماعی شهرها در بستر برنامه ریزی است (marcotullio,2001:577).
اهمیت تحقیق حاضر در این است که با شناخت وضعیت موجود و شناسایی مناطق محروم شهر یزد، توجه برنامه ریزان و طراحان توسعه منطقه ای را به اتخاذ سیاست ها و برنامه هایی جهت کاهش نابرابری های منطقه ای با توزیع مناسب و بهینه امکانات رشد و توسعه جلب نماید . در همین راستا هدف قرار دادن توسعه مناطق محروم و کم فعال برای رسیدن به عدالت اجتماعی و اقتصادی میان مناطق شهر در جهت کاهش نابرابری های منطقه ای ضروری است .
1-3 اهداف تحقیق
هدف پژوهش علمی کشف واقعیت ها و برقرار کردن رابطه میان آنها و تبیین شرایط و رویدادهاست. این تبیین باید به نحوی صورت گیرد که به یک رشته تصمیمات منطقی منجر شود تا در صورت امکان بتوان بر اساس آن به پیش بینی رویدادها پرداخت. تحقیق حاضر سعی دارد تا با شناسایی چگونگی توزیع فضایی خدمات و امکانات شهر یزد ارتباط آن را با تحقق عدالت اجتماعی بررسی کند و در نهایت بازتاب فضایی آن را در رابطه با پراکنش جمعیت و قیمت اراضی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار دهد .
اهداف تحقیق عبارتند از :
1- بررسی شاخص های اجتماعی ، اقتصادی و فرهنگی بین مناطق سه گانه شهر یزد از لحاظ برابری
بررسی تأثیرات توزیع فضایی خدمات شهری بر پراکندگی جمعیت شهر یزد
3- بررسی تأثیرات توزیع فضایی خدمات شهری بر قیمت اراضی شهر یزد
4- شناسایی تنگناها و مشکلات مربوط به کاربری اراضی شهری و تحقق عدالت اجتماعی
برنامه ریزی راهبردی شهر یزد به منظور توزیع بهینه خدمات عمومی شهری
1-4 فرضیات تحقیق
1- بین مناطق سه گانه شهر یزد نابرابری های اجتماعی ، اقتصادی و فرهنگی وجود دارد.
2- بین توزیع خدمات عمومی شهری و پراکنش جمعیت در مناطق سه گانه شهر یزد رابطه وجود دارد.
بین توزیع خدمات عمومی شهری و قیمت اراضی در مناطق سه گانه شهر یزد رابطه وجود دارد.
1-5 روش تحقیق
نوع تحقیق کاربردی – توسعه ای و روش بررسی آن توصیفی ˗ تحلیلی می باشد. محدوده جغرافیایی مورد پژوهش مناطق سه گانه شهر یزد است.
اطلاعات مورد نیاز تحقیق به طور عمده از منابع ذیل گردآوری شده است:
- از طریق منابع کتابخانه ای مراکز علمی همچون دانشگاهها ، سازمان ها از جمله سازمان مسکن و شهرسازی
- شبکه ها و پایگاههای اطلاع رسانی داخلی و بین المللی
- آمارنامه ها ، سرشماری های عمومی نفوس و مسکن، سالنامه های آماری و مرکز آمار
از شاخص های مورد بررسی می توان شاخص اجتماعی، اقتصادی ، فرهنگی، کالبدی، بهداشتی و درمانی نام برد. برای تجزیه و تحلیل اطلاعات از روش ها و تکنیک های رایج در برنامه ریزی شهری استفاده شده است.
1-6 کاربرد نتایج تحقیق
تحقیق حاضر در راستای توزیع بهینه خدمات عمومی شهر یزد می باشد. بنابر این موجب یک زندگی مطلوب و بهینه برای ساکنان آن می شود. با توجه به اینکه بازسازی بافت فرسوده شهری و توسعه پایدار در شهر یزد رعایت نشده است با انجام این تحقیق سازمان مسکن و شهرسازی و شهرداری می توانند پی ببرند که کدام قسمت شهر وضعیت بهتری دارد و کدام قسمت توسعه ناپایدار دارد و از وضعیت خوبی برخوردار نیست. با انجام این تحقیق سازمان مسکن و شهرسازی و شهرداری می توانند وضعیت بهتری را برای شهر یزد بوجود آورند.
کاربردهای دیگر نتایج این تحقیق عبارتند از:
1-کمک به مدیران شهری در اداره شهرها و حل مسائل شهری
2-استفاده و تأثیر در سیاست گذاری ها، تصمیم گیری و برنامه ریزی ملی، منطقه ای و محلی
3-افزایش آگاهی جامعه در مورد نقش جغرافیا در برنامه ریزی شهری و منطقه ای
فصل دوم: مبانی نظری
مقدمه
این فصل از سه قسمت تشکیل شده است. در قسمت اول به تعاریف و مفاهیم پرداخته شده است و در قسمت دوم به دیدگاه ها، نظریه ها و مکتب های عدالت اجتماعی توجه شده است. در قسمت سوم به پیشینه عدالت اجتماعی در جهان و همچنین در ایران پرداخته شده است. در نهایت جمع بندی صورت گرفته است.
2-1 تعاریف و مفاهیم
2-1-1 شهر
شهر مجموعه ای است متشکل از گروه های نخستین و اتحادهای هدفمند جمعی.مورد اول را می توان در اشکالی چون خانواده و محله مشاهده کرد که در تمام جماعت ها دیده می شوند، در حالی که مورد دوم ویژه و خاص شهر است. این گروه های مختلف از خلال سازمان هایی که کما بیش ساختی بنگاه مانند دارند و یا لااقل به شکل عمومی تنظیم و شخصیت یافته اند،خود را تنظیم می کنند و همه این گروهها در ساختارهایی دائم و درون پهنه هایی نسبتاً محدود اسکان یافته اند. بنابراین، شهر در معنای کامل آن عبارتست از یک شبکه جغرافیایی1، یک سازمان اقتصادی2، یک فرایند صنعتی3، صحنه ای برای کنش اجتماعی و نمادی زیباشناختی از وحدت جمعی (فکوهی، 1385: 204).
2-1-2 عدالت اجتماعی
یکی از اصول بنیادین که در اغلب ایدئولوژی ها از جمله دین اسلام مبنای برنامه ریزی محسوب می شود، اصل عدالت اجتماعی است که تفکر نهادها و برنامه ریزان بر مبنای آن شکل می گیرد و از اصولی است که به دلگرمی، انسجام روابط و توزیع عادلانه (و نه مساوی) دستاوردها و عواید بین شهر و روستا منجر خواهد شد.
مفهوم عدالت از منظرهای مختلف قابل بررسی است و مفاهیمی چون عدالت اجتماعی، عدالت فضایی1، عدالت جغرافیایی2 و عدالت محیطی3 نیز متأثر از چند بعدی بودن این مفهوم است (مرصوصی، 1383: 91).
فرهنگ فارسی معین، عدالت را داد کردن، دادگر بودن و انصاف داشتن و عدالت اجتماعی را عدالتی که همه افراد جامعه از آن برخوردار باشند (معین، 1371: 2279) تعریف میکند. وقتی ما راجع به عدالت اجتماعی صحبت می کنیم، در مورد چگونگی توزیع چیزهای خوب و بد بین اعضای جامعه انسانی بحث می کنیم (Miller,1999: 1). عدالت اجتماعی گویای توزیع عادلانه امکانات و ثروت میان افرادی است که طبق تعریف دارای حقوق برابرند (غنی نژاد، 1379: 782).
اگرچه ممکن است عدالت اجتماعی مورد پذیرش همگان واقع شود ولی هرکس تنها به شیوه فکر و نظام ارزشی خود، معنی خاصی از توزیع عادلانه و عدالت اجتماعی را خواهد داد. و نتیجه آن که مفهوم عدالت اجتماعی مفهومی به غایت ذهنی و سیال خواهد بود (غنی نژاد، 1379: 782-781).
اصطلاح عدالت به معنای مساوات را در موارد متنوعی به کار می بریم. گاهی مسأله فرق نگذاشتن میان افراد و توجه یکسان به همه در طرز رفتار فردی مطرح است. گاهی اینکه همه در مقابل قانون و در مقام اجرای قانون مساوی هستند، مورد توجه است. گاهی جانبداری نکردن و بی طرفی در مقام قضاوت و داوری مقصود است. گاهی رعایت مساوات در مقام سیاستگذاری و برنامه ریزی از جهت توزیع منابع عمومی یا توزیع هزینه های زندگی جمعی در میان افراد مورد نظر است. در مواردی، مسأله برابری افراد در برخورداری از حقوق و فرصتهای اولیه یا برابری نسبی آنها در بهره مندی های موجود ملاحظه می شود (توسلی، 1375: 112).
گاهی عدالت ناظر به طرز رفتار با دیگران است؛ اعم از اینکه معامله و رفتار فردی منظور باشد یا طرز عمل نهادهای اجتماعی مثل قانون، دولت و مانند اینها. در اینجا عادلانه بودن رویه و عمل ما در برخورد با دیگران با توجه به موازین لازم الرعایه مد نظر قرار دارد؛ مثل اینکه حقوق دیگران مراعات شده باشد، تبعیض بیجا در کار نباشد و مانند اینها. گاهی هم عدالت، ناظر به وضعیت نهایی موجود در جامعه از حیث توزیع بهره مندی ها و امتیازات و موقعت های اجتماعی است که این نتیجه عوامل مختلفی است. انتخاب و رویه عملی افراد یا عملکرد نهادها می تواند از جمله این عوامل باشد. مثلاً نفس وجود نابرابری فاحش میان دو قشر از افراد جامعه از جهت رفاه و امتیازات اجتماعی، موضوع بحث عدالت است با صرف نظر از اینکه رویه عملی افراد و عوامل تاریخی ای که منجر به این امر شده است، چگونه بوده است (توسلی، 1375: 113).
در بحث عدالت، اصطلاح توزیع را به معنای وسیع تری به کار می بریم. علاوه بر توزیع ثروت به معنای اقتصادی کلمه، توزیع کلیه حقوق و امتیازات سیاسی و اجتماعی و خیرات و مضرات اجتماعی را مد نظر قرار می دهیم؛ اعم از رفاه، امنیت، منصب، شغل، فراغت، آموزش، قدرت سیاسی، فرصت اقتصادی، افتخارات اجتماعی و... حتی از توزیع عادلانه مشقت های چاره ناپذیر و مسئولیت های اجتماعی نیز بحث می کنیم (توسلی، 1375: 114).
تعریف دیگر از عدالت اجتماعی به این صورت است که "مساوات به عنوان برخورداری شهروندان از شانس ها و حقوق مساوی و استفاده ایشان از آزادی های اجتماعی بدون محدودیت های نژادی و جنسیتی و... قدمت فراوان دارد ولی تصور جدیدتری نیز وجود دارد که سابقه آن به انقلاب فرانسه برمی گردد و عدالت را در این می بیند که اعضای یک جامعه همه به یک نسبت از مواهب مادی آن جامعه برخوردار باشند" (تیکسفال، 1379: 50).
در کتاب نظریه عدالت، جان رالز در تعیین قاعده برای عدالت بعد از تأکید بر اصل اولیه برخورداری یکسان افراد از آزادی های سیاسی، معتقد است نابرابری های اجتماعی تنها در صورتی توجیه پذیر است که اول آنکه، بیشترین مزیت را به نفع محرومترین قشرهای جامعه حاصل کند؛ دوم آنکه، پیوستن به مناصب و موقعت های قابل دسترسی برای همه افراد، تحت شرایط برابری منصفانه فراهم آید. وی به این ترتیب معیار حداکثرسازی رفاه برای پایین ترین قشر مردم را معیار عدالت معرفی می کند (پاپلی یزدی و دیگران، 1386: 19- 21).
2-1-3 فضا
فضا عبارت است از "فاصله میان نقاط و پدیده ها" و گستره پیوسته ای که در آن اشیاء و پدیده ها قرار گرفته و حرکت می کنند (پوراحمد، 1385: 103).
برای شناخت مفهوم فضا در جغرافیا می توانیم آنرا به دو بخش فضای مطلق و فضای نسبی تقسیم کنیم. فضای مطلق در جغرافیا "بعدی است معطوف به ویژگی های اشیا از نظر تمرکز و پراکندگی شان". فضای نسبی فقط رابطه ای است میان رویدادها و ویژگی های آن و بنابراین وابسته به زمان و فرایند" است. این نوع فضاها به طور طبیعی پویا و در حقیقت نسبی اند. لذا می توان آن را فضای پلاستیکی نامید که اندازه و شکل و فاصله زمانی خود را تغییر می دهد (پوراحمد، 1385: 195-193).
2-1-4 توزیع فضایی
چگونگی قرارگیری عناصر، پدیده ها، نقاط و مکانها بر روی کره زمین، پراکندگی یا توزیع فضایی نامیده می شود (پوراحمد، 1385: 101).
بطور معمول، توزیع فضایی دارای 3 ویژگی است :
الف) تراکم نسبی : شامل تعداد پدیده ها و عناصر مورد مطالعه، تقسیم بر مساحت منطقه مورد مطالعه است.
ب) تفرق : بر خلاف تمرکز شاخصی است که مقدار پخش یک پدیده و میزان پراکندگی با تمرکز آن را در یک منطقه یا مکان نشان می دهد.
ج) بافت: طرز قرارگیری هندسی عناصر و پدیده ها را در فضا بافت گویند که از جمله آنها می توان بافت خطی، بافت متمرکز و بافت متفرق را نام برد (پوراحمد، 1385: 103).
2-1-5 توزیع خدمات شهری
از جمله عواملی که باید در جهت اجرای عدالت اجتماعی و همراه با عدالت فضایی در برنامه ریزی شهری رعایت کرد توزیع مناسب خدمات شهری و استفاده صحیح از فضاها است. در این خصوص کاربری ها و خدمات شهری عوامل مؤثری هستند که با ارضای نیازهای جمعیتی، افزایش منافع عمومی و توجه به استحقاق و لیاقت افراد می توانند با برقراری عادلانه تر، عدالت اجتماعی و اقتصادی و فضایی را در نواحی شهر برقرار نمایند. لذا عدم توزیع خدمات شهری نه تنها می تواند در بر هم زدن جمعیت و عدم توازن آن در شهر بینجامد بلکه فضاهای شهر را متناقض با عدالت از ابعاد اجتماعی و اقتصادی شکل دهد (وارثی و دیگران، 1387: 144).
2-1-6 خدمات اجتماعی1
خدمات اجتماعی که طیف نسبتاً گسترده ای از خدمات عمومی را در برمی گیرد، از جمله شاخص های رفاه اجتماعی است که از تحولات شهرنشینی متأثر می شود و اثرات ناشی از رشد جمعیت شهری را به خوبی در خود منعکس می کند (علی اکبری، 1383: 58).
2-1-7 نابرابری
نابرابری، عدم شرایط برابر بین دو متغیر است، به طوری که نبود شرایط مساوی باعث بوجود آمدن اختلاف سطح بین متغیرها می شود. آثار نابرابریهای اقتصادی و اجتماعی در شکل استفاده از فضا بازتاب پیدا می کند (پوراحمد، 1385: 220).
وجود نابرابری بین مناطق شهری و روستایی، عموماً به وجود دوگانگی اقتصادی و در نتیجه آن نوعی دوگانگی اجتماعی نسبت داده می‌شود. این دو گانگی در مجموعه کلی تری قرار می‌گیرد که عبارت است از "شرایط ممالک جهان سوم و اقتصادی‌های بیرونی"، یا به عبارت دیگر، میان اقتصادهای "مرکزی" یعنی اقتصادهای مسلط و اقتصادهای "پیرامونی یا محیطی". شهرهای بزرگ محل استقرار "آنتن"های گیرنده اقتصادهای خارجی به حساب می‌آیند و در نظام‌های مناسباتی، نقش ارتباط دهنده و تقویت کننده ای بر عهده دارند. چنین نقشی موجبات تمرکز درآمدها و منافع حاصل از فرآیند "ترانزیت" کالاها را فراهم می آورد و حضور نمایندگان اقتصادهای مرکزی را در خودشان ایجاب می کند. حاصل این تمرکز، استقرار جمعیت بهره ور از امکانات معاش مناسب با درآمدهای فردی بالا می باشد (زنجانی، 1371: 78). در مقابل، توده‌های محروم با حداقل امکانات زیستی پدید می‌آیند و در فرآیند شکل گیری طبقات اجتماعی، نوعی بی عدالتی را به نمایش می‌گذارند. بنابراین توزیع عادلانه درآمد، موثرترین راه برای رسیدن به توسعه انسانی است (آسایش، 1371: 19).
2-1-8 ارزش زمین
ارزش های اراضی و مستغلات شهری به معنای وسیع کلمه عبارتند از ارزش زمین بناها ، مغازه های فروشگاه های حقوق استفاده از آنها حتی اگر مدت استفاده مانند حق اجاره محدود باشد تمام چیزهای که در اصل می تواند خریداری یا فروخته شود مورد معامله یا داد و ستد قرار می گیرد. از این رو آنچه در اصول غیر قابل فروش یا غیر قابل واگذاری است . مثل راهها ، بناها و فضای سبز همگانی تنها ارزش نظری دارند. بدین سان نیمی از فضاهای شهری و یا بیشتر آن در بیرون از قواعد بازار قرار می گیرد. ویژگی عمده این ارزش ها در این است که با توجه به رشد و افزایش تراکم شهری ، سریع تر از دیگر ارزشها افزایش می یابند و چیزی را تولید می کنند که ارزش اضافی نامیده می شود . چون عرضه پایین تر از تقاضاست . این ارزش ها و ارزش افزوده که زمین و مستغلات از آن بهره مند می شوند نیروی محرکه ای را برای بازار مستغلات ، کاربری فضا توسط بخش خصوصی ، فعالیتهای صنعت ساختمان و راه سازی ، آمایش و نوسازی کادر شهری بوجود می آورند و از سوی دیگر زمینه جدایی فعالیتها و مسکن را فراهم می سازند. آنچه که منفعت کمتری دارد و پول کمتری می آورد بدون وقفه به سوی نواحی پیراشهری و فضایی ارزانتر رانده می شود جایی که رفت و آمدهای تناوبی در حال گسترش است (حیدری، 1384: 42).
2-1-9 کاربری زمین
کاربری زمین عبارت است از شناخت وضع موجود پراکندگی انواع فعالیت های شهری، تعیین نسبت هر یک از کاربری ها از کل مساحت شهر و اینکه هر یک از کاربری ها از کل مساحت شهر و اینکه هر یک از فعالیت ها در چه مقیاس و اندازه و به چه صورت در سطح شهر پراکنده شده اند رابطه آنها با یکدیگر چیست و تا چه حد این ارتباط منطقی و صحیح است( رضویان،1381: 33 ). شکل گیری نظام کاربری اراضی در هر جامعه شهری و نحوه تقسیم اراضی و استفاده از آن در فعالیت ها و خدمات مختلف، بازتاب و برآیند عملکرد متقابل مجموعه ای از عوامل و نیروهای مختلف محیطی، اقتصادی، اجتماعی، سیاسی، حقوقی و غیره است. این نظام امروزه به یکی از عرصه های مهم ثروت اندوزی و تشدید نابرابری های اجتماعی در شهرها بدل شده و به نوبه خود مشکلات برنامه ریزی شهری افزوده است (قرخلو و دیگران، 1383: 89).
2-1-10 توسعه پایدار
از زمان برگزاری کنفرانس سران در سال 1992 به این طرف، توسعه پایدار به عنوان یکی از مهمترین پارادایم های توسعه برای اواخر قرن بیستم مطرح شده بود (بارو، 1376: 48). این واژه به مفهوم گسترده آن شامل اداره و بهره برداری صحیح و کارآمداز منابع پایه، منابع طبیعی، منابع مالی و نیروی انسانی برای نیل به الگوی مصرف مطلوب همراه با بکارگیری امکانات فنی و ساختار و تشکیلات مناسب برای رفع نیاز نسل های امروز و آینده به طور مستمر و قابل رضایت است(بحرینی، 1376: 28). براساس اعلامیه ریو، در توسعه پایدار، انسان مرکز توجه است و انسان ها هماهنگ با طبیعت، سزاوار حیاتی توأم با سلامت و سازندگی هستند و توسعه حقی است که باید به صورت مساوی نسل های کنونی و آینده را زیر پوشش قرار دهد (نصیری، 1377: 197).
متداول ترین تعریف از توسعه پایدار تعریفی است که کمیسیون جهانی محیط زیست و توسعه (WCED) ارایه داده است که براساس آن توسعه پایدار توسعه ای که در آن نیازهای نسل حاضر بدون ضربه وارد آمدن بر توانایی نسل آینده در رفع نیازهایش تأمین شود ( هاشمی،1376: 47). براساس این تعریف هر جامعه ای باید قبل از اینکه به پایداری برسد، عدالت بین نسل ها و درون نسل ها را تأمین کند (ضرابی و اذانی ، 1380: 13).
حق توسعه نه فقط همکاری بین المللی برای تسهیل توسعه را می طلبد، بلکه دولت ها را تشویق می کند تا برای از بین بردن تبعیض و نابرابری1، به اصلاحات ضروری اقتصادی و اجتماعی نیز مبادرت کنند. بنابراین، موانع توسعه از جمله موانع تحقق حقوق سیاسی و مدنی باید از میان برداشته شوند. شاید مهمترین اصول اعلامیه فوق، اصول 1و 2و 3 باشند که جملگی مطرح می کنند که هر فرد انسانی استحقاق آن را دارد که ضمن آنکه محور موضوع توسعه باشد شرکت کننده، کمک کننده، و ذی نفع فعال در حق توسعه نیز باشد (هاتان، 1378: 61).
بنابر نظریه ارایه شده توسط برنامه محیطی سازمان ملل متحد (UNDP)، مفهوم توسعه پایدار در برگیرنده جنبه های زیادی می باشد که کمک به تهیدستان و بهداشت و مسکن برای همه از جمله آنهاست. همچنین در کنفرانس جهانی حفاظت و توسعه در اتاوا، دستیابی به برابری و عدالت اجتماعی یکی از شروط دستیابی به توسعه پایدار ذکر گردید (ضرابی و اذانی، 1380: 15). این موارد که از طرف برخی از نویسندگان انسان محوری توسعه نامیده شده است به عنوان رویکردی مبتنی بر مفهومی اصیل از حقوق بشر برای دفاع و ارتقای شرافت و کرامت ذاتی افراد بشر ذکر شده است (هاتان، 1378: 59). این رویکردها باعث توجه به توسعه انسانی با شاخص های میانگین عمر، دستیابی به آموزش و قدرت خرید گردید (لشکری، 1377: 219) که بهبود شاخص های فوق خود در راستای عدالت اجتماعی می باشد.
2-1-11 شهر پایدار
شهر پایدار شهری است که تفکیک و جدایی بارزی در گروه های درآمدی و اجتماعی آن وجود نداشته باشد و کلیه افراد و گروه ها به خدمات و تسهیلات اساسی دسترسی داشته و ساکنین آن به موقعیت های برابر دسترسی داشته باشند (بحرینی، 1376: 37).
شهر پایدار شهری است که ورای راه حل های محدود و متعارف، مسائل اجتماعی و زیست محیطی را مورد توجه قرار داده آنها را با یک دید وسیع و جامع بنگرد. برای مثال، موضوع مسکن مناسب اغلب از یک دید کمی محدود بررسی می شود. یعنی پایین آوردن هزینه ساختمان سازی از طریق انبوه سازی و یا هرچه کوچکتر کردن واحدها. با این همه، مسکن مناسب (حداقل مسکن) و زندگی مناسب (حداقل زندگی) به هیچ وجه مترادف هم نیستند. مقرون به صرفه بودن را می توان با ایجاد یک محیط شهری بدون اتومبیل و حذف کلیه هزینه های مربوط به آن تحقق بخشید. علاوه بر آن باید توجه داشت که مسکن حداقل ممکن است بدون دسترسی به اشتغال، خدمات، فضای باز و عناصر دیگر مربوط به کیفیت زندگی، مضر و بی معنی باشد (بحرینی، 1376: 35).
2-1-12 توسعه پایدار و عدالت اجتماعی1
یکی از ارکان مهم دیگر در توسعه پایدار رعایت عدالت اجتماعی است. برنامه ریزان شهری برای ایجاد پایداری اجتماعی باید به بازتولید و عدالت اجتماعی توجه ویژه نمایند و تأمین نیازهای پایه (غذا، سرپناه، آب زهکشی و دفع مواد زاید، تأسیسات بهداشتی و تسهیلات آموزشی) را سرلوحه کار خود قرار دهند (صرافی، 1375: 43). در واقع هیچ توسعه ای بدون توجه به خصوصیات اجتماعی و توسعه انسانی پایدار و همبستگی نیست لذا همانطوری که امروزه توجه به جنبه های زیست محیطی توسعه در کنار توجه به شاخص های اقتصادی و رشد اقتصادی مورد توجه است، توجه به توسعه انسانی و عدالت اجتماعی نیز از الزامات اساسی توسعه بوده و بدون توجه به آن توسعه میسر نخواهد بود. در برنامه ریزی شهری بر مبنای عدالت اجتماعی با توجه به میزان برخورداری از امکانات و خدمات شهری، توزیع متوازن امکانات و خدمات شهری، با توزیع ارزش افزوده و رانت به ویژه رانت زمین، توزیع مدیریت های شهری، نقش اقتصاد سیاسی و مدیریت کلان جامعه در برقراری عدالت اجتماعی، فرصت های شغلی نابرابر، تبعیض بین گروه های اجتماعی، فنی، قومی و نظایر آن پرداخته می شود.
اساساً نابرابری های شدید با توسعه شهرنشینی به شکل امروزی و به ویژه پیدایش شهرهای بزرگ (متروپل ها) به شکل جدی بروز کرده و متعاقب آن تظاهرات فضایی آن خور نمایی کرده این امر در شهرهای بزرگ کشورهای در حال توسعه و پیرامونی بویژه در شهرهای کشورهای نفت خیز نمود مشخص تری داشت. در کشورهای توسعه یافته نیز این امر بویژه بعد از اجرای سیاست های تاچری در کشورهایی مانند انگلستان و آمریکا خود را نشان داد (شکویی، 1379: 42).
نابرابری های اجتماعی و لزوم نگارش به مسأله از دیدگاه عدالت اجتماعی در عرصه های مسکن، زمین، دسترسی به امکانات رفاهی، فضای سبز و نظایر آن در ارتباط با برخورداری ها و عدم برخورداری ها، زمان دسترسی و میزان استفاده از ارزش افزوده مطرح گردید.
توسعه پایدار شهری یعنی شرایطی که شهر نشینان امروز و شهروندان فردا بتوانند در آن در کمال آرامش و امنیت زندگی کنند و ضمن تندرستی از عمر دراز و در عین حال سازنده بهره مند گردند (صالحی فرد، 1380: 147).
اگرچه ممکن است بعضی از شاخص های ذکر شده فوق در بسیاری از علوم دیگر نیز قابل بحث باشند ولی آنچه که در اینجا مورد نظر ماست، عمدتاً تظاهرات فضایی آنان می باشد. لذا ابتدا وضعیت شاخص های فوق را مورد بررسی قرار داده و در نهایت اثرات آنها را در فضاهای شهری مورد بررسی قرار می دهیم.
2-1-13 فقر و عدالت اجتماعی
قرار گرفتن افراد در جرگه فقرا می تواند علل مختلفی داشته باشد. معمولاً کسانی که در این طبقه قرار می گیرند دارای یک سری خصایص مشترک می باشند: سواد اندک، فقدان تخصص، فقدان سرمایه و... از ویژگی های مشترک فقرا می باشد. علل فقر متنوع و یک طیف وسیع هستند ولی هرچه باشد همه آنها روابط گسترده ای با همدیگر داشته و بعضاً به صورت سیکل بسته عمل می نمایند(کمالی، 1379: 294-157).
مهاجرت از روستا به شهر که به عنوان یک معضل بزرگ برای کشورهای درحال توسعه درآمده است، یکی از علل ایجاد و توسعه فقر فزاینده شهری می باشد. بسیاری از زمینداران کوچک و کارگران کشاورزی و همچنین نیروی جوان تازه وارد شده به سن کار، به شهرها مهاجرت می کنند و از آنجا که آنها فاقد تخصص و سواد کافی می باشند در بخش کارگری جذب و طبقه کارگر را تشکیل می دهند. موضوع به اینجا ختم نمی شود و همگی مهاجرین موفق به جذب در بخش کارگری نمی شوند. در واقع بازار کار در شهرها دارای جذب کارگر اضافی را ندارد و به این سبب مهاجرت روستاییان به شهرها بر میزان بیکاری در شهرها افزوده و سبب پیدایش قشری که طبقه زیرکارگر نام دارد می شود. تجربه کشورهای در حال توسعه نشان می دهد که فقر مالی یک خانواده در چندین نسل باقی می ماند. فرزندان این خانواده ها به علل مختلف کمتر به تحصیل می پردازند و فرصت ها را از دست می دهند. پایگاه های اجتماعی نسبی در لایه های پایین جامعه می توانند باعث عدم تحرک اجتماعی فرد شوند.
یکی از علل دیگر فقر را می توان عدم برخورداری از شرایط مناسب جسمانی، ویژگی های مربوط به جنس (زن و مرد)، قدرت سیاسی و نظایر آن دانست. کسی که از نظر جسمانی در شرایط مساعدی نباشد و یا دارای نفوذ سیاسی نباشد، نمی تواند به راحتی از مزایایی نظیر استخدام برخوردار گردد. افکار مذهبی نیز گاهی ممکن است به فقر دامن بزند. در مذهب پروتستان اعتقاد بر این است که کسانی که صاحب مقام و ثروت می شوند، از عنایت خداوندی برخوردارند موفقیت آنان نشانه رضایت و خوشنودی خداوند است. بی تردید چنین اندیشه ای می تواند موجبات تلاش مردم در انباشت ثروت و قطبی شدن جامعه گردد.
میزان دسترسی افراد به منابع کمیاب در جامعه (از جمله درآمد، کار، بهداشت، آموزش و پرورش و...) نیز می تواند در توزیع فقر دخیل باشد. مسلماً آنانی که از موقعیت اقتصادی پایین تری برخوردارند، شانس کمتری جهت برخورداری از این منابع دارند که این امر خود باعث تشدید فقر می گردد. در بینش مارکسیستی، خود نظام سرمایه داری تشدید کننده فقر شناخته می شود. به نظر مارکس، تفاوت نسبی که در پاداش های اقتصادی بین مالکان و کارگران وجود دارد، همینطور گسترده می شود. زیرا که همیشه سهم بزرگتری از مازاد به سرمایه دار تعلق می گیرد (گرب، 1373: 44).
بالاخره دیدگاه های دینی- سیاسی موجود در جوامع در پیدایش فقر و ثروت اثرگذاری فراوانی دارد. رهیافت آمریکایی مبتنی بر توفیق و اکتساب بر این اندیشه تأکید دارد که ثروت پاداشی است برای فضیلت هایی چون دسترسی، هوشیاری، صنعتگری، پاکیزگی، نظم، موقع شناسی و غیره و فقر کیفری است برای فقدان چنین فضیلت هایی در افراد فقیر (ازکیا، 1380: 31).
بطور کلی فقر در وجه اقتصادی آن به معنی عدم برخورداری از حداقل امکانات معاش، یا به تعبیر دیگر، برخورداری از قوت لایموت و میزان درآمدی است که باید در سطح امرار معاش باشد (آسایش، 1385: 85).
پاره ای از جرم شناسان معتقدند که فقر عامل اصلی جرم است و پاره ای دیگر نیز برای عوامل اقتصادی در ارتکاب جرایم تأثیر غیرمستقیم قایل هستند لذا مقابله با فقر و بیکاری را به عنوان علل در اولویت مبارزه با فقر قرار می دهند. اگر فقر را در کنار تبدیل ثروت به ارزش قرار دهیم، انسانی که با تغییر ارزش و ارزشمند شدن پول، خود را شدیداً نیازمند به پول احساس کند و امکان افزایش درآمد برایش موجود نباشد و راه های مشروع را نیز پیش روی خود باز نبیند چه بسا به راه های نامشروع توسل جوید (قربان نیا، 1378: 178-165).
یکی از بحث های مهمی که دانشمندان علوم اجتماعی در ارتباط با مفهوم فقر نسبی انجام می دهند، مقوله گروه مرجع می باشد. مفاهیم فقر نسبی و گروه مرجع به طور شدید با هم مرتبطند واشتیاق و یا نارضایتی مردم وسیعاً به گروه مرجع بستگی دارد. گروه مرجع به عنوان یک چهارچوب برای مراجعه فرد جهت مقایسه وضعیت خود با آن می باشدRuncima,1972:15)).
فقر خواه به صورت نسبی و خواه به صورت مطلق، خواه در اثر وجود گروه مرجع و خواه به هر شکل دیگری می تواند پیامدهای خاص خود را داشته باشد. فقر می تواند در پیدایش فحشا و جرم نقش داشته باشد و علاوه بر آن پیوندهای خانواده ها را بگسلد و فرزندان را بی سرپرست نماید (قربان نیا،1378: 160)،آثار روانی فقر نیز قابل توجه است. بنابر نتایج تحقیقات انجام شده با احساس ناتوانی، ضعف و بی اعتمادی در طبقه پایین تر شدیدتر است و آنها دنیا را خصمانه تر احساس می کنند (تأمین، 1379: 132).
یکی از جنبه های عدالت اجتماعی در ارتباط با فقر می باشد. در نبود یک نظام تأمین اجتماعی فراگیر و کار آمد، بیکاری موجب فقرمی شود. جوانان به امید یافتن شغلی رو به بازار کار می آورند اما وقتی این خواست آنان عملی نمی شود، آنان به سوی یأس و حرمان و مشکلات اجتماعی که سر منشأ قانون شکنی ها و ستیز با ارزش ها و هنجارهای جامعه است سوق می یابند. و اگر این بی کاری ها و محرومیت ها طولانی، حاد، مزمن و گسترده شود، تضعیف امنیت اجتماعی را به دنبال می آورد (علیزاده، 1378: 384- 381). بدین ترتیب تأمین اجتماعی و رفاه جهت تأمین امنیت جامعه ضروری می نماید. رفاه اجتماعی به ویژه در طی دهه های اخیر خیلی بحث انگیز بوده و دانشمندان از منظرهای مختلفی بدان پرداخته اند. اکثر دانشمندان رفاه را به معنای عدالت و جزو لاینفک آن دانسته اند. البته بسیاری از دانشمندان برخورداری از رفاه را به عنوان یک حقی برای افراد می دانند ولی اندیشمندان فلسفه لیبرالی رفاه اجتماعی را به عنوان یک عمل خیرخواهانه و نوع دوستانه می خوانند (باری، 1380: 6،17،104).
پارتو دانشمند ایتالیایی معتقد است که شاخص رفاه اجتماعی زمانی بهبود می یابد که بدون کاهش رفاه یک فرد، رفاه دیگران افزایش یابد (باری، 1380: 61). در اینجا به دو وجه می توان توجه کرد: افزایش رفاه ثروتمندان در اثر تزاید فقر و یا اخذ مالیات (نهایتاً اینکه تحت عنوان کاهش رفاه ثروتمندان تلقی می شود) و عوارض جهت کمک به اقشار تهیدست. دو وجهی که برداشت های متفاوت دو دیدگاه، چپ و راست را به نمایش می گذارد.
چنین به نظر می رسد که نظام تأمین اجتماعی به عنوان ساز و کارهای مؤثر در جلوگیری از انفجارهای سیاسی و کنترل و یا مهار بحران های اجتماعی و جنبش های کارگری در جوامع صنعتی غرب، از موفقیت بیشتری برخوردار است. در اغلب کشورهای درحال توسعه نیزکه نخبگان حاکم با منافع ملت کمترین انطباق را داشته و یا دیالکتیک بی ثبات کننده ای میان برنامه های معطوف به امنیت و "توسعه" در آنجا جریان دارد، دولت ها حتی به رغم بی علاقگی برخی از آنها به عدالت و آزادی، ناگزیرند نظام تأمین اجتماعی را به عنوان سازوکاری ثبات آفرین برای ایجاد امنیت ملی در صدد اولویت های خود مورد توجه قرار دهند (ایمانی، 1378: 261- 213).
2-1-14 مسکن و عدالت اجتماعی
بنا به تعریفی که از مسکن انجام شده، فضای مسکونی باید بتواند شرایط لازم را برای رشد فردی هر یک از افراد خانواده اعم از کوچک و بزرگ فراهم آورده یعنی هریک از افراد خانه باید قادر باشند بر حسب نیازهای روحی و روانی و علایق خود، فضای مناسب و حریم لازم را برای فعالیت ها و کسب آسایش روانی و جسمانی بیابند. در عین حال فضای مسکن باید بتواند محیط لازم را برای برقراری رابطه خانوادگی و همبستگی آن و حفظ کیان خانواده ایجاد کند. اولین جنبه ای که از دیدگاه نیازهای جسمی در سکونت باید مورد بررسی قرار گیرد، میزان برخورداری از مسکن امن و سالم از نظر ساختمانی، مقاوم بودن در مقابل بلایای طبیعی (مانند سیل، زلزله، طوفان و...) و شرایط جوی است. نیاز به سرپناه امن از جمله ضروری ترین نیازهای انسان است.
البته هدف های برنامه ریزی مسکن نمی تواند تنها در ایجاد سرپناه خلاصه گردد بلکه هدف عمده در برنامه ریزی مسکن بایستی تأمین خانه ای مناسب در بافتی مناسب برای پاسخگویی به نیازهای اجتماعی، ارزش ها و کرامت های انسانی است. فضایی که لااقل با حداقل امکانات، شرایط مناسب زیستی-سکونتی را جهت رشد مادی و معنوی ساکنان خود را فراهم سازد.
برخورداری از مسکن یکی از شاخصه های مهم عدالت اجتماعی می باشد. این امر می تواند در ارتباط با فاکتورهایی نظیر مالکیت مسکن، کیفیت مسکن، تعداد اتاق ها، سطح زیربنا، تعداد نفر در اتاق از یک طرف و کسانی که از حداقل مسکن برخوردارند از طرف دیگر، دور بودن از شاخصه های عدالت اجتماعی در بخش مسکن را در بسیاری از شهرها نمایان می سازد (گیلبرت و گاگلر، 1375: 232- 186).
در بسیاری از نقاط مختلف جهان بویژه در کشورهای جهان سوم استانداردها در سطح بسیار پایینی قرار دارند. از طرف دیگر سعی در رعایت استانداردها در خانه سازی و سخت گیری در اجرای آن به نقد بسیاری از محققین به عنوان مانعی در جهت حل معضل مسکن طبقات کم درآمد محسوب می شود چرا که آنان توانایی اقتصادی برای رعایت چنین ضوابطی را ندارند (لاکویان، 1364: 113-137). این امر باعث می شود که برنامه ریزان مسکن بر سر دوراهی قرار گیرند. در مواردی ممکن است که دولت ها جهت حل معضل مسکن طبقات ضعیف دست به اقداماتی بزند. ولی این اقدامات نتایج درخشانی نداشته اند. برای اینکه اصل مشکل در جای دیگری است. آنچه که مهم است این است که گروههای فقیر که توانایی خرید اقساطی مسکن را نیز ندارند و در زاغه ها جا می گیرند، از کجا می آیند و منبع زایش و تولید آنها که به نظام های غلط اقتصادی کشورها بر می گردد، از بین می برد.
2-1-15 حاشیه نشینی و عدالت اجتماعی
حاشیه نشینی که ریشه در نابرابری های اجتماعی- اقتصادی داشته و یکی از مهمترین معضلات شهری کشورهای جهان سوم را تشکیل میدهد (اهری و همکاران، 1367: 28)، به عنوان یکی از تظاهرات مهم عدم توجه به عدالت اجتماعی در سازمان فضایی و بافت شهری و منطقه ای بروز می نماید. هنگامی که یک شهر در حال رشد بی رویه، چشم انداز روستایی را جذب می کند و آنرا به حومه های شهری تبدیل می نماید، نوع دیگری از شهری شدن اتفاق می افتد و مسئله آلونک نشینی و زاغه نشینی پیرامونی یا حومه ای را ایجاد می کند (بهفروز، 1386: 296). اگرچه برخی از دانشمندان مفاهیم آلونک نشینی را غیر از حاشیه نشینی دانسته و وجود آلونک را در داخل بافت های شهری و حتی در مرکز بخش هایی از شمال شهر نشان داده اند (پیران، 1366: 60) ، ولی حاشیه نشینان عمدتاً آلونک نشین نیز می باشند. حاشیه نشین به مفهوم کلی به کسی اطلاق می شود که در شهر سکونت دارد ولی به علل مختلف نتوانسته است جذب نظام اقتصادی- اجتماعی شهر شده و از خدمات شهری استفاده کند. عدم دسترسی مهاجرین به مشاغل اقتصاد شهری همراه با فقر اقتصادی و عدم تخصص آنها موجب می شود که آنها مجبور شوند آلونک ها و زاغه هایی را که اغلب موارد فاقد هرگونه تسهیلات شهری از قبیل آب و برق و تلفن است برای زندگی برگزینند (عابدین درکوش، 1364: 140-1370). تحقیقات انجام شده در کنیا1 نشان می دهد که نیمی از جمعیت شهر نایروبی که از نظر اقتصادی در وضع نامطلوبی می باشند، فقط 6 درصد از وسعت کل این شهر را اشغال کرده اند در صورتی که نیم دیگر که اقشار متوسط و مرفه را تشکیل می دهند، تقریباً 94 درصد دیگر را به خود اختصاص داده اند (شیخی، 1378: 138).
طبق نتایج تحقیقات انجام شده توسط محققین ایرانی، حاشیه نشینان معمولاً در پیرامون مناطق فقیرنشین شکل می گیرند و عاملی برای توسعه فرهنگ فقر می گردند. همچنین حاشیه نشینان جامعه و در نتیجه دولت را مسئول اصلی وضع خود دانسته و به جهت عدم برخورداری از امکانات و خدمات شهری، روحیه تضاد و مبارزه منفی در بین آنها شکل می گیرد که این احساس در بین نسل دوم یعنی فرزندانی که در شرایط حاشیه نشینی متولد و بزرگ شده اند، به مراتب بیش از والدین آنها بروز می کند. حل مشکل حاشیه نشینی در شناخت ابعاد مختلف مسائل آن و بهره گیری از مشارکتشان در پیدا کردن راه حلهای اجتماعی این مسئله نهفته است. راه حل اساسی این معضل توسعه متوازن، تأمین امنیت و عدالت اجتماعی و کاهش نابرابری های اقتصادی و اجتماعی و فرهنگی در بین اقشار مختلف جامعه و مناطق مختلف کشور خواهد بود (زنجانی، 1371: 208-207).
2-1-16 پایداری و عدالت فضایی
امروزه توسعه پایدار که یکی از موضوع های اصلی مورد بحث محافل توسعه و برنامه ریزی است، برآیند انگاره های مختلف توسعه است(حسین زاده دلیر و ساسان پور، 1385: 86). این مفهوم در سال 1972 در کنفرانس توسعه پایدار در استکهلم سوئد به کار برده شد(زیاری،1378: 17). در سال 1972 در کنفرانس جهانی محیط زیست و توسعه سازمان ملل توسعه پایدار به عنوان فرایندی تعریف شد که نیازهای فعلی، بدون تخریب توانایی های نسل آینده برآورده گردد(Tosun,2001:303). در گزارش براند تلند توجه به مقوله های برابری بین نسل ها ، برابری درون نسل ها(برابری اجتماعی و جغرافیایی)، استفاده از محیط طبیعی، استفاده از حداقل منابع غیر قابل تجدید، بقای اقتصادی و تنوع، جامعه خود اتکا، رفاه فردی و ارضای نیازهای اساسی افراد جامعه مورد تأکید قرار گرفته است( شکویی و موسی کاظمی ،1378: 124). پایداری شهری گونه ای از توسعه پایدار است که محیط ها و فضاهای شهری را در بر می گیرد. این مقوله، زمانی تحقق خواهد یافت که اصول و رهیافت های توسعه پایدار به عنوان معیار اصلی در مطالعات توسعه شهرها به کار گرفته شود(Drakakis Smith,2000:8-9). به عبارتی توزیع بهینه خدمات و امکانات به گونه ای هدایت شود که به نفع همه اقشار و گروه های اجتماعی جامعه گردد و عدالت اجتماعی و فضایی تحقق یابد (پاک، 1383: 195-193). عدالت فضایی در شهرها یعنی مکان زندگی هر فرد وی را از استحقاق اجتماعی محروم نکند. نابرابری های فضایی زمانی وجه است که بهبود حیات همگانی را در پی داشته باشد(اطهاری،1381: 28). روند شهری شدن جهان در کشورهای در حال توسعه با عدم تعادل های خدماتی و پراکنش جمعیت و رشد بی قواره شهری مواجه بوده است. ناپایداری حاصل از این رشد ناموزون به شکل عدم تعادل های فضایی- اجتماعی با نمودهای فقر شهری، اسکان و اشتغال غیر رسمی، ضعف حاکمیت محلی و آلودگی های زیستی نمایان شده است(بوچانی، 1385: 66). این امر پایداری شهرها راهر چه بیشتر مورد سؤال قرار داده و توجه به دیدگاه ها و رهیافت های اصول توسعه پایدار را بیش از پیش ضروری ساخته است(حکمت نیا و موسوی ،1385: 37-36).
2-1-17 عدالت اجتماعی و زمین شهری
در بررسی زمین شهری و عدالت اجتماعی می توان از 3 مقوله برخورداری افراد از زمین شهری، قیمت زمین و ارزش افزوده و فعالیت دولت در امور زمین شهری بحث گردید که ذیلاً به بررسی هر کدام از آنها می پردازیم.
2-1-17-1 زمین شهری و برخورداری گروه های مختلف از آن
امکاناتی که در اطراف یک زمین شهری وجود دارد شامل فضاهای زیربنایی (راه، آب، برق، گاز، تلفن)، فضاهای فرهنگی، فضاهای آموزشی، فضاهای سبز و… در کم و کیف زندگی مردمی که از زمین های فوق استفاده می کنند اثر گذار می باشد. تحقیقات نشان داده است که در شهرهای میانه اندام، اردبیل و تهران (به صورت نمونه ای از کل شهرهای کشور می توانند مصداق داشته باشد) میزان برخورداری ساکنان منطقه فقیرنشین از سرانه های عمومی بسیار پایین تر از میزان برخورداری مناطق مرفه نشین می باشند (مشهودی، 1377: 19-17). این میزان برخورداری (که در ارتباط با ارزش مکانی از آن بحث می شود و در ادامه به آن پرداخته خواهد شد) چه در مورد زمین های اشغال شده و چه در زمین های اشغال نشده (بایر) مصداق دارد.
2-1-17-2 قیمت زمین و ارزش افزوده (رانت)
در بررسی ارزش افزوده اراضی شهری، رانت یک مقوله بسیار مهم می باشد. رانت در اراضی شهری عبارت است از افزایش قیمت اراضی شهری بدون آنکه صاحب زمین برای آن اقدامی نظیر ایجاد ساختمان، سرمایه گذاری و… انجام دهد. با رشد مناسبات سرمایه داری در شهرها، اقتصاد زمین و رانت آن به یکی از عرصه های مهم ثروت اندوزی و تشدید نابرابری های شهری بدل شده است (زیاری، 1381: 4) ، گاهی جابجایی مطلوبیت های ذهنی و واقعی نیز بر قیمت اراضی اثرگذار می گردد. بدین ترتیب اگر در دو منطقه A و B مطلوبیت فضا در یک حد باشد (مطلوبیت واقعی) ولی تصور افراد بر بالا بودن مطلوبیت در نقطه A (مطلوبیت ذهنی)، افراد به نقطه A تمایل بیشتری خواهند داشت و در نتیجه تقاضای بالا، قیمت اراضی در این منطقه افزایش خواهد یافت (کلاول، 1376: 45). قیمت زمین های شهری در شهرهای مختلف و در داخل یک شهر از تفاوت های زیادی برخوردار است. از طرفی میلیاردها هکتار اراضی در صحرا و بیابان وجود دارد که هیچ کس حاضر به پرداخت پولی برای هکتارها از آن نیست بلکه ارزرش مکانی آن است. ارزش هر مکان نیز بستگی به میزان تأمین نیازهای مادی و روحی جامعه متقاضی آن مکان دارد (کامروا، 1377: 31). بطوری که می توان 3 عامل عرضه و تقاضا، فعالیت های خدماتی و منطقه بندی زمین را از عوامل تعیین کننده قیمت اراضی شهری ذکر نمود.
عرضه و تقاضای زمین در ارتباط با عواملی نظیر جمعیت شهر، میزان بالقوه اراضی قابل عرضه، احتکار زمین و توانایی اقتصادی ساکنین شهر قرار دارد. افزایش جمعیت شهر بر اثر فعالیت های صنعتی در شهرهایی همچون قزوین و همچنین محدودیت عرضه زمین به لحاظ حاصلخیزی اراضی اطراف شهر باعث بالا رفتن قیمت زمین شده است (همان منبع : 33).
یکی از موارد مهم دیگر در ارزش گذاری اراضی شهری، منطقه بندی می باشد. بدین معنی که پس از تصویب طرح های تفصیلی قیمت زمین های با کاربری مسکونی و با تراکم ساختمانی 180 درصد حداقل 40 درصد بیشتر از قیمت زمین های مسکونی و با تراکم ساختمانی 120 درصد است. این امر در مورد کاربری های انتفاعی مانند تجاری و خدماتی به چند برابر می رسد (سلطانی آزاد، 1377: 155).
از مجموع مباحث فوق می توان نتیجه گرفت که اولاً ارزش افزوده زمین شهری که خود عاملی در ایجاد شکاف بین اغنیا و فقرا بوده و به دوری از عدالت اجتماعی مساعدت می نماید، ریشه در تصمیم گیری های ما و عمدتاً تصمیمات بخش دولتی دارد. اعتبارات از بخش دولتی هزینه می گردد و سود آن را بخش خصوصی (آن هم اغنیا) می برند. ثانیاً به تابعیت ارزش افزوده از فعالیت های عمرانی باعث می شود که در بخش هایی از شهر به علت کمی تأسیسات خدماتی منجر می گردد. در نتیجه در چنین نقاطی رشد قیمت زمین اندک بوده و به علت همین امر از طرف طبقات کم درآمد شهری اشغال می شود. لذا در این مناطق محلات فقیرنشین رشد می یابد و در مقابل آن مناطقی از شهر که از مؤسسات خدماتی بیشتری برخوردارند، قیمت اراضی شهری رشد کرده و در چنین مناطقی طبقات پردرآمد شهری استقرار می یابد. بدین ترتیب محلات متمایز در داخل شهر به صورت محلات طبقاتی شکل می گیرد.
از آنجا که در عرصه خرید و فروش زمین بویژه در کشورهای در حال توسعه، خرید و فروش و معاملات قماری زمین، احتکار آن و تخصیص های نامناسب زمین به کاربری ها در راستای دستیابی به سود بیشتر، باعث بروز مشکلاتی در امور شهرها می گردد که این امر باعث ضرورت دخالت دولت ها در امور زمین شهری می گردد. اصولاً دخالت دولت ها در امور زمین شهری می تواند در رابطه با اهدافی نظیر مدیریت رشد شهری، پاسخگویی به نیازهای عدالت اجتماعی، حفظ محیط زیست، تأمین مسکن فقرا و کاهش هزینه های زمین مسکونی انجام می گیرد (عزیزی، 1377: 28). دخالت دولت ها در امور زمین شهری، به دور از نکات و جهات مثبت دارای نکات منفی نیز بوده است که از میان آنها به 3 مورد ذیل اشاره نمود:
فقدان برنامه های مدیریتی دراز مدت همراه با فقدان نیروی کارشناس متخصص در سطح دولت های محلی
اتلاف زمین در نتیجه اطلاعات ناکامل و ناصحیح در معاملات و نقل و انتقالات زمین
وجود نقل و انتقالات غیر قانونی زمین به دلیل اختلاف قیمت فاحش زمین بین اراضی دولتی و بازار آزاد (همان منبع : 29).
2-1-18 اقتصاد سیاسی و عدالت اجتماعی
در اقتصاد سیاسی از رابطه میان سیاست و اقتصاد و به ویژه نقش قدرت در تصمیم گیری های اقتصادی بحث می شود و کیفیت توزیع سرمایه، درآمد، خدمات، سهم بخش دولتی و بخش خصوصی در برنامه های اقتصادی و امر توسعه، تخصیص منابع نابرابری میان شهر و روستا و وضع قوانین اقتصادی، همه در ارتباط باهم سازمان تولید یک کشور را به وجود می آورند و هدف این سازمان تولید را نیز اقتصاد سیاسی تعیین می کند (شکویی، 1377: 103-100).
نگرش دولت ها به مالکیت خصوصی به ویژه مالکیت زمین های شهری، سیاست های کلان در خصوص نحوه خدمات رسانی، سیاست های فقرزدایی، توزیع و بازتوزیع ثروت، تخصیص منابع و سیاست های توسعه همگی می توانند در چگونگی رعایت یا فقدان آن به شکل وسیعی مؤثر باشند. هریک از نظام های سوسیالیستی، دولت های رفاه و لیبرالیسم نو فضاهای متفاوتی را در عرصه شهرها به وجود می آورندکه نحوه برخورداری گروههای مختلف اجتماعی از آنها متفاوت است.
در کشورهایی که درآمد دولت به جهت وابستگی به منابع زیرزمینی تک محصولی و متمرکز است، تظاهرات فضایی خاص دیده می شود که خود بر دوری از عدالت اجتماعی و بی عدالتی منجر
می گردد. یکی از مهمترین این منابع، نفت می باشد. در ونزوئلا درآمدهای نفتی از سال 1935 به خزانه ریخته شد و دیوان سالاری دولتی را در پایتخت متراکم ساخت. جریان پول به تمرکز گروه های پردرآمد در شهر و رشد تجارت پرسود واردات منجر شد. سودهای ناشی از افزایش صادرات در پاره ای از کشورهای جهان سوم موجب رشد بیش از حد یک شهر بزرگ می شود. معمولاً تقسیم وظایف میان شهرها یا کنترل فرآورده های صادراتی مختلف، رشد متوازن تر منطقه ای را باعث می شود (گیلبرت و گاگلر، 1375: 81-80).
در ایران نیز وابستگی شدید ایران به سرمایه های پیرامون از طریق نفت عملی گردیده است که حاصل این امر خود را به شکل از بین رفتن و تضعیف نقش شهرهای میانی و پیدایش شبکه شهری زنجیره ای نشان می دهد (اعتماد، 1363: 127). در نتیجه رشد شدید برخی از شهرها به ویژه تهران باعث نابرابری و عدم تعادل در سطح ملی گردیده است. رشد شهرهای بزرگ بدین شکلی که ذکر شد باعث می گردد که هم در بین شهرهای مختلف یک کشور و ناحیه و هم در داخل خود شهرهای بزرگ، نابرابری های عظیمی ملاحظه شد (کامروا، 1377).
یکی دیگر از پیامدهای اقتصادهای متمرکز و تک محصول فوق، از دست رفتن فرصت های اشتغال برای گروه های کم درآمد (نیروی ساده) می باشد. با گسترش سهم سرمایه در دوران صنعتی شدن این کشورها، بهره وری به نحو چشمگیری افزایش یافت و نیروی کار به طور نسبی گران شد. به این دلیل، تکنولوژی نوین به شدت تلاش کرد تا نقش نیروی کار را به حداقل برساند (گیلبرت و گاگلر، 1375: 142). بدین ترتیب عملاً با کاهش فرصت های اشتغال و بیکار شدن خیل عظیمی از نیروهای کار در مقابل بهبود نسبی وضع برخی از گروه ها، نابرابری و دوری از عدالت اجتماعی را در شهرهای اینگونه کشورها بویژه شهرهای عمده آن دامن می زند.
2-1-19 طرح های جامع شهری و عدالت اجتماعی
پس از انقلاب صنعتی معضلات شهری مانند مسکن نامناسب و غیربهداشتی بودن فضاهای زندگی، گسترش فساد و شیوع انواع امراض سبب گردید که اولیای امور شهرها، تنظیم فضاهای شهری را در اولویت کار خود قرار دهند. آنها در مرحله نخست طرح هایی را به نام حفظ امنیت، بهداشت و رفاه عمومی برای حل مشکلات شهر و اداره امور شهر تدوین و اجرا کرده اند. از این به بعد افزایش دخالت دولت ها در امور شهروندان، سیاسی شدن امور شهری را به دنبال داشت. این نکته به استحکام و رشد مقوله برنامه ریزی شهری کمک نموده و به دنبال آن مقررات منطقه بندی و تنظیم سطوح مختلف شهرها به عنوان بخشی از فعالیت های شهرسازی تعیین گردیده و در زمره وظایف دولت ها قرار گرفت تا رشد و توسعه شهرها کنترل گردد و جهت آن به سوی رفاه و آسایش مردم هدایت شود.
هدف اصلی طرح جامع شهر ساختن شهری است که قادر باشد کلیه امکانات و شرایط زیست را در یک محیط سالم و مطبوع و امن، برای ساکنان خود تأمین نماید. لذا بایستی عناصر اصلی شهر یعنی محل های زندگی و کار مردم یک شهر باید نسبت به یکدیگر در موقعیت های مناسب قرار گیرند و محل کارهای مزاحم و آلوده کننده نباید با محل زندگی مردم مخلوط گردد، مشکلات مربوط به محل کار به منظور بالا بردن راندمان کار و تولید از طریق تهیه نیازهای اصلی فضایی آنها حل گردد، توزیع بهینه و مناسب خدمات شهری به شکلی که تمامی محلات از خدمات مناسب برخوردارند گردند و مردم بتوانند در یک محیط مطبوع، سالم و امن زندگی کنند، صورت گیرد، شبکه های شهری طوری اصلاح گردد که ارتباط سریع و راحت بین نقاط مختلف شهری را میسر سازد، توسعه شهر می باید در جهات مناسب و سازگار با محیط صورت گیرد، مساحت و تراکم آینده شهری و سرانه هریک از کاربری ها و همچنین تأسیسات و تجهیزات شهری به نحو مناسب پیش بینی گردد (مجتهدزاده، 1379: 145-133).

—d1924

1-5- سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS..................................................................................................................11
1-5-1- تعریف GIS...................................................................................................................................................12
1-5-2- مزایای استفاده از GIS...............................................................................................................................12
1-6- مرور منابع .........................................................................................................................................................13
1-7- طبقهبندی روشهای استحصال آب باران و سامانه سطوح آبگیر............................................................16
1-8- انواع سازههای استحصال آب .........................................................................................................................18
فصل دوم: مواد و روش تحقیق
2- مواد و روش تحقیق .............................................................................................................................................21
2-1- منطقه مورد مطالعه ........................................................................................................................................21
2-1-1- توپوگرافی و فیزیوگرافی ...........................................................................................................................21
2-1-2- هوا و اقلیمشناسی ......................................................................................................................................21
2-2- روش تحقیق .....................................................................................................................................................22
2-2-1- مطالعات کتابخانهای و اقدامات اولیه ......................................................................................................22
2-2-2- تهیه نقشه پارامترهای موثر در ایجاد رواناب .........................................................................................23
2-2-2-1- خطوط توپوگرافی و تهیه نقشه DEM منطقه ................................................................................23
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دریا......................................................................................................................23
2-2-2-3- نقشه شیب................................................................................................................................................24
2-2-2-4- نقشه جهت شیب ..................................................................................................................................25
2-2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه همباران و همدما ..............................................................................................26
الف- بارش ....................................................................................................................................................................26
ب- رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه ...................................................................................................27
ج- رژیم حراتی ............................................................................................................................................................28
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و میانگین دمای سالانه ......................................................................................28
2-2-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف ........................................................................................28
2-2-3-1- مقدار بارش .............................................................................................................................................28
2-2-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته ......................................................................................................................29
2-2-3-3- شدت بارندگی .......................................................................................................................................29
2-2-3-4- رابطه ارتفاع و شدت بارش....................................................................................................................30
2-2-4- شرح تیپهای اراضی ..................................................................................................................................31
2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه سنگشناسی و حساسیت سازند به فرسایش....................................................31
2-2-5-1- چینهشناسی واحدهای رسوبی حوزه آبخیز سمبورچای ................................................................31
2-2-5-1-1- نهشتههای قبل از کرتاسه ...............................................................................................................31
2-2-5-1-2- نهشتههای کرتاسه ...........................................................................................................................32
2-2-5-1-3- نهشتههای پالئوسن- میوسن .........................................................................................................32

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

2-2-5-1-4- نهشتههای الیگوسن- میوسن ........................................................................................................32
2-2-5-1-5- نهشتههای کوارترنر ..........................................................................................................................34
2-2-6- تعیین نفوذپذیری خاک .............................................................................................................................34
2-2-7- گروه هیدرولوژیکی خاک ...........................................................................................................................36
2-2-7-1- تعیین گروههای اصلی خاک به روش SCS .....................................................................................36
2-2-8- تهیه نقشه شاخص پوشش گیاهی ..........................................................................................................37
2-2-9- نقشه نوع استفاده از اراضی .......................................................................................................................38
2-2-10- تقسیمبندی حوزه به واحدهای هیدرولوژیکی و واحد کاری مناسب ............................................38
2-2-11- تعیین مساحت حوزه آبخیز سمبورچای و واحدهای هیدرولوژیک آن .........................................39
2-2-12- رتبهبندی آبراهههای حوزه آبخیز .........................................................................................................40
2-2-13- طول آبراهه اصلی .....................................................................................................................................41
2-2-14- تعیین ضریب شکل زیرحوزههای مورد مطالعه...................................................................................41
2-2-15- تعیین رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال
و 10 سال ......................................................................................................................................................................41
2-2-16- برآورد مقادیر رواناب در هر یک از واحدهای هیدرولوژیک .............................................................42
2-2-16-1- رابطه جاستین .....................................................................................................................................43
2-2-17- برآورد حجم رواناب فصلی و سالانه حوزه آبخیز سمبورچای...........................................................44
2-2-18- محاسبه زمان تمرکز ................................................................................................................................44
2-2-19- نیمرخ طولی آبراهه اصلی و شیب آبراهه اصلی حوزه........................................................................46
2-2-20- برآورد دبی پیک سیلاب .........................................................................................................................46
2-3- بررسی صحت و دقت نقشهها ........................................................................................................................47
2-4- تحلیل دادهها.....................................................................................................................................................47
2-4-1- مدل وزنی طبقهبندی شده .......................................................................................................................47
2-4-2- روش مقایسه زوجی سلسله مراتبیAHP ..............................................................................................48
2-5- مکانیابی عرصههای مناسب استحصال رواناب .........................................................................................51
2-6- مکانیابی عرصههای مناسب استحصال رواناب با استفاده از الگوی سطح منبع متغیر .....................51
فصل سوم: نتایج
3- نتایج تحقیق و بحث در مورد آنها ....................................................................................................................53
3-1- طبقهبندی اقلیمی ...........................................................................................................................................53
3-2- نقشه پارامترهای موثر در ایجاد رواناب .......................................................................................................53
3-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف .............................................................................................60
3-3-1- مقدار بارش ..................................................................................................................................................60
3-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته ..........................................................................................................................60
3-3-3- شدت بارندگی ..............................................................................................................................................61
3-4- نتایج مطالعات شدت بارش ............................................................................................................................62
3-5- تیپهای اراضی .................................................................................................................................................65
3-6- نقشههای سنگشناسی و حساسیت سازندها به فرسایش .......................................................................65
3-7- نتایج مطالعات نفوذپذیری خاک ...................................................................................................................67
3-8- تعیین گروههای اصلی خاک به روش SCS ...............................................................................................71
3-9- نقشه شاخص پوشش گیاهی .........................................................................................................................72
3-10- نتایج بررسی واحدهای کاری مناسب .......................................................................................................73
3-11- تهیه نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10
سال و مقادیر آن در هر واحد هیدرولوژیکی ..........................................................................................................76
3-12- رواناب تولیدی از واحدهای هیدرولوژیکی ...............................................................................................78
3-13- زمان تمرکز ....................................................................................................................................................80
3-14- دبی پیک سیلاب ..........................................................................................................................................81
3-15- وزندهی به پارامترها ...................................................................................................................................82
3-16- معیار الویتبندی دادهها ...............................................................................................................................82
3-17- مکانیابی عرصههای مناسب برای استحصال رواناب .............................................................................85
3-18- حجم رواناب فصلی و سالانه حوزه آبخیز سمبور چای ..........................................................................87
3-19- نقشه رواناب خالص تولیدی در منطقه ...................................................................................................89
فصل چهارم: بحث و نتیجهگیری
4-1- بحث و نتیجهگیری .........................................................................................................................................91
4-2- محدودیتهای پژوهش....................................................................................................................................94
4-3- نتیجهگیری کلی ..............................................................................................................................................95
4-5- پیشنهادات...........................................................................................................................................................96
منابع ..............................................................................................................................................................................98
پیوست ........................................................................................................................................................................103
فهرست اشکال
عنوان اشکالصفحه
شکل 3-1: نقشه مدل رقومی ارتفاعی54شکل 3-2: نقشه کلاسهبندی شیب55شکل 3-3: نقشه کلاسهبندی ارتفاعی56شکل 3-4: نقشه جهت طبقه بندی شده در 5 طبقه57شکل 3-5: نقشه کاربری اراضی58شکل 3-6: نقشه مدل رقومی بارش59شکل3-7: نقشه طبقات بارش در 5 کلاس ............................................................................................................59
شکل 3-8: نقشه مدل رقومی دمای متوسط سالانه60شکل 3-9: نقشه طبقات دمایی در 3 کلاس .........................................................................................................60
شکل 3-10: منحنی شدت- مدت- فراوانی ایستگاه برزند61شکل 3-11: نقشه طبقات شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف62شکل 3-12: نقشه کلاسهبندی شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ..........................62
شکل 3-13: نقشه طبقات شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف63شکل 3-14: نقشه کلاسهبندی شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال ب ....................................63
شکل 3-15: نقشه طبقات شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف63شکل 3-16: نقشه کلاسهبندی شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب ..................................63
شکل 3-17: نقشه طبقات شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف64شکل 3-18: نقشه کلاسهبندی شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب .................................64
شکل 3-19: نقشه سازند زمین شناسی حوزه آبخیز سمبورچای67شکل 3-20: منحنی تغییرات سرعت نفوذ نسبت به زمان70شکل 3-21: سرعت نفوذ طبقهبندی شده در حوزه آبخیز سمبورچای71شکل 3-22: نقشه گروهبندی هیدرولوژیکی خاک در حوزه آبخیز سمبورچای72شکل 3-23: نقشه مقادیر NDVI در حوزه آبخیز سمبورچای73
شکل 3-24: نقشه زیر حوزهها و اطلاعات کلی حوزه آبخیز سمبورچای74شکل 3-25: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل الف76
شکل 3-26: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ..................76
شکل 3-27: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل الف77شکل 3-28: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل ب ..............77
شکل 3-29: پروفیل طولی آبراهه اصلی حوزه آبخیز سمبورچای80شکل 3-30، منحنی هیستوگرام جهت طبقه بندی پتانسیل تولید رواناب86شکل 3-31: طبقه بندی اراضی برای استحصال رواناب87شکل 3-32، نقشه حجم رواناب تولیدی در هر زیرحوزه88شکل3-33: نقشه رواناب خالص89فهرست جداول
عنوان جدولصفحه
جدول (2-1): طبقهبندی اقلیمها در روش دومارتن اصلاح شده.......................................................................22
جدول (2-2): مشخصات ایستگاههای بارانسنجی........................................................................................26
جدول (2-3): میانگین بارندگی سالانه ایستگاههای بارانسنجی......27
جدول (2-4): مقیاسی برای مقایسه زوجی (مالکوسکی، 1999).......49
جدول 3-1: ضرایب خشکی دومارتن و نوع اقلیم درچند ایستگاه حوزه آبخیز سمبورچای53جدول 3-2: متوسط شیب درهر زیر حوزه به درصد55جدول 3-3: متوسط ارتفاع زیرحوزهها56جدول 3-4: مساحت کاربریهای مختلف اراضی58جدول 3-5: متوسط بارش سالانه در هر زیرحوزه به میلیمتر59جدول 3-6: درجه حرارت متوسط سالانه زیرحوزههابه درجه سانتیگراد60جدول (3-7)، محاسبه متوسط بارش سالانه ایستگاهها و مقادیر آنها در دوره بازگشتهای مختلف با استفاده از توزیع پیرسون III103جدول (3-8) محاسبه حداکثر بارش 24 ساعته ایستگاهها و مقادیر آنها در دوره بازگشتهای مختلف با استفاده از توزیع گمبل I104جدول 3-9: محاسبه عددی رابطه شدت- مدت- فراوانی ایستگاه برزند61جدول 3-10: شرح تیپهای اراضی حوزه آبخیز سمبورچای65جدول 3-11: راهنمای نقشه زمینشناسی و ضریب مقاومت سنگها به فرسایش66جدول 3-12: مقادیر رطوبت اولیه خاک در محل نمونهبرداری68جدول 3-13: مقادیر سرعت نفوذ لحظهای در آقامحمدبیگلو69جدول 3-14: متوسط سرعت ثابت نفوذ در زیرحوزهها بر حسب سانتیمتر بر ساعت70جدول 3-15: گروههای هیدرولوژیکی خاک در منطقه مورد مطالعه72جدول 3-16: مقادیر متوسط NDVI در هر زیرحوزه73جدول 3-17:پراکنش وسعت واحدهای کاری حوزه سمبورچای74جدول 3-18: رده آبراههها و طول آبراهه اصلی در هر زیرحوزه75جدول 3-19: مقادیر ضریب گراویلیوس در زیرحوزه75جدول 3-20: مقدار رواناب حاصل از شدت بارشهای نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال77جدول 3-21: مقادیر حداکثر، حداقل و متوسط رواناب حاصل از شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال در حوزه آبخیز سمبورچای78جدول 3-22: متوسط بارش سالانه و فصلی حوزه آبخیز سمبورچای به میلیمتر78جدول 3-23: متوسط بارش سالانه و فصلی در زیرحوزههای منطقه مورد مطالعه79جدول 3-24: ارتفاع رواناب فصلی حوزه آبخیز سمبورچای بر حسب سانتیمتر79جدول 3-25: ارتفاع رواناب سالانه زیر حوزههای منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتیمتر79جدول 3-26: ارتفاع رواناب فصلی زیر حوزههای منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتیمتر80جدول 3-27: زمان تمرکز حوزه آبخیز سمبورچای81جدول 3-28: زمان تمرکز زیرحوزههای حوزه آبخیز سمبورچای81جدول 3-29: برآورد دبی پیک سیلاب با استفاده از روش دیکن81جدول 3-30: برآورد ضریب هر یک ازپارامترها درAHP82جدول 3-31: برآورد رابطه رگرسیونی بین جفت پارامترها83جدول 3-32: نتایج همبستگی مقایسه زوجی پارامترهای موثر در استحصال رواناب85جدول (3-33): مساحت و درصد طبقات87جدول 3-34: حجم رواناب سالانه و فصلی برای حوزه آبخیز سمبورچای بر حسب مترمکعب88جدول 3-35: حجم رواناب سالانه زیرحوزهها بر حسب مترمکعب88جدول 3-36: حجم رواناب فصلی زیرحوزهها بر حسب مترمکعب .........................................................89 فصل اول
مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

1-1- مقدمه
مراتع یکی از مهمترین و با ارزشترین منابع طبیعی تجدیدشونده میباشند که نقش بسیار مهمی در حفاظت خاک، تولید آب، تولید گوشت و مواد لبنی دارند. علاوه بر آن محصولات فرعی مرتع همچون محصولات دارویی، صنعتی، خوراکی، حفظ حیاتوحش، تلطیف هوا، پایداری محیط زیست و نیز ذخیره ژنهای گیاهی از جمله استفادههای دیگری است که ارزش حاصل از آنها به مراتب از ارزش تولید علوفه‌ بیشتر بوده است (مقدم، 1377). بنابراین توجه به استفادههای چندگانه آن از طریق افزایش تولید و کاهش تخریب مراتع با بهرهبرداری صحیح و انجام عملیات اصلاح و احیاء امری ضروری و اجتنابناپذیر است.
به دلیل واقع شدن ایران در مناطق خشک و نیمهخشک کره زمین، تأمین آب شیرین سالم و کافی همواره مشکل بوده است. این واقعیت، سختی زندگی مرتعداران و مدیریت دام و بازدهی پایین تولید علوفه در مراتع را به دنبال داشته است. در مراتع مناطق جغرافیایی خشک و نیمهخشک دسترسی به آب مهم‌ترین اولویت است. این اهمیت فقط برای مصرف گلههای دامی نیست بلکه به خاطر زیستن و بقاء مرتع داران در این مناطق جغرافیایی نیز میباشد. مالکیت و حق استفاده از منابع آبی در این مناطق حداقل به اندازه حق بهرهبرداری از مراتع دارای اهمیت است. به همین دلیل آب اساسیترین نیاز بهرهبرداران از مراتع در مناطق خشک و نیمهخشک است (ایفاد، 2004).
در مراتع و به خصوص مراتع قشلاقی کشور، بحران کمبود آب برای مصرف انسان و شرب دام همیشه وجود داشته است. به طوری که بیان میشود ظرفیت مراتع برای تغذیه احشام در بسیاری از مراتع نقاط خشک بیشتر به علت کمبود آب آشامیدنی محدود میشود تا کمبود علوفه (آکادمی ملی علوم واشنگتن، 1364). استحصال آب تمیز از بارندگیهای خیلی کم و همچنین ذخیره کردن آب جمع آوری شده در یک منبع، از مزایای روش جمعآوری رواناب به شمار میآید (پیترسون، 1366). برخی دیگر نیز به کارگیری آب باران را برای رسیدن به توسعه پایدار منابع آب لازم میدانند و استفاده از آن را یک فنآوری کوچک مقیاس اقتصادی و کاربردی میدانند که در مناطق خشک و نیمهخشک به طور معنیداری به حفظ طبیعت و اکولوژی نیز کمک میکنند (اندرو، 2000). کشور ایران در منطقهای واقع است که متوسط بارندگی سالانه آن کمتر از یک سوم میزان بارندگی سالیانه جهان است و میزان آن 250 میلی‌متر گزارش شده است (کردوانی، 1379؛ محسنی ساروی، 1376).
رواناب آبخیزهای مرتعی از چند جهت دارای اهمیت میباشند. رواناب وقتی که در مخازن ذخیرهای جمع میشود، آب مصرفی دام را تأمین میکند. همچنین منبع آبی برای مناطق پاییندست یا مصارف محلی، صنعتی و کشاورزی در خارج از حوزه آبخیز را فراهم مینماید. رواناب به دلیل اینکه موجب شروع فرسایش، انتقال رسوب و مواد حل شدنی در درون رودخانه یا سد میباشد دارای اهمیت است. بنابراین، رواناب بیشترین آلودگی وارد شده به مسیر آب را تولید مینماید (محسنی ساروی، 1387).
جمعآوری آب باران، با اهداف و انگیزههای گوناگونی صورت میگیرد که هدف اصلی آن، بهینهسازی و مدیریت بهرهبرداری از آب باران بر اساس نیاز و مصرف است. بدین معنی که چون باران همواره و هر روز نمیبارد و یا بارش ناکافی است، از آن بهره برد. بدین ترتیب هر جامعه و هر کشوری که در این زمینه قدمهای بزرگ‌تر و مؤثرتری بردارد، موفقتر و آبادتر خواهد بود (طهماسبی و همکاران، 1385). جمعآوری آب باران نه تنها برای تأمین آب در ایام و روزهای بدون باران است، بلکه برای کنترل جریان رودخانهها و جلوگیری از آسیب رساندن به نواحی مسکونی و زراعتی پاییندست هم صورت میگیرد. همچنین برای تولید انرژی (برق) یا پرورش آبزیان جمعآوری میشود. در بسیاری از مناطق خشک و نیمهخشک با جمعآوری آب باران و تنظیم آن در بالادست حوزههای آبخیز، برای تقویت و بهبود عملکرد محصولات دیمکاری برنامهریزی میشود. بخشی از طرحهای آبخیزداری با همین هدف و نیز حفاظت آب و خاک صورت میگیرد. به این ترتیب امکان کوتاه کردن دورههای خشک به وجود میآید و دوره خشک سه ماهه، به دو ماه یا کمتر تقلیل مییابد و صدمه وارد شده به محصول یا هر نوع پوشش گیاهی کاهش پیدا میکند (طهماسبی و همکاران، 1384). امکان دارد جمعآوری آب باران برای تغذیه سفرههای آب زیرزمینی، چشمهها و قناتها باشد. برای این کار، در بالادست قنوات و چشمهها در آبراههها، با احداث بندهای کوتاه، ولی متعدد از حرکت و خروج سریع رواناب جلوگیری میشود. این سیلابها به تدریج در زمین نفوذ میکنند و باعث افزایش آب‌دهی قناتها و چشمهها میشوند و در نتیجه، از تبخیر آب و آلودگی آب جلوگیری میکنند. به علاوه افت سطح ایستایی را، که امروزه مسئله مبتلا به اکثر دشتهای کشور ما است را تا حدودی جبران میکند (طهماسبی و همکاران، 1384). استحصال آب عبارتست از جمعآوری و ذخیره نمودن بارش در زمینی که در آن به منظور افزایش رواناب تغییراتی اعمال شده است (مایرز، 1964).کوریر (1973) جمعآوری آب را فرآیند جمعآوری بارش طبیعی از آبخیزها برای استفاده مفید تعریف کردند.
مفاهیم هیدرولوژیکی قرار دادی نخستین بار در سالهای 1930 و 1940 زمانی که منابع جریان بالادست رودخانهها به عنوان عاملی موثر بر جریانهای پایین دست مورد توجه قرار گرفته بودند، توسعه یافته است. از آنجایی که اغلب فعالیتهای مربوط به کاربری اراضی با سوء استفاده از منابع و اثرات منفی بر پایین دست رودخانهها همراه میباشد لذا یک مبنای مناسب برای تصمیمگیری ضروری به نظر میرسد. مفهوم سطح منبع متغیر محدوده کاملی از جریانات دامنهای را در بر میگیرد. واقعیت این است که این مفهوم یک سیستم پویا و دینامیک است که دارای تغییرات زمانی و مکانی بسیاری میباشد و در شرایط بحرانی مختلف، وضعیتهای متفاوتی را در مسیرهای متنوع ارائه مینماید. پویایی جریانهای سیلابی تابعی از طول شیب و موقعیت گذرگاهها است. همچنین تراکم زهکشهای پویا در سطح حوزه در این امر بیتاثیر نخواهد بود به طوری که در طول یک بارش سنگین، تراکم زهکشی و طول شیب نقش فعالی را ایفا مینماید. تمام قسمتهای سطح یک حوزه آبخیز به طور مساوی در ایجاد رواناب دخالت ندارند. بسیاری از محققین درباره مفهوم سطح منبع متغیر تولید جریان رودخانهای، گزارشهای بسیاری را ارائه نمودهاند. در واقع این مفهوم فرض میکند که مناطق خاصی از سطح آبخیز در ایجاد رواناب دخالت دارند در صورتی که مناطق دیگر به عنوان مناطق تغذیه کننده و ذخیره کننده عمل میکنند (هولت، 1974). عوامل مهمی که در تعیین سطح تولید کننده رواناب دخالت دارند شامل وضعیت فیزیکی آبراهه، خصوصیات خاک و رگبار میباشد. کف درهها عموماً مناطقی هستند که در تولید رواناب دخالت دارند در حالی که سر یالها مناطق تغذیه کننده میباشند. مناطق بین کف درهها و سر یالها اغلب به عنوان مناطق دینامیکی مطرح میباشند که ممکن است در تولید رواناب یا در تغذیه آن شرکت نمایند. این مسأله بستگی به مقدار و خصوصیات موقتی رگبار، رطوبت قبلی و خصوصیات خاک منطقه دارد. میتوان گفت مناطق منبع، مناطقی هستند که پتانسیل بالایی برای تولید رواناب حتی با مقدار کمی بارش را دارند که میتوان با استفاده از سطح منبع متغیر، مناطق منبع یا مناطق تولید کننده رواناب را شناسایی و برای کنترل آلودگیها، استحصال رواناب، کودپاشی و دفع فاضلاب و مواد زائد کشاورزی استفاده کرد. همانطور که میدانیم برای حفظ کیفیت خاک در مراتع و تولید خوب علوفه نیاز به کودپاشی همواره احساس میگردد. با مشخص کردن مناطق تولید کننده رواناب میتوان مدیریت درست و اصولی را برای کودپاشی در نظر بگیریم و مناطق مورد نظر را با اطمینان با کاربرد کود زیاد مورد بهرهبرداری قرار داد و مناطقی که چنین اطمینانی وجود ندارد مشخص کند. همچنین یکی از عوامل اصلی تخریب مراتع و چرای بیش از حد مراتع، کمبود منابع آب در مراتع نمیباشد بلکه عدم توزیع یکنواخت منابع آبی در سطح مراتع میباشد که پس از مشخص شدن عرصههای تولید رواناب میتوان مدیریت جامعی را برای توزیع آبشخوار در مراتع انجام داد. از اهمیت دیگر تعیین سطح منبع متغیر جلوگیری از آلودگی در پایین دست حوزه آبخیز میباشد که با شناسایی مناطق منبع میتوان رواناب را در بالا دست حوزه آبخیز کنترل کرد. با دانستن این موضوع آبخیزدار قادر خواهد بود مناطقی را که میتوان با اطمینان با کاربرد کود زیاد مورد بهرهبرداری قرار داد و مناطقی که در آن‌ها چنین اطمینانی وجود ندارد مشخص کند. با همین روش مناطق مطمئن برای ریختن آشغال و فاضلاب، مواد زائد کشاورزی و دفن به آسانی انتخاب میشوند (محسنی ساروی، 1387).
1-2- هدف و ضرورت تحقیق:
امروزه تلاشهای بسیاری در جهت کاهش زمان و هزینههای مربوط به مکانیابی و تعیین مناطق بالقوه برای معرفی تکنیکهای جمعآوری در نواحی که نیازمند این فرآیند است مانند اکوسیستمهای کشاورزی آبی و دیم صورت پذیرفته است. سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، رویکرد مناسبی را ارائه مینماید، زیرا این سامانه قابلیت پردازش ساختارهایی برای جمعآوری، ذخیرهسازی، تحلیل و تبدیل دادههای مکانی و زمانی را به منظور اهداف خاص را دارا میباشد (پادماواتی و همکاران،1993؛کوسکان و موساگلو،2004). پیشرفت تکنولوژیهای کامپیوتری و بستههای GIS ای، امکان ارزیابی و درونیابی دادهها را در محدودههای تخصصی به منظور مدیریت مکانی و آنالیز دادهها را برای کاربران فراهم میسازد. بنابراین ترکیبی از خصوصیات مکانی حوزهها، راندمان بالاتری را در پردازش هیدرولوژیکی منطقه به همراه دارد. بدین ترتیب پتانسیل کاربرد GIS برای مدل‌سازی هیدرولوژیکی به ویژه هنگامی که دقت و صحت مدلسازی توسط برآوردهای توزیع مکانی و زمانی پارامترهای منابع آبی تحت تأثیر قرار گرفته باشد قابل ارزیابی میباشد (کلارک و گانگوداگامگ، 2001).
برای مشخص کردن مکان مناسب اجرای برنامههای مختلف با استفاده از GIS لازم است به شرایط مورد نیاز برای هر برنامه توجه شود و سپس نقشههای مختلف را با هم تلفیق کرد تا مکان مناسب اجرای طرحها مشخص شود. از اینرو انجام این پژوهش میتواند دستورالعمل مناسبی را در اختیار مرتعداران جهت تأمین آب از طریق روشهای استحصال آب باران قرار دهد. استفاده از GIS علاوه بر افزایش دقت، سبب افزایش سرعت انجام کار، تنوع و کیفیت بهتر ارائه نتایج، کاهش هزینهها، بایگانی و تکثیر راحتتر آن‌ها میگردد. بنابراین این پژوهش با اهداف زیر صورت گرفته است:
1- کارآیی GIS در مدیریت منابع طبیعی برای ذخیره ، تجزیه و تحلیل ، تلفیق دادهها و ارائه نتایج حاصل از اطلاعات، با تأکید بر ذخیره نزولات آسمانی در سطح مراتع.
2- مکانیابی عرصههای مناسب برای استحصال آب باران در سطح حوزه آبخیز.
3- توزیع و مدیریت مناسب آب باران با استفاده از الگوی سطح منبع متغیر.
1-3- تعریف استحصال رواناب و اهمیت بررسی آن
در نظر عامه استحصال آب به صورت زیر تعریف میشود: جمعآوری روانابها از سطح بامها، زمینها و همچنین آبهای گذران فصلی جهت استفاده از روانابها.
جمعآوری آب باران عبارت است از مجموعه اقدامات و عملیات و فعالیتهایی که به ذخیره شدن روانابهای سطحی ناشی از بارش در داخل بانکتها، سطح تراسها و درون حوضچهها و استخرهای ذخیرهی آب برای مصارف گوناگون منجر میشود. این آب برای آبیاری محصولات و مصارف خانگی و ... ذخیره میشود تا در ایام بیباران، کمبود آب حدالامکان جبران شود (طهماسبی و همکاران ، 1385).
در تعریف جمعآوری آب باران بین متخصصان آبشناسی و آبیاری اختلاف نظر وجود دارد. بعضی از این کارشناسان حتی احداث سدهای مخزنی را هم در زمرهی کارهای جمعآوری آب باران میدانند (کلاف،1979). بسیاری از تحقیقات در هند و پاکستان و فلسطین اشغالی نشان میدهد که تلاش اصلی در این جهت است که مردم ساکنان مناطق خشک و نیمهخشک، با فناوری و روشهایی آشنا شوند که از بارندگی موجود با ایجاد رواناب بیشتر، جمعآوری مناسب، ذخیرهی سریع‌تر و عملیتر و محافظت در مقابل تبخیر و هدررفت، به آب بیشتری دسترسی پیدا کنند و امکان استمرار زندگی آن‌ها با حفظ الگوی کشاورزی و دامپروری محقق گردد (حسینی ابریشمی، 1373).
باید توجه داشت در اکثر مناطقی که آب به اندازهی کافی وجود ندارد، به دلیل تراکم کم جمعیت، زمینهای بسیاری وجود دارد، در نتیجه حداقل 5 تا 20 برابر آنچه که میتوان با آب باران موجود و آب زیرزمینی و ... به زیر کشت برد، زمین موجود است. بنابراین امکان تخصیص بخشی از اراضی برای جمعآوری رواناب و سیلاب در بسیاری از این مناطق وجود دارد (طهماسبی و همکاران، 1385).
جمعآوری آب باران به روشهای گوناگونی انجام میشود. در مناطق خشک و نیمهخشک، کمبود آب با جمعآوری آب باران تا حدودی قابل جبران است، این کار شامل ایجاد رواناب، جمعآوری و ذخیره و حفاظت از آب ذخیرهشده است تا به مصرف گیاه و محصول مورد نظر برسد، یعنی از یک طرف در حد امکان در عمق ریشه و در دسترس ریشه ذخیره شود و از طرف دیگر در سطح خاک خیلی راکد باقی نماند که تبخیر شود (طهماسبی و همکاران، 1385).
جمعآوری آب باران در مفهوم گسترده، کلیه روشهای مربوط به متمرکز کردن، ذخیرهسازی و جمعآوری رواناب حاصل از آب باران را به منظور مصارف خانگی و کشاورزی را دربر میگیرد (راکشتورم، 2000؛ شودرلند و فن، 2000). این سیستمها میتوانند در سه گروه عمده طبقهبندی شوند: 1- حفظ رطوبت در مکان (حفاظت آب و خاک) 2- تمرکز رواناب به منظور کشت محصولات در سطح زمین 3- جمعآوری و ذخیره رواناب از سقفها و سطح زمین (در ساختارهای مختلف به منظور مصارف خانگی و کشاورزی) (فالکن مارک و راکشتورم، 2004).
استفاده تولیدی نیز شامل تأمین آب شرب و ذخیره آن، تمرکز روانابها برای گیاهان، درختچهها و درختان و یک استفاده کمتر متداول یعنی پرورش ماهی و اردک میباشد.
واژه استحصال آب برای اولین بار توسط گدس (1963) به کار برده شد، اگر چه این واژه یک واژهی هیدرواگرونومی است، اما هنگامی که برای مهار رواناب سطحی به کار برده شود، میتوان آن را جزو واژگان هیدرولوژی به حساب آورد. علت این امر مبتنی بر توان بالقوه استحصال آب در تأمین و حفاظت آب، مهار سیلابها و فرسایش خاک است. مایرز (1975) و پاسی و کالیس (1986) بر اساس تعریف گدس، "جمعآوری و ذخیره هر نوع رواناب سطحی برای مصرف در کشاورزی" را استحصال آب نامیدهاند.
تعاریف فوق هر چند دارای مفهوم گستردهای است اما بیانگر تعریف کاملی از استحصال آب نمیباشد، زیرا جمعآوری و ذخیره روانابهای سطحی تنها نمیتواند با هدف مصرف آب برای کشاورزی و محدود به آن باشد. از این رو متخصصین زیادی سعی در ارائه‌ی تعاریف جامعتر و گویاتر بعد از تعریف ارائه شده توسط گدس نمودند. به نحوی که هر یک با هدف ویژه مورد نظر خود تعاریفی را بیان داشتهاند (اسمعلی و عبداللهی، 1389).
پاسی و کالیس (1986) با محدود کردن موضوع استحصال آب به جمعآوری آب باران و روانابهای ناشی از آن از طریق احداث سطوح آبگیر کوچک مقیاس که نزولات جوی مستقیما بر آن‌ها نازل میشود، به صورت "جمعآوری و ذخیره آب باران در محل نزول، جهت تأمین آب برای مصارف مختلف" تعریف کردهاند.
مایرز (1964) بیان داشت "به فرآیند جمعآوری و ذخیره بارش از زمینی که به منظور افزایش رواناب حاصل از باران و ذوب برف دست‌کاری شده باشد" را استحصال آب گویند.
هادسون (1981) با ارائه تعریف مشابه، استحصال آب در محل نزول ریزشهای جوی و در اولین مراحل تشکیل روانابهای سطحی را به عنوان استحصال آب برای تأمین و حفاظت آب تلقی نموده است.
با توجه به تعاریف فوق استحصال آب مشتمل بر جمعآوری ذخیره و بهرهبرداری از آبهای جمعآوری شده است که منشأ آبهای استحصالی نیز بارشهای جوی و روانابهای ناشی از آن‌ها در اولین مراحل تشکیل و قبل از پیوستن به رودخانههای دائمی است.
الگوهای بارش در نواحی نیمهخشک از لحاظ پراکنش مکانی و زمانی، غیرقابل پیشبینی هستند. بنابراین برای دستیابی به یک مدیریت موفق، کنترل رواناب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد (امبیلینی و همکاران، 2000). گذشته از این، با توجه به اینکه در چنین مناطقی، حجم اندکی از بارندگی به ناحیه ریشه میرسد، تولید ضعیف محصول و حتی در برخی موارد، عدم موفقیت محصول میتواند از جمله عوامل محدود کننده در چنین مناطقی باشد که استحصال آب از رواناب باران می‌تواند به مشکل کم آبی در منطقه کمک کند (راکشتورم ،2000). مورد دیگر مربوط به توزیع بارندگی میباشد. توزیع بارندگی فرآیندی در خصوص تکرار بارش در فصل خشک میباشد که در چنین مناطقی قابلیت دسترسی آب در خاک در طول فصل رشد، ضعیف میباشد (راکشتورم، 2000). این امر موجب کاهش پتانسیل تولید محصول و در شدتهای زیاد موجب افزایش خطر نابودی محصول میگردد. به این ترتیب کنترل و جمعآوری رواناب در این مناطق از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا حجم رواناب دریافتی میتواند به طور موثری برای حمایت از محصولات کشاورزی طی یک روش محیطی و اقتصادی مناسب، بهرهبرداری گردد (زیادت و همکاران، 2006).
این واقعیت که بارش باران در مناطق خشک و نیمهخشک بسیار ناچیز است و یک میلی‌متر آب ذخیره شده برابر یک لیتر در مترمربع است. اهمیت ذخیرهی آب، جدا از مقدار آب جمعآوری شده، مشخص میشود. از میان سه عامل خاک، آب و انرژی خورشیدی، آب مهمترین عامل محدود کننده تولیدات گیاهی در مناطق خشک است. در بسیاری از نقاط کشور به علت عدم وجود منابع با کیفیت مناسب آب، زندگی و حیات عدهی زیادی از مردم به بهرهبرداری از رواناب و استحصال آب بستگی دارد. به عنوان مثال در منطقه چابهار جمعیتی معادل 338407 نفر از طریق استفاده از رواناب و سیل که با مشارکت اهالی احداث شده، به حیات خود ادامه میدهند (ازکیا، 1374). در شهرستان بیرجند، 82 هزار هکتار اراضی دیم گندم با استفاده از آب باران و بندسار به وجود آمده است. در گناوه حوزه آبخیز درهی گپ، با استفاده از بندسارها به کشت خرما اشتغال دارند (صفاری، 1383). در کل منافعی که مردم از جمعآوری آب دارند، بر زندگی اجتماعی و اقتصادی آن‌ها موثر است و نقش کلیدی در احیا و جلوگیری از تخریب زمینها توسط فرسایش آبی و بادی و ایجاد زمینهای بایر دارد.
هنگامی که استحصال آب برای ذخیرهسازی آن در توده خاک مد نظر باشد، در این صورت سهولت دسترسی گیاهان به آب را دنبال خواهد داشت. نتایج تحقیقات انجام شده بر این نکته تاکید دارند که میزان آب موجود در پروفیل خاک، به ویژه در عمق سطحی خاک، تابعی از رطوبت موجود در عمقهای زیرین است و استحصال ریزشهای جوی در محل نزول، عامل اصلی در افزایش رطوبت مورد نیاز گیاهان در محل استقرار آن‌ها تلقی میشود. این موضوع در شرایطی که میزان بارندگی در فصل رشد گیاهان کافی نباشد، از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و ذخیره رطوبت در خاک در فصول پرباران تا حد قابل توجهی نیاز گیاهان را تأمین میکند (راویتز و همکاران، 1981).
در انتخاب روش، قبل از هر چیز جنبههای فرهنگی و اجتماعی باید مورد توجه قرار گیرد، زیرا در موقعیت و شکست فنآوریها اثر میگذارد. از این رو باید به خواستها و علائق مردم و همچنین هزینههای لازم توجه خاص به عمل آید. علاوه بر ملاحظات اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی، در یک برنامه استحصال آب رعایت جنبههای فنی که باعث پایداری میشود، از اهمیت والایی برخوردار است و باید مورد توجه قرار گیرد.
با توجه به اهمیت جمعآوری آب باران در ایران و استفاده از آن در کشاورزی و شرب به چند نکته اشاره میکنیم:
1- هدر رفتن 40 تا 50 میلیارد متر مکعب در سال از آبهای سطحی کشور.
2- فروکش کردن سطح سفره آب زیرزمینی و ضرورت تغذیه بیشتر آن.
3- شور شدن اراضی در بعضی از مناطق مثل خوزستان که رواناب کشور به دلیل جمعآوری نشدن در بالا دست، به آن مناطق سرریز و باعث شور شدن اراضی میشود.
4- ضرورت ایجاد اشتغال در حوزه کشاورزی و منابع طبیعی کشور و تأمین آب در حکم اولین عامل مورد نیاز و اولین عامل امکانسنجی.
5- ضرورت افزایش سرانه پوشش جنگلی که در جهان 7/0 تا 8/0 هکتار برای هر نفر و در ایران 2/0 یا کمتر از آن برای هر نفر است.
6- حفاظت خاک و حفظ حجم مفید مخازن سدهای ساخته شده و در دست احداث.
7- عقب بودن سیستم شبکههای آبیاری و زهکشی، به طوری که از حدود 26 میلیارد مترمکعب جمعآوری شده به کمک سدها، تنها 6 میلیارد مترمکعب در سیستمهای مهندسی آبیاری و زهکشی جریان مییابد.
8- وسعت کشور و اهمیت حفاظت آن در همه مناطق مستعد از نظر بهرهبرداری و مسائل امنیتی.
9- اهمیت سرمایهگذاریهای کوچک با جمعآوری آب باران، به خصوص در مناطق محروم.
10- اهمیت جمعآوری آب از نظر مسائل زیست محیطی تا بسیاری از آلودگیهای وارد شده به سدها را کنترل کند. مثال بارز این آلودگی، سد قشلاق سنندج است که در اثر جریانهای فصلی، آلوده شدهاست.
11- کنترل و مهار رواناب برای کنترل سیلاب و کاهش خسارتهای وارد شده به اراضی کشاورزی، مناطق مسکونی و ساختمانها و تأسیسات راهها.
1-4- مزایای بهرهگیری از سیستمهای استحصال آب
تحقیقات نشان داده است که اگر از سیستمهای بومی موجود استفاده شود و اطلاعات جدید به استفادهکنندگان انتقال یابد و انجام روشها هدفمند باشد، به بهینهسازی مصرف آب کمک میکند (اسمعلی و عبداللهی، 1389) به طوری که:
برای بیابانزدایی نیازمند به برنامهریزی دراز مدت است. با احیا و توسعهی سیستمهای استحصال آب، بین مقابله با بیابانزایی و توسعه استفاده از منابع آب، هماهنگی به وجود میآید.
باعث هماهنگی بین منافع اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی میشود. زیرا که به افزایش پوشش گیاهی، بهبود وضع معیشتی و ایجاد مشارکت و همدلی بین مردم میانجامد.
با اجرای این شیوه یک مدیریت تدریجی در منابع حاصل میشود.
انجام پروژه به خودکفایی و احیای اقتصادی منجر و باعث تداوم برنامهها و مدیریت بیشتر میشود.
از تخریب مراتع و فرسایش خاک جلوگیری میشود.
راندمان استفاده از منابع افزایش مییابد.
اراضی تخریب یافته و زمینهایی که منشا رسوباند، با هزینه کمی احیا میشوند.
برداشت از سفرههای زیرزمینی کاهش یافته و بین برداشت و تغذیه هماهنگی به وجود میآید و روند شوری کاهش مییابد (به واسطهی استفاده از آب با کیفیت بالا).
1-5- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
برنامهریزی جهت انجام هر کاری نیازمند داشتن اطلاعات مربوط به آن است که این نیازمندی برای استفادههای انسان از سرزمین نیز صادق است. بدون داشتن اطلاعات مربوط به منابع اکولوژیکی اساساً نمی‌توان بخشهای دیگر فرآیند برنامهریزی استفاده از سرزمین را انجام داد. گردآوری اطلاعات در ابتدا با آماربرداری و نمونهبرداری از منابع انجام میشد، اما برنامهریزی دقیق و بهتر نیازمند اطلاعات مکانی از منابع یا اطلاعات فضایی منابع میباشد که آن را برنامهریزی با نقشه میگویند. سیستم اطلاعات جغرافیایی در دهه 1970 برای فراهم آوردن قدرت تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از دادههای جغرافیایی توسعه یافتند. مرور علمی بر به کارگیری GIS در جهان نشان میدهد که طراحی و توسعه این سامانه در سال 1963 در کانادا آغاز شد و در سال 1965 به صورت اجرایی در آمد. اولین نمونه GIS در کشور کانادا تحت عنوان CGIS نامیده شد. در حال حاضر این سیستم در بسیاری از کشورهای جهان به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. گستردگی مفهوم و زمینههای کاربرد این سامانه موجب شده است تا واژهGeo Information Sys-- نیز به آن اطلاق و به طور روزافزونی در منابع علمی مورد استفاده قرار میگیرد. لازمه استفاده از GIS داشتن دانش کافی از مبانی، اصول و سازماندهی آن است و نیز آگاهی از قابلیتها و محدودیتهای آن میباشد (مخدوم، 1380).
1-5-1- تعریف GIS
برای GIS تعاریف مختلفی ارایه شده است که به برخی از آن‌ها اشاره میگردد:
مجموعهای از ابزارهای قوی برای گردآوری، ذخیرهسازی، بازخوانی، تغییر شکل و نمایش دادههای مکانی مربوط به جهان واقعی و برای اهداف مشخص میباشد (بوروغ، 1996).
GIS یک سیستم کامپیوتری برای ورود، ذخیرهسازی، بازیابی، آنالیز و نمایش دادههای مکانی است (کلارک، 1986).
به طور کلی GIS برای جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادههایی استفاده میشود که موقعیت جغرافیایی آن‌ها یک مشخصه اصلی و مهم محسوب میشود. وظایف یک GIS در چهار گروه کلی شامل کسب، نگهداری، تجزیه و تحلیل و تصمیمگیری میباشد. GIS میتواند به عنوان ابزار سودمند و مفید در جهت نیل به اهداف خاص مورد استفاده قرار بگیرد، همچنین این سامانه میتواند به عنوان واسطه و پلی بین اطلاعات خام و مدلهای جمعآوری رواناب جهت خروج مطمئن دادهها و پردازش آن‌ها به کار گرفته شود، که این سامانهها دارای دو ویژگی هستند:
- ایجاد ارتباط دو طرفه بین اجزای نقشه و دادههای مربوط به آن‌ها در پایگاه دادهها.
- انجام تحلیل بر اساس دادههای موجود و اجرای مدلهای مختلف در منطقه مورد بررسی و کمک به پژوهشگران در ایجاد مدلهای نوین و منطبق با ویژگیهای محل.
1-5-2- مزایای استفاده از GIS
با استفاده از محیط GIS و امکانات نرمافزاری و سختافزاری این سیستم و همچنین با پیاده کردن راهحلهای ریاضی و منطقی در GIS میتوان مدلهای تجربی را به صورت رقومی در یک چارچوب قابل پردازش ارائه کرد.
ویژگی بارز و با ارزشی که GIS را از دیگر سیستمهای اطلاعاتی جدا میسازد، توانایی به کارگیری توأم دادههای مکانی و توصیفی است. توانایی مدیریت عوارض جغرافیایی با مقیاسهای مختلف، از ابزارهای دیگر GIS است که در علوم مختلف کاربرد فراوان دارد.
از نکتههای بسیار مهم در به کارگیری GIS، محاسبه ارزشهای وزنی برای عوامل مختلف حوزه آبخیز است. علاوه بر این GIS به هنگامسازی دادههای وارد شده را در هر زمان امکانپذیر میسازد. بدین ترتیب در صورت هر گونه تغییر در سیمای طبیعی زیرحوزهها، با دخالت آن‌ها میتوان نتایج جدیدتر را اخذ کرد.
1-6- مرور منابع
آکادمی ملی علوم واشنگتن (1985) نشان داد که بهبود منابع تأمین آب شرب در مراتع نیمهخشک یا نقاط دوردست حوزه آبخیز، ارزش چراگاهی آن‌ها را بالا میبرد و استفاده کاملتر از علوفه آن‌ها را امکانپذیر میسازد.
ریسزوو همکاران (1991) نسبتهای مختلف سطح جمعآوری کننده آب باران به سطح زیر کشت را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفتند عملکرد محصول با نسبت 1 به 1 در مقایسه با شاهد 71/1 برابر عملکرد محصولات غلات شده است.
بور (1994) با انجام آزمایشاتی در پاکستان، سیستم جمعآوری آب باران برای درخت پسته، سطح مناسب جمعآوری کننده رواناب باران را برای منطقهای با بارش متوسط سالانه 240 میلی‌متر، 40 متر مربع ذکر کرده است.
گوپتا (1994) اثر اقدامات و عملیات استحصال آب باران را برای گیاه Neem در مناطق بیابانی هند را مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفت که تولید بیوماس گیاه Neem تا 4 برابر و از 69/1 تن در هکتار به 3/6 تن در هکتار رسید.
بور و بنعاشر (1996) تحقیقات مشابه را در فلسطین اشغالی و نیجر برای محصولات مختلف انجام دادهاند و سطح مناسب جمعآوری کننده رواناب و مقدار تلفات نفوذ عمقی در سالهای پرباران، با باران متوسط را محاسبه کردهاند.
اسچیتکاک و همکاران (2004) تأثیر تکنیکهای جمعآوری آب با حفظ آب و خاک در جنوب استرالیا را مورد مطالعه قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که به ویژه در سالهای خشک در حوزه ایمپلوویوم میتوان آب مورد نیاز برای آبیاری تکمیلی را برای کشت درخت زیتون فراهم کنند به شرط آنکه با توجه به بارش متوسط 235 میلی‌متر، نسبت حوزه آبخیز به تراسهای جمعآوری کننده رواناب حداقل 4/7 باشد.
وینار و همکاران (2005) به بررسی پتانسیل حوزه آبخیز توکلا در جنوب آفریقا برای جمعآوری آب باران از طریق GIS پرداختند و به این نتیجه رسیدند که 18 درصد از منطقه پتانسیل بالایی برای تولید رواناب دارد.
ذاکاری و همکاران (2007) به مقایسه مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) و مدل ابزار یا ارزیابی آب و خاک با سطح منبع متغیر (SWAT-VSA) به پیشبینی رواناب در منطقه کانونسویل در شمال نیومکزیکو پرداختند. آنها همچنین رواناب لحظهای، رواناب سطحی و سفره آب زیرزمینی که در سطح بالاتر از دیگر سفرههای آب زیرزمینی قرار گرفتند را نیز با استفاده از دو مدل فوق مورد بررسی قرار داده و به این نتیجه رسیدند که مدل تلفیقی SWAT-VSA پیشبینی بهتری را انجام میدهد. آنها همچنین نتیجه گرفتند که مدل SWAT-VSA جهت ارزیابی و راهنمایی و مدیریت منابع آبی کاربردیتر است و میتواند به طور دقیقتری پیشبینی کند که رواناب از کجا آغاز میشود تا به صورت بحرانی تحت مدیریت قرار بگیرد.
شیائو و همکاران (2006) اثر جمعآوری آب باران و آبیاری تکمیلی را برای کشت گندم در بهار در هایونچین را مورد ارزیابی قرار داده و نشان دادند که استفاده از آب ذخیره شده برای آبیاری تکمیلی برای کشت در فاروهای بین خطالرأسها 5/5 تا 8/5 درصد بوده است ولی در کشت در گودالهای بر روی خطالرأسها 4/9 تا 6/9 درصد بوده است. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که با استفاده از آب باران جمعآوری شده میتوان میزان آب استفاده شده در روش کشت در گودالهای بر روی خطالرأسها را 40/4 درصد در مقابل کشت در فاروها بهبود بخشید.
امبیلینی و همکاران (2007) به مکانیابی مناطق دارای پتانسیل خوب برای جمعآوری آب باران پرداختند و به این نتیجه رسیدندکه 6/23 درصد از حوزه آبخیز ماکانیا در منطقه کلیمانجارو تانزانیا بسیار مناسب برای جمعآوری آب باران میباشد.
ونگ کاهیندا و همکاران (2007) اثر جمعآوری آب باران و آبیاری تکمیلی به منظور افزایش بهرهوری کشاورزی وابسته به باران در مناطق نیمهخشک زیمباوه را بررسی و نتیجه گرفتند که آبیاری تکمیلی ریسک ناشی از شکست کامل محصول از 20 درصد را به 7 درصد کاهش داده و تولید آب از رواناب باعث افزایش تولید محصول از 75/1 کیلوگرم در مترمکعب به 3/2 کیلوگرم در مترمکعب با توجه به کاهش بارندگی درون فصلی شده است.
استورم و همکاران (2009) اقتصادی بودن برداشت آب باران به عنوان منبع آب جایگزین در سایت روستایی در شمال نامبیا را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق که سقف آهنی موجدار پشت بامها به عنوان مناطق جمعآوری آب باران استفاده شده به این نتیجه رسیدند که این سیستمها از نظر اقتصادی امکانپذیر میباشند.
اسماعیلی (1997) اثر روشهای مختلف استحصال آب باران در عرصههای منابع طبیعی تجدید شونده در آذربایجان شرقی را مطالعه کرده و نتیجه گرفت که این روشها باعث افزایش سبز شدن بذور مرتعی تا میزان 5 برابر شده است.
گازریپور (1997) جمعآوری آب باران برای کشت درخت بادام در منطقهای با بارندگی سالانه 200 میلی‌متر را بررسی کرده و نتیجه گرفت در حوضچههایی با شیب 2 تا 5 درصد، عملکرد بادام تا 40 درصد نسبت به سطح شاهد افزایش داشته است.
طهماسبی و همکاران (1384) رابطه مشخصات اقلیمی، خاک و نیاز آبی ذرت علوفهای (SC 704) در منطقه لشگرک برای طراحی سیستم جمعآوری آب باران در مناطق خشک و نیمهخشک را مورد بررسی قرار دادند و با توجه به دوره رشد گیاه، نیاز آبی، عمق خاک و عمق ریشه نسبت سطح جمعآوری کننده رواناب به حجم مخزن یا استخرهای سرپوشیده مورد نظر برای تأمین حداقل یک سوم تا حدود دو سوم آب مورد نیاز گیاه به ترتیب در سالهای خشک و سالهای پرباران را محاسبه کردهاند.
طهماسبی و رجبیثانی (1385) جمعآوری آب باران در عرصههای طبیعی را راهحلی برای رفع مشکل کم آبی در مناطق خشک و نیمهخشک دانسته و بر اساس مطالعهای که در حوزه آبخیز لتیان انجام داد مناسبترین سطح جمعآوری کننده رواناب برای گیاهان مختلف و نیاز آبی معین را بدست آورد و با انجام پژوهشی مشخص شد چنانچه بخشی از آب باران در استخری ذخیره شود امکان توسعه سطح زیر کشت درختان در مناطق خشک و نیمهخشک وجود دارد.
صادقی و همکاران (1385) به مقایسه دیمزارها و مراتع فقیر در تولید رواناب و رسوب در تابستان و زمستان را با استفاده از بارانساز مصنوعی در حوزه گرگک در استان چهار محال بختیاری انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که میزان رواناب و رسوب در فصل تابستان در مراتع فقیر در سطح اعتماد 99 درصد بیشتر از دیمزارها میباشد در صورتی که در فصل زمستان تولید رواناب و رسوب در دیمزارها در سطح اعتماد مشابه بیشتر از مراتع فقیر میباشد.
مدیریت منابع تجدیدشونده و توسعه پایدار امروزه نیازمند مناسبترین و سریعترین روش تهیه و تلفیق اطلاعات جهت مدیریت بهینه و برنامه‌ریزی‌های خود میباشد. در این زمینه سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) میتواند این نقش را به خوبی به عهده گیرد (نامجویان، 1381).
1-7- طبقهبندی روشهای استحصال آب باران و سامانه سطوح آبگیر
با توجه به منشأ اصلی آب، سامانههای سطوح آبگیر باران به چهار گروه به شرح زیر تقسیم میشوند (ریج و همکاران، 1987):
الف- سامانه ویژهی استحصال آب رودخانههای دائمی و فصلی.
ب- سامانه ویژه استحصال آب از منابع زیرزمینی و روانابهای زیر قشری.
ج- سامانههای ویژه استحصال مستقیم آب باران در محل نزول و یا در اولین مراحل تشکیل روانابهای سطحی و ورقهای شکل.
د- سامانه ویژهی استحصال تندآبها و سیلابها به صورت روانابهای سطحی متلاطم و متمرکز در پای دامنههای شیب‌دار، خشکهرودها، آبراههها و مسیلها.
افزون براین، سامانههای سطوح آبگیر باران را میتوان از لحاظ موقعیت محل استقرار، نوع تیمارهای مصنوعی در سطوح آبگیر، شکل ظاهری، چگونگی عملکرد، کاربرد و نوع رواناب (از لحاظ عمق و حجم جریان آب) به شرح زیر طبقهبندی کرد (اسمعلی و عبداللهی، 1389):
الف- سامانههای سطوح آبگیر باران با سطح تیمار شده (مصنوعی)، شامل:
الف-1- سامانههای جمعآوری آب باران برای ذخیرهی آب جهت مصارف شرب و خانگی.
الف-2- سامانههای جمعآوری آب باران برای ذخیره رطوبت در پروفیل خاک جهت زراعت، درختکاری و احیای پوشش گیاهی در مراتع از طریق استحصال مستقیم ریزشهای جوی در محل نزول و یا روانابهای سطحی و ورقهای.
ب- سامانههای سطوح آبگیر باران با سطح آبگیر طبیعی شامل:
ب-1- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای نسبتاً متلاطم برای آبیاری تکمیلی و یا زراعت سیلابی از طریق ذخیره رطوبت در پروفیل خاک و یا تغذیه مصنوعی آبخوانهای نیمهعمیق و استحصال آب از طریق چاههای دستی.
ب-2- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای متلاطم از طریق ذخیره آب در حوضچهها و مخازن سطحی، جهت تأمین آب شرب دامها و آبیاری تکمیلی.
ب-3- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای متلاطم پرحجم با هدف پخش سیلاب جهت زراعت نیمهدیم، احیای پوشش گیاهی در مراتع، ایجاد مراتع مشجر و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمهخشک.
ب-4- سامانههای جمعآوری آب باران و روانابهای سطحی با سطوح آبگیر تلفیقی (مصنوعی و طبیعی) جهت ذخیره رطوبت در پروفیل خاک برای زراعت، احیای مراتع، تغذیه آبخوانهای نیمه عمیق و یا ذخیرهسازی آب جهت مصارف مورد نظر.
ج- سامانههای سطوح آبگیر باران زیرزمینی، شامل:
ج-1- سامانههای کاریز یا قنات.
ج-2- سامانه چاه افقی.
علاوه براین، برخی از متخصصین استحصال آب، سامانههای سطوح آبگیر باران را از نظر شکل و کاربرد به گروههای متفاوتی تقسیم کردهاند. به نحوی که در این خصوص مهمترین تقسیمبندی انجام شده شامل موارد زیر است(اسمعلی و عبداللهی، 1389):
1- سامانههای سطوح آبگیر باران مصنوعی جهت جمعآوری آب برای تأمین آب شرب انسان و دام و مصارف خانگی.
2- سامانههای سطوح آبگیر مصنوعی و تیمار شده جهت جمعآوری آب برای تأمین آب کشاورزی و ذخیره رطوبت در پروفیل خاک با هدف احیای پوشش گیاهی در مراتع و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمهخشک.
لازم به توضیح است که منظور از سطوح آبگیر تیمار شده، سطوح آبگیری هستند که با انجام یک سری اقدامات نظیر تسطیح، جمعآوری سنگریزه و بقایای گیاهی، کوبیدن و فشردن خاک، سنگفرش و ایجاد سطح غیرقابل نفوذ با استفاده از مواد شیمیایی، سیمان، مالچهای نفتی و ... آماده میشوند.
1-8- انواع سازههای استحصال آب
به طور کلی انواع سازههای استحصال آب باران را میتوان به شرح زیر بیان کرد (اسمعلی و عبداللهی، 1389):
1- بند مخزنی: روش جمعآوری آب به وسیله بند به شکل گسترده در بسیاری از مناطق کشور رواج دارد. با وجود این، متاسفانه آموزش افراد بومی در مهارتهای تکنیکی همگام با اجرای این فن پیش نرفته است، در نتیجه نگهداری و بهرهبرداری از مخازن بیشتر به عهدهی سازمان مرکزی حکومت است.
2- بند رسوبگیر و تنظیمکننده: ثابت شده است در نواحی خیلی خشک، رسوبگیرها موثرتر و قابل اعتمادتر از سیستمهای دیگر جمعآوری آب هستند. با وجود این، کم بودن حجم ذخیره رسوبگیرها ممکن است مانعی برای استفاده از این روش در کشاورزی روی زمینهای وسیع باشد.
3- حفیره: حفیره را میتوان به آسانی طراحی و ساخت. به طوری که این گونه مخازن قادرند با غرقاب کردن زمین، حجم نسبتا زیادی آب را ذخیره کنند. در مناطق نیمهخشک استفاده از حفیره به خاطر سهولت احداث و به کارگیری آن در سیستمهای یکپارچه برای محصولات و کاشت گیاهان مرتعی مناسبتر است.
4- هوتک: هوتکها در اساس پشته خاکی کوچکی است که در قسمتهایی که سیلاب جاری میشود ساخته میشود (کوثر، 1374).
5- خوشاب: در بخش جنوبشرقی ایران این سیستم سنتی به منظور زراعت سیلابی به کار گرفته شده است.
6- سازههای مهندسی: این سازهها دایرههای کوچک یا مربع در روی زمیناند که با ملات آهک و یا سیمان و آهک و ماسه معمولی و ... ساخته میشوند و با به کارگیری آهن و شبکههای آهنی، ورودی و خروجی آنها محافظت میشوند.
7- سازههای تراوشی: یک روش بینظیر ذخیره آب و حفظ رطوبت در پروفیل عمیق و مناسب خاک است که توسط موانع طبیعی حوزهی آبخیز احاطه شدهاند. در این سیستم، رواناب بالادست و سطوح سنگی، در پایین درهها و موانع متوالی جمع میشود و برای ایجاد زراعت در سطح آنها استفاده میشود.
8- سازههای عرضی: که شامل احداث سازههای عمود بر جهت جریان است که یک مقطع خاکریزی همراه با سرریز بوده و برای نگهداشت آب به منظور غرقاب کردن اراضی بالادست در طی فصل بارانی به کار میرود.
9- آهار: در واقع مجموعهای از خاکریزهای به ارتفاع 3 مترند که در اراضی با شیب بسیار کم بر روی خطوط تراز احداث میشوند و طول خاکریزها در برخی موارد به چندین کیلومتر میرسد.
10- آبانبار: روشی برای دسترسی و استفادههای مستقیم از آبهای زیرزمینی است. در آبانبار به جای اینکه با احداث چاه، آب را توسط وسایلی به سطح زمین برسانند با احداث پلههای زیرزمینی، مستقیما به سراغ آن میروند.
11- تورکینست: یک نوع سازهی آبخیزداری است که عموما برای مناطق کم شیب به منظور ذخیره و جمعآوری آب باران و سیلاب احداث میشود. شکل معمول تورکینست دایرهای متمایل به بیضی است.
فصل دوم
مواد و روشها
2- مواد و روشها
2-1- منطقه مورد مطالعه
2-1-1- توپوگرافی و فیزیوگرافی
حوزه آبخیز سمبورچای با مساحت 3/748 کیلومترمربع درشمال استان اردبیل و به دلیل وسعت زیاد، به مقدار 94/72 درصد برابر 07/544 کیلومترمربع در محدوده شهرستان گرمی (مغان)، 68/19 درصد برابر 92/147کیلومترمربع از جنوب در محدوده شهرستان مشگینشهر و 37/7 درصد آن برابر 29/56 کیلومترمربع از شمال در محدوده شهرستان بیلهسوار قرار گرفته است و از نظر موقعیت جغرافیایی بین 14،19،47 تا 59،55،48 طول شرقی (E) و 18،6،37 تا 39،42،39 عرض شمالی (N) واقع شدهاست.
حداکثر ارتفاع حوزه آبخیز 2244 متر در جنوب غربی و حداقل ارتفاع در خروجی آن برابر 320 متر از سطح دریا می‌باشد که به رودخانه دره رود منتهی میشود.
2-1-2- هوا و اقلیم شناسی
این منطقه دارای آب و هوای نیمهخشک است. بارشهای سالانه ایستگاههای موجود در منطقه، در یک دوره مشترک 12 ساله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. به منظور تجزیه و تحلیل بارش منطقه، از آمار بارش ایستگاههای اطراف حوزه آبخیز استفاده شده است که در نهایت 12 ایستگاه بارندگی از سازمان هواشناسی کشور را شامل میشود. بر اساس مجموعه آمار ایستگاههای موجود، متوسط بارندگی سالانه 236 میلی‌متر است که از 291 تا 386 میلی‌متر تغییر میکند. در این تحقیق صرفاً از آمار بارش سازمان هواشناسی کشور استفاده شد که این امر به دلیل طول مناسب دوره آماری، همگن بودن و کیفیت خوب آن‌ها میباشد. در بررسی اقلیم منطقه از روش دومارتن اصلاح شده استفاده شده است. جدول 2-1، طبقهبندی اقلیم را در روش دومارتن اصلاح شده نشان میدهد.
رابطه 2-1 A= PT+10که در آن: Ai، شاخص خشکی (ضریب خشکی)؛ P، متوسط بارش سالانه (میلی‌متر)؛ T، متوسط دمای سالانه (درجه سانتیگراد) میباشند.
جدول 2-1: طبقهبندی اقلیمها در روش دومارتن اصلاح شده
>55 55- 33 33- 28 28- 24 24- 20 20- 10 10- 0 مقادیر Ai
بسیار مرطوب ب بسیار مرطوب الف مرطوب نیمه مرطوب مدیترانه‎ای نیمه‎خشک خشک اقلیم
2-2- روش تحقیق
2-2-1- مطالعات کتابخانهای و اقدامات اولیه
جمعآوری اطلاعات، گزارشهای مطالعاتی و پژوهشهای قبلی انجام یافته در رابطه با موضوع تحقیق و مطالعه و بررسی آن‌ها:
1- در این مرحله اقدام به جمعآوری پژوهشهای قبلی گردید و نیز دادههای پایه با استفاده از مطالعات انجام شده توسط سازمانها و ادارات مربوطه تهیه شد. جمعآوری آمار و اطلاعات مختلف حوزه آبخیز از جمله: شدت بارندگی، دمای هوا و ارتفاع از طریق اداره هواشناسی استان اردبیل صورت گرفت.
2- بررسی موقعیت، وضعیت عمومی، زمینی و اقلیمی منطقه مورد مطالعه.
شناخت منطقه یکی از موارد مهم در مطالعات استحصال رواناب است که قبل از انجام مطالعات، موقعیت جغرافیایی، وضعیتهای عمومی پستی و بلندی، زمینی و نیز اقلیمی مورد بررسی قرار گرفت.
3- انتخاب و تهیه نقشههای پایه از منطقه تحقیق شامل توپوگرافی، زمینشناسی، کاربری اراضی، خاکشناسی و قابلیت اراضی با توجه به نیاز ضروری انجام طرح.
نقشههای توپوگرافی مورد نیاز طرح، با توجه به وسعت منطقه و دقت مورد نیاز با مقیاس 50000 :1 سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و نقشههای زمینشناسی با مقیاس 100000 :1 سازمان زمینشناسی کشور تهیه گردید. به علت عدم وجود سایر نقشههای مورد نظر طرح، اقدام به تهیه آن‌ها از روی عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای گردید.
4- تهیه و تامین عکسهای هوایی و تصاویر ماهوارهای منطقه و انجام مطالعات سنجش از دور برای کسب اطلاعات مورد نیاز و تهیه نقشههای ضروری مورد نیاز طرح.
عکسهای هوایی 20000 :1 سال 1347 از طریق سازمان نقشهبرداری کشور و سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح و نیز تصاویر ماهوارهای لندست TM و ETM+ مربوط به سالهای 1988 و 2002 از طریق سازمان فضایی کشور تهیه شدند.
2-2-2- تهیه نقشههای پارامترهای مؤثر در ایجاد رواناب
2-2-2-1- خطوط توپوگرافی و تهیه نقشه DEM منطقه
برای بررسی وضعیت توپوگرافی در منطقه از طریق GIS، اقدام به رقومیسازی خطوط توپوگرافی از روی نقشههای توپوگرافی شده و با تهیه نقشهی مدل رقومی ارتفاع، عمدتاً در قالب سه بحث عمده شیب، جهت و ارتفاع بررسیهای لازم صورت میگیرد.
برای تهیه نقشه DEM، ابتدا خطوط تراز منطقه از روی نقشه توپوگرافی50000: 1 وارد کامپیوتر شده و با اندازه پیکسل 20×20 متر (قدرت تفکیک زمینی 20 متری) رقومی شده است. در ایران سیستم تصویری UTM یکی از معمولترین روشها بوده و در این تحقیق نیز از این سیستم استفاده شده است (منطقه مورد مطالعه در داخل زون 39 شمالی بود، بنابراین تمامی مطالعات با در نظر گرفتن این زون زمین مرجع شده است). هر خط تراز در حین رقومی کردن، ارزشهای واقعی خود را میگیرند و بدین ترتیب در نقشه نهایی تهیه شده نیز ارزش هر خط تراز بیانگر ارتفاع از سطح دریای آن خط به متر میباشد (عبداللهی، 1381).
در این تحقیق نقشه DEM، خطوط تراز رقومی شده باید از طریق یک نرمافزار GIS مناسب درونیابی شود. برای تهیه نقشه DEM در نرمافزار ArcGIS 9.3 از طریق گزینه Topo to raster (3D) تهیه گردید.
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دریا
عامل ارتفاع از سطح دریا در حوزه آبخیز سمبورچای از آن جهت حائز اهمیت است که تاثیر ارتفاع در ایجاد رواناب به صورت غیر مستقیم و از طریق تبدیل نوع بارش از بارندگی به برف عمل میکند، چرا که از ارتفاع معینی به بالا، اغلب بارش به صورت برف میباشد و همانطوریکه میدانیم برف از طریق ذوب و نفوذ تدریجی، به طور متفاوتی نسبت به باران در ایجاد رواناب عمل میکند. برای تهیه نقشه طبقات ارتفاعی از نقشه DEM استفاده شد. به منظور کلاسهبندی نقشه ارتفاع به طبقات مختلف، منحنی تجمعی ارتفاع برای نقشه DEM تهیه شد.
2-2-2-3- نقشه شیب
مهم‌ترین عوامل توپوگرافی موثر در ایجاد رواناب منطقه شامل شیب، جهت و ارتفاع از سطح دریا میباشد. در صورت یکسان بودن سایر شرایط، هر چه مقدار شیب افزایش یابد رواناب ایجاد شده بیشتر خواهد بود که دلیل آن کاهش پایداری خاک خواهد بود. بسیاری از پارامترهای اقلیمی مانند بارش و دما با ارتفاع تغییر میکند. ارتفاع بر روی نوع و ویژگیهای نزولات تاثیر دارد. هرگاه ارتفاع از حد معینی تجاوز کند بارندگی به صورت برف نازل میشود. همچنین با افزایش ارتفاع، مقدار شیب دامنهها بیشتر میشود و رخسارههای بیرونزده و توده سنگی بیشتر مشاهده شده و سنگها ناتراواتر میشوند (سراجزاده، 1375). اختلاف ارتفاع بین نقاط مختلف در یک حوزه‌ آبریز، ناهمواریهای اراضی آن حوزه را نشان می‌دهد. نسبت اختلاف ارتفاع دو نقطه به فاصله آن‌ها تحت عنوان شاخص شیب معرفی می‌گردد برای شناخت ناهمواری اراضی و شیب از معیارهای متفاوتی استفاده می‌شود. شیب حوزه‌های آبخیز اثر بسیار زیادی در واکنش هیدرولوژیک حوزه‌ها دارد. سرعت جریان‌های سطحی به طور مستقیم به شیب بستگی دارد. افزایش سرعت آب نیروی جنبشی آب و در نتیجه قدرت تخریبی و حمل آن را افزایش می‌دهد همچنین میزان نفوذ آب در خاک با افزایش شیب کاهش می‌یابد و نهایتاً حجم سیلاب و جریانهای سطحی مستقیماً به شیب حوزه بستگی دارد.
جهت برآورد و تعیین میزان شیب حوزه‌های آبریز روشها و روابط متعددی ارائه گردیده که برخی از آن‌ها عبارتند از روش شبکهبندی، روش هورتون، رابطه جاستین، روش شمارش خطوط تراز و .... در مطالعه حاضر با استفاده از GIS نقشه کلاس‌های شیب در مقیاس 50000 :1 و مشتمل بر 5 کلاس سطح حوزه آبخیز تهیه گردیده. برای تهیه نقشه شیب حوزه آبخیز، از نقشه DEM در محیط نرمافزار ArcGIS با استفاده از گزینهSpatial Analyst استفاده گردید. در این نرمافزار نقشه شیب را می‌توان به دو صورت درجه و درصد شیب تهیه کرد و قابلیت آن در این زمینه بسیار بالا بوده و از دقت زیادی برخوردار است (البته دقت نقشه تهیه شده به پارامترهای دیگری از قبیل قدرت تفکیک زمینی و دقت رقومیسازی نیز بستگی دارد). برای منطقه مورد مطالعه با توجه به نوع وهدف کار، مساحت زیرحوزهها، نقشه شیب به درصد تهیه شد.
برای محاسبه متوسط شیب زیرحوزهها، نقشه پلیگونی زیرحوزهها را با نقشه رستری شیب حوزه آبخیز سمبورچای در محیط نرمافزار ArcGIS با استفاده از نوار ابزار Spatial Analyst و سپس ابزار Zonal Statistics قطع داده شد و متوسط شیب برای هر زیر حوزه به دست آمد.
2-2-2-4- نقشه جهت شیب
جهت شیب جهتی است که اگر از بالای شیب به پائین نگاه کنیم سطح شیب به آن جهت متوجه است و در واقع جهتی است که از آن می‌توان خط عمود فرضی به خطوط تراز سطح شیب رسم کرد. مهمترین اثر جهت شیب در میزان دریافت نور خورشید و اثرات ناشی از آن جمله پیدایش اقالیم محلی یا موضعی است. در نیمکره شمالی زمین جهات رو به جنوب و غرب از جهات رو به شمال و شرق برای مدت طولانی‌تری در معرض تابش نور خورشید قرار می‌گیرند و به همین دلیل نیز گرم‌ترند. اثر تابش بیشتر و گرمای زیادتر جهت رو به جنوب و شرق موجب افزایش تبخیر و تعرق سالیانه و در نتیجه کاهش رطوبت خاک می‌شود و به همین علت نیز در جهات رو به جنوب و شرق وضعیت پوشش گیاهی ار نظر تراکم و نوع گیاهان نسبت به سایر جهات تفاوت دارد و اغلب از تراکم کمتری برخوردار است و نتیجتاً فرسایش خاک و تولید رواناب در این جهات بیشتر است (مهدوی، 1378).
اثر مهم دیگر شیب در ذوب شدن برف است. در جهات رو به جنوب و شرق به دلیل گرمای بیشتر، سرعت ذوب برف شدیدتر است. در این مناطق برف کمتری بر روی زمین میماند و ذوب آن به تدریج در زمستان و اوایل بهار انجام میگیرد. به همین دلیل جریان زمستانی رودخانهها در این مناطق بیشتر و جریانهای آن یکنواختتر است. در حالی که در حوزههای آبخیز با جهات رو به شمال و غرب دوام برف در زمستان بیشتر است و عمق و تراکم آن نیز بالاتر است (مهدوی، 1378).
برای تهیه نقشه جهات جغرافیایی نیز از ویژگی‌های خطوط منحنی میزان و خطوط رودخانه‌ها‌، نهرها و آبراهه‌ها و خطوط یالها و نحوه ارتباط یال و قله بر روی نقشه توپوگرافی استفاده می‌شود. تعیین جهت جغرافیایی بدین صورت می‌باشد که جهت هر یک از دامنه‌ها ( یعنی حد پایین یال و دره ) را نسبت به شمال جغرافیایی مشخص می‌نمایند. همانطور که میدانیم مقدار آزیموت از صفر تا 360 درجه تغییر میکند و برای مناطق مسطح، آزیموتی تعریف نمیشود که به همین خاطر در نقشه جهت تهیه شده، ارزش سلولهای مناطق مسطح به طور خاص (مثلا 1- و یا ؟) نشان داده میشود. در نقشه جهت تهیه شده، ارزش هر پیکسل بیانگر آزیموت آن میباشد.
برای کلاسهبندی نقشه جهت میتوان به صورت زیر عمل کرد (درویشصفت، 1379)، به طوری که:
1= شمال، آزیموت بین صفر تا 5/22 و نیز 5/337 تا 360 درجه.
2= شمالشرق، آزیموت بین 5/22 تا 5/67 درجه.
3= شرق، آزیموت بین 5/67 تا 5/112 درجه.
4= جنوبشرق، آزیموت بین 5/112 تا 5/157 درجه.
5= جنوب، آزیموت بین 5/157 تا 5/202 درجه.
6= جنوبغرب، آزیموت بین 5/202 تا 5/247 درجه.
7= غرب، آزیموت بین 5/247 تا 5/292 درجه.
8= شمالغرب، آزیموت بین 5/292 تا 5/337 درجه.
9 = اراضی مسطح با ارزش ویژه.
نقشه جهت توضیح داده شده به روش فوق، برای کلاسهبندی نقشه جهت به نه طبقه (با یک طبقه مسطح) میباشد که در صورت لزوم میتوان طبقات فوق را با هم تلفیق کرده و نقشه جهت چهار یا پنج طبقهای (با یک طبقه اضافی مسطح) تهیه کرد. برای تهیه نقشه جهت حوزه نیز از نقشه DEM در نرمافزار ArcGIS با دستور Spatial Analysis و انتخاب گزینه Aspect تهیه شدهاست. در نقشه جهت تهیه گردید.
2-2-2-5- تهیه و تکمیل نقشه همباران و همدما
الف- بارش
در منطقه مورد تحقیق، مقدار بارش سالانه تحت تاثیر ارتفاع از سطح دریا، فصول مختلف سال و توپوگرافی منطقه میباشد. در بررسی مقدار و وضعیت بارش منطقه، از ایستگاههای اطراف حوزه آبخیز استفاده شده است. جداول 2-2 و 2-3 به ترتیب مشخصات کلی ایستگاهها و میانگین بارش سالانه را نشان میدهند.
جدول 2-2: مشخصات ایستگاههای بارانسنجی
برزند اصلاندوز انگوت پارسآباد مشکین اردبیل ایستگاه
´53-◦47 ´25-◦74 ´45-◦47 ´46-◦47 ´41-◦47 ´20 -◦48 طول جغرافیایی
´57-◦38 ´26-◦39 ´03-◦39 ´39-◦36 ´23-◦38 ´13-◦38 عرض جغرافیایی
1085 153 466 6/72 1561 1335 ارتفاع (متر)
جعفرلو مرادلو جعفرآباد قوشه قرهخان بیگلو گرمی ایستگاه
´43-◦47 ´45-◦47 ´05-◦48 ´56-◦47 ´39-◦47 ´05-◦48 طول جغرافیایی
´52-◦38 ´45-◦38 ´26-◦39 ´44-◦38 ´05-◦39 ´03-◦39 عرض جغرافیایی
1280 1380 174 1246 596 759 ارتفاع (متر)
جدول 2-3: میانگین بارندگی سالانه ایستگاههای بارانسنجی
جعفرآباد مرادلو جعفرلو قوشه قرهخانبیگلو گرمی به رزند اصلاندوز انگوت مشگینشهر پارسآباد اردبیل ایستگاه
4/277 8/272 9/304 8/258 6/296 3/353 344 1/285 4/319 6/353 6/265 6/278 متوسط بارش سالانه
ب-رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه
برای محاسبه رابطه ارتفاع- بارش، از آمار بارندگی ایستگاههای موجود و همچنین ارتفاع از سطح دریای ایستگاهها استفاده شد که در ابتدا نواقص آماری رفع شده و در نرمافزار Excel با وارد کردن ارقام بارش و ارتفاع در دو ستون مجزا، به نحوی که بارش در محور y و ارتفاع در محور x قرار گیرد، رابطه رگرسیونی این دو پارامتر از طریق نرمافزار Excel محاسبه شد (سعدی مسگری و قدس، 1384). رابطه رگرسیونی ارتفاع از سطح دریا- بارش (گرادیان بارندگی منطقه)، در منطقه تحقیق به صورت زیر به دست آمده است:
رابطه 2-2 P=0.050H+275.2 R²=0.625
که در آن: P، میزان درجه حرارت متوسط سالانه بر حسب سانتیگراد؛ H، ارتفاع از سطح دریا به متر میباشد.
برای بدست آوردن بارش متوسط حوزه آبخیز، از نقشه مدل رقومی بارش استفاده گردید. نحوه تهیه مدل رقومی بارش بدین شکل بوده که بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- بارش در Excel، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، DEM منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه همباران حوزه تهیه شده است. پس از تهیه نقشه مدل رقومی بارش، از طریق دستور Reclassify، اقدام به کلاسهبندی نقشه مدل رقومی بارش به 5 کلاس بارش شد. ج- رژیم حرارتی
رژیم حرارتی یک منطقه عبارت از تغییرات متوسط درجه حرارت هوا بر حسب زمان و در مدت یکسان است. هدف از بررسی درجه حرارت در محدوده طرح، تعیین رابطه گرادیان درجه حرارت و تعیین میانگین حرارتی منطقه بر اساس آمار ایستگاههای موجود بوده است.
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و میانگین دمای سالانه
با بررسی آمار درجه حرارت ایستگاههای ثبت درجه حرارت در منطقه، مشابه روش تهیه مدل رقومی بارش، برای تهیه نقشه درجه حرارت متوسط نیز، بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- درجه حرارت در Excel، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، مدل رقومی ارتفاع منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه همدما حوزه تهیه شده است. رابطه ارتفاع از سطح دریا- درجه حرارت (گرادیان درجه حرارت) در منطقه تحقیق به صورت زیر به دست آمده است همانند بارندگی:
رابطه 2-3 T=-0.003H+15.14 R²=0.824
که در آن:T، میزان درجه حرارت متوسط سالانه بر حسب سانتیگراد؛ H، ارتفاع از سطح دریا به متر.میباشد.
2-2-3- مقدار بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف
2-2-3-1- مقدار بارش
مقدار بارندگی یک متغیر تصادفی بوده و میتوان دادههای موجود را بررسی و طبق قوانین توزیع آماری هنگامی که برازش مناسب وجود داشته باشد، حداکثر یا حداقل بارندگی را با دوره بازگشت مورد نظر تعیین نمود. فرم کلی معادلات مورد استفاده معمولا به صورت زیر است:
رابطه 2-4 PT=P+K.Sکه در آن: PT، حداکثر و یا حداقل بارندگی با دوره بازگشت معین T سال؛ P، میانگین بارندگی؛ K، ضریب فراوانی (ضریب تناوبی)؛ S، انحراف معیار دادهها میباشد.
در منطقه تحقیق، با استفاده از توزیع پیرسون تیپ III، مقادیر متوسط بارندگی سالانه در دورهبازگشتهای 2 و 10 سال محاسبه شد.
2-2-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته
در منطقه تحقیق، با استفاده از توزیع گمبل نوع I، که در تجزیه و تحلیل مقادیر حد بهکار گرفته میشود، مقادیر حداکثر بارش 24 ساعته در دورهبازگشتهای 2 و 10 ساله محاسبه شد.
2-2-3-3- شدت بارندگی
به طور کلی هر چه مدت بارش کوتاه باشد، شدت آن زیاد خواهد بود و برعکس بارانهای دراز مدت از شدت کمتری برخوردار میباشند. از طرف دیگر مسلم است که هر چه دوره بازگشت یک رگبار طولانیتر باشد، شدت آن نیز بیشتر خواهد بود.با پیدا کردن حداکثر شدت بارندگی در پایههای زمانی مختلف در طول مدت آماری، میتوان دادههای مربوط به هر یک از پایههای زمانی را با یک توزیع مناسب برازش داده و سپس شدتهای مربوط به زمانهای بازگشت متفاوت را روی محور مختصات و بر حسب پایههای زمانی مختلف رسم نمود.
با بررسیهای انجام شده روی منحنیهای شدت، مدت و فراوانی، فرمولهای تجربی متعددی ارائه شده که در این تحقیق از فرمول قهرمان (1366- به نقل از علیزاده، 1379) که برای ایران ارائه شده است، استفاده شد. قهرمان روی دادههای باران نگارهای ایستگاههای ایران مطالعه و مقدار باران یک ساعته با دوره بازگشت 10 ساله را به صورت زیر برای نقاط مختلف ایران قابل محاسبه دانسته است (علیزاده، 1380):
رابطه 2-5 P1060=e0.8153 .X11.1374.X2-0.3072که در آن: X1، متوسط حداکثر بارش 24 ساعته بر حسب میلی‌متر؛ X2، متوسط بارش سالانه منطقه بر حسب میلی‌متر میباشد.
بنابراین با داشتن مقدار میتوان مقدار PTt (مقدار بارش در زمان و دوره بازگشتهای مختلف) و سپس شدت باران t دقیقهای را با دوره بازگشت T سال محاسبه کرده و منحنی شدت، مدت و فراوانی را رسم کرد.
رابطه 2-6 PTt= [0.4524 + 0.247 ln (T – 0.6)](0.3710 + 0.6184t0.4484)P1060شدت بارندگی (I) نیز عبارتست از نسبت بارندگی (P) به زمان (T). یعنی:
رابطه 2-7 I=Pt2-2-3-4- رابطه ارتفاع- شدت بارشبرای تهیه نقشه شدت بارش، همانند نقشه همدما و همبارش، ابتدا رابطه رگرسیونی بین ارتفاع از سطح دریای ایستگاههای انتخاب شده و میزان شدت بارش نیم ساعته و یک ساعته با دروه بازگشت 2 سال و 10 سال در Exel به صورت زیر تهیه شد. بعد از بهدست آوردن رابطه رگرسیونی ارتفاع- بارش ، رابطه فوق به ArcGIS منتقل شد و با استفاده از تابع الحاقی Spatial Analyst نرمافزار ArcGIS 9.3 در منوی Spatial Analyst و در زیر منوی Raster Calculator، DEM منطقه به جای H (عامل ارتفاع) در معادله گرادیان قرار داده شد و نقشه شدت بارش حوزه تهیه شده است. پس از تهیه نقشه مدل رقومی شدت بارش، از طریق دستور Reclassify، اقدام به کلاسهبندی نقشه مورد نظر به 5 کلاس شد.
رابطه 2-8 I230=-0.003H+19.99 R2=0.627
که در آن: I230، شدت بارش نیم ساعته با دوره بازگشت دو سال؛ H، ارتفاع از سطح دریا به متر میباشد.

user8614

5-2-2- دسترسی 19
6-2-2- روستا و جامعه روستایی 20
7-2-2- دهستان 20
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی) 21
9-2-2- آموزش و پرورش 23
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) 24
3-2- نظریه ها و دیدگاهها 26
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی 27
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها 34
4-2- نظریه سرمایه انسانی 36
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی 37
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی 37
3-4-2- تشکیل سرمایه انسانی از طریق آموزش و پرورش 38
5-2- نظام آموزش و پرورش ایران 39
6-2- مقاطع تحصیلی آموزش و پرورش در ایران 42
1-6-2- دوره ابتدایی 42
2-6-2- دوره راهنمایی تحصیلی (متوسطه اول) 42
3-6-2- دوره متوسطه عمومی 43
4-6-2- دوره پیش دانشگاهی 43
7-2- ضوابط و استانداردهای مربوط به خدمات آموزشی 44
1-7-2- استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان در مدارس ابتدایی و راهنمایی 45
8-2- مدرسه هوشمند 47
1-8-2- پیشینه هوشمندسازی مدارس 48
2-8-2- اهداف ایجاد مدارس هوشمند 49
3-8-2- پیش نیازها جهت اجرای مدارس هوشمند 50
فصل سوم:
مواد و روش ها 1-3 - پیش درآمد 52
2-3- موقعیت، حدود و وسعت منطقه مورد مطالعه 54
3-3- ویژگیهای طبیعی منطقه 55
1-3-3- زمین شناسی و ژئومورفولوژی 55
2-3-3- آب وهوا‌( اقلیم) 56
1-2-3-3- بادهای 120 روزه سیستان 62
3-3-3- منابع آب 62
4-3-3- خاکهای منطقه 64
5-3-3- وضعیت پوشش گیاهی 65
6-3-3- زندگی جانوری 65
4-3- ویژگیهای جغرافیای انسانی 66
1-4-3- بررسی وضعیت جمعیت منطقه 66
2-4-3- ترکیب جنسی جمعیت 68
3-4-3- وضعیت سواد 68
4- 4 – 3- کشاورزی 69
5-4-3- صنایع و معادن 70
6-4-3- فعالیت های عمرانی و خدماتی 71
1-6-4-3 مساکن روستایی 71
2-6-4-3- معابر و شبکه حمل ونقل 72
3-6-4-3- تأمین آب شرب 73
4-6-4-3- برق رسانی 73
5-6-4-3- خدمات بهداشتی و درمانی 73
6-6-4-3- سایر خدمات 74
7-4-3- ویژگی های فرهنگی و اجتماعی 74
8-4-3- جغرافیای تاریخی سیستان 75
9-4-3- آثار تاریخی منطقه 76
5-3- روش تحقیق 79
1-5-3- روشها و مراحل تحقیق 79
2-5-3- جامعه آماری 80
3-5-3-روش و ابزار گرد آوری داده ها 81
4-5-3- شاخص های مورد مطالعه 82
5-5-3- روش تجزیه و تحلیل اطلاعات 83
فصل چهارم
یافته های تحقیق 1-4- پیش درآمد 85
2-4- یافته های توصیفی و تحلیلی 85
1-2-4- تغییرات مربوط به تعداد جمعیت و خانوار روستاهای مورد مطالعه 88
2-2-4- مراکز آموزشی مقطع ابتدایی 91
1-2-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس ابتدایی در دهستان محمدآباد 92
2-2-2-4- درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 98
3-2-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس ابتدایی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 100
4-2-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی مدارس ابتدایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 101
5-2-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس ابتدایی دهستان 105
3-2-4- مراکز آموزشی مقطع راهنمایی 108
1-3-2-4- پراکندگی و دسترسی به مدارس راهنمایی در دهستان محمدآباد 108
2-3-2-4-درجه بندی مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 116
3-3-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مدارس راهنمایی دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 117
4-3-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 118
5-3-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس راهنمایی دهستان 123
4-2-4- مراکز آموزشی مقطع متوسطه 124
1-4-2-4- پراکندگی و دسترسی به مراکز آموزشی متوسطه در دهستان محمدآباد 126
2-4-2-4- تراکم دانش آموز در کلاس های مراکز آموزشی متوسطه دهستان در مقایسه با استانداردهای آموزشی 133
3-4-2-4- وضعیت فضاها و تجهیزات آموزشی در مقایسه با استانداردهای آموزشی 134
4-4-2-4- بررسی وضعیت کادر آموزشی و سایر کارکنان مدارس متوسطه دهستان 136
3-4- آزمون فرضیات 137
1-3-4- آزمون فرضیه نخست 138
2-3-4- آزمون فرضیه دوم 139
فصل پنجم
جمع بندی، نتیجه گیری و پیشنهادات 1-5- جمع بندی 143
2-5- نتیجه گیری 144
3-5- پیشنهادات 147
منابع 152
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه 14
جدول 1-2 -استانداردهای آموزشی و تعداددانش آموزان آنها در مدارس ابتدایی 46
جدول 2-2 -استانداردهای آموزشی و تعداد دانش آموزان آنها در مدارس راهنمایی 46
جدول 3-2-استانداردها و ضوابط خدمات آموزشی در مناطق روستایی کشور 47
جدول 1-3- مساحت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1391 54
جدول 2-3- وضع جوی منطقه سیستان بر حسب ماه: سال 1389 58
جدول 3-3- ویژگیهای عناصر اقلیمی منطقه سیستان 59
جدول 4-3- آمار تعدادی از عناصر اقلیمی ایستگاه سینوپتیک زابل طی سالهای 90-1380 60
جدول 5-3- تعداد جمعیت و خانوار شهرستان هامون در سالهای 1385 ، 1390 67
جدول 6-3- وسعت و تراکم جمعیت دهستانهای شهرستان هامون در سال 1390 67
جدول 7-3- تعداد حانوار وجمعیت از نظر جنسیت در شهرستان هامون و دهستان محمدآباد در سال 1385 68
جدول 8-3- تعداد افراد باسواد و بی سواد بر حسب جنس در شهرستان هامون 69
جدول 9-3-طول محور های روستایی آسفالته شهرستان هامون در سال 1390 72
جدول 10-3- مراحل انجام تحقیق 80
جدول 1-4- طرح اتصال مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-1391 88
جدول 2-4- تعداد خانوار و جمعیت روستاهای مورد مطالعه دهستان محمد آباد در سالهای 1385 و 1390 89
جدول 3-4-مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع ابتدایی سال 92-1391 94
جدول 4-4- آمار مدارس ابتدایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان 97
جدول 5-4- وضعیت مدارس ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 از حیث درجه استاندارد آموزشی 98
جدول 6-4- مقایسه فضاهای آموزشی مقطع ابتدایی دهستان ازنظر محوطه و زیربنا با استانداردهای آموزشی درسالتحصیلی 92-91 101
جدول 7-4- توزیع کارکنان مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد از لحاظ جنسیت در سال تحصیلی 92-1391 107
جدول 8-4 مقایسه تعداد آموزشگاهها و تعداد دانش آموزان مقطع راهنمایی در سال تحصیلی 92-1391 112
جدول 9-4- آمار مدارس راهنمایی روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 115
جدول 10-4- مقایسه فضاهای آموزشی مدارس راهنمایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 121
جدول 11-4- آمار مدارس مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 131
جدول 12-4- مقایسه سرانه فضاهای آموزشی زیر بنا در مدارس متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-1391 (متر مربع) 135
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-2-اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS 25
شکل 2-2- مدل فون تانن 29
شکل 3-2- سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر 30
شکل 4-2 -سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری 32
شکل 5-2- سطح بندی سکونتگاههای روستایی 36
شکل 1-3-نقشه تقسیمات سیاسی استان سیستان و بلوچستان 53
شکل 2-3- منحنی آمبروترمیک منطقه سیستان 57
شکل3-3- نمودار خلاصه پارامترهای محاسباتی دمای هوا در ایستگاه زابل 61
شکل 1-4- نمودار ستونی تعداد آموزشگاههای مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل 2-4- نمودار ستونی تعداد دانش آموزان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون در سال تحصیلی 92-91 86
شکل3-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان مدیریت آموزش و پرورش شهرستان هامون از لحاظ مدرک تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 87
شکل 4-4- نمودار ستونی جمعیت سالهای 1385 و 1390 روستاهای مورد مطالعه در دهستان محمدآباد 90
شکل 5-4- نقشه پراکندگی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 93
شکل 6-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-1391 95
شکل 7-4- نمودار ستونی درجه بندی مدارس ابتدایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 در مقایسه با استانداردهای آموزشی 99
شکل8-4- نمودار دایره ای درصد کارکنان (آموزشی،اداری و خدماتی) مقطع ابتدایی دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 106
شکل 9-4- نقشه پراکندگی مدارس راهنمایی دهستان محمد آباد در سال تحصیلی 92-91 110
شکل 10-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی دهستان محمدآباد به مدارس راهنمایی در سال تحصیلی 92-91 113
شکل11-4- نقشه پراکندگی مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 127
شکل 12-4- نمودار ستونی مقایسه جمعیت دانش آموزی مدارس متوسطه دهستان محمدآباد به تفکیک رشته تحصیلی در سال تحصیلی 92-91 128
شکل13-4- نقشه دسترسی دانش آموزان روستایی به مراکز آموزشی متوسطه دهستان محمدآباد در سال تحصیلی 92-91 129
فصل اول
مقدمه و کلیات تحقیق

1-1- مقدمه
لفظ آموزش وپرورش در مفهومی وسیع به کلیه فرآیندهایی اطلاق می شود که زندگی فرهنگی را برای انسان تأمین می کند (جرالد ال،1389،11).
آموزش و پرورش فرآیندی زگهواره تا گور است که در هر جامعه ایی وجود داشته و اشکال گوناگونی دارد، از یادگیری براساس تجربه های زندگی تا آموزش و پرورش آموزشگاهی، از اجتماعات صنعتی تا غیر صنعتی، از محیط های روستایی تا شهری، بنابراین آموزش و پرورش یک پدیده اجتماعی است (علاقه بند، 1372، 4) .
آموزش رسمی نهاد مهمی برای انتقال دانش و فرهنگ از نسلی به نسل دیگر و پرورش آن دسته از خصایص آدمی است که به بازده اقتصادی، ثبات اجتماعی و ایجاد دانش های جدید کمک می کند، بخشی از این دانش همان نظری است که جامعه نسبت به خود نظام مدرسه پیدا می کند، برای آنکه یک نهاد نقش مهمی در جامعه ایفا کند لازم است مشروع باشد یعنی مردمی که از آن استفاده می کنند، باید معتقد باشند که این نهاد در خدمت منافع و نیازهای آنان است (کانوی، 1367، 13).
امروزه بسیاری از متفکران و متخصصان تعلیم و تربیت که طرفدار برداشتی نو و دیدی تازه در زمینه اصلاحات آموزشی هستند، بر این باورند که برنامه ریزی اصلاحات به منظور تجدید نظر اساسی در عملکرد گذشته و کنونی نظام های تعلیم و تربیت هر کشور باید در پرتو بررسی پیشینه تاریخی تحولات آموزش و پرورش و تحلیل وضعیت کنونی نظام آموزشی صورت گیرد، زیرا در این صورت می توان با دیدی تازه و جامع عواملی را که موجب رکود فعالیتهای فرهنگی و علمی
و شکل گیری دشواریهای کنونی نظام آموزشی شده است، شناسایی کرد (کانل ، 1373، 694).
اصولاً ساختار نظام آموزش و پرورش در ابعاد دوگانه بررسی می شود که عبارتند از:
1- بعد عمودی نظام که شامل مراحل تحصیلات رسمی با توجه به سن ورود به مدرسه و تعداد سالهای تحصیل در هر مرحله تحصیلی است.
2- بعد افقی نظام آموزش و پرورش که به تقسیمات درونی هر یک از مراحل تحصیلی یا دوره های آموزشی که شامل شاخه ها و رشته های تحصیلی است، اطلاق می شود مانند رشته های نظری و فنی و حرفه ایی در دوره متوسطه (آقازاده، 1388، 23).
مسئولان برنامه های اصلاحی آموزش و پرورش ممالک موفق معتقدند که اصلاح کمی و کیفی آموزش و پرورش باید از مقاطع تحصیلی پایین تر آغاز گردد تا بتوان شرایط تحول برای مقاطع بالاتر را مهیا ساخت، آنان تأکید دارند که بازسازی و اصلاح آموزش و پرورش فرآیندی نیست که بتوان آن را با اقدام ضربتی آن هم از رأس و قلّه ی هرم آموزشی آغاز کرد، بلکه اقدام اصلاحی متناسب و سنجیده باید از قاعده هرم آموزشی یعنی از سطح آموزش قبل از دبستان و آموزش ابتدایی شروع گردد تا بتوان آن را به صورت فرآیندی فراگیر و همه جانبه به سطوح بالای آموزشی (دوره متوسطه و آموزش عالی) هدایت کرد.اما متأسفانه این توصیه کارشناسان در فرهنگ برنامه ریزی کشور ما جایگاه شناخته شده ایی ندارد (همان،1388، 221-220).
با توجه به اینکه در اصل سوم قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران به مسئله آموزش و پرورش و تربیت بدنی رایگان برای همه در تمام سطوح تأکید شده است و همچنین سطح بالای آموزش و سواد از ملاک های توسعه انسانی کشورها محسوب می شود لذا دسترسی جوامع روستایی و شهری به خدمات آموزشی و پراکنش مناسب مراکز آموزشی از اهمیت زیادی برخوردار است.
در این پژوهش وضعیت دسترسی دانش آموزان دهستان محمد آباد شهرستان هامون در منطقه سیستان به مراکز آموزشی ابتدایی، راهنمایی و متوسطه با استفاده از روش تحلیل فضایی و نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS مورد بررسی قرار می گیرد.
چارچوب اصلی این پژوهش ابتدا در فصل اول تحت عنوان مقدمه وکلیات تحقیق شامل بیان مسئله، سئوالات تحقیق، فرضیات تحقیق، اهمیت و ضرورت انجام تحقیق، اهداف تحقیق ، پیشینه ی تحقیق (مطالعات داخلی و خارجی) محدوده ی موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق می باشد.
فصل دوم شامل مبانی نظری تحقیق است که در آن پیش در آمد، تعاریف و مفاهیم و دیدگاه ها و نظریه ها ذکر می گردد.
در فصل سوم این پژوهش بعد از پیش در آمد ابتدا کلیات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در قالب ویژگی های طبیعی و انسانی و سپس به بیان مواد و روش ها، جامعه آماری و روش ها و ابزار گردآوری داده ها و روش تجزیه و تحلیل اطلاعات پرداخته شده است.
فصل چهارم شامل یافته های تحقیق به صورت پیش درآمد و یافته های توصیفی بدست آمده از بررسیهای میدانی در سه مقطع ابتدایی، راهنمایی و متوسطه و آزمون فرضیات می باشد.
و فصل پنجم به جمع بندی ، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات می پردازد.
2-1- بیان مسئله
انسان موجودی است تغییر پذیر با توانایی های بالقوه نامحدود که این توانایی ها می تواند تحت نظام و برنامه ریزی آموزشی و پرورشی به فعل تبدیل شود و جوامع انسانی را از مواهبی بسیارگران برخوردار نماید، بهبود در نحوه انجام وظیفه، امکان استفاده بیشتر از منابع محدود داخلی، کاهش هزینه ها و سرانجام تحقق هر چه بهتر هدف های سازمانی آنگاه میسر است که قابلیتها و مهارتهای منابع انسانی براثر آموزش و بهسازی تقویت شوند تا بتوانند نقش و سهم خود را در تلاشهای توسعه ایفا کنند (میر سپاسی، 1372، 297).
در قرن اخیر گرایش شدید به آموزش و پرورش رسمی، گسترش قابل ملاحظه مراکز آموزشی را سبب گردید و برداشت جامعه را درباره ی رسالت و مسئولیت مدرسه به کلی دگرگون کرد (معیری، 1381، 23).
مربیان، مدیران و معلمان بر کارکرد مدرسه در جهت تنویر افکار تأکید می کنند، اینها مدعی اند که آموزش رسمی جز مهمی از فرآیند مادام العمر آموزش و پرورش است که نه تنها شناخت پدیده های مهم بلکه خود فرآیند یادگیری را نیز به جوانان می آموزد، کار فرمایان، مدرسه را وسیله ایی برای فراهم آوردن مهارتها و آماده ساختن جوانان برای کارکردهای اقتصادی در جامعه ای که مرتباً تکنولوژی پیچیده تر می شود، می دانند (کانوی. 1367، 13).
امروزه گروه عظیمی از مردم کشور ما نیز تحصیل و در نتیجه پیشرفت را یکی از نیازهای اساسی خود می دانند. اکنون تعداد زیادی از انسان ها بایستی از حداقل دانش روز برخوردار باشند که این حداقل از مجموع چندین برابر حداکثر چند قرن گذشته بسیار بزرگتر و بیشتر و دارای کیفیتی کاملاً متفاوت است. لازم به یادآوری است، هر چه بر تعداد جمعیت دانش آموزی افزوده می شود از کیفیت تدریس و برنامه های آموزش و پرورش کاسته می شود، از طرف دیگر بدلیل عدم توجه به خصوصیات فردی فراگیران، تعدادی از آنها درس و مدرسه را رها کرده و جزء افراد کم سواد در می آیند، لذا باید متناسب با افزایش تعداد دانش آموزان توجه به آموزش متناسب، صورت گیرد. از نقطه نظر هزینه و مخارج این حقیقت مسلمی است که بایستی هر ساله مبلغ قابل توجهی بر بودجه آموزش و پرورش افزود و اگر دخالت کشورهای استعمارگر در امور سایر کشورها نبود معقول این بود که رقم اول بودجه هر کشور به جای امور نظامی به آموزش و پرورش اختصاص یابد. در جامعه اسلامی ما توجه به آموزش و پرورش منبعث از تأکید دین اسلام و قرآن کریم و سنت و سیره پیامبر و ائمه اطهار است، لذا پرورش نیروی انسانی خلاق و هماهنگ با معنویات حکومت اسلامی رسالتی است که بر دوش دستگاه تعلیم و تربیت قراردارد و تحقق آن ضامن موفقیت سایر سازمانها و نهادهای اجرایی کشور می باشد، به عبارتی دیگر توسعه اقتصادی و اجتماعی یک کشور مرهون توسعه آموزشی و فرهنگی است (عسکری و محسنی نیا، 1373، 48) .
باتوجه به اینکه در بعضی موارد عدم ساماندهی و عدم توزیع مناسب مراکز آموزشی در دهستان محمد آباد مشاهده می شود و در برخی از روستاها کمبود فضای آموزشی وجود دارد و در برخی دیگر از روستاها، فضاهای آموزشی ساخته شده بلا استفاده باقی مانده است و همچنین در بعضی از روستاها وضعیت مدارس از استانداردهای آموزشی فاصله دارد و این موارد باعث افت تحصیلی، ترک تحصیل و بازماندن دانش آموزان از تحصیلات بالاتر می شود لذا تحقیق حاضر تحت عنوان (تحلیل فضایی دسترسی به مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون) صورت گرفته است.
3-1- سئوالات تحقیق
1- آیا پراکنش مراکز آموزشی دهستان محمد آباد از نظر فضایی، متناسب با جمعیت روستایی می باشد؟
2- بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی چه ارتباطی وجود دارد؟
4-1- فرضیات تحقیق
1- آرایش فضایی متناسبی بین پراکندگی مراکز آموزشی با جمعیت روستایی دهستان وجود ندارد.
2- هماهنگی زیادی بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود دهستان ازنظرتعداددانش آموز وتجهیزات با استانداردهای آموزشی وجود ندارد.
5-1- اهمیت و ضرورت تحقیق
کارکرد آموزشی در هر سرزمین زیر بنای توسعه اقتصادی - اجتماعی می باشد، جامعه ایی که از نظر سطح سواد و تخصص از موقعیتهای مناسب برخوردار نباشد، امکان ارتقاء کیفی برای جمعیت آن وجود ندارد، بنابراین گسترش خدمات آموزشی در ایجاد زمینه های مناسب برای توسعه اقتصادی - اجتماعی نواحی روستایی لازم است (مطیعی لنگرودی، 1390، 118- 117).
یکی از ابزارهای مهم برنامه ریزی در اختیار داشتن اطلاعات و آمار از وضع موجود می باشد که به برنامه ریز این امکان را می دهد تا با بررسی مسائل و تنگناها و تجزیه و تحلیل داده های آماری امکان تدوین برنامه ایی منطبق با مقتضیات زمان و مکان را فراهم آورد. از میان انواع برنامه ریزیها، برنامه ریزی آموزشی اساسی ترین و بنیادی ترین آنها می باشد، از عناصر مهم در فرآیندهای آموزشی وجود امکانات فیزیکی نظیرساختمان، تأسیسات و تجهیزات مربوطه می باشد که تأمین آن بویژه در کشورهای در حال توسعه بدلیل محدودیت منابع مالی تنگناهایی را در امر آموزش ایجاد می نماید، در کشور ما توجه به این امر مستلزم مکان گزینی مناسب فضاهای آموزشی است تا از این طریق ضمن بهره برداری کامل از فضا و امکانات، بازدهی مطلوب از سرمایه گذاری در این بخش حاصل آید و با توجه به اینکه تحقیق علمی اساسی ترین وسیله برای کنترل، اصلاح، تغییر و توسعه تعلیم و تربیت می باشد، لذا با انجام چنین پژوهش هایی می توان بعضی از مشکلات و نارساییهای موجود در بخش آموزش و پرورش مناطق روستایی را شناسایی کرد و در جهت حل این مشکلات راهکارهایی ارائه نمود.
به عنوان مثال بررسی امکانات موجود آموزش و پرورش در کشور نشان می دهد که این نوع امکانات در روستاهای کشور کمتر از امکانات موجود در شهرها است و این مسئله از زمان های گذشته تا کنون در روند مهاجرت روستاییان به نقاط شهری تأثیر گذار بوده است.
6-1- اهداف تحقیق
1- شناسایی توزیع فضایی مراکز آموزشی موجود در دهستان محمد آباد.

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

2- تعیین ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی موجود با استانداردهای آموزشی جهت تصمیم گیری برای آینده.
7-1- پیشینه تحقیق
بطور طبیعی هر پژوهشی در تداوم پژوهش های پیشین به انجام می رسد، هم از دوباره کاریها در آن اجتناب می شود و هم از داده های تحقیقات پیشین برخوردار می گردد، ارتقا دانش نیز به همین تداوم وابسته است. (ساروخانی، 1385، 146).
بررسیهای بعمل آمده نشان می دهد که در زمینه تحلیل فضایی و مکانی دسترسی به مراکز آموزشی پژوهش هایی انجام گرفته است که نمونه هایی از مطالعات داخلی و خارجی عبارتند از:
1-7-1- مطالعات داخلی
- ناصری وجی واد (1384) تحلیل توزیع مکانی مراکز آموزشی با استفاده ازGISرا انجام دادند، نتیجه اینکه: کاربریهای عمومی در بسیاری از شهرها قادر به ارائه خدمات مطلوب به شهروندان نمی باشند، دستیابی به چنین هدفی منوط به شناخت معیارها و ضوابطی است که در مکان یابی مراکز خدماتی مورد استفاده قرار می گیرد، براین اساس اهم مشخصه ها: سازگاری، مطلوبیت و ظرفیت است که هر یک در زیر مجموعه خود به ضوابط کمی منتهی می شود و بدین لحاظ سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از توابع تحلیل مکانی و براساس ترکیب عوامل و لایه های اطلاعاتی وضعیت موجود استقرار مدارس به لحاظ تناسب یا عدم تناسب با سایر کاربریهای شهر مورد استفاده قرار می گیرد.
- احد نژاد روشتی و همکاران (1391) در تحلیل پراکنش فضایی مراکز آموزشی منطقه 8 تبریز اعلام کردند که در این تحقیق با استفاده از روش های تحلیل نزدیک ترین همسایه و شاخص موران و با توجه به نتایج بدست آمده از مدل های ارزیابی چند معیاری و تحلیل سلسله مراتبی و ترسیم نقشه GIS مشخص شده است که بیشترین پراکنش های فضایی آموزشی در قسمت جنوب و جنوب غربی این منطقه قرار دارد و الگوی منظمی ندارد.
- غفاری گیلانی و همکاران (1390) در مطالعه مکان گزینی مدارس راهنمایی شهر آستارا به این نتیجه رسیدند که استفاده توام قواعد چند معیاری و قابلیت های GIS در انتخاب مسیر مناسب در روند ساماندهی مراکز آموزشی مؤثر است.
- محمدی و همکاران (1391) در مطالعه مکان یابی مدارس راهنمایی شهر کازرون به این نتیجه رسیدند که در شهر کازرون کمبود مدارس راهنمایی و توزیع ناعادلانه آنها به شدت احساس می شود و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS و مدل همپوشانی شاخص ها بهترین مکان ها برای احداث مدارس راهنمایی پیشنهاد شده و اولویت بندی نیز صورت گرفته است.
- فرج زاده اصل و رستمی (1383) توزیع مراکز آموزشی در سطح شهرک معلم کرمانشاه را با استفاده از GIS برای مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان به تفکیک پسرانه و دخترانه ارائه کردند، نتایج نشان می دهد شهرک معلم کرمانشاه با کمبود فضای آموزشی مواجه است و نیازمند مکان های جدید برای احداث مدارس است.
- معصومی و فرج زاده در سال 1385 تحلیل فضایی کتابخانه های عمومی منطقه 12 تهران را با استفاده از GIS انجام دادند، نتیجه اینکه: با وجود کم بودن جمعیت منطقه 12 تهران نسبت به سایر مناطق، ولی تعدادکتابخانه ها از فراوانی بیشتری برخوردار است و کتابخانه های موجود، توزیع فضایی مناسبی ندارند و دسترسی به کتابخانه ها نیز در وضعیت مطلوبی قرار ندارد.
- نسترن (1382) در پژوهشی تعادل فضایی و پراکندگی نماگرهای آموزشی در مناطق شهری اصفهان را تبیین کرده و ضمن به تصویر کشیدن عدم تعادل در توزیع فضایی شاخص های آموزشی شهر اصفهان، راهکارهای دستیابی به وضع مطلوب و توزیع بهینه شاخص ها و زمینه های مناسب محرومیت زدایی را مورد بحث قرار داده است.
- اکبری (1390) در تحلیل فضایی و برنامه ریزی نارسائی های مراکز خدمات شهری یاسوج به این نتیجه رسید که شهر یاسوج به تناسب شدت گیری توسعه ی کالبدی و افزایش جمعیت از نظر ارائه خدمات شهری دچار نارسایی است و نتیجه این نوع توسعه کالبدی شتاب انحراف از استاندارد شاخص های خدماتی بوده است.
- کریمیان بستانی (1390) روند توزیع مراکز آموزشی در شهر زاهدان با تأکید بر عدالت اجتماعی را طی سال های 88-1380 بررسی نمود، نتایج تحقیق نشان می دهد: توزیع کنونی مراکز آموزشی در شهر زاهدان نه تنها در مناطق سه گانه متفاوت است بلکه طی سال های 88-1380 از روند نابرابری تبعیت نموده است، رشد ناموزون شهر نشینی در شهر زاهدان زمینه ساز نابرابری اجتماعی بویژه در امکانات آموزشی در بین شهروندان بوده است. همچنین، روند توزیع امکانات آموزشی به سوی عدم تعادل و تمرکزگرایی در منطقه2 است زیرا ضریب جینی در سال مبدأ محاسبه 985% و در سال مقصد 978% می باشد که حاکی از بیشتر شدن شکاف برخورداری از خدمات آموزشی بین مناطق شهری زاهدان است و با این روند شهر به سوی عدم تعادل پیش می رود و در نهایت دستیابی به مقدمات عدالت اجتماعی و توسعه پایدار در این شهر مشکل خواهد بود.
2-7-1- مطالعات خارجی
Moller (1998) مکان یابی مراکز آموزشی را در شهر کپنهاک دانمارک تحلیل کرده است. وی در این تحقیق الگویی برای مکان یابی فضاهای آموزشی ارائه کرده که بر مبنای محدوده بندی ثبت نامی فضاها با توجه به مسیرهای انتخابی صورت گرفته است.
Kucerova and kucera ( 2012 ) در تحقیقی با عنوان تغییرات در توزیع فضایی مدارس ابتدایی و اثر آنها بر جوامع روستایی به این نتیجه رسیدند که مدارس روستایی سازمان هایی فرهنگی، اجتماعی و آموزشی کاملی می باشند که از بسیاری از جهات با مدارس شهری متفاوت می باشند، نزدیکی و دسترسی به آنها اثرات فراوانی بر عملکردهای جوامع روستایی و زندگی روستاییان دارد، در نتیجه تغییر کلی جامعه، بهبود در حمل و نقل و کاهش جمعیت در مناطق خارج از شهر، تعداد مدارس ابتدایی همراه با متراکم شدن آنها در مناطق پرجمعیت تر کاهش می یابد. تأثیر نزدیکی مدارس بر زندگی روزانه در جوامع روستایی در مناطق خارج از شهر در مقایسه با وضعیت شهرهایی که در طی دوره مشاهده به صورت دموکراتیک اداره شدند تغییراتی نشان نداد.
Wang and Luo ( 2005) ارزیابی عوامل فضایی و غیر فضایی برای دسترسی به خدمات بهداشتی و سطح بهداشت را انجام دادند، نتیجه آنکه اوضاع نامساعد اجتماعی، اقتصادی، آموزشی و موانع فرهنگی مثل کمبود مدرسه در مناطقی که از لحاظ دسترسی به خدمات بهداشتی و درمانی ضعیف هستند می تواند موثر باشد.
در مطالعه سازمان یونسکو (1996)، سطح بندی حوزه نفوذ هر یک از مدارس در نقاط شهری براساس فاصله و زمان انجام شده است، در این پژوهش، مناطق کمبود و مازاد مدارس با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی تعیین و با تحلیل های شبکه مسیرهای بهینه برای دسترسی به فضاهای آموزشی مشخص شده است.
Gordon and Monastiriotis ( 2006 ) در تحقیقی با عنوان (آموزش، مکان ، آموزش: تحلیلی فضایی از نتایج آزمون مدارس راهنمایی انگلیسی) به این نتیجه رسیدند که رابطه بین جغرافیا و مدرسه ارتباطی دو جانبه می باشد، از یک طرف گمان می رود که نرخ رتبه های بالای امتحانی در سطح منطقه ایی مرتبط با ترکیب عالی و مناسب مسکونی، اجتماعی و همچنین مرتبط با عملکرد اقتصادی قوی تر می باشد، از طرف دیگر، ترکیب جمعیت منطقه ایی، فشارهای بازار کار و سیاستهای آموزشی منطقه ایی هم بر نرخ موفقیت مدرسه و هم بر شرایطی که تحت آن مدارس عمل می کنند تاثیر می گذارد.
Oakes (2006) در پروژه - ریسرچای تحت عنوان ( استراتژی های فرهنگی و توسعه: مفاهیمی برای مناطق روستایی چین) به این نتیجه رسید که استراتژی توسعه فرهنگی و آموزشی در روستاهای چین نشانه ی توسعه اقتصادی است.
Muleya (2006) طی تحقیقی که در مناطق روستایی زامبیا انجام داده است، مشکلات سکونتگاههای روستای را در مسائلی از قبیل دسترسی به مراکز و تسهیلات آموزشی، بهداشتی، مقاومت ساختمانها، حمل و نقل و زیست محیطی یافته است، در این راستا فرآیند برنامه ریزی را از دو بعد کاربری اراضی و برنامه ریزیهای اقتصادی، اجتماعی و آموزشی دانسته است.
8-1- محدوده موضوعی، زمانی و مکانی تحقیق
آموزش و سواد، دو مقوله اساسی در توسعه فرهنگی و زمینه ساز دستیابی به توسعه پایدار انسانی به شمار می روند، سواد و آموزش بالاتر زمینه دستیابی به شغل بهتر، شرایط بهتر زندگی و انسانی تر کردن زندگی را فراهم می سازد و اجتماعی معقول تر و فضای متعادل را فراهم می آورد. نابسامانی در توزیع مناسب مراکز آموزشی و فقدان یک منطقه بندی مناسب در توزیع امکانات آموزشی و فاصله از استانداردهای آموزشی باعث دوری سکونتگاهها از عدالت اجتماعی خواهد شد، بر این اساس این تحقیق در صدد شناسایی توزیع مراکز آموزشی و بررسی ارتباط بین وضعیت فضاهای آموزشی با استاندارد های آموزشی در روستاهای دهستان محمد آباد شهرستان هامون می باشد. در بررسی موضوع این پژوهش بعد از تصویب طرح پیشنهادی در خرداد ماه 1392، عملیات بررسی منابع مکتوب و جمع آوری داده ها و اطلاعات مرتبط با موضوع از همان خردادماه شروع شد و پس از تدوین کلیات تحقیق و مبانی نظری موضوع تحقیق در قالب فصول 1 و 2 از شهریورماه هم مطالعات میدانی و حضور در روستاها برای جمع آوری اطلاعات مربوط به شاخص های تحقیق و توزیع فضایی مراکز آموزشی انجام گرفته است. مکان های مورد مطالعه عبارتند از کلیه مراکز آموزشی دهستان محمد آباد شهرستان هامون به تفکیک مدارس ابتدایی، راهنمایی و متوسطه که اسامی روستاهای دارنده این مراکز در جدول شماره 1-1 ذکر شده است.
جدول 1-1- مراکز آموزشی مورد مطالعه
ابتدایی
تمبکا، فیروزه ای، باغک، کیخا، دهکول، بهرام آباد، دهمیر، دک دهمرده، ابراهیم آباد، عباسیه، حمزه آباد، ذوالفقاری، شهرک بزرگ، چهارخمی، گزموم، پل اسبی، ده رضا، کوشه سفلی، کوشه علیا، سدکی، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، دیوانه و محمد آباد
راهنمایی فیروزه ای، کیخا، بهرام آباد، ابراهیم آباد، ذوالفقاری، شهرک، کوشه سفلی، سدکی، شهریاری، آخوند غلامی، توتی، دولت آباد، چهار خمی و محمدآباد
متوسطه سدکی، توتی، دولت آباد، تمبکا و محمد آباد
فصل دوم
مبانی نظری تحقیق

1-2- پیش درآمد
در راستای تبیین و ارائه چارچوب نظری تحقیق، این فصل به دو بخش جداگانه تقسیم شده است بخش اول تعاریف و مفاهیم: در این بخش محقق بر آن است تا به تعریف مهمترین واژه ها و مفاهیم مرتبط با موضوع از جمله فضا، فضای جغرافیایی، تحلیل فضایی، دسترسی، روستا، جامعه روستایی، دهستان، توزیع فضایی، آموزش و پرورش و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بپردازد.
و بخش دوم دیدگاهها و نظریه ها: در این بخش سعی بر آن است تا به تحلیل دیدگاهها و نظریه های ارائه شده در راستای موضوع تحقیق پرداخته شود.
2-2 تعاریف و مفاهیم
1-2-2- فضا
فضا یکی از پیچیده ترین واژه های علمی است که در بین علوم مختلف با برداشتهای متفاوتی مصطلح بوده و در قلمرو هر علم تعریف خاصی از آن ارائه شده است. مفهوم فضا درابعاد وسیع و جامع خود، تجلی گاه رابطه میان تمام فعالیتهای انسانی است. واژه نامه نوین جغرافیایی فضا را پهنه ای از سرزمین تلقی می کند که در صحنه آن نظام های جریانی و فعالیتی، صورت بندیهای خاص خود را خلق می کنند. تعریف دیگر فضا عبارت است از گستره ی پیوسته ایی که در آن اشیاء و پدیده ها قرار گرفته و حرکت می کنند (آسایش و مشیری، 1389، 70) .
برخی از نویسندگان مانند اولمن فضا را مترادف با واژه ی موقعیت یعنی جایی که رابطه ی بین مکان ها را ممکن می سازد تعریف کرده است (رضوانی، 1391، 87).
2-2-2- فضای جغرافیایی
در جغرافیا، مفهوم فضا، به صورت علمی تقریباً از دهه ی 1950، با پروژه - ریسرچفرد کورت شیفر در مورد استثناگرایی در جغرافیا وارد ادبیات جغرافیایی شد. در جغرافیا، مفهوم فضا به دو صورت بکار گرفته می شود:
1- فضای مطلق که دارای کیفیت عینی، واقعی، مشخص و طبیعی می باشد.
2- فضای نسبی که بطور مداوم در اثر نیازهای اجتماعی، اقتصادی و شرایط تکنولوژیک در وسعت و فرم تغییر می یابد (شکویی، 1386، 286).
فضای جغرافیایی، فضایی است که مکان آن در زمین قابل تعیین است و از مجموعه ایی از مناسبات ترکیب پذیرفته و متحول می شود. فضای جغرافیایی فضایی است که مرحله ایی از دگرگونی را پشت سر نهاده و وجه مرئی آن را چشم انداز تشکیل می دهد، در جغرافیا، فضای جغرافیایی شامل فرآیندهای طبیعی تغییر یافته بوسیله انسان، شرایط اجتماعی تولید و تقسیم اجتماعی کار در یک مجموعه نظام یافته می باشد. بطور کلی فضای جغرافیایی ، تجلی گاه رابطه تمام فعالیتهای انسانی و مبین سطوح توسعه یافتگی جوامع می باشد (آسایش و مشیری، 1389، 71 -70).
3-2-2- تحلیل فضایی
روشی است برای تحلیل و تفسیر پدیده ها و نقاط که در مکان ها و فضاها پراکنده اند. یکی از ابزارهای تحلیل فضایی سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است.
جغرافیای انسانی را می توان به عنوان نوعی هندسه یعنی دانش فضایی به شمار آورد، فضایی که در آن نقاط، ساکنان و واقعیتهای جغرافیایی پراکنده شده اند و با چنین برداشتی می توان به تحلیل فواصل، تصاویر، ثابتها و متغیرها پرداخت، در تحلیل فضایی از داده های آماری استفاده می شود و فرجام کار آن به تمهید الگوهایی می انجامد که در نهایت، در امر سازماندهی یک سرزمین به کار می آیند (دروئو،1371،61).
4-2-2- روش تحلیل فضایی
در روش تحلیل فضایی ارتباط بسیار قوی میان انسان و محیط او برقرار می گردد. این تکنیک و روش های متداول آن به محققان کمک می نمایند، تا عناصر فضایی تشکیل دهنده محیط را شناسایی نموده و ضمن برقراری ارتباط متقابل میان عناصر، تحلیل جامعی از محیط به عمل آورند. مهمترین بعد فضایی، استفاده از رویکرد مطالعه انسان و پدیده های فیزیکی محاط بر آن است. با این روش، می توان به مکان رخداد پدیده ها آگاهی پیدا کرده و به چرایی این رویداد پاسخ داده شود: تحلیل فضایی در حقیقت مجموعه ایی از ابزارها، فنون و روش شناسی است که از طریق علم اطلاعات جغرافیایی انجام می پذیرد. در این تحلیل مجموعه ای فضایی از رفتار انسان مورد توجه قرار گفته، و امکان مطالعه در توزیع فضایی، الگوها و فرآیندهای مرتبط با پدیده های اجتماعی، اقتصادی، جمعیتی و جغرافیایی مهیا می گردد. مهمترین ابزارهایی که در تحلیل فضایی به کار گرفته می شوند، سیستم های اطلاعات جغرافیایی، سیستم های تعیین موقعیت جهانی، سنجش از دور و آمار فضایی است (ذاکری، 1383، 93).
5-2-2- دسترسی
وجود یک تعریف قابل قبول برای دسترسی مشکل است زیرا دسترسی توسط برخی عوامل تحت تأثیر قرار می گیرد. دسترسی به مفهوم کاهش فاصله مکانی بین محل زندگی و تمرکز تسهیلات و خدمات و محل کار است، یعنی افراد متقاضی در کوتاهترین فاصله مکانی- زمانی (فضایی) به تسهیلات عمومی دسترسی داشته باشند که این امر به طور طبیعی مسأله عدالت اجتماعی و فضایی را در سطح مناطق مختلف برقرار می سازد. بطور کلی دسترسی به عنوان آزادی یا توانایی مردم برای برآوردن نیازهای اساسی به خاطر حفظ کیفیت زندگی تعریف شده است (رهنما و ذبیحی، 1390، 7).
در تحلیل سهولت دسترسی، عامل زمان- فاصله در دسترسی به خدمات تعیین می شود و برنامه ریزان و جغرافیدانان می توانند ضعف یا فقدان یا گسترش خدمات را در توسعه ی روستایی در یابند، همچنین ظرفیت سرمایه گذاری در بخش های ویژه برای افزایش سهولت دسترسی خانواده های روستایی و کاهش شکاف در عرضه ی خدمات بین خرده نواحی داخل ناحیه بخوبی مشخص می گردد (شکویی، 1373، 325).
6-2-2- روستا و جامعه روستایی
عدد جمعیت، نوع معیشت، وجود شهرداری، ساخت اجتماعی و اقتصادی از شاخص هایی هستند که می توانند مبنای تعریف روستا محسوب گردند. و در بعضی از منابع در تعریف روستا آمده است، روستا به جایی گفته می شود که شغل اکثریت مردم کشاورزی است در تعریف دیگر که امروزه ملاک تمایز شهر از روستا در ایران محسوب می شود وجود شهرداری است و براین اساس به سکونتگاههایی که شهرداری نداشته باشند روستا اطلاق می شود (وثوقی، 1369، 11).
در سال 2002، ویلیام وکاتچین، بیان کرده اند که نباید روستا را به سادگی در قالب دسته ایی از امور قابل مشاهده و توصیفی تعریف کرد. تعریف روستا باید شامل یک کلیت، محلی بودن و فعال بودن باشد که نشان دهنده ی ترکیب منحصر به فردی از نمایش جهانی است. تعاریف روستا بر پایه ویژگی محلی و مکانی قرار دارد که اثر آن در ساختارهای اصلی در سطح محلی از قبیل نمایش اجتماعی وجود دارد(Williams and Cutchin, 2002, 112-113).
جامعه روستایی به گروهی از انسان ها اطلاق می شود که دارای نحوه زندگی مشابه، زبان، آداب و رسوم و مقتضیات اجتماعی مشترکند. شیوه زندگی افراد در جامعه روستایی، عموما غیر رسمی است و چنین جوامعی دارای آداب و رسوم قوی و پایداری هستند (اشرفی، 1388، 115).
7-2-2- دهستان
دهستان از به هم پیوستن چند روستا، مکان و مزرعه ی همجوار در یک محدوده ی جغرافیایی معین تشکیل می شود که از لحاظ محیط طبیعی و انسانی همگن بوده و امکان خدمات رسانی و برنامه ریزی در سیستم و شبکه واحدی را فراهم می نماید. حداقل جمعیت دهستان با در نظر گرفتن وضع پراکندگی و اقلیمی کشور به سه درجه ی تراکمی زیاد (8000 نفر)، متوسط (6000 نفر) و کم (4000 نفر) تقسیم می گردد. مرکز دهستان، روستایی از همان دهستان است که مناسبترین مرکز خدمات روستایی آن محدود ه باشد (با در نظر گیری موقعیت یک نقطه از همان مجموعه با رعایت سهولت دسترسی و میزان جمعیت). برای ایجاد سهولت در خدمات رسانی و دسترسی، ارگان های ذیربط موظف اند نسبت به جذب تدریجی مزارع و مکان ها و روستاهای کوچک و همجوار که چندان آباد نیستند، در مراکز دهستانها و یا روستاهای بزرگ اقدام نمایند. در تعیین محدوده ی دهستان شاخص های اوضاع طبیعی منطقه از جمله حوضه آبخیز، پستی و بلندی و آب و هوا باید رعایت گردد (رهنمائی، 1369، 50-49).
دهستان قسمتی از تقسیمات کشوری است که معمولاً از چند روستا یا ده تشکیل می شود و خود قسمتی از یک بخش است و دهستان بوسیله ی دهدار اداره می گردد (جعفری، 1363، 61).
8-2-2- توزیع فضایی (پراکندگی)
چگونگی قرارگیری عناصر، پدیده ها ، نقاط و مکان ها بر روی سطح زمین، پراکندگی یا توزیع فضایی نامیده می شود. پراکندگی جغرافیایی از ارکان مهم و عمده ی مطالعات جغرافیایی بوده، به فهم و ادراک و بررسی خصوصیات موقعیت های جغرافیایی کمک می کند. به طور معمول جغرافیدانان از نقشه ها برای نشان دادن توزیع جغرافیایی پدیده ها در روی سطح زمین یا قسمتی از آن استفاده می کنند. جغرافیا، پدیده ها و فرآیندهایی را که به شکل همسان بر سطح زمین پراکنده نشده اند، مطالعه می کند. شرایط خاص مکان ها به شکل شگفت آوری بر پراکندگی مردم بر سطح زمین تأثیر می گذارد.پراکندگی انسان ها بر فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی هم اثر گذاشته است. علت پیدایش جغرافیا این است که ویژگی های محیط کره زمین و مردمی که درآن زندگی می کنند، از جایی به جای دیگر تفاوت دارد. بنابراین جغرافیا بر گونه گونی سطح زمین تأکید می ورزد و به مطالعه پراکندگی عواملی می پردازد که سبب تمایز یک قطعه زمین، از قطعه دیگری می شوند. درک پراکندگی عوامل جغرافیایی در روی سطح زمین، پیش نیاز درک کره زمین و انسان های ساکن آن است، زیرا این پراکندگی شرایط متفاوتی را ایجاد می کند که بر حیات در مکان های خاص تأثیر می گذارند. جوهر یک عامل جغرافیایی ایجاب می کند که آن عامل به صورت بی قاعده ایی روی سطح زمین، توزیع شده باشد ، به طرقی که سبب تمایز سطح زمین شود. یک مفهوم بنیادی از جغرافیا این است که برای دریافت پدیده ها و فرآیندها در هر مکان، به این تفاوتها یک ویژگی بارز ببخشد. این امر که برخی از مکان ها نسبت به مکان های دیگر برای مقاصد خاصی، بهتر است، برای مردمی که روی زمین زندگی می کنند، اهمیت خاصی دارد. به طور معمول توزیع فضایی دارای سه ویژگی است:
الف- تراکم نسبی: شامل تعداد پدیده ها و عناصر مورد مطالعه، تقسیم بر مساحت منطقه مورد مطالعه است.
ب- تفرق: بر خلاف تمرکز، شاخصی است که مقدار پخش یک پدیده و میزان پراکندگی یا تمرکز آن را در یک منطقه یا مکان نشان می دهد.
ج- بافت: طرز قرارگیری هندسی عناصر و پدیده ها را در فضا، بافت گویند که از جمله آنها می توان بافت خطی، بافت متمرکز و بافت متفرق را نام برد (پور احمد، 1388، 103-101).
عوارض طبیعی و پدیده های انسانی بطور یکسان و یکنواخت در نواحی جغرافیایی دیده نمی شوند بلکه پراکندگی آنها از نظر نوع و شکل به صورت نامساوی انجام می گیرد بطوری که در بعضی نواحی وجود پاره ایی از عوامل طبیعی و انسانی در سطوح گسترده تر و در بعضی دیگر به صورت محدودتر ظاهر می شوند. گاهی نیز ناحیه ایی فاقد یک یا چند پدیده ی طبیعی و انسانی است، علل پیدایش، ظهور، تکوین و همچنین عدم وجود آنها در مقیاسهای ناحیه ایی مورد مطالعه ی جغرافیا است (شکویی، 1364، 44).
9-2-2- آموزش و پرورش
برای واژه آموزش و پرورش تعاریف زیادی در منابع مختلف ذکر شده است اما در ذیل 3 مورد از این تعاریف ذکر شده است:
جان دیویی: آموزش و پرورش دوباره ساختن یا سازمان دادن تجربه است، به منظور اینکه معنای تجربه گسترش پیدا کند و برای هدایت و کنترل تجربیات بعدی، فرد را بهتر قادر سازد.
ژان ژاک روسو: آموزش و پرورش هنر یا فنی است که به صورت راهنمایی یا حمایت نیروهای طبیعی و استعدادهای فراگیر (متربی) و با رعایت قوانین رشد طبیعی و با همکاری خود او برای زیستن تحقق می پذیرد.
امیر حسین آریان پور: آموزش و پرورش عبارت است از فرآیند هدایت و جهت دهی عمدی تجارب انسانی.
10-2-2- سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
تمامی علومی که به نحوی با GIS در اتباط هستند ، نظیر جغرافیا،برنامه ریزی شهری، عمران، کشاورزی، جنگلداری، محیط زیست، زمین شناسی و... هر کدام تعاریفی ازGISدارند، اما در اینجا چند تعریف از نظر علوم جغرافیایی ذکر شده است:
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) سیستمی است برای جمع آوری، ذخیره سازی، کنترل، ادغام، پردازش، تحلیل و نمایش داده هایی که مرجع آنها زمین می باشد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک فناوری اطلاعاتی است که داده های فضایی و غیر فضایی را ذخیره، تحلیل و نمایش می دهد. سیستم اطلاعات جغرافیایی، یک سیستم مدیریت پایگاه اطلاعات برای وارد کردن، ذخیره، بازیافت، تحلیل و نمایش اطلاعات فضایی (بعد مکانی) می باشد. آنچه از همه ی این تعریف استنباط می شود این است که GIS اولاً یک سیستم است که شامل اجزای منسجمی است که برای هدف خاصی تنظیم شده اند. ثانیاً نیاز به داده ها دارد که این داده ها فضایی و غیر فضایی هستند و می توانند نگهداری و بازیابی شوند.ثالثاً قدرت تحلیل دارد و می تواند بین داده های فضایی و غیر فضایی ارتباط منطقی برقرار کند(آسایش ومشیری،1389،277).
اهداف یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GISعبارتند از:1- گسترش بهره وری در به کارگیری نقشه ها و اطلاعات جغرافیایی2- بهبود مدیریت اطلاعات جغرافیایی3- ایجاد شیوه های راهبردی برتر در استفاده از اطلاعات جغرافیایی به منظور تقویت فرآیند تصمیم گیری(همان،1389،288).
امکانات سیستم اطلاعات جغرافیایی عبارتند از:1- انجام عملیات فضایی: بوسیله این سیستم امکان تحلیل همگانی و فضایی عوارض و روابط میان آنها براساس مختصات جغرافیایی وجود دارد2- ارتباط و پیوند بین انواع اطلاعات: در این سیستم، امکان ذخیره انواع اطلاعات و انواع نقشه های شماتیک به شکل فایلهای رایانه ایی وجود دارد. یک سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند پنج عمل اصلی زیر را بر روی داده های مکانی و غیر مکانی انجام دهد: دریافت، ذخیره، پردازش، تحلیل و خروجی.

مهمترین استفاده و کاربردGISربط داده های کمّی و کیفی به مکان و فهم رابطه های موجود بین مکان ها است. اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی برGISمانند سه رأس یک مثلث هستند که با نبود هر یک از آنها مثلث پایگاه اطلاعاتی ناقص خواهد شد. این اجزا که در شکل 1-2 دیده می شوند عبارتند از موقعیت مطلق، موقعیت نسبی و ویژگیها(همان،1389،279).
شکل 1-2- اجزای یک پایگاه اطلاعاتی مبتنی بر GIS

منظور از موقعیت مطلق مختصات جغرافیایی x و yاست، و منظور از موقعیت نسبی، موقعیت توپولوژیک عارضه است یعنی موقعیت عارضه مورد نظر نسبت به سایر عوارض مجاور و منظور از ویژگیها چیستی آن عارضه است. این اطلاعات، معمولاً به صورت نقشه های مختلفی که نشانگر شرایط توپوگرافی، منابع آب، نوع خاک، جنگل، مراتع، اقلیم، زمین شناسی، جمعیت، املاک، تقسیمات کشوری و پدیده های زیر بنایی می باشد و به وسیله قابلیتهای انطباق و ترکیب اطلاعات فضایی و غیر فضایی GIS ارائه می گردد. این سیستم ابزار ایده آلی برای تجزیه و تحلیل داده های جغرافیایی، محیطی و فضایی و پیوند آنها با اطلاعات اجتماعی و اقتصادی محسوب می شود (همان،1389،280).
3-2- نظریه ها و دیدگاهها
نظریه (تئوری) در لغت به معنای اندیشیدن و تحقیق آمده است که از تئوریای یونانی گرفته شده است. با گسترش علوم، مفهوم این واژه نیز توسعه یافته و به اندیشیدن و تحقیق درباره ی هر مسئله ایی اطلاق شده است (توسلی، 1373، 204).
نظریه، مجموعه ایی از گفتارهایی است که بر مبنای قواعد منطبق با یکدیگر در ارتباط باشد و مبین بخشی از واقعیت گردد. در این تعریف، تأکید بر چند نکته زیر موضوع بحث را روشن می سازد:الف- نوع خاصی از گفتارها به عنوان عنصر اساسی نظریه ب- ارتباط میان این گفتارها بر مبنای قواعد منطبق (قیاس) ج- تبیین واقعیت (از راه قیاس) به عنوان هدف د- تطبیق نظریه با واقعیت (شکویی، 1364، 89).
البته شکی نیست که هر نظریه ایی در پی کشف حقیقت و قراردادن آن در حیطه عمل و تجربه است تا بتوان صحت و سقم آن را مشخص کرد، چرا که نظر و عمل مکمل یکدیگر هستند، هر چند برخی تعاریف بر نظری یا عملی بودن صرف آن تأکید می نماید (پاپلی یزدی و ابراهیمی، 1381، 12).
دیدگاه را می توان بر مبنای تفکرات افراد یا گروهها طبقه بندی کرد. گروه های ذینفع، طبقات اجتماعی، پیروان فرهنگ ها و خرده فرهنگها، هر یک از دیدگاه خاصی تبعیت می کنند. افتراق در ادراکات، اعتقادات و نگرشها، در شکل گیری دیدگاهها، نقش عمده ایی دارند. از آن میان در مفهوم دیدگاه ، دو عامل بیش از همه مهم به نظر می رسد:1- طبقات اجتماعی2- فرهنگها (شکویی، 1386، 122).
1-3-2- نظریه ها و دیدگاه های فضایی
دیدگاههای فضایی یکی از مهمترین مباحثی است که از نیمه دوم قرن بیستم به صورت گسترده ایی در مطالعات جغرافیایی رواج یافته است. از دهه 1950، جغرافیا به عنوان علم فضایی ، ابتدا در دانشگاه واشنگتن واقع در سیاتل آمریکا مورد توجه قرار می گیرد . این مکتب جغرافیایی می گوید : ابعاد فضایی سطح سیاره زمین موضوع مهم در علم جغرافیا است و در جهت تحلیل آن، به آمارها، نظریه ها، کامپیوتر، ساخت مدلهای جغرافیایی و ریاضی، نظریه مکان مرکزی، نظریه های اقتصادی، روش های کمی و بلاخره به تحلیل سیستمی نیازمندیم. در تحلیل فضایی، الگوهای سکونتگاهی، تدوین نظام فضایی در میزان جمعیت به وسعت مکان شهرها ، شهرکها و روستاها، محلات و مراکز ناحیه ای مورد تأکید قرار می گیرد(خانی،1371،100).
فرد کورت شیفر یکی از پیشگامان مهم مکتب تحلیل فضایی می گوید: در جغرافیا، باید تأکید بیشتر روی آرایش و انتظام پدیده ها در یک مکان صورت گیرد و توجه کمتری به خود پدیده ها معمول گردد (همان، 1371، 102).
یکی از نظریه ها و دیدگاههای فضایی مربوط به موضوع این تحقیق پراکندگی فضایی است: از نظر دیویدهاروی ، به تعداد عملکردهای انسانی و فرآیندهای اجتماعی فضاهای نسبی وجود دارد، در دیدگاه علم فضایی، مردم در فضاهای نسبی زندگی می کنند. پراکندگی فضایی، مجموعه ایی از واقعیتهای عینی است. هر یک از این واقعیتهای عینی، دارای محل استقرار ویژه و یک سطح مشخص می باشد. پراکندگی فضایی واقعیتهای عینی، بد انسان آرایش یافته است که می توان از نظر تراکم، الگویابی و پخش آنها به تحلیل و تدوین قوانین مربوطه پرداخت. در اغلب موارد، در شناخت پراکندگی فضایی، تنها روی یک پدیده ی واحد تأکید می کنند تا در جستجوی قوانین و صورتبندی پراکندگی فضایی پدیده، توفیق یابند. تصمیم گیری، ساز و کار اساسی در همه مسائل جغرافیایی است، در جغرافیا تصمیم گیری تأثیرات خود را در پراکندگی فضایی فعالیتهای انسانی، به صورت نمودی عینی ظاهر می سازد. مثلاً تصمیم گیری در مورد کاربری زمین در مزارع، چهره های مختلف جغرافیایی خلق می کند. از این رو، حاصل تصمیم گیری، بوسیله ی گروهها، افراد و سازمانهای دولتی، شکل گیری مجدد جغرافیایی است. روشن است که تصمیم گیریهای گروهی، فردی و دولتی، در زمینه محل استقرار فعالیتهای انسانی و یا کاربری زمین، در خلأ فکری صورت نمی گیرد، بلکه هر تصمیم گیری از یک سیاست یا ایدئولوژی و تفکر خاص تأثیر می پذیرد، یعنی در هر تصمیم گیری، همه ی شرایط محیطی، فرهنگی واقتصادی که تصمیم گیرندگان در داخل آن عمل می کنند تأثیر گذار می باشد. پراکندگی پدیده های جغرافیایی یا فعالیتهای اقتصادی، در سراسر سطح زمین و یا در داخل یک ناحیه، تحت شرایطی، شکل گیری الگوها را امکان پذیر می سازد. در سطح زمین، هر الگوی فضایی، غالباً از سه فرم هندسی نقاط (گره ها)، خطوط و حوزه ها و یک سطح جغرافیایی تشکیل می شود و محصول فرآیند فضایی ساختار فضایی است که در آن ، فضا بوسیله فرآیندهای اجتماعی، اقتصادی و طبیعی سازمان می یابد. این سازمان یابی از محل استقرار عناصر و اجزاء داخلی یک پراکندگی فضایی تأثیر می پذیرد. محل استقرار هر جزئی نسبت به هر یک از اجزا دیگر و جایگاه هر جزئی نسبت به همه ی اجزا، با هم و توام سازمان یابی فضایی را شکل می دهند. در واقع، ساختار فضایی، از آرایش و سازمان یابی پدیده ها که نتیجه ی فرآیندهای طبیعی، اجتماعی و اقتصادی است بوجود می آید (شکویی، 1386، 295-289).
نظریه و دیدگاه فضایی دیگری که مرتبط با موضوع این تحقیق می باشد نظریه مکان های مرکزی است نخستین تلاش برای شرح الگوهای مکانی را فون تانن با انتشار کتاب سرزمین منفرد به عنوان یکی از بانیان تئوری مکانی مطرح می سازد. وی فاصله محل زندگی کشاورزان را نسبت به یک بازار مرکزی براساس بهره موقعیتی در یک مدل دوایر متحمدالمرکز تشریح می نماید. شهر بزرگی را تصویر می کند که با دشتی بزرگ با حاصلخیزی یکنواخت، احاطه شده است. این شهر محدوده روستایی خود را از نظر کالا و خدمات تأمین می کند و برای عرضه مازاد تولیدات کشاورزی نواحی روستایی، بازار فراهم می سازد، در مدل فون تانن هزینه های حمل و نقل اهمیت بسیاری دارند. در نتیجه، کالاهای حجیم و سنگین و کالاهایی که هزینه حمل و نقل آنها بالاست در مجاورت شهر تولید می شوند و کالاهای سبک و کم حجم یا با هزینه حمل و نقل پایین در مکان های دورتر تولید می شوند. بدین ترتیب نظامی از دایره هایی هم مرکز، پیرامون شهر مرکزی بوجود می آیند. وی از طریق این مدل به دنبال بدست آوردن مناسب ترین محصول و کاربری زمین در یک ناحیه روستایی و اقتصاد کشاورزی است (شکل 2-2)(جمعه پور، 1385، 119).

شکل 2-2- مدل فون تانن
در عین حال اصطلاح مکان مرکزی با نام والتر کریستالر و کار پیشگامانه او با عنوان مکانهای مرکزی جنوب آلمان پیوند دارد. مرکزیت عبارت است از نقشی که یک مکان در رابطه با نقاط دیگر بر عهده دارد. مفاهیم کلیدی نظریه مکان مرکزی، دامنه کالا و ارزش آستانه هستند که به طور ضمنی به سلسله مراتب زیستگاهها و مرکزیت یک مکان ویژه دلالت می کنند. دامنه کالا در واقع مسافتی است که مردم برای تأمین خدمات و کالاهای معینی حاضر به طی آن می شوند. حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه کالا و خدمات خاص، ارزش آستانه را تشکیل می دهد. براساس مدل کریستالر سکونتگاهها را می توان در سطح ملی به مکانهای مرکزی رده بالاتر، رده پایین تر، پایین ترین رده و مکان های مرکزی معین طبقه بندی کرد. مرکزیت یک مکان براساس جایگاهی که در طبقه بندی به دست می آورد منعکس می شود (شکل 3-2)(همان،1385،121).

شکل 3-2 - سلسله مراتب مکانهای مرکزی کریستالر
مدل اصلی کریستالر متکی بر اصل بازاریابی است. نتیجه کاربرد این اصل پدید آمدن روابط متقابل سلسله مراتبی بین مکان های مرکزی است. توزیع مکان های مرکزی در فضای ناحیه ایی به گونه ای است که هر مکان در مرتبه خاص خود کالاها و خدمات مراکز فرودست خود را عرضه می کند. در این سلسله مراتب بازاری میدان برد کالا با سطح سلسله مراتب مکان مرکز و امکانات و قدرت خرید خریداران و شکل و ماهیت خدمات و تولید در رابطه است کریستالر معتقد بود که سلسله مراتب مرکزی می تواند براساس هر یک از اصول زیر ایجاد شود:
الف) اصل بازاریابی یا عرضه:در این حالت برای هر مرکز فرعی حداکثر حق انتخاب مراکز اصلی وجود دارد. در این نوع سلسله مراتب هر مکان مرکزی یک سوم هر شش مرکز فرعی تابعه خود به اضافه خود مرکز اصلی را زیر نفوذ دارد که معادل 3 مرکز می شود، کریستالر این مقدار را ارزشK می نامد که معادل شمارکل سکونتگاه های سطح معینی است که توسط یک مکان مرکزی متعلق به سطح بالاتر، خدمت داده می شود.
ب) اصل ترابری: در سلسله مراتبی که براساس این اصل شکل می گیرد، فاصله بین مراکز اصلی و فرعی به حداقل می رسد. در این حالت مراکز تا حد بیشتری در مسیر ترافیک بین مراکز اصلی قرار می گیرند. از آنجا که مراکز فرعی در مسیر بین مراکز اصلی واقع شده اند، وابستگی دوگانه دارند، بنابراین مطابق اصل ترابری ارزشKچهار است، یعنی هر مرکز اصلی نصف 6 مرکز فرعی به اضافه خود را زیر پوشش می گیرد.
ج) اصل اداری:اگر سکونتگاه ها مطابق این اصل استقرار یافته باشند هر مرکز، کنترل کامل 6 مرکز فرعی خود را بر عهده می گیرد و وابستگی تقسیم شده مراکز فرعی وجود ندارد، در نتیجه در این حالت ارزش K مساوی V خواهد بود یعنی 6 مرکز زیر نفوذ به اضافه خود مرکز اصلی است. (شکل 4-2)

شکل 4-2 - سلسله مراتب مرکزی براساس اصول بازار یابی، ترابری و اداری
کریستالر معتقد است که الگوی استقرار براساس اصل بازاریابی بیشترین کارآیی را برای مصرف کنندگان روستایی و توزیع فرآورده های روستایی دارد، در حالی که الگوی ترابری کاراترین الگوی استقرار برای عرضه کنندگان شهری و الگوی اداری کاراترین الگو برای بوروکراتهای شهری است. این سه نوع نظم غیر قابل جمع نیستند و مناطق بزرگ می توانند ترکیبی از چند شکل فضایی را با هم داشته باشند. از میان همه مدل های تعیین استقرار فضایی، نظریه مکان مرکزی احتمالاً از همه پخته تر و مشهورتر است. اهمیت این نظریه درباره استقرار محل های سکونت، بسیار است، اما از آنجا که تنها با بخش خدمات سروکار دارد، تبیینی که ارائه می دهد جزئی است و کل ساختار فضایی را تبیین نمی کند. نظریه مکان مرکزی الگوی کاملی از سلسله مراتب سکونتگاهی در سطح نواحی را عرضه می دارد.مهمترین انتقاد وارد بر الگوی مکان مرکزی کریستالر این است که از ناحیه، برداشتی ذهنی و آرمانی بدون توجه به تفاوتهای طبیعی نواحی و رفتارهای انسانی کرده است.(همان،1385 ،123-119).
علاوه بر کریستالر، معروف ترین مدل ها در رابطه با ساختار سازمانی سکونتگاههای روستایی و سلسله مراتب مکان مرکزی، مدل لوش و گالپین است. تجزیه و تحلیل لوش مبتنی بر شبکه روستاهای کشاورزی است که در یک دشت زراعی به شکل مثلث پراکنده شده اند. گالپین و پیروانش مکان های مرکزی را از دیدگاه روستایی تجزیه و تحلیل کردند و از این راه سلسله مراتب عملکردی را به صورت تجربی به دست آوردند. به طور کلی تمامی نظریه های مکان مرکزی بر چهار اصل استوارند:1- یکسانی چشم انداز فرهنگی و فیزیکی2- نواحی واحد نامحدود3- قابلیت دسترسی یکسان مکان های مرکزی در تمام جهات 4- رفتار منطقی مصرف کننده. البته چنین شرایطی در سیستم های فضایی واقعی وجود ندارد و مهمترین انتقادی که بر این الگوها وارد شده است، نیز برهمین اصول است (همان، 1385، 124).
به این ترتیب در یک منطقه باید نظامی از آبادیهای مرکزی در مقیاس ها و اندازه های مختلف براساس بعد و کشش عرصه ی خدماتی و نوع فعالیتهای مستقر در آنها وجود داشته باشد. مقایسه ی اصول تئوری های مرکزیت مکانی و به ویژه تئوری کریستالر، با کیفیت خاص پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران به عنوان نقطه ی شروع، می تواند زمینه ایی برای شکل گیری تئوریهای مربوط به توضیح چگونگی پراکندگی مراکز جمعیتی در ایران باشد (معصومی اشکوری، 1385، 98).
مکانهای مرکزی، مراکزی کانونی هستند که در آنها کالاها (بویژه کالاهای خدماتی و کشاورزی) و خدمات گوناگون (مانند آموزش وخدمات بهداشتی - درمانی) برای برآوردن نیازهای سکونتگاههای کوچک تر پیرامونی ارائه می شود. بنابراین می توان سکونتگاههای روستایی را براساس کارکردهای خدماتی آنها رده بندی کرد و با توجه به جایگاه هر یک از روستاها در ارائه خدمات و کالاها، آنها را در سطح معینی جای داده، به سطح بندی خدماتی سکونتگاهها پرداخت (سعیدی، 1390، 119).
2-3-2- سازمان فضایی و سطح بندی روستاها
در برنامه ریزی توسعه مناطق روستایی تعیین درست مراکز روستایی و مکان های توزیع خدمات اهمیت بسیاری دارد. ایجاد سازمان فضایی مناسب و ساخت مکانی مطلوب اهداف اصلی برنامه های توسعه مناطق روستایی را تشکیل می دهد. منظور از سازمان فضایی ساختار سلسله مراتبی سکونتگاهها، شبکه های ارتباطی که آنها را به هم وصل می کند و جریانهای برقرار بین آنها است. منظور از ساخت فضایی نیز ترکیب این عوامل یا ترتیب مکانها، شبکه یا خطوط پیوند و روابط یا کارکردهاست. سازمان فضایی مناسب، دارای ساخت سلسله مراتبی است که هر مرتبه براساس جایگاهی که اشغال کرده کارکردهای خود را در سیستم ایفا می کند (جمعه پور،1385 ،181).
الگوی روابط متقابل بین سکونتگاهها در صورتی که شرایط اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و سیاسی یکسانی برای همه آنها تصور شود، می تواند براساس این دو اصل تفسیر شود:1- اصولا مردم برای دستیابی به خدمات یا رفع نیازهای خود براساس قانون کمترین تلاش، مسیرهایی را انتخاب می کنند که با پیمودن حداقل فاصله حداکثر نیازهای خود را برآورده سازند.2- مردم مستقر در سطح پایین تر مکان های مرکزی همیشه برای رفع نیازهای خود به سوی سطح بالاتر سکونتگاهها حرکت می کنند. البته به شرط اینکه سکونتگاه بالاتر جاذبه کافی برای جذب مردم سکونتگاه پایین تر را از نظر ارائه کارکردهای مختلف داشته باشد. این دو شرط تعیین کننده چهارچوب جریان روابط متقابل بین نقاط مختلف در سلسله مراتب سکونتگاهی است (Maurya, 1991,67) .
هر چند ملاحظات اجتماعی، فرهنگی و سیاسی نیز در کنار رفتارهای اقتصادی در انتخاب مکان تأمین نیازهای خدماتی یا برآورده ساختن سایر نیازها توسط مردم اثر می گذارد، اگر به این اصل توجه داشته باشیم که همه روستاهای کوچک و بزرگ از نظر اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی و دیگر عوامل نمی توانند تمامی نیازهایشان را با اتکا به خود برطرف نمایند، این مسئله روشن می شود که ارتباط بین سکونتگاهها در زمینه پوشش دادن نیازهای همدیگر به عنوان یک سیستم فضایی واحد اجتناب ناپذیر است. ساماندهی این ارتباط و جریانهای بین سکونتگاههاست که نیاز به برنامه ریزی فضایی را برای نواحی روستایی ایجاد می کند. در انتخاب مراکز روستایی در مراتب مختلف سکونتگاهی برای انتخاب درست مکان های استقرار خدمات و کارکردها به چند نکته باید توجه کرد که این نکات شامل موارد زیر است:1- انتخاب نقاط در هر سطح از سکونتگاهها که صورت گیرد، باید به گونه ایی باشد که مناسب ترین ارتباط سلسله مراتبی را برقرار سازند، بطوری که هر کدام از نقاط به بهترین شکل نقش خود را ایفا کند.2- الگوی ارتباط بین نقاط با در نظر داشتن پیمودن حداقل فاصله دسترسی به خدمات و کارکردهای مختلف تعریف شود.3- انتخاب مراکز توزیع خدمات یا کارکردها در مناطقی که هنوز هیچگونه الگویی از توزیع خدمات بویژه در سطوح پایین سکونتگاهها شکل نگرفته است به مراتب آسان تر از وقتی است که الگوی نامناسب و ناکارآمد شکل گرفته باشد.4-در شرایط مساوی سکونتگاههایی که نقشها و کارکردهای بیشتری بر عهده دارند یا جاذبه کارکردی بیشتری دارند از قابلیت بالاتری برای انتخاب به عنوان مرکز در مقایسه با نقاط هم سطح برخوردارند (Solanki and Dikit, 1991,173).
در سطح بندی روستاها، می توان به منظور خدمات رسانی، روستاهای کوچکتر رابه روستاهای بزرگتر و همجوار خود پیوند داد. (به طور مثال دو یا سه روستای سطح اول به یکی از روستاهای سطح دو، و مجموعه چند روستای سطح یک و دو را به روستایی در سطح سه ارتباط
داد، و بدین ترتیب، پیوند بین روستاهای سطوح پایین تر را با روستاهای سطوح بالاتر ایجاد نمود. در چنین شرایطی، هر گاه مجموعه ایی از روستاهای سطوح یک، دو و سه که از نظر تعداد جمعیت در حد ارزش آستانه (حداقل مجموع قدرت خرید لازم به منظور ایجاد تقاضای کافی برای عرضه ی کالا و خدمات خاص می باشد) برای ارائه یک نهاد خدماتی باشند، می توان روستای سطح سه را برای استقرار نهاد خدماتی مورد نیاز سایر روستاها انتخاب نمود(شکل5-2) (مطیعی لنگرودی، 1390، 122).

شکل 5-2 - سطح بندی سکونتگاههای روستایی
4-2- نظریه سرمایه انسانی
یکی از نظریه های مرتبط با آموزش و پرورش نظریه سرمایه انسانی است. پژوهش های متعدد پیرامون رابطه ی آموزش و بهره وری از همبستگی فراوان آنها خبر می دهند یعنی اثرهای مثبت سرمایه گذاری در زمینه ی سرمایه های انسانی بر توسعه منطقه ایی مشهود است، بدین ترتیب پدیده ی رسیدن به سرمایه گذاری در سرمایه ی انسانی و باز بودن درهای تبادل فضایی از عوامل تعیین کننده ی توسعه منطقه ایی می باشد (معصومی اشکوری، 1367، 77).
1-4-2- تعریف و مفهوم سرمایه انسانی
تعریف سرمایه انسانی عبارت است از: «ارتقاء و بهبود ظرفیت تولید افراد» هنگامی که از تشکیل سرمایه انسانی صحبت می شود، زمانی است که سرمایه گذاریهای مالی (چه به صورت مخارج تحصیلی و چه به صورت فداکاری و هزینه فرصتهای از دست رفته) صورت پذیرفته تا تغییرات و تحولاتی در افکار و افعال فرد به وجود آورد. این تغییرات و تحولات که در درون افراد متبلور شده و غیرقابل انفکاک می باشد و آنان را قادر می سازد تا:1- کالاها و خدمات بیشتر و یا بهتری تولید کنند.2- درآمدهای پولی بالاتری تحصیل کنند.3- درآمدهای خود را عاقلانه مصرف کنند.4- از زندگی لذت بیشتری ببرند. می توان از موارد زیر به عنوان مثال های جامعی برای چهار نوع ظرفیتی که همه ناشی از سرمایه گذاری در آموزش و پرورش می باشد. یاد کرد:1- تربیت یک برنامه ریز کامپیوتر که تواناییهای توسعه یافته او موجب افزایش تولید و ارتقاء تولید ملی می شود.2- استفاده های پولی و مالی ناشی از اخذ یک مدرک تحصیلی که در شرایط متعارف افرادی که از تحصیلات بیشتر و مدارک بالاتری برخوردارند، دارای درآمد بیشتری نیز می باشند.3- ذکاوت مصرف کننده در بودجه بندی و انتخاب مناسب و اولویت دادن به انتخابها.4- لذت بردن از نمایشنامه ها و استفاده و بهره برداری از کتابهای تاریخ و دیوان اشعار (عمادزاده، 1369، 77-76).
2-4-2-سرمایه گذاری در سرمایه انسانی

user8336

Chemiluminescent : در این روش دهانشویه اسید استیک 1% قبل از اعمال نور استفاده می شود تا دبری ها را حذف کند. سپس نور سفید- آبی در محدوده طول موج 580 – 430 نانومتر به بافت تابانده می شود. مخاط نرمال آبی دیده می شوند، در حالیکه مخاط غیرنرمال، نور را منعکس نموده و سفیدتر و شفاف تر دیده می شود. البته این تکنیک توانایی افتراق تغییرات دیسپلاستیک از ضایعات خوش خیم یا التهابی را ندارد. به نظر می رسد نیاز به کارآزمایی های بالینی دقیق برای نشان دادن فواید این تکنیک به عنوان یک ابزار موفق و مؤثر در غربالگری سرطان دهان وجود دارد(2).
در مطالعهای که در سال 2011 در انگلستان در مورد کاربرد Chemiluminescentدر شناسایی ضایعات دهانی بالقوه بدخیم انجام شد، 126 بیمار که ضایعات دهانی از جمله: لکوپلاکیا، اریتروپلاکیا، لیکن پلان، کاندیدای هیپرپلاستیک مزمن و کراتوز اصطکاکی یا فیبروز تحت مخاطی داشتند، تحت تابش Chemiluminescent و سپس انجام بیوپسی قرار گرفتند و نتایج حاکی از افزایش آشکارسازی اکثر لکوپلاکیاها با این تکنیک بود. حساسیت این روش در شناسایی ضایعات دیسپلاستیک مخاط دهان 3/77 % و اختصاصیت آن 8/27 % گزارش شد. بنابراین نتیجه گیری شد این روش دقت کافی برای مشخص کردن ضایعات دیسپلاستیک را نداشته، بلکه می تواند به عنوان یک سیستم معاینه کلی مخاط دهان به ویژه در بهبود آشکار سازی لکوپلاکیا به کار رود(13).
تصویر برداری بافتی با استفاده از فلورسنس: به نظر می رسد فقدان فلورسنس بافت، به عنوان یک پدیده اولیه مرتبط با دژنراسیون بافتی، در تشخیص سرطان دهان نوید بخش باشد. این روش تغییرات ساختمانی و بیوشیمیایی اولیه مخاط دهان که با مشاهده مستقیم دیده نمی شوند را آشکار می سازد(14). در این تکنیک پس از تابش یک نور آبی به مخاط، بافت نرمال، با انعکاس نور سبز روشن پاسخ می دهد، در حالیکه بافت غیرنرمال در مقایسه با بافت های سالم مجاور، نور تیره تری را منعکس می کند(2). نتایج اولیه یک مطالعه در سال 2012 که تست فلورسنس را در 32 بیمار در معرض خطر سرطان دهان انجام داد، حاکی از این بود که این تکنیک یک تست مؤثر برای شناسایی افرادی که در معرض خطر بالای سرطان دهان قرار دارند، می باشد. در این مطالعه، حساسیت فلورسنس 100% و اختصاصیت آن 93% بود(14).
اسپکتروسکوپی: در این روش از یک فیبر نوری کوچک برای ایجاد طیف نور متنوع استفاده شده و اسپکتروسکوپ رکوردهای دریافتی از کامپیوتر را آنالیز می کند. این تکنیک در افتراق مخاط نرمال از ضایعات، بسیار دقیق است. اما به دلیل سایز کوچک فیبر نوری برای اسکن کردن مناطق وسیعی از مخاط دهان، قابلیت استفاده عملی محدودی دارد. همچنین این تکنیک توانایی افتراق ضایعات خوش خیم از بدخیم را ندارد(2).
B. رنگ آمیزی بافت زنده با استفاده از تولوئیدین بلو:
این روش برای کمک به تعیین نواحی نیازمند بیوپسی مفید است(1). تولوئیدین بلو به DNA یا RNA غیرطبیعی باند شده و نواحی با ریسک بالای پیشرفت به سمت سرطان را مشخص می کند(2). اتصال مثبت تولوئیدین بلو (به ویژه در نواحی لکوپلاکیا، اریتروپلاکیا و جذب محیطی آن در یک زخم) ممکن است نیاز به انجام بیوپسی را ثابت کند. اتصال مثبت کاذب رنگ می تواند ناشی از ضایعات زخمی یا وجود التهاب باشد، اما پاسخ منفی کاذب، شایع نمی باشد(1). حساسیت این روش برای ضایعات بدخیم 100% و برای ضایعات دیسپلاستیک 5/79 % و اختصاصیت آن در حد 62% عنوان شده است(2). البته همواره باید تأکید نمود که این روش هرگز جایگزین بیوپسی نبوده و تست قطعی تشخیص تغییرات بدخیمی، همچنان، بیوپسی است(1).
Brush Biopsy . C :
آنالیز کامپیوتری نمونه های Brush Biopsy بر روی سلول های متفلس رنگ آمیزی شده با روش پاپا نیکولائو، نتایج نسبتأ موفقی را نشان داده است(1). در این روش از یک برس استفاده می شود که توانایی نفوذ در ضخامت مخاط را داشته و می تواند نمونه ای را که معرف همه سلول های ضایعه باشد. تهیه کند. با استفاده از این تکنیک سلول های لایه بازال و مجاور بازال جمعآوری شده و با کمک کامپیوتر آنالیز می شوند. حساسیت این روش نسبتأ بالا و در برخی مقالات تا حد 100% هم گزارش شده است(2).
در روش جدیدی به نام Modified Brush Biopsy که نخستین بار در سال 2010 توسط متخصصین گروه بیماری های دهان دانشکده دندانپزشکی مشهد معرفی شد، از ترکیب Brush Biopsy و سیتولوژی بر پایه مایع (LBC) برای تعیین ارزش تشخیصی این روش در شناسایی ضایعات دهانی بدخیم و پیش بدخیم استفاده شد. در این مطالعه، از 26 بیمار مبتلا به ضایعات دهانی بدخیم یا پیش بدخیم، Brush Biopsy تهیه و در فرمول ساده LBC قرار گرفت و با استفاده از سانتریفیوژ، نمونه ای که معرف همه سلولهای ضایعه باشد، در دسترس قرار گرفت. سپس همه بیماران تحت بیوپسی روتین و بررسی هیستوپاتولوژی هم قرار گرفتند. این روش حساسیت 9/88% و اختصاصیت 100% نشان داد. بنابراین پیشنهاد شد می تواند به عنوان ابزار مؤثری برای غربالگری ضایعات دهانی بدخیم و پیش بدخیم مورد استفاده قرار گیرد(15).
گر چه در حال حاضر استاندارد طلایی تشخیص ضایعات دهانی بدخیم و پیش بدخیم تهیه بیوپسی بافتی و بررسی هیستوپاتولوژی است، اما به هر حال این روش نگرانی هایی از جهت خطاهای نمونه برداری و خطاهای تفسیر هیستوپاتولوژی و فقدان حساسیت کافی برای تعیین پیشرفت ضایعه را به همراه دارد. بنابراین نیاز به سیستم های دقیق تر برای پیش بینی پیشرفت ضایعات در مراحل اولیه، کاملأ منطقی به نظر می رسد (2).
بررسی مارکرهای سرمی در سرطان دهان
در حال حاضر تعدادی از مارکرهای سلولی و مولکولی برای کمک به شناسایی تغییرات اولیه در جهت کمک به شناسایی ضایعات دارای پتانسیل بدخیمی در مخاط دهان در حال بررسی هستند (2).
با پیشرفت دانش بشر از درک ژنتیک، تغییرات ژنتیکی ممکن است به عنوان چنین مارکری در نظر گرفته شود. به علاوه شواهدی وجود دارد که نشان می دهد مقادیر سیتوکین های بزاقی می تواند اطلاعات مفیدی از رفتار اپی تلیوم دهان و کارسینوژنر فراهم کرده و توانایی این مارکرها می تواند در آینده ای نزدیک، آنها را تبدیل به ابزاری برای غربالگری سرطان دهان نماید(2). ماتریکس متالوپروتئیناز و مهار کننده بافتی آن نقش مهمی در شروع و پیشرفت سرطان دهان ایفا می کنند(1). آغاز یا پیشرفت سرطان دهان می تواند با پلی مرفیسم ژن فاکتور رشد عروقی اندوتلیال (VEGF) مرتبط باشد(1). افزایش CDK2 و CDK4 در مدل های حیوانی، مرتبط با افزایش خطر ابتلا به SCC دهان و پوست عنوان شده است(9). آنتی بادی بر علیه پروتئین P53 ( یک پروتئین سرکوبگر تومور) در سرم بیماران مبتلا به SCC دهانی شناسایی شده است(16). بنابراین مطالعه بیشتر روی بافت های دهانی همچنین سلولها یا مایعات بدن از جمله سرم و بزاق به منظور کمک به درک بهتر پاتوژنز سرطان دهان و یافتن ابزاری مفید برای غربالگری سرطان دهان در مراحل اولیه، ادامه خواهد یافت (2).
جستجو برای یافتن روش هایی که امکان شناسایی سرطان دهان را در مراحل اولیه امکان پذیر نماید، محققان را به سوی تحقیقات جدی در این زمینه سوق داده است(16). در سالهای اخیر، توجه به بیومارکرهای موجود در سرم برای تشخیص زود هنگام سرطانهای مختلف از جمله سرطان دهان(به ویژه SCC) مورد علاقه بیشتر پژوهشگران قرار گرفته است(17). تغییرات ژنتیکی که در سلولهای سرطانی رخ می دهد، منجر به تغییر پاسخ سلول به محیط اطراف خود می شود که به صورت تغییر در بیان پروتئین های مسیرهای سیگنال دهنده سلولی تظاهر می کند و با مطالعات بررسی پروتئین ها در سرم، قابل ردیابی خواهد بود(17).
گلوتاتیون
یکی از بیومارکرهای قابل اندازه گیری در سرم مبتلایان به SCC گلوتاتیون است که پپتیدی داخل سلولی با اعمال متفاوتی از جمله سم زدایی، دفاع آنتی اکسیدانی و تعدیل نمودن پرولیفراسیون سلولی می باشد(18). فرمول شیمیایی این مولکول عبارتست از: C10H17N3O6S و تری پپتیدی با اتصال پپتیدی گاما بین گروه آمین سیستئین و گروه کربوکسیل گلوتامات است. دریافت گلوتاتیون به عنوان یک ریزمغذی در رژیم غذایی ضروری نیست، زیرا بدن می تواند از آمینواسیدهای سیستئین، گلوتامیک اسید و گلایسین، آن را تولید کند(19). گلوتاتیون در یک فرآیند دو مرحله ای وابسته به آدنوزین تری فسفات (ATP) ساخته می شود: - نخست گاماگلوماتیل سیستئین از گلوتامات و سیستئین با واسطه آنزیم گاماگلوتامیل سیستئین سنتتاز تولید می شود.
سپس، گلایسین به انتهای C - ترمینال گاماگلوتامیل سیستئین از طریق آنزیم گلوتاتیون سنتتاز، اضافه می شود(19).
برخی از ویژگی های مهم گلوتاتیون عبارتند از:
یک آنتی اکسیدان اندوژن(درون زاد) مهم است که توسط سلولها تولید می شود و در خنثی کردن مستقیم رادیکالهای آزاد و ترکیبات واکنشی اکسیژن شرکت می کند. همانگونه که آنتی اکسیدان های اگزوژن( برون زاد) مثل ویتامین C و E در فرم احیاء(که همان فرم فعال آنهاست)، عمل می کنند(20).
چرخه نیتریک اکساید را تنظیم می کند که برای حیات نقش بحرانی( Critical) دارد و در صورت عدم تنظیم، مشکل جدی ایجاد می کند(21).
در واکنش های متابولیک و بیوشیمیایی مثل سنتز و ترمیم DNA ، سنتز پروتئین، سنتز پروستاگلاندین، انتقال آمینو اسید و فعالیت آنزیمی، نیاز به گلوتاتیون وجود دارد. بنابراین هر سیستمی در بدن می تواند تحت تأثیر گلوتاتیون قرار گیرد، به ویژه سیستم ایمنی، سیستم عصبی، سیستم گوارشی و ریه ها (22).
گلوتاتیون نقشی حیاتی در متابولیسم آهن دارد. به طوریکه نشان داده شده سلول های yeast ( مخمر) عاری از آهن یا حاوی مقادیر اندک گلوتاتیون احیا (GSH)، دچار نقص آنزیمهای خارج میتوکندریایی و به دنبال آن مرگ می شود(21).
گلوتاتیون دارای دو فرم احیا یا همان GSH و اکسید یا همان GSSG می باشد. پدیده اکسیداسیون – احیا از خصائص ذاتی سلول بوده و گلوتاتیون در این امر نقش اساسی دارد(23). گلوتاتیون که بیشتر به فرم احیا شده وجود دارد، در واکنش با رادیکالهای آزاد و سموم به فرم اکسید خود یعنی GSSG تبدیل شده با حضور آنزیم گلوتاتیون رودکتاز فاکتور NADPH مجددأ به فرم احیاء خود بازمی گردد. کسر GSH /GSSG از فاکتورهای مهم در رابطه با تغییرات دائم رادیکال های آزاد اکسیژن می باشد. میزان این کسر در سلول های مختلف، متفاوت بوده، نشان دهنده موقعیت محیط سلول متناسب با فعالیت آن می باشد(23). در حالت عادی نسبت GSH /GSSG برابر 1/3 می باشد. استرس شدید اکسیداتیو سبب انباشتگی GSSG شده و مقدار کسر کاهش می یابد که کاهش مقاومت بدن برای مقابله با رادیکالهای آزاد را در پی دارد(23). منظور از استرس اکسیداتیو زمانی است که تعادل بین تولید مواد اکسیدان و آنتی اکسیدان در بدن به نفع اکسیدان ها دچار اختلال شود(24).

استرس اکسیداتیو
استرس اکسیداتیو منعکس کننده عدم تعادل بین تظاهرات سیستمیک گونه های اکسیژن واکنشی و توانایی سیستم یبولوژیک برای خنثی کردن واسطه های واکنشی یا ترمیم آسیب حاصله است. اختلال در حالت نرمال Redox (Reduction / Oxidation)، می تواند از طریق تولید پراکسیدها و رادیکالهای آزاد – که به اجزای سلولی از قبیل پروتئین ها، لیپیدها و DNA صدمه می زنند- اثرات سمی به دنبال داشته باشد(24). بنابراین استرس اکسیداتیو می تواند باعث قطع مکانیسم های نرمال انتقال پیام سلولی (cellular signaling) شود(24).
منظور از واکنش Redox (Reduction / Oxidation) تمام واکنش های شیمیایی است که شامل تغییر وضعیت اتم های بین حالت اکسیداسیون و احیاء می باشد. تعریف اکسیداسیون و احیاء به این شرح است:
اکسید (Oxidation): فقدان الکترون یا افزایش اکسیداسیون توسط یک مولکول، اتم یا یون.
احیا ( Reduction): به دست آوردن الکترون یا افزایش اکسیداسیون توسط یک مولکول، اتم یا یون(25).
به نظر می رسد استرس اکسیداتیو در انسان در پیشرفت بسیاری از بیماری ها یا تشدید علائم آنها نقش داشته باشد. این بیماریها شامل: سرطان(24)، پارکینسون و آلزایمر(26)، آترواسکلروز و نارسایی قلبی(27)، انفارکتوس میوکارد(28)،اسکیزوفرنی(29)، اختلال شخصیت دوقطبی(30)، بیماری سلولی داسی(31)، لیکن پلان(32) و ویتیلیگو(33) می باشد.
احتمال دخیل بودن استرس اکسیداتیو در پیشرفت وابسته به سن در سرطان وجود دارد. گونه های واکنشی تولید شده در استرس اکسیداتیو می توانند باعث آسیب مستقیم DNA و بنابراین اثرات موتاژنیک (جهش زایی) شوند. این فرآیند ممکن است آپوپتوز( مرگ برنامه ریزی شده سلولی) را سرکوب کرده و تکثیر و تهاجم و متاستاز تومور را پیش ببرد(24).

درمان
درمان سرطان دهان نیازمند همکاری یک تیم پزشکی است. هدف اولیه درمان، ریشه کنی سرطان، پیشگیری از عود و تا حد امکان بازیابی شکل و عملکرد نواحی تحت تأثیر قرار گرفته می باشد(34).
انتخاب روش درمان، بستگی به عوامل متعددی دارد از جمله: نوع سلول تومورال و میزان تمایز آن، محل و اندازه ضایعه، وضعیت درگیری استخوان و گره های لنفاوی، حضور یا عدم حضور متاستاز و شرایط کلی بیمار از قبیل: سن، وضعیت سلامت عمومی، وجود تاریخچه ای از SCC دهانی قبلی و عادات پر خطر(35).
روشهای درمانی متعددی برای درمان سرطان دهان وجود دارد که شامل: جراحی، رادیوتراپی، شیمی درمانی سیستمیک و مهار EGFR می باشند و می توانند هر یک به تنهایی یا به صورت ترکیبی به کار روند(36). جراحی درمان انتخابی ضایعات کوچک و قابل دسترسی است، اگر چه مراحل پیشرفته SCC معمولأ با ترکیب جراحی، رادیوتراپی و شیمی درمانی درمان می شوند(37).
در موارد عود SCC مهار کننده های EGFR در ترکیب با رادیوتراپی و شیمی درمانی، خط اول درمان خواهند بود(34).
درمان انتخابی درگیری گره های لنفاوی، جراحی است(1).
جراحی برداشت SCC دهان با حاشیه های ناکافی در حد کمتر از 5 میلی متر در 30 – 20 % موارد ممکن است عود و متاستاز دور دست را به همراه داشته باشد و در این شرایط معمولأ تجویز رادیوتراپی و شیمی درمانی بعد از جراحی، ضروری خواهد بود(38). توضیح احتمالی این است که برخی کراتینوسیتهای بدخیم ممکن است در حاشیه های زخم جراحی شده باقی مانده باشند اما به دلیل تعداد بسیار اندک، توسط آزمایشات هیستوپاتولوژی قابل شناسایی نباشند(3).
رادیوتراپی از طریق ایجاد رادیکال های آزاد و آسیب به DNA سلول، اثرات مخرب خود را اعمال می کند. سلول های تحت تابش ممکن است تخریب شوند یا قدرت تقسیم خود را از دست بدهند(1).
انواع SCC به اشعه حساس بوده و ضایعات اولیه به میزان زیادی با رادیوتراپی قابل درمان می باشند. به طور کلی هر چه تمایز تومور بیشتر باشد ( G--e هیستوپاتولوژی پایین تر )، سرعت پاسخ به رادیوتراپی کمتر خواهد بود. تومورهای اگزوفیتیک که اکسیژن رسانی کافی دارند، حساسیت بیشتری به اشعه دارند، در حالیکه تومورهای مهاجم بزرگ کمتر به اشعه پاسخ می دهند. SCC محدود به مخاط دهان با رادیوتراپی تا حد زیادی بهبود پذیرفته است، در حالیکه انتشار تومور به استخوان، احتمال موفقیت رادیوتراپی به تنهایی را کاهش می دهد و در این شرایط نیاز به ترکیب جراحی و رادیوتراپی وجود دارد(1).
شیمی درمانی به سه شکل در درمان سرطان به کار می رود:
به صورت القایی قبل از درمانهای موضعی با هدف تسریع در کاهش اولیه حجم تومور و درمان زود هنگام میکرومتاستازها.
به صورت استفاده همزمان با رادیوتراپی، این روش در حال حاضر برای مراحل پیشرفته بیماری ( مراحل 3 و 4 )
مورد استفاده قرار می گیرد.
شیمی درمانی کمکی ( adjuvant ) پس از درمان موضعی.(1).

پیش آگهی
مهمترین عامل در بقاء بیماران مبتلا به سرطان دهان، مرحله بیماری در هنگام تشخیص می باشد. متأسفانه بیشتر سرطان های دهان در مراحل پیشرفته، پس از علامت دار شدن تشخیص داده می شوند(1). در ایالات متحده میزان بقای 5 ساله در آمریکایی های آفریقایی تبار فقط یک، سوم بقای 5 ساله سفید پوستان که حدود 53% می باشد، گزارش شده است(1). این میزان بقا تحت تأثیر محیط فیزیکی و اجتماعی، کمبود اطلاعات بهداشتی، روش زندگی پر خطر و دسترسی محدود به مراقبت های بهداشتی می باشد(1).
کمیته مشارکتی سرطان آمریکا سیستم تومور، گره لنفاوی و متاستاز(TNM) را برای طبقه بندی سرطان ارائه داده است. T اندازه تومور اولیه، N درگیری گره های لنفاوی و M متاستاز دوردست را بیان می کند. انتشار موضعی یا ناحیه ای SCC دهانی شایع است و بر انتخاب درمان و پیش آگهی تاثیر می گذارد. متاستاز به گره های لنفاوی گردنی نیز شایع بوده ولی متاستاز دوردست به ناحیه زیر ترقوه نادر است. سرطان دهان در بخش خلفی حفره دهان، ناحیه حلق دهانی و کف دهان با پیش آگهی ضعیف تری همراه است، این امر با تشخیص بیماری در مرحله پیشرفته و میزان بیشتر انتشار آن به گره های لنفاوی در زمان تشخیص قابل توجیه می- باشد(1). عوامل موثر عمده ای که اثر منفی بر پیش آگهی سرطان دهان اعمال می کنند عبارتند از: درگیری دو یا تعداد بیشتری لنف نود ناحیه ای، گسترش درگیری لنف نود به خارج از کپسول و اعلام درگیر بودن مارژین های برداشته شده در جراحی تومور(2). معیارهای بافت شناسی مهم مرتبط با پروگنوز ضعیف شامل: افزایش ضخامت تومور و وجود تهاجم عروقی می باشد(2).
از آنجا که ضایعات اولیه اغلب بدون علامت بوده و بیماران در مراحل انتهایی شناسایی می شوند، تشخیص این سرطان در مراحل اولیه، تأثیر قابل توجهی در بهبود پیش آگهی آن دارد(2). جستجو برای یافتن روش هایی که امکان شناسایی سرطان دهان را در مراحل اولیه امکان پذیر نماید، محققان را به سوی تحقیقات جدی در این زمینه سوق داده است(16). در همین راستا، توجه به بیومارکرهای موجود در سرم برای تشخیص زود هنگام سرطان دهان در حال افزایش است.(17).

مروری بر متون
در این قسمت به مرور مطالعات مرتبط با موضوع تحقیق می پردازیم که به ترتیب اهمیت و سال انتشار آورده شده اند.
Sobhakamuri A. و همکاران در سال 2012 در مطالعه ای با عنوان « استعداد سلول های سرطانی سر و گردن در انسان به مهار ترکیبی متابولیسم گلوتاتیون و تیوردوکسین » با بیان این مطلب که افزایش متابولیسم گلوتاتیون (GSH) و تیوردوکسین (Trx) در مقاومت سلول های سرطانی به شیمی درمانی نقش گسترده ای دارد، به بررسی تأثیر همزمان مهار GSH و Trx در مرگ سلول های سرطانی سر و گردن با مکانیسم استرس اکسیداتیو پرداختند. نتایج حاکی از این بود که مهار همزمان GSH و Trx با القای استرس اکسیداتیو، در مرگ سلول های SCC سر و گردن نقش دارد و این استراتژی ممکن است در حساس کردن SCC سر و گردن به مهار کننده های EGFR به عنوان گامی در درمان SCCمفید باشد(39).
Dzian A . و همکاران در سال 2012 در مطالعه ای با عنوان « آدنوکارسینوما و SCC ریه و ارتباط آن با پلی مرفیسم ژنتیکی گلوتاتیون S – ترانسفراز در جمعیت اسلوونی» با توجه به اینکه اسنیدانس سرطان ریه در جمعیت اسلوونی بالاست، پلی مرفیسم ژنهای گلوتاتیون S – ترانسفراز شامل: GSTT1 و GSTM1 و GST_ P1 را با تکنیک PCR بررسی کرده و نتیجه گرفتند فقدان ژنوتیپ GSTT1 مرتبط با افزایش ریسک آدنوکارسینومای ریه است. در حالیکه پلی مرفیسم این ژنها با SCC ریه، ارتباط معنی داری ندارد(40).
در مطالعه FU TY . و همکاران در سال 2011 با عنوان « منگناز سوپر اکسید دسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز به عنوان مارکرهای پیش آگهی SCC مخاط باکال » مشاهده شد که بروز بیشتر این مارکرها با بقای بهتر بیماران در ارتباط بوده و در نتیجه حضور این مارکرها بیانگر بقای بهتر SCC مخاط باکال می باشد(41).
Karaman E. و همکاران در سال 2010 در مطالعه ای با عنوان« فعالیت پارا اکسوناز سرم و آسیب اکسیداتیو DNA در بیماران مبتلا به SCC حنجره» با استفاده از روشهای اندازه گیری کالری متریک والایزا بر روی نمونه های سرمی بیماران و مقایسه آنها با گروه کنترل دریافتند تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در بیماران مبتلا به SCC حنجره به نفع اکسیداسیون لیپید و آسیب DNA مختل می شود(42).
Allameh A. و همکاران در سال 2009 در مطالعه ای با عنوان « آنالیز هیستوشیمی مارکرهای مولکولی خاص در ضایعات پیش سرطانی، آدنوکارسینوما و SCC مری در افراد ایرانی» با هدف بررسی تغییرات عوامل مؤثر در پیشرفت سرطان مری در جمعیت در معرض خطر در ایران انجام دادند. آنها نمونه های بیوپسی مری 87 بیمار مبتلا به متاپلازی بارت در مری، آدنوکارسینوما و SCC مری را با روش ایمنوهیستوشیمی از نظر بیان P53 و P21 و نیتروتیروزین و سیکلواکسیژناز 2 و گلوتاتیون S – ترانسفراز بررسی کردند. تغییرات پاتولوژیک در نمونه های آدنوکارسینوما و SCC مری به صورت افزایش نیتروتیروزین و سیکلواکسیژناز 2 بود که شاهدی بر درگیری این فاکتورهای اکتسابی در پیشرفت سرطان مری است. اما در مورد سایر فاکتورها، تغییر معنی داری
مشاهده نشد(43).
Looi ML. و همکاران در سال 2008 در مطالعه ای با عنوان « آسیب اکسیداتیو و وضعیت آنتی اکسیدان در بیماران مبتلا به نئوپلازی داخل اپی تلیالی سرویکال و کارسینوم سرویکس» انجام دادند. آنها برای بررسی وضعیت آسیب اکسیداتیو، مالون دی آلدهید (MDA) پلاسما و 8- هیدروکسی داکسی گوانوزین(HdG) ادرار و برای بررسی وضعیت آنتی اکسیدان مقادیر آنزیم های سوپر اکسید دسموتاز، گلوتاتیون پراکسیداز و کاتالاز را در 80 بیمار مبتلا به نئوپلازی سرویکال و کاسینوم سرویکس بررسی و با گروه کنترل مقایسه کردند. نتایج نشان داد مقادیر HdG تغییر معنی داری در هیچکدام از بیماری های مورد مطالعه نسبت به گروه کنترل ندارد. MDA پلاسما و گلوتاتیون پراکسیداز در بیماران، نسبت به گروه کنترل افزایش داشتند، در حالیکه سوپر اکسید دسموتاز و کاتالاز در بیماران نسبت به گروه کنترل کاهش داشتند(44).
مطالعه Giannini P. و همکاران در سال 2008 با عنوان « فعالیت فانکشنال و توزیع ایمنوهیستو شیمیایی سلولی گلوتاتیون S – ترانسفراز در بافت دهانی سالم، دیسپلاستیک و SCC »، فعالیت بیشتر گلوتاتیون S – ترانسفراز در بافت SCC را در مقایسه با مخاط نرمال نشان داد و پیشنهاد شد uperegulation گلوتاتیون S – ترانسفراز حداقل در تعدادی از ضایعات دهانی پیش بدخیم و بدخیم رخ می دهد(45).
در مطالعه Richie JP. و همکاران در سال 2008 با عنوان « مقادیر گلوتاتیون، آهن و ریزمغذی ها و ریسک سرطان دهان» ارتباط ریسک سرطان دهان با مقادیر سرمی آهن، ویتامین های E و C و B2 و A و روی، تیامین و گلوتاتیون (GSH) تعیین شد. محققان با توجه به نتایج این مطالعه پیشنهاد کردند کمبود ضعیف آهن و مقادیر کم GSH که هر دو مرتبط با استرس اکسیداتیو افزایش یافته هستند، ریسک سرطان در حفره دهان را افزایش می دهند(46).
Sharifi R. و همکاران در سال 2008 در مطالعه ای با عنوان « ارتباط پلی مرفیسم ژنتیکی گلوتاتیون S – ترانسفراز P1 و تجمع پروتئین P53 در بیماران ایرانی مبتلا به SCC مری » هیچ ارتباطی بین پلی مرفیسم گلوتاتیون S – ترانسفراز P1 و تجمع پروتئین P53 در سلول های اپی تلیوم مری پیدا نکردند(47).
Prabhu K. و همکاران در سال 2007 با طراحی مطالعه ای با عنوان « مقادیر گلوتاتیون S – ترانسفراز تام سرم در سرطان دهان » دریافتند که مقدار این مارکر در مبتلایان به stage چهار سرطان دهان افزایش قابل توجهی نسبت به stage دو و سه داشته و این امر نشان می دهد تغییر مقادیر گلوتاتیون S – ترانسفراز تام سرم ممکن است با پیشرفت سرطان دهان ارتباط داشته باشد(48).
Walshe g . و همکاران در سال 2007 در مطالعه ای با عنوان « غیر فعال شدن گلوتاتیون پراکسیداز به عنوان عامل کمک کننده در ایجاد SCC القا شده توسط U.V » بیان کردند SCC مرتبط با اختلال در فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز و مقادیر پراکسید است. بطوریکه مشاهده کردند چهار، پنجم SCC های پوستی مرتبط با کاهش فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز و افزایش بار پراکسید است. گلوتاتیون پراکسیداز توسط یک مکانیسم پس از ترجمه غیرفعال می شود و افزایش مقادیر پراکسید داخل سلولی می تواند گلوتاتیون پراکسیداز را غیرفعال کند. نتایج این مطالعه پیشنهاد می کند غیرفعال شدن گلوتاتیون پراکسیداز در پوست انسان ممکن است یک رویداد اولیه در ایجاد SCC القا شده توسط نور UV باشد(49).
Rasmi y. و همکاران در سال 2006 مطالعه ای با عنوان « مقایسه بیان گلوتاتیون S – ترانسفراز pi در سطح mRNA در مخاط مری با استفاده از RT_ PCR_ ELISA در افراد مبتلا به بیماری رفلاکس آدنوکارسینوما و SCC مری » طراحی کردند. آنها از 66 بیوپسی بافت مری که به عنوان بیماری رفلاکس غیر اروزیو (NERD)، بیماری رفلاکس معده ای – مری (GERD)، آدنوکارسینوما و SCC تشخیص داده شده بود، استفاده کردند. نتایج کاربرد تکنیک RT_ PCR_ ELISA نشان داد هیچ تفاوت معنی داری در بیان گلوتاتیون S – ترانسفراز pi (GST- pi) در نمونه های نرمال، NERD و GERD وجود ندارد. بیان بیش از حد GST- pi در بافت های بدخیم (آدنوکارسینوما و SCC ) قابل تشخیص بود. بنابراین محققان اعلام کردند بیان GST- pi در مری مبتلا به GERD و NERD تغییر نمی کند، در حالیکه در آدنوکارسینوما و SCC به شدت بیشتر از بافت نرمال و ملتهب است(50).
Fiaschi Al . و همکاران در سال 2005 در مطالعه ای با عنوان « گلوتاتیون ، آسکوربیک اسید و آنزیم های آنتی اکسیدانت در خون و بافت تومور بیماران SCC » تغییرات آنتی اکسیدانت ها را در این بیماران بررسی کردند. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه مقادیر گلوتاتیون و آسکوربیک اسید و در مقابل کاهش قابل توجه فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت در بیماران SCC در مقایسه با افراد سالم بود(51).
مطالعه GUO GF . و همکاران در سال 2005 که « ارتباط بروز گلوتاتیون S – ترانسفراز (GST- pi) و آنتی ژن هسته ای تکثیر سلول (PCNA) در پیش آگهی SCC پیشرفته سینوس ماگزیلا به روش ایمنوهیستوشیمی » را می سنجید، نشان داد افزایش بروز GST- pi یک فاکتور پیش آگهی مستقل در SCC پیشرفته سینوس ماگزیلاست. اما PCNA خیر، به طوریکه افزایش بروز GST- pi مشاهده شده در این بیماران کاملأ مرتبط با بهبود میزان بقای 5 ساله بود(52).
Geisler SA . و همکاران در سال 2005 در مطالعه ای با عنوان « پلی مرفیسم گلوتاتیون S – ترانسفراز و بقای سرطان سر و گردن » با هدف ارزیابی توانایی پروگنوستیک پلی مرفیسم سه ژن درگیر در مکانیسم کارسینوژنز تنباکو در 190 بیمار مبتلا به SCC سر و گردن، مشاهده کردند افرادی که ژنوتیپ فانکشنال GSTT1 داشتند، احتمال مرگ 3 برابر بیشتر ناشی از SCC نسبت به افراد مبتلا به SCC که فاقد این ژنوتیپ بودند، داشتند. آنها پیشنهاد کردند مارکرهای ژنومیک مکانیسم کارسینوژنز و ترمیم DNA می تواند به عنوان یک شاخص پروگنوستیک در عود بیماری و مرگ ناشی از آن باشد(53).
Rawal RM . و همکاران در سال 1999 در مطالعه ای با عنوان « ارزیابی گلوتاتیون S – ترانسفراز و گلوتاتیون رودکتاز در بیماران مبتلا به SCC با مخاط باکال » با اندازه گیری میزان فعالیت گلوتاتیون S – ترانسفراز (GST) و گلوتاتیون رودکتاز (GR) به روش اسپکتروفتومتری به این نتیجه رسیدند مقادیر GST سرم در بیماران کاهش قابل توجهی در مقایسه با گروه کنترل دارد و در مقابل مقادیر سرمی GR در بیماران افزایش قابل توجهی در مقایسه با گروه کنترل نشان می دهد. کاهش مقادیر GST سرم ممکن است با افزایش استعداد به آسیب ناشی از کارسینوژن ها در ارتباط باشد(54).
Mulder TP. و همکاران در سال 1998 در مطالعه ای با عنوان « مقادیر گلوتاتیون S – ترانسفراز از پلاسما در بیماران مبتلا به SCCسر و گردن » مقادیر گلوتاتیون S – ترانسفراز (GST) را در پلاسمای 230 بیمار با روش الایزا اندازه گیری کردند. نتایج افزایش GST پلاسما را فقط در 14% این بیماران نشان داد و پیشنهاد شد احتمالأ ارتباط معنی داری بین مقادیر GST پلاسما و مرحله بالینی تومور وجود ندارد(55).
بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق
SCC شایعترین بدخیمی حفره دهان است، به طوریکه 95 – 90 % همه بدخیمی های دهان را SCC تشکیل می دهد(56)، میزان وقوع آن به خصوص در افراد جوان رو به افزایش است و علی رغم تحقیقات فراوان، میزان مرگ و میر آن تغییر چندانی نکرده است(57). زیرا ضایعات اولیه اغلب بدون علامت بوده و بیماران در مراحل انتهایی شناسایی می شوند. لذا تشخیص این سرطان در مراحل اولیه، تأثیر قابل توجهی در بهبود پیش آگهی آن دارد(2). تا کنون تحقیقاتی بر روی بیومارکرهای مؤثر در پروگنوز SCC صورت گرفته است. سرم بیماران از جمله محیط های بیولوژیکی است که تغییرات میزان بیومارکرها را در خود منعکس می کند(58).یکی از بیومارکرهای قابل اندازه گیری در سرم مبتلایان به SCC ، گلوتاتیون است که پپتیدی داخل سلولی با اعمال متفاوتی از جمله: سم زدایی، دفاع آنتی اکسیدانی و تعدیل نمودن پرولیفراسیون سلولی می باشد(18). گلوتاتیون دارای دو فرم احیا یا همان GSHو اکسید یا همان GSSG می باشد. پدیده اکسیداسیون – احیا از خصائص ذاتی سلول بوده و گلوتاتیون در این امر نقش اساسی دارد(23). گلوتاتیون که خود یک ترکیب احیا شده است، در واکنش با رادیکال های آزاد و سموم به فرم اکسید خود (GSSG) تبدیل شده با حضور آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز و کوفاکتور NADPH مجددأ به فرم احیاء خود باز می گردد. کسر GSH /GSSG از فاکتورهای مهم در ارتباط با تغییرات دائم رادیکال های آزاد اکسیژن می باشد. میزان این کسر در سلول های مختلف، متفاوت بوده، نشان دهنده موقعیت محیط سلول متناسب با فعالیت آن می باشد(23). در حالت عادی نسبت GSH /GSSG در سرم برابر 1/3 می باشد(23). البته این میزان در داخل سلول می تواند تا 1/100 باشد(23). استرس شدید اکسیداتیو سبب انباشتگی GSSG شده و مقدار کسر کاهش می یابد که کاهش مقاومت بدن برای مقابله با رادیکال های آزاد را در پی دارد(23). منظور از استرس اکسیداتیو زمانی است که تعادل بین تولید مواد اکسیدان و آنتی اکسیدان در بدن به نفع اکسیدان ها دچار اختلال شود(24). اختلال در سنتز گلوتاتیون در آسیب شناسی بسیاری از بیماری ها از جمله سرطان نقش دارد. زیرا گلوتاتیون با اثر بر فاکتور نکروز دهنده تومور (TNF – α) در کاهش مرگ ومیر سلولی مؤثر می باشد، به طوریکه کاهش میزان گلوتاتیون در سلول های سرطانی دلیلی بر این ادعاست(59). در مطالعات مختلف نتایجی در مورد رابطه میزان گلوتاتیون سرم و گسترش SCC به دست آمده است. پیش از این افزایش مقادیر گلوتاتیون سرم در Stage سه و چهار نسبت به Stage یک و دو یافت شده است(48). همچنین در مطالعات ایمنوهیستوشیمی بر روی نمونه های بیوپسی SCC دهانی، میزان گلوتاتیون در بافت SCC اندازه گیری شده است(41). در مطالعه دیگری کاهش میزان گلوتاتیون سرم مرتبط با افزایش ریسک سرطان دهان عنوان شده است(46).
هیچ مطالعه ای که نسبت GSH /GSSG و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان را در سرم بیماران مبتلا به SCC سر و گردن با افراد سالم مقایسه کرده باشد، وجود ندارد. در این مطالعه قصد داریم سطح سرمی گلوتاتیون اکسیده و احیا و نسبت GSH /GSSG و همچنین تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان را در سرم بیماران مبتلا به SCC سر و گردن اندازه گیری و با افراد سالم مقایسه نموده و ارتباط آن را با مرحله بالینی و درجه هیستوپاتولوژی تومور تعیین کنیم. مزیت این مطالعه بر مطالعات قبلی در بررسی نسبت GSH /GSSG می باشد که منعکس کننده برهم کنش سیستم اکسیدان و آنتی اکسیدان بوده و قدرت نظر دادن در مورد استرس اکسیداتیو را دارد نه اینکه صرفأ فعالیت یک آنزیم درگیر در این پروسه را نشان دهد. در صورت وجود ارتباط بین این موارد با مرحله بالینی و درجه هیستوپاتولوژی تومور و تفاوت معنی دار با افراد سالم، می توان پیشنهاد کرد در مطالعات بعدی از اندازه گیری نسبت GSH /GSSG و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در تشخیص زود هنگام SCC سر و گردن و کنترل بیماران در جلسات فالوآپ جهت بررسی عود بیماری استفاده شود.
اهداف و فرضیات
هدف کلی: تعیین میزان سرمی گلوتاتیون اکسیده و احیا و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در مبتلایان به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن و مقایسه آن با افراد سالم
اهداف اختصاصی:
تعیین میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء در سرم مبتلایان به SCC سرو گردن
تعیین تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در سرم مبتلایان به SCC سرو گردن
تعیین میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در سرم افراد سالم
مقایسه میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در سرم مبتلایان به SCC سرو گردن با افراد سالم
تعیین رابطه بین میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء سرم و Stage کلینیکی تومور در مبتلایان به SCC سرو گردن
تعیین رابطه بین میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء سرم وG--e هیستوپاتولوژی تومور در مبتلایان به SCC سرو گردن
اهداف کاربردی:
در صورت وجود ارتباط بین نسبت سرمی گلوتاتیون اکسیده و احیاء و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در مبتلایان به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن با Stage و G--e بیماری، می توان پیشنهاد کرد در مطالعات بعدی از اندازه گیری نسبت GSH /GSSG و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در تشخیص زود هنگام SCC سر و گردن و کنترل بیماران در جلسات فلوآپ جهت بررسی عود بیماری استفاده شود.
فرضیات تحقیق:
میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء در سرم مبتلایان به SCC سرو گردن با افراد سالم تفاوت دارد.
تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در سرم مبتلایان به SCC سرو گردن با افراد سالم تفاوت دارد.
بین میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء سرم و Stage کلینیکی تومور در مبتلایان به SCC سر و گردن، ارتباط وجود دارد.
بین میزان گلوتاتیون اکسیده و احیاء سرم وG--e هیستوپاتولوژی تومور در مبتلایان به SCC سرو گردن ارتباط وجود دارد.
نوع مطالعه
این مطالعه از نوع بررسی مقطعی (Cross Sectional) بود.
محل اجرای طرح
این تحقیق در دانشکده دندانپزشکی مشهد، دانشکده پزشکی مشهد و بیمارستان امید مشهد انجام شد.
جمعیت مورد مطالعه
بیماران مبتلا به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن مراجعه کننده به بیمارستان امید مشهد از آبان ماه 1391 تا اردیبهشت ماه 1392 که بیماری آنها از طریق هستیوپاتولوژی ثابت شده و هنوز هیچ درمانی دریافت نکرده بودند و گروه کنترل از افراد سالم داوطلب مراجعه کننده به سازمان انتقال خون مشهد در اردیبهشت ماه 1392 انتخاب شدند.
روش نمونه گیری
نمونه ها به روش غیر احتمالی از نوع مبتنی بر هدف انتخاب شدند.
حجم نمونه
با توجه به اینکه مطالعه مشابه به این طرح تاکنون انجام نشده است، مطالعه حاضر به صورت پایلوت و با وارد کردن 20 نفر مبتلا به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن مراجعه کننده به بیمارستان امید مشهد و 20 نفر سالم داوطلب انجام شد.
روش اجرای طرح
برای انجام این طرح که بصورت پایلوت انجام شد، 20 نفر مبتلا به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن مراجعه کننده به بیمارستان امید مشهد از آبان ماه 1391 تا اردیبهشت ماه 1392 که بیماری آنها از طریق هیستوپاتولوژی ثابت شده و هنوز هیچ درمانی دریافت نکرده بودند و 20 نفر سالم داوطلب مراجعه کننده به سازمان انتقال خون مشهد در اردیبهشت ماه 1392که آگاهانه حاضر به شرکت در مطالعه بوده و فرم رضایت نامه را امضا کرده بودند( هر دو گروه بیمار و سالم)، انتخاب شدند. همکار متخصص گوش و حلق و بینی، از انجام رضایت مندانه نمونه گیری بیماران قبل از شروع درمان( جراحی یا رادیوتراپی یا شیمی درمانی) اطمینان حاصل نمودند. سپس 5 میلی لیتر خون از هر شخص گرفته شد. برای جمع آوری نمونه سرم، به خون جمع آوری شده در لوله ها، هیچ ماده ضدانعقادی مثل هپارین یا سیترات اضافه نکرده و اجازه داده می شد خون طی مدت 30 دقیقه در دمای 25 درجه سانتی گراد بماند تا لخته تشکیل دهد. سپس خون با دور 2000 به مدت 15 دقیقه در دمای 4 درجه سانتی گراد سانتریفوژ می شد و روی یخ قرار می گرفت و در این مرحله دپروتئینه می شد. با توجه به اینکه اندازه گیری در همان روز نمونه گیری انجام نمی شد( زیرا همه نمونه ها جمع آوری شده و سپس، کیت برای آزمایش مورد استفاده قرار می گرفت) باید سرم دپروتئینه شده در دمای منفی80 درجه سانتی گراد نگهداری می شد. در این صورت نمونه برای حداقل 6 ماه ثابت می ماند. برای اندازه گیری گلوتاتیون، نمونه های سرمی قبل از آزمایش نیازمند دپروتئینه شدن و به غلظت رسیدن هستند. در این آزمایش از سه ماده شیمیایی متافسفریک و تری اتانول آمین( برای دپروتئینه کردن سرم) و وینیل پیریدین( برای به غلظت رساندن گلوتاتیون) استفاده شد.
دپروتئینه شدن:
تقریبأ تمام نمونه های بیولوژیک مورد استفاده برای اندازه گیری GSH ، حاوی مقادیر زیادی پروتئین هستند. لازم است تا آنجا که امکان دارد مقادیر بیشتری پروتئین از نمونه برداشته شود تا از تداخلات ذرات ریز و گروه های سولفیدریل در آزمایش اجتناب شود.
نمونه هایی که کمتر از mg/ml 1 (یک میلی گرم در میلی لیتر) پروتئین داشته و عاری از ذرات ریز هستند، می توانند بی درنگ تحت آزمایش قرار گیرند. به منظور دپروتئینه کردن نمونه های سرم در این طرح به روش زیر عمل می شد:
5 گرم از متافسفریک اسید در 50 میلی لیتر آب حل می شود. این محلول در دمای 25 درجه سانتی گراد برای چهار ساعت با ثبات باقی می ماند.
حجم مساوی با حجم سرم از محلول بالا، به لوله حاوی سرم اضافه می شود.
ورتکس کردن لوله [ ورتکس: ناحیه ای در مایع که بیشترین چرخش و حرکت در آن قسمت وجود داشته و جزء مهمی از جریان گردبادی مایع می باشد.]
لوله حاوی نمونه در دمای اتاق به مدت 5 دقیقه نگهداری می شود.
لوله در دستگاه سانتریفوژ با دور 3000 برای 5 دقیقه قرار می گیرد.
سوپرناتانت( ماده شناور ) حاصله با دقت جدا و به میکروتیوب های 5/1 میلی لیتری انتقال می یابد.
در این مرحله سرم های دپروتئینه با محلول تری اتانول آمین مخلوط می شوند.
ماده حاصله در دمای منفی 80 درجه سانتی گراد فریز می شود.
نمونه ها درست قبل از انجام آزمایش توسط کیت مربوطه، طی فرآیند لیوفیلیزه شدن و با استفاده از وینیل پیریدین به غلظت می رسند.
لیوفیلیزه شدن (Lyophilization):
فرآیند خشک کردن یک نمونه ی در معرض نابودی به منظور ایجاد شرایط مناسب برای انتقال آن. در این فرآیند ماده، منجمد شده و سپس فشار احاطه کننده کاهش می یابد تا به آب منجمد موجود در ماده، اجازه تصعید مستقیم از حالت جامد به حالت گاز داده شود(60).
برای انجام آزمایشات این طرح، طبق پروتکل شرکت سازنده کیت آزمایش گلوتاتیون ( (Cayman Chemical Company به روش اسپکتروفتومتری عمل شد(61). در این آزمایش از گلوتاتیون ردوکتاز برای تعیین GSH (فرم احیاء گلوتاتیون) استفاده می شد. گروه سولفیدریل GSH با 5 و 5- دی تیو- بیس-2- نیتروبنزوئیک اسید (DTNB) واکنش داده و ماده زرد رنگ 5- تیو- 2- نیتروبنزوئیک اسید (TNB) را تولید می کند. دی سولفید مخلوط GSTNB (بین GSH و TNB) که به صورت همزمان تولید می شود، به وسیله گلوتاتیون روکتاز احیا شده تا چرخه مجدد GSH را برقرار نموده و TNB بیشتری تولید کند. میزان تولید TNB مستقیمأ به این واکنش چرخه مجدد بستگی دارد که در واقع باید گفت به غلظت GSH در نمونه بستگی دارد. اندازه گیری میزان جذب TNB در طول موج 405 تا 414 نانومتر، تخمین دقیق GSH در نمونه را فراهم می کند. GSH به آسانی به دایمر دی سولفید GSSG (فرم اکسید گلوتاتیون) اکسیده می شود. GSSG طی احیای هیدروپراکسیدها توسط گلوتاتیون پراکسیداز تولید می شود. GSSG توسط گلوتاتیون رودکتاز به GSH احیا می شود، یعنی همان فرمی که عمدتأ در سیستم های بیولوژیک وجود دارد. از آنجایی که گلوتاتیون رودکتاز در آزمایش Cayman Chemical Company مورد استفاده قرار می گیرد، هم GSH و هم GSSG اندازه گیری می شود.
چرخه ی GSH:

برای اندازه گیری تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان، باید مراحل زیر طبق پروتکل شرکت سازنده کیت آزمایش آنتی اکسیدان (Cayman Chemical Company) روی سرم های دپروتئینه و لیوفیلیزه شده انجام می شد:

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

1) درون هر چاهک ( محل نمونه ) 10 میکرولیتر از ماده مت میوگلوبین و 150 میکرولیتر ماده رنگزا (کروموژن) ریخته شود.
2) برای شروع واکنش میکرولیتر هیدروژن پراکساید به تمام چاهک ها اضافه شود.
3) پلیت با برچسب پوشیده شده و به مدت 5 دقیقه در دمای اتاق انکوبه شود.
برچسب برداشته شده و میزان جذب نوری نمونه ها در طول موج 450 نانومتر در دستگاه plate reader خوانده شود.

تصویر 2-1: کیت گلوتاتیونGlutathione Assay Kit (Cayman Chemical Company)

تصویر 2-2: کیت آنتی اکسیدان (Antioxidant Assay Kit (Cayman Chemical Company

تصویر 2-3: پلیت آماده شده قبل از قرار گرفتن در دستگاه plate reader

تصویر 2-4: پلیت آماده شده در دستگاه plate reader

تصویر 2-5: نمونه ای از قرائت جذب نوری توسط دستگاه plate reader
اطلاعات پس از جمع آوری وارد نرم افزار SPSS نسخه 16 شده و آنالیز توصیفی با استفاده از جداول و نمودارها و آنالیز تحلیلی با استفاده از تست مقایسه دو میانگین مناسب انجام گرفت.
معیارهای ورود
بیماران مبتلا به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن مراجعه کننده به بیمارستان امید مشهد از آبان ماه 1391 تا اردیبهشت ماه 1392 که بیماری آنها از طریق هستیوپاتولوژی ثابت شده و هنوز هیچ درمانی دریافت نکرده بودند و گروه کنترل از افراد سالم داوطلب مراجعه کننده به سازمان انتقال خون مشهد در اردیبهشت ماه 1392 که آگاهانه حاضر به شرکت در مطالعه بودند( هر دو گروه سالم و بیمار) انتخاب شدند.
معیارهای خروج
سوء مصرف روزانه الکل در زمان انجام مطالعه(62)
عملکرد کبدی یا کلیوی مختل( در صورت وجود علائم یا سابقه مشکوک بیماری کبدی یا کلیوی در تاریخچه، از مطالعه خارج می شوند) (62).
عدم رضایت از شرکت در مطالعه(62)
وجو هر گونه ضایعه دهانی در گروه کنترل در زمان انجام مطالعه(62)
شیوه گردآوری اطلاعات
اطلاعات به روش میدانی و آزمایشگاهی گردآوری شدند.
ابزار گردآوری اطلاعات
اطلاعات با استفاده از ابزارهای مشاهده و چک لیست گردآوری شدند.

جدول متغیرها
نام متغیر نقش نوع مقیاس تعریف کاربردی واحد اندازه گیری
گلوتاتیون احیا سرم
وابسته کمی پیوسته نسبتی تری پپتیدی با خواص آنتی اکسیدانی که در سرم قابل اندازه گیری است میکرومولار
گلوتاتیون اکسید سرم وابسته کمی پیوسته نسبتی فرمی از گلوتاتیون که در واکنش با اکسیدان ها تولید می شود و در سرم قابل اندازه گیری است میکرومولار
نسبت گلوتاتیون احیا به اکسید در سرم
وابسته کمی پیوسته نسبتی کسری که نشان دهنده موقعیت محیط سلول متناسب با محیط اطراف آن می باشد تعادل اکسیدان- آنتی اکسیدان در سرم وابسته کمی پیوسته نسبتی به وسیله کاتیون دار نمودن محلول تترا متیل بنزیدین توسط آنزیم پراکسیداز در سرم قابل اندازه گیری است ابتلا به SCC مستقل کیفی اسمی براساس تشخیص بافت شناسی Stage بیماری

وابسته کیفی گسسته رتبه ای I, II, III,IV G--e بیماری وابسته کیفی گسسته رتبه ای I, II, III سن زمینه ای کمی پیوسته نسبتی بر اساس سال شمسی
جنس زمینه ای کیفی اسمی زن/ مرد روش تجزیه و تحلیل داده ها و بررسی آماری
اطلاعات پس از جمع آوری وارد نرم افزار SPSS نسخه 16 شد و آنالیز توصیفی با استفاده از جداول و نمودارها و آنالیز تحلیلی با استفاده از تست مقایسه دو میانگین مناسب ( بر اساس چگونگی توزیع داده ها که نرمال یا غیرنرمال باشند از تست T-test یا من ویتنی) و تست همبستگی اسپیرمن انجام گرفت که سطح معنی داری در تمام آزمون ها 05/0 بود.

ملاحظات اخلاقی
کلیه بیماران برای شرکت در این طرح به صورت آگاهانه فرم رضایت نامه ( ضمیمه1) را مطالعه و در صورت رضایت شخصی آن را امضا کردند.
کلیه اطلاعات پرونده بیماران محرمانه و گزارش آن به صورت کلی بود.
در این مطالعه هیچگونه مداخله درمانی انجام نگرفته و صرفأ یک مطالعه مقطعی بود. با توجه به اینکه افراد سالم داوطلب مراجعه کننده به سازمان انتقال خون450 میلی لیتر خون اهدا می کنند، با کسب اجازه از بیماران 5میلی لیتر از خون آنها برای انجام آزمایشات به کار رفت. در مورد بیماران نیز 5میلی لیتر خون در صورت رضایت گرفته شد.
از میان کدهای 26 گانه اخلاقی، کد شماره 2 مرتبط با موضوع این پژوهش است.
الف. اطلاعات دموگرافیک و بالینی افراد مورد مطالعه
در این مطالعه 40 نفر شرکت داشته اند که 20 نفر آنها مبتلا به کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن و 20 نفر افراد سالم می باشند.
جنس: در کل افراد مورد مطالعه، 28 نفر مذکر و 12 نفر مونث بودند. در گروه سالم 19 نفر مذکر و 1 نفر مونث بودند. در گروه بیمار 9 نفر مذکر و 11 نفر مونث بودند (جدول3-1).
سن: میانگین سنی بیماران 5/60 سال و میانگین سنی افراد سالم 25/49 سال بود. حداقل و حداکثر سن 35 و 85 سال بود. میانگین سنی کل افراد مورد مطالعه44/11 ± 87/54 سال بود (نمودار3-1) .
محل ضایعه: در بیماران مورد مطالعه محل تومور در 2 نفر کف دهان، 6 نفر زبان، 6 نفر حنجره و 6 نفر سایر نواحی مخاط دهان بود.
مرحله بالینی تومور((stage : 5 نفر از این بیماران در مرحله I ، 7 نفر در مرحله II و 8 نفر در مرحله III بیماری بودند.
درجه هیستوپاتولوژی تومور(g--e) : 2 نفر از این بیماران درجه I ، 16 نفر درجه II و 2 نفردرجه III داشتند.
جدول3-1: توزیع فراوانی جنسیت در گروه های مورد مطالعه
جنسیت گروه های مورد مطالعه نتیجه آزمون
کای دو
سالم بیمار تعداد درصد تعداد درصد مذکر 19 0/95 9 0/45 001/0
مونث 1 0/5 11 0/55 کل 20 0/100 20 0/100 نتیجه آزمون کای دو نشان میدهد که ارتباط معنی داری بین جنسیت و گروه های مورد مطالعه وجود دارد
(001/0=P) و در گروه سالم 0/95 درصد مذکر بوده اند در حالی که این میزان در گروه بیمار 0/45 درصد بوده
است.

نمودار3-1: توزیع سن در گروه های مورد مطالعه
نتیجه آزمون t ی مستقل نشان میدهد که توزیع سن در گروه های بیمار و سالم تفاوت معنی داری دارند (001/0=P).
ب. نتایج آنالیز متغیرهای مورد مطالعه به تفکیک گروه های بیمار و سالم
نتایج مطالعه نشان داد:
میزان گلوتاتیون توتال در گروه های بیمار(51/1 ± 75/6) و سالم(02/2 ± 92/8) تفاوت معنی داری دارد(001/0> P) (نمودار 3-2).

نمودار 3-2: میزان گلوتاتیون توتال در گروه های بیمار و سالم
.B میزان GSSG در گروه های بیمار(65/0 ± 10/5) و سالم(92/1 ± 22/5) تفاوت معنی داری ندارد
(796/0=P) (نمودار 3-3).

نمودار 3-3: میزان GSSG در گروه های بیمار و سالم
. C میزان GSH در گروه های بیمار(29/1 ± 064/1) و سالم(34/2 ± 069/3) تفاوت معنی داری دارد
(002/0=P) (نمودار 3-4).

نمودار 3-4: میزان GSH در گروه های بیمار و سالم
D . نسبت GSH/GSSG در گروه های بیمار(24/0 ± 322/0) و سالم(94/0 ± 920/0) تفاوت معنی داری
دارد (011/0=P) (نمودار 3-5).

نمودار 3-5: نسبت GSH/GSSG در گروه های بیمار و سالم
.E تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان در گروه های بیمار(12/0 ± 11/1) و سالم(07/0 ± 07/1)
تفاوت معنی داری ندارد (266/0=P) (نمودار3-6).

نمودار 3-6: میزان تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان در گروه های بیمار و سالم
جدول3-2: توزیع متغیرهای مورد مطالعه به تفکیک گروههای بیمار و سالم
متغیر ها
گروه های مورد مطالعه نتیجه آزمون
بیمار سالم میانگین ± انحراف استاندارد میانگین±انحراف استاندارد Total Glutathion 51/1 ± 75/6 02/2 ± 92/8 001/0> P
GSSG 65/0 ± 10/5 92/1 ± 22/5 796/0= P
GSH 29/1 ± 64/1 34/2 ± 69/3 002/0= P
GSH/GSSG 24/0 ± 322/0 94/0 ± 92/0 011/0= P
تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان 12/0 ± 11/1 07/0 ± 07/1 266/0= P
نتیجه آزمون t ی مستقل نشان میدهد که سطح GSSG و تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان در گروه های بیمار و سالم تفاوت معنی داری ندارند(796/0=P و 266/0=P). اما سطح Total Glutathion ، GSH و GSH/GSSG در گروه های بیمار و سالم تفاوت معنی داری دارند (001/0> P ، 002/0= P و 011/0=P ).
ج. نتایج آنالیز متغیرهای مورد مطالعه در ارتباط با مرحله بالینی و درجه تومور
ارتباط متغیرهای مورد مطالعه و مرحله بالینی تومور(جدول 3-3)
نتیجه آزمون آنالیز واریانس نشان داد:
در بیماران بین میزان گلوتاتیون توتال با مرحله بالینی تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد
(415/0=P).
در بیماران بین میزان GSSGو مرحله بالینی تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(077/0=P).
در بیماران بین میزان GSHو مرحله بالینی تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(907/0=P).
در بیماران بین نسبت GSH/GSSG و مرحله بالینی تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(994/0=P).
در بیماران بین تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان و مرحله بالینی تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(907/0=P).
جدول 3-3: بررسی ارتباط بین متغیرهای مورد مطالعه و مرحله بالینی تومور
متغیرهای مورد مطالعه مرحله بالینی سطح معنی داری
I II III میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد Total Glutathion 98/1 ± 44/7 88/0 ± 23/6 63/1 ± 77/6 415/0= P
GSSG 60/0 ± 58/5 28/0 ± 73/4 77/0 ± 13/5 077/0= P
GSH 85/1 ± 85/1 97/0 ± 50/1 31/1 ± 63/1 907/0= P
GSH/GSSG 32/0 ± 33/0 21/0 ± 32/0 25/0 ± 31/0 994/0= P
تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان 08/0 ± 12/1 14/0 ± 14/1 13/0 ± 07/1 593/0= P
ارتباط متغیرهای مورد مطالعه و درجه هیستوپاتولوژی تومور(جدول 3-4)
نتیجه آزمون آنالیز واریانس نشان داد:
در بیماران بین میزان گلوتاتیون توتال با درجه تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(431/0=P).
در بیماران بین میزان GSSG با درجه تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(374/0=P).
در بیماران بین میزان GSH با درجه تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(302/0=P).
در بیماران بین نسبت GSH/GSSG با درجه تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(233/0=P).
در بیماران بین تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان با درجه تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد(558/0=P).
23812573660جدول 3-4: بررسی ارتباط بین متغیرهای مورد مطالعه و درجه تومور
00جدول 3-4: بررسی ارتباط بین متغیرهای مورد مطالعه و درجه تومور

متغیرهای مورد مطالعه درجه سطح معنی داری
I II III میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد Total Glutathion 09/1 ± 33/6 56/1 ± 63/6 11/1 ± 08/8 431/0= P
GSSG 18/0 ± 47/4 67/0 ± 18/5 76/0 ± 11/5 374/0= P
GSH 27/1 ± 85/1 31/1 ± 45/1 34/0 ± 96/2 302/0= P
GSH/GSSG 301/0 ± 42/0 24/0 ± 27/0 01/0 ± 58/0 233/0= P
تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان 04/0 ± 08/1 12/0 ± 10/1 19/0 ± 20/1 558/0= P
به جهت تایید نتایج آزمون آنالیز واریانس، آنالیز متغیرهای مورد مطالعه در ارتباط با مرحله بالینی و درجه تومور علاوه بر آنالیز واریانس توسط ضریب همبستگی اسپیرمن نیز انجام شد. نتیجه ضریب همبستگی اسپیرمن نشان می دهد که در گروه بیماران بین سطح Total Glutathion ، GSSG، GSH ، GSH/GSSG و تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان با مرحله بالینی و درجه تومور رابطه معنی داری وجود ندارد (جدول 3-5).
جدول 3-5: بررسی ارتباط بین متغیرهای مورد مطالعه با مرحله بالینی و درجه تومور
متغیرهای مورد مطالعه مرحله بالینی درجه
ضریب همبستگی سطح معنی داری ضریب همبستگی سطح معنی داری
Total Glutathion 067/0- 778/0 291/0 213/0= P
GSSG 143/0- 547/0 272/0 247/0= P
GSH 070/0- 770/0 155/0 514/ 0= P
GSH/GSSG 019/0- 936/0 116/0 625/0= P
تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان 200/0- 398/0 165/0 487/0= P
در نمودار های 3-7 تا 3-16 سطح Total Glutathion ، GSSG، GSH ، GSH/GSSG و تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان در مقابل مرحله بالینی و درجه تومور رسم شده است که نمودارهای ذیل نیز نشان دهنده عدم وجود ارتباط بین سطح Total Glutathion ، GSSG، GSH ، GSH/GSSG و تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان با مرحله بالینی و درجه تومور میباشند.

نمودار3-7: توزیع سطح Total Glutathion بر حسب Stage

نمودار3-8: توزیع GSSG بر حسب Stage

نمودار3-9: توزیع GSH بر حسب Stage

نمودار3-10: توزیع GSH/GSSGبر حسب Stage

نمودار3-11: توزیع سطح تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان بر حسب Stage

نمودار3-12: توزیع سطح Total Glutathion بر حسب G--e

نمودار3-13: توزیع GSSG بر حسب G--e

نمودار3-14: توزیع GSH بر حسب G--e

نمودار3-15: توزیع GSH/GSSG بر حسب G--e

نمودار3-16: توزیع تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان بر حسب G--e
د. نتایج آنالیز متغیرهای مورد مطالعه بر حسب محل تومور
در بیماران بین متغیرهای مورد مطالعه با محل تومور ارتباط معنی داری وجود نداشت (جدول 3-6).
جدول 3-6: توزیع متغیرهای مورد مطالعه بر حسب محل تومور
متغیرهای مورد مطالعه محل تومور نتیجه آزمون
کف دهان زبان حنجره مخاط سایر نواحی دهان میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد میانگین ± انحراف استاندارد Total Glutathion 31/1 ± 15/6 12/2 ± 85/6 36/1 ± 15/6 907/0 ± 43/7 503/0= P
GSSG 815/0 ± 68/5 76/0 ± 05/5 45/0 ± 00/5 75/0 ± 07/5 669/0= P
GSH 50/0 ± 47/0 66/1 ± 80/1 13/1 ± 14/1 88/0 ± 36/2 220/0= P
GSH/GSSG 07/0 ± 077/0 28/0 ± 34/0 20/0 ± 22/0 19/0 ± 48/0 133/0= P
تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان 054/0 ± 26/1 07/0 ± 08/1 18/0 ± 15/1 057/0 ± 05/1 142/0= P
نتیجه آزمون آنالیز واریانس نشان میدهد که بین سطح Total Glutathion ، GSSG، GSH ، GSH/GSSG و تعادل اکسیدان-آنتی اکسیدان با محل تومور ارتباط معنی داری وجود ندارد (503/0=P و 669/0= P ،220/0=P ،133/0=P و 142/0=P).
ه. تعدیل اثر سن و جنس بر متغیرهای مورد مطالعه
با توجه به اینکه سن و جنس در دو گروه تفاوت معنی داری با یکدیگر دارند به منظور تعدیل اثر این متغیرها در بررسی ارتباط بین SCC و سطح اکسیدان-آنتی اکسیدان، GSSG، GSH و GSH/GSSG از مدلهای خطی عمومی استفاده کرده (جدول 3-7) و نتیجه آن نشان میدهد که با تعدیل اثر سن و جنس، ارتباط معنی داری بین SCC با سطح اکسیدان-آنتی اکسیدان، GSSG و GSH وجود ندارد(224/0= P و 084/0= P ،296/0=P). اما بین SCC و GSH/GSSG ارتباط معنی داری وجود دارد (042/0=P).
جدول 3-7: نتیجه مدلهای خطی عمومی به منظور تعدیل اثر متغیرهای سن و جنس در بررسی ارتباط بین SCC و سطح Total Glutathion ، GSSG، GSH ، GSH/GSSG و تعادل اکسیدان – آنتی اکسیدان
متغیر وابسته متغیرهای مستقل ضریب مدل فاصله اطمینان 95% سطح معنی داری
Total Glutathion گروه(مورد) 49/2- (037/0-، 140/4- ) 004/0= P
گروه(شاهد) 0 - -
جنسیت(مذکر) 033/1- (53/0، 59/2- ) 188/0= P
جنسیت(مونث) 0 - -
سن 017/0- (044/0، 079/0- ) 566/0= P
GSSG گروه(مورد) 411/0- (958/0، 779/1- ) 546/0= P
گروه(شاهد) 0 - -
جنسیت(مذکر) 453/0- (843/0، 749/1- ) 483/0= P
جنسیت(مونث) 0 - -
سن 006/0 (057/0، 045/0- ) 816/0= P
GSH گروه(مورد) 079/2- (295/0-، 863/3- ) 024/0= P
گروه(شاهد) 0 - -
جنسیت(مذکر) 58/0- (109/1، 270/2- ) 491/0= P
جنسیت(مونث) 0 - -
سن 023/0- (043/0، 090/0- ) 478/0= P
GSH/GSSG گروه(مورد) 553/0- (104/0، 209/1-) 097/0= P
گروه(شاهد) 0 - -
جنسیت(مذکر) 031/0- (591/0، 653/0- ) 920/0= P

user8342

استفاده از اطلاعات و نتایج موجود در پژوهش بدون ذکر مرجع مجاز نمی باشد.
* متن این صفحه نیز باید در ابتدای نسخه های
تقدیر و تشکر
با تشکر از اساتید بزرگوارم جناب آقابان دکتر اکبرزاده، عباسنژاد و محمدیون که شایسته هر نوع سپاس، تجلیل و تکریم هستند. همچنین پدر و مادر عزیزم که در تمامی مراحل پشتیبان من بودند.
چکیده
در تحقیق حاضر مسئله خنک کاری مغز به روش انتقال حرارت معکوس به منظور کاهش آسیب های احتمالی مورد بررسی قرار گرفته است. کاهش دمای مغزفواید بسیاری در مقابل آسیب های تراماتیک و ایشکمیک مغز دارد و می تواند بیمار را مدت بیشتری در وضعیت حیاتی نگه دارد. هندسه مغز به عنوان یک فرض ساده کننده، به صورت یک نیمکره متقارن در نظر گرفته شده است. مسئله معکوس با روش گرادیان مزدوج حل شده است.اساس روش بر مبنای مینیمم سازی تابع هدفی است که که به صورت مجموع مربعات تفاضل دماهای محاسبه شده و دماهای اندازه گیری شده از آزمایش بر روی مرز خارجی مغز تعریف می گردد. با حدس یک شار اولیه مسئله را حل کرده، توزیع دما و شار حرارتی مورد نظر به منظور کاهش دمای مرکز مغز به میزان 5 درجه ( رسیدن به دمای 33 درجه)، به دست آمده اند. توابع محاسبه شده با استفاده از روش معکوس با توابع دقیق مقایسه شدهاند.
فهرست علائم و اختصارات:
C گرمای ویژه، J/ kg d جهت گام بهینه
eRMS خطای RMS
k هدایت گرمایی بافت، W/m °C
Ns تعداد سنسورها
n بردار عمود بر سطح
q شار حرارتی W/m2q'''m نرخ تولید گرمای متابولیک W/m3R شعاع سر m
S تابع هدف
Tدما KTa0 دمای مرکزی بدن Kt زمان sWb نرخ خون تزیق وریدی kg/(mas)Y دمای مورد نظر(اندازهگیری شده)
Greek letters a نفوذپذیری گرمایی m2/sβ اندازه گام حل
γ ضریب الحاقی
ε پارامتر توقف
θ زمان بیبعد
λ متغیر مسئله حساسیت
ρ چگالی بافت زنده kg/m3b خون
r* مشتق نسبت به r*
z* مشتق نسبت به z*η مشتق نسبت به ηξ مشتق نسبت به ξSuperscripts k تعداد تکرارها

فهرست مطالب
عنوانشماره صفحه
TOC o h z u فصل اول: مقدمه PAGEREF _Toc418272714 h 11-1 مقدمه: PAGEREF _Toc418272715 h 21-2- تاریخچه: PAGEREF _Toc418272716 h 7فصل دوم: بررسی روش‌های بهینه‌سازی توابع PAGEREF _Toc418272717 h 152-1 مسائل بهینه‌سازی PAGEREF _Toc418272718 h 162-2 دسته‌بندی روش‌های بهینه‌سازی PAGEREF _Toc418272719 h 172-3 راه‌حل کلی PAGEREF _Toc418272720 h 182-4 نرخ هم‌گرائی PAGEREF _Toc418272721 h 192-5-1 محاسبه گرادیان PAGEREF _Toc418272722 h 222-5-2 تعیین طول گام بهینه در جهت کاهش تابع PAGEREF _Toc418272723 h 232-6 معیار هم‌گرائی PAGEREF _Toc418272724 h 242-7 روش کاهش سریع PAGEREF _Toc418272725 h 252-8 مقدمه ای بر روش انتقال حرارت معکوس PAGEREF _Toc418272726 h 252-8-1 مقدمه PAGEREF _Toc418272727 h 252-8-2 مشکلات حل مسائل انتقال حرارت معکوس PAGEREF _Toc418272728 h 272-8-3 ارزیابی روش‌های مسائل معکوس حرارتی PAGEREF _Toc418272729 h 312-8-4 تکنیک‌های حل مسائل انتقال حرارت معکوس PAGEREF _Toc418272730 h 322-8-5 تکنیک I PAGEREF _Toc418272731 h 342-8-5-1 شرح تکنیک PAGEREF _Toc418272732 h 342-8-5-2 روش‌های محاسبه ضرایب حساسیت PAGEREF _Toc418272733 h 372-8-6 تکنیک II PAGEREF _Toc418272734 h 382-8-6-1 متد گرادیان مزدوج PAGEREF _Toc418272735 h 382-8-6-2 الگوریتم محاسباتی تکنیک دوم PAGEREF _Toc418272736 h 442-8-6-3 اندازه‌گیری پیوسته PAGEREF _Toc418272737 h 452-8-7 تکنیک III PAGEREF _Toc418272738 h 462-8-7-1 روش گرادیان مزدوج با مسئله اضافی جهت تخمین پارامترها PAGEREF _Toc418272739 h 462-8-7-2 الگوریتم محاسباتی تکنیک سوم PAGEREF _Toc418272740 h 492-8-8 تکنیک IV PAGEREF _Toc418272741 h 502-8-8-1 گرادیان مزدوج با مسئله الحاقی برای تخمین توابع PAGEREF _Toc418272742 h 502-8-8-2 الگوریتم محاسباتی تکنیک چهارم PAGEREF _Toc418272743 h 52فصل سوم: مدل ریاضی PAGEREF _Toc418272744 h 543-1 مقدمه PAGEREF _Toc418272745 h 553-2 مدل‌های هدایت گرمایی PAGEREF _Toc418272746 h 553-2-1 مدل پنز PAGEREF _Toc418272747 h 553-2-2 مدل چن هلمز [26] PAGEREF _Toc418272748 h 60فصل چهارم: تخمین شار حرارتی گذرا در حالت متقارن محوری PAGEREF _Toc418272749 h 614-1- فیزیک مسئله PAGEREF _Toc418272750 h 624-2- محاسبه توزیع دما در حالت گذرا PAGEREF _Toc418272751 h 63در این بخش به بررسی روش حل معادلات انتقال حرارت متقارن محوری در حالت گذرا پرداخته میشود. PAGEREF _Toc418272752 h 634-2-1 معادله حاکم PAGEREF _Toc418272753 h 634-2-2- معادلات حاکم در دستگاه مختصات عمومی PAGEREF _Toc418272754 h 644-2-3- متریک ها و ژاکوبین های تبدیل PAGEREF _Toc418272755 h 654-2-4 تبدیل معادلات از صفحه فیزیکی به صفحه محاسباتی PAGEREF _Toc418272756 h 674-2-5- گسسته سازی معادلات PAGEREF _Toc418272757 h 694-2-6 شرایط مرزی مسئله PAGEREF _Toc418272758 h 714-3 مسئله معکوس PAGEREF _Toc418272759 h 744-3-1 مسئله حساسیت PAGEREF _Toc418272760 h 754-3-2 مسئله الحاقی PAGEREF _Toc418272761 h 764-3-3 معادله گرادیان PAGEREF _Toc418272762 h 764-3-4 روش تکرار PAGEREF _Toc418272763 h 774-5: تخمین شار حرارتی مجهول در مدل سه لایه PAGEREF _Toc418272764 h 774-5-1 معادله حاکم PAGEREF _Toc418272765 h 784-5-2 شرایط مرزی مساله PAGEREF _Toc418272766 h 784-5-3 مسئله معکوس PAGEREF _Toc418272767 h 804-5-3-1 مسئله حساسیت PAGEREF _Toc418272768 h 804-5-3-2 مسئله الحاقی PAGEREF _Toc418272769 h 81فصل پنجم: نتایج PAGEREF _Toc418272770 h 82نتیجه گیری: PAGEREF _Toc418272771 h 94پیوست الف PAGEREF _Toc418272772 h 95پیوست ب PAGEREF _Toc418272773 h 96اعتبارسنجی حل مستقیم PAGEREF _Toc418272774 h 96مراجع: PAGEREF _Toc418272775 h 115
فهرست جداول
جدول2-1- دسته‌بندی روش‌های بهینه‌سازی18
جدول 4-1. خواص لایه های استفاده شده79
جدول5-1. خطایRMS برای توابع مختلف در نظر گرفته شده برای شار حرارتی88

فهرست اشکال
شکل 2-1- نمودار روند بهینه‌سازی تابع هدف19
شکل 2-2- جهت‌های سریع‌ترین افزایش21
شکل3-1. المان در نظر گرفته‌شده برای به دست آوردن معادله انتقال حرارت زیستی پنز56
شکل 4-1 نمایش فیزیک مسئله62
شکل 4-2 - نمایش صفحه مختصات فیزیکی و محاسباتی64
شکل 4-3-نمایش گره مرکزی و هشت گره همسایه آن70
شکل 4-4- نمایش صفحه محاسباتی71
شکل 4-5- نمایش شرایط مرزی در صفحه فیزیکی71
شکل 4-6- نمایش مساله سه لایه در صفحه محاسباتی78
شکل 4-7- نمایش هندسه مساله متشکل از سه لایه مختلف بافت مغز، استخوان و پوست سر80
شکل5-1 شبکه مورد استفاده در حل مسئله و موقعت سنسورها83
شکل 5-2. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع خطی میباشد85
شکل 5-3. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع پله میباشد85
شکل 5-4. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابعی ترکیبی از sin و cos میباشد86
شکل5-5. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با استفاده از داده های نویزدار با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع خطی میباشد86
شکل 5-6. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با استفاده از داده های نویزدار با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع پلهای میباشد87
شکل5-7. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با استفاده از داده های نویزدار با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابعی ترکیبی از sin و cos میباشد87
شکل 5-8. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع خطی میباشد89
شکل 5-9. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع پله میباشد89
شکل 5-10. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع سینوس و کسینوس میباشد90
شکل 5-11. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با استفاده از داده های نویزدار با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع خطی میباشد90
شکل 5-12. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با استفاده از داده های نویزدار با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع پله میباشد91
شکل 5-13. مقایسه شار حرارتی محاسبه شده با استفاده از داده های نویزدار با شار حرارتی دقیق که بهصورت تابع سینوس-کسینوس میباشد91
شکل 5-14. مقایسه دمای محاسبه شده و دمای دقیق.92
شکل 5-15. شار محاسبه شده92
ضمائم:
شکل1- هندسه مستطیلی با شرایط مرزی دما ، عایق و شار حرارت96
شکل2- مقایسه منحنی‌های توزیع دمای گره 1 پس از 12 ثانیه97
شکل3- مقایسه منحنی‌های توزیع دمای گره 2 پس از 12 ثانیه98
شکل4- مقایسه منحنی‌های توزیع دمای گره 4 پس از 12 ثانیه98
شکل5- مقایسه منحنی‌های توزیع دمای گره 5 پس از 12 ثانیه99
شکل6- مقایسه منحنی‌های توزیع دمای گره7 پس از 12 ثانیه99
شکل7- مقایسه منحنی‌های توزیع دمای گره 8 پس از 12 ثانیه100
شکل8- هندسه منحنی با شرایط مرزی عایق و شار حرارتی101
شکل9- مقایسه منحنی توزیع دما برای گره میانی پس از 60 ثانیه101
شکل 10- نمایش هندسه منحنی متشکل از سه لایه مختلف آزبست ، فولاد و آلومینیم102
شکل 11- نمایش کانتورهای توزیع دمای کد حاضر برای مسئله چندلایه103
شکل 12- نمایش کانتورهای توزیع دمای FLUENT برای مسئله چندلایه103
شکل 13- نمایش شبکه 30*30104
شکل 14- نمایش شبکه 40*40105
شکل 15- نمایش شبکه 50*50105
شکل 16- نمایش کانتورهای توزیع دما برای شبکه 30*30 در مسئله یک‌لایه106
شکل 17- نمایش کانتورهای توزیع دما برای شبکه 30*30 در مسئله دولایه106
شکل 18- نمایش کانتورهای توزیع دما برای شبکه 30*30 در مسئله سه لایه107
شکل 19- نمایش کانتورهای توزیع دما برای شبکه 40*40 در مسئله یک‌لایه107
شکل 20- نمایش کانتورهای توزیع دما برای شبکه 40*40 در مسئله دولایه108
شکل 21- نمایش کانتورهای توزیع دما برای شبکه 40*40 در مسئله سه لایه108
شکل 22- نمایش منحنیهای توزیع دمای گره میانی در مسئله یک‌لایه109
شکل 23- نمایش منحنیهای توزیع دمای گره میانی در مسئله دولایه110
شکل 24- نمایش منحنیهای توزیع دمای گره میانی در مسئله سه لایه110
شکل 25- نمایش کانتورهای توزیع دمای کد حاضر برای هندسه نامنظم با تقارن محوری111
شکل 26- نمایش کانتورهای توزیع دمای FLUENT برای هندسه نامنظم با تقارن محوری112
شکل 27- نمایش کانتورهای توزیع دمای کد حاضر113
شکل 28- نمایش منحنیهای توزیع دمای مرکز کره113
شکل 29- نمایش منحنیهای توزیع دمای نقطهای که در موقعیت r=5 cm قرارگرفته114
شکل 30- نمایش منحنیهای توزیع دمای نقطهای که بر روی سطح کره قرارگرفته است114
فصل اول: مقدمه1-1 مقدمه: توسعه کامپیوتر و ابزار محاسباتی، رشد روش‌های عددی را برای مدل‌سازی پدیده‌های فیزیکی تسریع کرده است. برای مدل‌سازی یک پدیده فیزیکی به یک مدل ریاضی و یک روش حل نیاز است. مدل‌سازی مسائل هدایت حرارتی نیز بهمانند دیگر پدیده‌های فیزیکی با حل معادلات حاکم امکان‌پذیر است. برای حل مسائل هدایت حرارتی به اطلاعات زیر نیاز داریم:
هندسه ناحیه حل
شرایط اولیه
شرایط مرزی (دما یا شار حرارتی سطحی)
خواص ترموفیزیکی
محل و قدرت منبع حرارتی درصورتی‌که وجود داشته باشند.
پس از حل معادلات حاکم توزیع دما در داخل ناحیه حل به دست میآید. این نوع مسائل را مسائل مستقیم حرارتی می‌گوییم. روش‌های حل مسائل مستقیم از سال‌ها پیش توسعه‌یافته‌اند. این روش‌ها شامل حل مسائلی با هندسه پیچیده و مسائل غیرخطی نیز میگردند. علاوه بر این پایداری و یکتایی این روش‌ها نیز بررسی‌شده است. روش‌های اولیه عمدتاً بر مبنای حل‌های تحلیلی بودهاند.
این روش‌ها بیشتر برای مسائل خطی و با هندسه‌های ساده قابل‌استفاده هستند. برعکس، روش‌های عددی دارای این محدودیت نبوده و برای کاربردهای مهندسی بیشتر موردتوجه هستند.
دسته دیگر از این مسائل که در دهه‌های اخیر موردتوجه قرارگرفته‌اند، مسائل معکوس حرارتی هستند. در این نوع از مسائل یک یا تعدادی از اطلاعات موردنیاز برای حل مستقیم، دارای مقدار معلومی نمی‌باشند و ما قصد داریم از طریق اندازه‌گیری دما در یک یا چند نقطه از ناحیه موردنظر، به تخمین مقادیر مجهول بپردازیم.
به‌طورکلی می‌توان گفت که در مسائل مستقیم حرارتی، علت(شار حرارتی، هندسه و...) معلوم، و هدف یافتن معلول(میدان دما) است. اما در مسائل معکوس حرارتی، معلول(دما در بخش‌ها و یا تمام میدان)، معلوم است، و هدف یافتن علت (شار حرارتی، هندسه و...) است.
مسائل انتقال حرارت معکوس که IHTP نیز نامیده می‌شوند با استناد بر اندازه‌گیری‌های دما و یا شار حرارتی، کمیت‌های مجهولی را که در آنالیز مسائل فیزیکی در مهندسی گرمایی ظاهر می‌شوند، تخمین می‌زنند. به‌عنوان‌مثال، در مسائل معکوسی که با هدایت حرارت مرتبط می‌باشند، با استفاده از اندازه‌گیری دما در جسم می‌توان شار حرارتی مرز را اندازه‌گیری نمود. این در حالی است که در مسائل هدایت حرارت مستقیم با داشتن شار حرارتی، میدان دمای جسم مشخص می‌شود. یکی از مهم‌ترین مزایای IHTP همکاری بسیار نزدیک میان تحقیقات آزمایشگاهی و تئوری است. به‌عنوان‌مثال در تحقیقات آزمایشگاهی با استفاده از حس‌گر می‌توان دمای جسم را تعیین نمود. این دما به‌عنوان داده‌های ورودی معادلات تئوری برای اندازه‌گیری شار حرارتی مورداستفاده قرار می‌گیرد. درنتیجه جواب‌های به‌دست‌آمده از روابط تئوری تطابق بسیار خوبی با جواب‌های حقیقی خواهند داشت.
هنگام حل IHTP همواره مشکلاتی وجود دارد که باید تشخیص داده شوند. به علت ناپایداری جواب‌های IHTP، این مسائل ازلحاظ ریاضی در گروه مسائل بدخیم دسته‌بندی می‌شوند. به‌عبارت‌دیگر، به‌واسطه وجود خطاهای اندازه‌گیری در آزمایش‌ها، ممکن است جواب کاملاً متفاوتی به دست آید. برای غلبه بر این مشکلات روش‌هایی پیشنهاد داده‌شده‌اند که حساسیت جواب مسئله به خطای موجود در داده‌های ورودی را کمتر می‌کند. ازجمله این روش‌ها می‌توان به استفاده از دماهای زمانه‌ای بعدی، فیلترهای هموارسازی دیجیتالی اشاره نمود.
در سالهای اخیر تمایل به استفاده از تئوری و کاربرد IHTP رو به افزایش است. IHTP ارتباط بسیار نزدیکی با بسیاری از شاخه‌های علوم و مهندسی دارد. مهندسان مکانیک، هوافضا، شیمی و هسته‌ای، ریاضی‌دانان، متخصصان فیزیک نجومی، فیزیکدانان و آماردانان همگی با کاربردهای متفاوتی که از IHTP در ذهن دارند، به این موضوع علاقه‌مند می‌باشند.
مغز در داخل استخوان جمجمه و نخاع در داخل ستون فقرات جای گرفته است. سه پرده که درمجموع منژ نامیده میشوند، مغز و نخاع را از اطراف محافظت می‌کنند. مغز بیشترین انرژی بدن را مصرف میکند و منطقهی گرمی از بدن است. وزن مغز زن و مرد باهم متفاوت است. خوب است بدانیم که هنگام سکته مغزی فشار داخل جمجمه بالا می‌رود و داخل مغز به‌شدت گرم می‌شود پس باید به‌سرعت از فشار داخل جمجمه کاست تا بیمار دچار آسیب بیشتر نشود. همچنین، تخمین زده می‌شود در مغز انسان حدود یک‌صد میلیارد سلول عصبی یا نرون فعالیت می‌کنند . نرون یا سلول عصبی بر اساس مکانیسم الکتروشیمیایی فعالیت می‌کند ، اختلاف‌پتانسیل ناشی از افزایش و کاهش بار الکتریکی در یک نرون که از منفی 70 میلی ولت تا مثبت 70 میلی ولت در نوسان است باعث رها شدن یا ریلیز مواد مخدر طبیعی یا همان ناقل‌های عصبی از انتهای سلول عصبی یا آکسون می‌شود. فعالیت الکتریکی یک‌صد میلیارد سلول عصبی ، حرارت بسیار زیادی تولید می‌کند.
مغز برای خنک کردن خود نیاز به یک سیستم خنک‌کننده قوی دارد. در مغز انسان حدود 16 هزار کیلومتر رگ و مویرگ خونی وجود دارد. یکی از وظایف اصلی این سیستم علاوه بر تأمین سوخت میلیاردها سلول ،خنک کردن مغز است. به عبارتی حرارت مغز توسط این سیستم جذب می‌شود و با گردش خود درجاهایی مثل پیشانی، صورت و گوش‌ها آزاد می‌شود و خنک می‌شود. مصرف سیگار با افزایش غلظت خون باعث می‌شود تا حرکت خون در این مویرگ‌ها سخت شود و عملیات سوخت‌رسانی و خنک کردن مغز به‌درستی انجام نشود. به عبارتی افراد سیگاری مغزشان داغ‌تر از افراد غیر سیگاری است و سوخت کمتری به مغزشان می‌رسد. ریزش مو و دیرخواب رفتن یکی از نتایج بالا بودن دمای مغز است. اختلال در عملکرد سلول‌های عصبی و به دنبال آن اختلال در آزادسازی ناقل‌های عصبی و کنترل سیستم هورمونی از دیگر نتایج این وضعیت است.
از سوی دیگر، چندی پیش پزشکان برای نجات نوزادی از روش خنک کردن مغز استفاده  کردند که در نوع خودش بی‌نظیر و شگفت‌انگیز بود. نوزاد انگلیسی که هنگام تولد بند ناف به دور گردنش پیچیده شده بود و نفس نمی‌کشید، (اکسیژن کافی به مغزش نمی‌رسید) با فن خنک کردن مغز (به مدت 3روز) به زندگی بازگشت. پزشکان برای کم کردن نیاز مغز این نوزاد به اکسیژن، با استفاده از گاز زنون مغز او را سرد کرند. برای این کار از دستگاه جدیدی استفاده شد. آنان با جای دادن آلتی در مغز نوزاد، سر نوزاد را خنک نگه داشتند.نوزاد که مغزش به مدت 3 روز با این تکنیک خنک نگه‌داشته شد؛ در حال حاضر، در آغوش مادرش به زندگی لبخند میزند.
ممکن است که تقلا برای خوابیدن، بعد از یک روز خسته‌کننده با سرشماری گوسفندان یا خوردن قرصهای خواب هم چندان مؤثر نباشد، اما پژوهشگران دانشکده پزشکی پتینزبورگ در آخرین اجلاس «خواب» سال 2011 روش جالبی را برای درمان بیخوابی پیشنهاد کردند: خنک کردن مغز!
آن‌ها یک کلاه پلاستیکی خنک‌کننده ابداع کردند که قسمت‌های پیشانی را میپوشاند و با پایین آوردن دمای مغز می‌تواند به خواب سریع فرد کمک کند. پزشکان در تحقیقی که روی افراد عادی و بیمارانی که از بیخوابی رنج میبردند انجام دادند، افراد بیخواب بعد از پوشیدن این کلاه خاص، به‌طور میانگین در زمان 13 دقیقه به خواب رفتند، یعنی زمانی برابر افراد  سالم. دانشمندان فکر می‌کنند که این کلاه با پایین آوردن دمای مغز  سبب کاهش سوخت‌وساز آن (به‌ویژه در ناحیه پیشانی مغز) میشود و به خواب سریعتر و راحتتر فرد کمک میکند. هنوز این کلاهها به‌صورت تجاری وارد بازار نشده‌اند. همچنین عوارض احتمالی استفاده از آن‌ها مشخص نشده‌اند؛ مثلاً معلوم نیست که استفاده از این کلاه‌ها سبب تشدید علائم افراد مبتلابه سینوزیت خواهد شد یا نه؟ محققان دانشگاه نیویورک در پژوهش‌های مختلف خود دریافتند، خمیازه کشیدن نقش مهمی در تنظیم درجه حرارت مغز به عهده دارد. درصورتی‌که ناحیه سر «گرم» باشد، خمیازه با تحریک جریان خون و ضربان قلب گرمای بالای آن را کاهش میدهد. چرخه خواب و استرس، تابع نوسان درجه حرارت مغز است و کار خمیازه آن‌که این دمای پیوسته در حال تغییر را تنظیم و متوازن ‌کند. توضیح ساده محققان دانشگاه وین این است که ما با خمیازه کشیدن، دمای اطراف را دست‌کاری می‌کنیم. به تعبیر دیگر، دهن‌دره همانند ترموستات مغز عمل می‌کند. گروه تحقیقاتی دانشگاه وین برای بررسی این فرضیه، تناوب خمیازه کشیدن شهروندان در ماه‌های تابستانی و زمستانی را زیر نظر گرفت. مشابه همین بررسی در هوای خشک و ۳۷ درجه آریزونا انجام شد.
پژوهش‌ها نشان داد که مردم وین در تابستان بیشتر از زمستان خمیازه می‌کشند اما در آمریکا نتیجه کاملاً برعکس بود. علت روشن بود: متوسط دمای وین در تابستان ۲۰ درجه است و این متوسط حرارت زمستانی در آریزونا است. محققان آمریکایی و اتریشی بر این اساس فرضیه‌‌ای را طرح کردند: تعداد خمیازه‌ها به فصل سال یا بلندی و کوتاهی روز یا روشنایی و تاریکی محیط ربط ندارد بلکه موضوع به درجه حرارت ۲۰ درجه برمی‌گردد.
یک افشانه بینی که می‌تواند جان هزاران مبتلابه بیماری قلبی را نجات دهد توسط محققان انگلیسی مورد کار آزمایی قرارگرفته است. یک دستگاه ویژه برای پمپاژ سرد‌کننده پزشکی در بینی بیمار در حال انتقال به بیمارستان مورداستفاده قرار می‌گیرد. کارشناسان بر این باورند که این درمان می‌تواند جان افراد زیادی را نجات داده و از ابتلای تعداد زیادی از بیماران به آسیب‌های مغزی شدید و دائمی جلوگیری کند.
خدمات اورژانس ساحل جنوب شرفی بنیاد بهداشت انگلیس اولین سرویس آمبولانسی است که از این ابداع سوئیسی به‌عنوان بخشی از کار آزمایی پزشکان بیمارستان رویال ساسکس کانتی استفاده می‌کند. ماده سردکننده که توسط یک ماسک صورت منتقل می‌شود، جریان مداومی از مایع در حال تبخیر را به حفره بینی بیمار می‌فرستد. محققان توانسته‌اند پیشرفت‌های بزرگی را در نجات زندگی بیماران قلبی به دست آورند اما بسیاری با آسیب‌های چشمگیری در سلول‌های مغزی روبرو شده و در اثر کمبود اکسیژن ناشی از توقف عملکرد قلب می‌میرند. 
ایده افشانه بینی، خنک‌سازی هر چه سریع‌تر مغز در محل تماس پایه مغز با مدخل بینی است. گفته می‌شود خنک کردن مغز می‌تواند از سلول‌های مغزی در زمان نبود اکسیژن در خون محافظت کند. اگر این درمان زودهنگام ارائه شود، بیمار شانس بهبود بیشتری داشته و این فناوری جدید به پیراپزشکان اجازه خواهد داد پیش از رسیدن بیمار به بیمارستان عملیات خنک‌سازی را آغاز کنند. در حال حاضر برخی از خدمات اورژانس انگلیس از شیوه‌های مختلف فرآیند خنک‌سازی مانند قطره نمکی سرد و پدهای خنک‌کننده پیش از رسیدن بیمار به بیمارستان استفاده می‌کنند. اما این روش‌ها به‌طور مستقیم مغز را هدف قرار نداده و به‌جای آن بر خنک‌سازی کل بدن و خون برای دستیابی به تأثیر مشابه تکیه‌دارند.
1-2- تاریخچه:مطالعات آسیب‌شناسی مغزی به‌طور تجربی نشان می‌دهد که سرد کردن مغز پس از یک ایشکمی مغزی میتواند میزان صدمات وارده بر مغز را کاهش دهد. آسیب تراماتیک مغز(TBI) که معمولاً براثر آسیب‌های خارجی در تصادفات و ... اتفاق میافتد و آسیب ایشکمیک مغز که در اثر سکته مغزی ایجاد می‌شود، سبب آسیب‌های فراوانی بر مغز میشود. آزمایش‌ها و بررسی‌های مختلف نشان داده‌اند که کاهش دمای مغز حتی در حد 1 الی 2 درجه سانتی‌گراد فواید بسیاری از قبیل: محافظت در مقابل سکته, کاهش ورم و آماس و کاهش فشار داخلی مغز (ICP) دارد. سادگی و راندمان بالای سرمادرمانی مغز باعث شده است تا پزشکان از آن به‌عنوان یک‌راه حل کلینیکی جهت درمان نوزادانی که از عارضه خفگی (نرسیدن اکسیژن) در زمان تولد رنج می‌برند، استفاده کنند. همچنین سرد کردن فوری مغز درست در دقایق اولیه پس از حمله ایشکمی، امری مهم و ضروری در کاهش پیامدها و صدمات وارده بر مغز و نجات بیمار است. این عمل (سرد کردن فوری مغز) موجب افت متابولیسم مغز شده و درنتیجه نیاز آن را به دریافت اکسیژن و دفع دی‌اکسید کربن و بالطبع خون‌رسانی کاهش میدهد. گزارش‌های منتشرشده نشان دادهاند که کمخونی اثر مخرب کمتری روی مغز بجای خواهد گذاشت. علی‌رغم اینکه هنوز به‌طور کامل مشخص نشده است که عمل خنک کردن چطور به محافظت از مغز کمک میکند، آزمایش‌های بسیاری نشان دادهاند که کاهش دما در بافت مغز از عملکرد مغز در مقابل آسیب‌های ایشکمیک محافظت می‌کند. همچنین این کار سبب کاهش التهاب و تثبیت فشار داخلی مغز می‌شود[1-3]. همچنین، در اکثر بررسی‌های بیمارستانی که روی گروه‌های کوچک که از TBI رنج میبردند، انجام‌شده است، نتایج این حقیقت که خنک کردن مغز آثار خوبی هم در کوتاهمدت و هم در بلندمدت دارد را تأیید میکند[4-7]. اخیراً یتینگ و همکاران[8] در تحقیق خود گزارش کردند که با خنک کاری مغز از طریق صورت می‌توان به بهبود عملکرد عصبی کمک کرد. آن‌ها در نتایج خود نشان دادند که با استفاده از روش خنک کاری مغز از طریق صورت می‌توان از مغز در مقابل آسیب ایشکمیک محافظت کرد. همچنین نشان دادند که مشکلات مغزی ناشی از آن قابل‌درمان است.
ملاحظات انتقال حرارت مغز در حیات کسانی که در آب‌های سرد غرق میشوند، نیز مؤثر است. به‌طوری‌که در اثر این پدیده بازگشت به زندگی افرادی که در آب‌های سرد غرق‌شده‌اند، حتی تا پس از 66 دقیقه نیز گزارش‌شده است. این مسئله عموماً به خاطر قطع فعالیت متابولیکی مغز و اثرات محافظتی این سردشدگی است. موارد ذکرشده لزوم و اهمیت بررسی انتقال حرارت از مغز را با سیال اطراف نمایان می‌سازند.
اساساً انتقال حرارت در مغز در قالب تبادل حرارت خارجی (انتقال حرارت از سر)، تبادل حرارت داخل و تولید حرارت متابولیکی است. این اثرات با شرایط مرزی، سیرکولاسیون خون، نرخ متابولیسم مغز و ابعاد سر تغییر می‌کنند. بررسی تأثیر عوامل مختلف در پدیده انتقال حرارت از مغز با دشواری روبروست. بخصوص که امکان انجام آزمایش‌های تجربی در این زمینه به دلیل خطرات موجود و محدودیت‌های ابزاری ممکن نیست. لذا این بررسی‌ها نیازمند یک مدل مطمئن با خصوصیات فیزیکی و شرایط محیطی واقعی می‌باشند.
مطالعه و بررسی عکس‌العمل خنک شدن سر در مقابل مکانیسم‌های مختلف خنک کاری، می‌تواند ابزاری در جهت طراحی و ساخت تجهیزات قابل‌حمل جهت خنک کاری‌های اورژانس در وسایل نقلیه پزشکی باشد که با آنها دمای مغز در 30 دقیقه از Cº37 به Cº34 رسیده و لذا متابولیسم آن تا 30% کاهش مییابد. این مطالعات در طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع و ایجاد محیط‌های ارگونومیک جهت راحتی افراد نیز می‌تواند موردتوجه قرار گیرد. در یک سری مدل‌سازی‌های کامپیوتری انجام‌شده[9-11] نشان داده است که دمای مغز انسان در نقاط مرکزی و داخلی بسیار متفاوت‌اند از نقاطی که نزدیکی سطح قرار دارند. گرادیان دمای بسیار بزرگی در نزدیکی سطح مغز اتفاق می‌افتد که به‌صورت آزمایشگاهی با افزایش فاصله از سر کاهش مییابد[12,13].
هدف کلی رسیدن به دمای میانگین 33 در مغز در مدت‌زمان 30 دقیقه است[14]. البته باید خاطرنشان کرد که خنک کردن مغز تا دماهای پایین‌تر سبب افزایش ریسک ابتلا به لرزشهای غیرقابل‌کنترل و کاردیاک ارست میشود.
یکی از سؤالهای مهم برای انتخاب روش مناسب برای خنک کردن مغز این است که بفهمیم هر یک از این روشها چطور دمای مغز را کاهش میدهند. ازآنجاکه اندازهگیری نتایج حاصل از خنک کردن مغز در بافت زنده فراتر از فنّاوری حاضر است، ارائه و بهبود مدلهایی که به‌طور دقیق تغییرات دما و همچنین محدودیتها را نشان میدهد، میتواند موفقیت بزرگی باشد.
مسئله مهم دیگر تبادل گرمایی بین پوست سر و محیط اطراف است که به کمک ضریب انتقال حرارت توصیف می‌شود. برای رسیدن هدف که خنک کردن مغز در نقاط مرکزی است، نیاز به استفاده از دستگاهی است که ضریب انتقال حرارت بزرگی ایجاد کند. در حالت ایدئال، دستگاهی با این مشخصات قادر خواهد بود دمای پوست سر را همدما با دمای دستگاه ثابت نگه دارد.
عموماً گزارش‌های انتقال حرارت از مغز تاکنون به دو صورت بوده است. یک دسته از این مطالعات شبیه‌سازی را تنها از جنبه انتقال حرارت در داخل بافت‌ها مدنظر قرار داده و در بهترین حالت انتقال حرارت جابجایی را با ضریب انتقال حرارت جابجایی در مدل خود بکار گرفته‌اند[11,15-17]. دسته دیگر بدون مدل نمودن انتقال حرارت درون بافت، تنها به بررسی الگوی جریان خارج از بدن (به‌صورت تجربی) پرداخته‌اند.
همچنین مدل‌سازی از توزیع دما در سر یک انسان بالغ تحت سرما درمانی با گذاشتن یخ روی سر توسط دنیس و همکارانش[16] صورت گرفته است. گزارش زو و همکارانش[17] نیز شامل مدل‌سازی ریاضی سرد شدن مغز با شرایط مرزی دما ثابت است. سوکستانسکی و همکارش[12] با استفاده از روش تحلیلی اثر عوامل مختلف را بر دمای مغز بررسی کرده و دبی و دمای جریان خون ورودی به بافت را تنها عامل مؤثر بر دمای مغز دانسته‌اند. این مدل‌سازی‌ها با فرض ثابت بودن دمای سطح پوست همراه بوده و در آن‌ها هوای اطراف و جنبه انتقال حرارت جابجایی در سال اطراف سر در نظر گرفته نشده است.
از طرف دیگر، از جنبه خارجی کلارک و همکارانش[18] مطالعه‌ای برای تعیین جابجایی آزاد در اطراف سر را انجام داده و منتشر کرده‌اند که در این تحقیق تأثیر حالت‌های مختلف بدن (خوابیده و ایستاده) بر الگوی جریان هوای اطراف سر به‌صورت تجربی مطالعه شده و ضخامت تقریبی لایه‌مرزی حرارتی و میزان انتقال حرارت در نقاط مختلف سر به کمک سیستم نوری شلیرن و کالریمتر سطحی در آن سالها اندازه‌گیری شده است.
بسیاری از کارهای انجام‌شده در این زمینه اثرات مثبتی برای محافظت از مغز داشته‌اند و توانسته دما را تا 7 درجه سانتی‌گراد در مدت‌زمان 1 ساعت کاهش بدهد، بااین‌حال متدهایی که به کاهش دمای بیشتر کمک می‌کنند تهاجمی هستند که منجر به عوارض بعدی روی بیمار میشود. لازم به ذکر است، در حالت کلی دو روش برای اعمال خنک کاری به‌صورت غیرتهاجمی وجود دارد: خنک کردن سر به کمک دستگاه‌های خنک‌کن و خنک کردن کل بدن.
سرد کردن تمام بدن یک نوزاد تازه متولدشده در ۶ ساعت نخست تولد می‌تواند از آسیب‌های مغزی ناشی از فقدان اکسیژن در جریان زایمان‌های دشوار جلوگیری کند و یا از شدت آن به میزان قابل‌توجهی بکاهد. به گزارش فرانس پرس هزاران کودک سالانه در سطح دنیا متولد شوند که به دلیل برخی مشکلات در بدو تولد مانند نرسیدن اکسیژن به آن‌ها و یا نرسیدن خون به مغزشان در معرض خطر مرگ یا معلولیت قرار می‌گیرند. خنک کردن بدن به‌اندازه چند درجه یعنی اعمال نوعی هایپوترمی خفیف نیاز مغز به اکسیژن را کاهش داده و دیگر پروسه‌هایی را که می‌توانند به آسیب مغزی دچار شوند، کند می‌کند. این شیوه درمان به افراد بالغ نیز در بهبودی پس از تجربه ایست قلبی کمک می‌کند.
در قالب تکنیک هایپوترمی یا همان خنک کردن مغز، نوزاد درون یک پتوی خاص حاوی آب سرد قرار داده می‌شود. این پتو دمای بدن نوزاد را برای مدت ٣ روز تا سطح ٣/٩٢ درجه فارنهایت (۵/٣٣ درجه سانتی‌گراد) پایین آورده و سپس به‌تدریج بدن را دوباره گرم کرده و درجه حرارت را به وضعیت نرمال حدود ۶/٩٨ درجه فارنهایت برمی‌گرداند. این نوزادان ١٨ تا ٢٢ ماه بعد مورد معاینه قرار گرفتند که نتایج یافته‌ها نشان داد مرگ یا معلولیت‌های قابل‌توجه همچون فلج مغزی تنها در ۴۴ درصد نوزادانی که بدنشان خنک شده بود، رخ داد رقمی که در نوزادان تحت درمان‌های معمول به ۶۴ رسید و هیچ‌گونه عوارض جانبی همچون مشکلات در ریتم قلب درنتیجه این شیوه درمان رخ نداد. طبق این یافته‌ها، خنک کردن مغز نوزادان به میزان ٢ تا ۵ درجه سانتی‌گراد می‌تواند احتمال معلولیت و مرگ آن‌ها در اثر کمبود اکسیژن درنتیجه کنده شدن جفت از دیواره رحم پیش از تولد و فشردگی بند ناف را به میزان قابل‌توجهی کاهش دهد.
آزوپاردی و همکاران[19] بررسی روی گروهی از بچهها در سن 6 و 7 سالگی که به‌منظور تعیین اینکه آیا خنک کردن مغز بعد از خفگی حین زایمان یا پس از زایمان در بلندمدت اثری دارد یا خیر، انجام دادند. نتایج اولیه آنها نشانگر این بود که اثرات خوبی در افراد با IQ بالاتر از 85 دیده میشد.
ژو و همکاران[20] اثربخشی و امنیت خنک کردن ملایم سر را در انسفالوپاتی هیپوکسیک-ایشکمیک در نوزادان تازه متولدشده موردبررسی قراردادند. در تحقیق آنها نوزادان مبتلابه HIE به‌صورت تصادفی انتخاب‌شده بودند.عمل خنک کردن از 6 ساعت بعد از تولد، درحالی‌که دما در قسمت حلق و بینی حدود Cº 34 و در قسمت تحتانی حدود Cº 4.5 بود، شروع شد و 72 ساعت طول کشید. متأسفانه نتایج اولیه منجر به مرگ و ناتوانیهای شدید شده بود. ویلرم و همکارانش[15] با مدل‌سازی سرد کردن مغز نوزاد به این نتیجه رسیدند که با قرار دادن سر در محیط با دمای پایین (10 درجه سانتی‌گراد) تنها مناطق سطحی مغز تا حدود Cº33-34 سرد می‌شود و تغییر دمای محسوسی در مناطق عمقی آن به وجود نخواهد آمد.
دنیس و همکاران[16] هندسه واقعی سر انسان را در نظر گرفتند و خنک کردن سر و گردن انسان را با روش المان محدود موردبررسی قراردادند. آنها در کار خود همزمان علاوه بر استفاده از یک کلاهک خنک‌کن، پکهایی از یخ روی سر و گردن قراردادند. بر اساس نتایجشان، وسیلهی دیگری نیز برای خنک کاری موردنیاز است که دمای قسمتهای مرتبط دیگر نیز کاهش یابد و درنتیجه به هدف موردنظر که در قبل ذکرشده بود، برسند. مسئله را در چهار حالت مختلف که موقعیت مکانی خنک کاری متفاوت بوده بررسی کرده‌اند، که متأسفانه به دمای 33 درجه سانتی‌گراد در مدت 30 دقیقه نرسیده‌اند.
گلوکمن و همکاران[21] از یک کلاه خنک‌کن روی سر استفاده کردند و دمای قسمت تحتانی بدن را نیز در 34-35 ثابت نگه داشتند. نتایج آنها نشان می‌دهد بااینکه این کار اثر قابل قبولی روی نوزادانی که موردبررسی قرارگرفته بودند، نداشته است. اما در کل به زنده ماندن بیماران بدون اثرات شدید عصبی کمک میکند.
اسپوزیتو و همکاران[22] در تحقیق خود، محدودیتها و اثرات جانبی روشهای کنونی خنککاری مغز را بررسی کردهاند. همچنین در مورد مزایا و معایب تزریق مایع خنک در رگهای خونی بحث کرده‌اند. همچنین پلی و همکاران[23] ارتباط بین دمای مغز و خنک کردن سطح سر و گردن را موردتحقیق قراردادند و در کار دیگر، ناکامورا و همکاران[24] تأثیر خنک کاری سر و گردن را بر دمای کلی بدن بررسی کردهاند.
ازآنجاکه در هیچ‌یک از بررسیهای انجام‌شده به دمای ۳۳ درجه در مدت‌زمان ۳۰ دقیقه که مطلوب پزشکان است، نرسیده‌اند برای اولین بار با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس شار حرارتی و شرایط مرزی مناسب مدنظر است. در این روش با معلوم بودن جواب هدف که کاهش دما تا ۳۳ درجه و زمان ۳۰ دقیقه است، بهترین شرایط برای رسیدن به آن محاسبه می‌شوند. همچنین معادلات موردنظر معادلات انتقال حرارت در بافت زنده پنز که غیر فوریه‌ای بوده می‌باشند. هندسه مغز به‌صورت یک نیمکره در نظر گرفته‌شده است. مسئله با استفاده از روش مختصات عمومی و در حالت متقارن محوری حل‌شده است. علت استفاده از این روش این است که قادر به اعمال روی هر هندسه پیچیده دیگر خواهد بود که در کارهای آینده قطعاً موردنیاز خواهد بود. در این روش، صفحه فیزیکی نامنظم مسئله به صفحه محاسباتی مستطیل شکل تبدیل می‌شود.
فصل دوم: بررسی روش‌های بهینه‌سازی توابع
در این فصل به معرفی و بررسی روش‌هایی که برای بهینه‌سازی توابع استفاده می‌شوند، می‌پردازیم. ابتدا به تعریف مسئله بهینه‌سازی پرداخته و در ادامه مفاهیم مربوط به روند انجام فرایند بهینه‌سازی در یک مسئله معرفی می‌شوند. انواع روش‌های مستقیم و غیرمستقیم بهینه‌سازی معرفی می‌شوند. ازآنجاکه در این پایان‌نامه از روش غیرمستقیم برای بهینه‌سازی استفاده کرده‌ایم، بنابراین بیشتر به این روش‌ها پرداخته‌ایم. در تمامی این روش‌ها محاسبه گرادیان تابع الزامی است، بنابراین بررسی خواص و نحوه محاسبه آن آورده شده است. در ادامه شرح مختصری از انواع روش‌های غیرمستقیم به همراه الگوریتم محاسباتی آن‌ها آورده شده است.
2-1 مسائل بهینه‌سازییک مسئله بهینه‌سازی می‌تواند به‌صورت زیر بیان شود:
تعیین بردار به‌گونه‌ای که تابع تحت شرایط زیر مینیمم شود.
(2-1)
که در آن یک بردار n بعدی به نام بردار طراحی، تابع هدف و و به ترتیب قیدهای برابری و نابرابری نامیده می‌شوند. در حالت کلی تعداد متغیرها و تعداد قیود یا رابطه‌ای باهم ندارند. مسئله فوق یک مسئله بهینه‌سازی مقید نامیده می‌شود. در مسائلی که قیودی وجود ندارند با یک مسئله بهینه‌سازی نامقید روبرو هستیم.
نقطه را مینیمم یا نقطه سکون تابع هدف مینامیم اگر داشته باشیم:
(2-2)
شرط بالا یک شرط لازم است درصورتی‌که ماتریس هسین معین مثبت باشد آنگاه حتماً نقطه مینیمم نسبی خواهد بود. یعنی اگر داشته باشیم:
(2-3)
البته شرط بالا در صورتی صادق است که تابع مشتق‌پذیر باشد.
2-2 دسته‌بندی روش‌های بهینه‌سازیروش‌های حل مسائل مینیمم سازی به دودسته روش‌های جستجوی مستقیم و روش‌های کاهشی تقسیم‌بندی می‌شوند.
برای استفاده از روش‌های جستجوی مستقیم در محاسبه نقطه مینیمم، تنها به مقدار تابع هدف نیاز است و نیازی به مشتقات جزئی تابع نیست. بنابراین اغلب، روش‌های غیرگرادیانی یا روش‌های مرتبه صفر نامیده می‌شوند زیرا از مشتقات مرتبه صفر تابع استفاده می‌کنند. این روش‌ها بیشتر برای مسائلی کاربرد دارند که تعداد متغیرها کم و یا محاسبه مشتقات تابع مشکل می‌باشند و به‌طورکلی کارایی کمتری نسبت به روش‌های کاهشی دارند.
روش‌های کاهشی علاوه بر مقدار تابع به مشتقات اول و در برخی موارد به مشتقات مرتبه دوم تابع هدف نیز نیاز دارند. ازآنجاکه در روش‌های کاهشی، اطلاعات بیشتری از تابع هدفی که (از طریق مشتقات آن) مینیمم می‌شود، مورداستفاده قرار می‌گیرد، این روش‌ها کارایی بیشتری نسبت به روش‌های جستجوی مستقیم دارند.
روش‌های کاهشی همچنین روش‌های گرادیانی نیز نامیده می‌شوند. دراین‌بین روش‌هایی که فقط به مشتق اول تابع هدف نیاز دارند، روش‌های مرتبه اول و آن‌هایی که به مشتق اول و دوم هر دو نیاز دارند، روش‌های مرتبه دوم نامیده می‌شوند. در جدول(2-1) روش‌هایی از هر دودسته آمده است.
جدول2-1- دسته‌بندی روش‌های بهینه‌سازی
روش‌های کاهشی روش‌های جستجوی مستقیم
بیشترین کاهش
گرادیان مزدوج
روش نیوتن
روش لونبرگ- مارکورات
میزان متغیر روش جستجوی تصادفی
جستجوی شبکه
روش تک متغیر
جستجوی الگو
2-3 راه‌حل کلیتمام روش‌های مینیمم سازی نامقید اساساً تکراری هستند و ازاین‌رو از یک حدس اولیه شروع می‌کنند و به شکل ترتیبی به سمت نقطه مینیمم پیش می‌روند. طرح کلی این روش‌ها در شکل2-1 نشان داده‌شده است.
باید توجه شود تمام روش‌های مینیمم سازی نامقید:
1. نیاز به نقطه اولیه برای شروع تکرار دارند.
2. با یکدیگر تنها در نحوه تولید نقطه بعدی از تفاوت دارند.
-76200-5219700با نقطه اولیه شروع کنید
شرط همگرایی برقرار است؟
خیر
قرار دهید
قرار دهید
را بیابید
نقطه جدید را تولید کنید
را بیابید
بله
قرار دهید و توقف کنید
00با نقطه اولیه شروع کنید
شرط همگرایی برقرار است؟
خیر
قرار دهید
قرار دهید
را بیابید
نقطه جدید را تولید کنید
را بیابید
بله
قرار دهید و توقف کنید

شکل 2-1- نمودار روند بهینه‌سازی تابع هدف
2-4 نرخ هم‌گرائیروش‌های مختلف بهینه‌سازی، نرخ همگرایی مختلف دارند. به‌طورکلی یک روش، همگرایی از مرتبه دارد اگر داشته باشیم:
(2-4)
که و نقاط محاسبه‌شده در پایان تکرارهای و هستند. نقطه بهینه و نشان‌دهنده طول یا نرم بردار است که از رابطه زیر به دست میآید:
(2-5)
اگر و باشد، روش همگرای خطی (متناظر باهمگرایی آهسته) و اگر باشد، روش همگرای مرتبه دوم (متناظر باهمگرایی سریع) نامیده می‌شود. یک روش بهینه‌سازی، همگرای فوق خطی است اگر:
(2-6)
تعریف دیگری برای روش همگرایی مرتبه دوم وجود دارد: اگر یک روش مینیمم سازی با استفاده از روند دقیق ریاضی بتواند نقطه مینیمم یک تابع درجه دوم متغیره را در تکرار پیدا کند. روش همگرای مرتبه دوم نامیده می‌شود.
2-5 گرادیان تابع
گرادیان تابع، یک بردار n مؤلفه ایست که با رابطه زیر داده می‌شود:
(2-7)
اگر از یک نقطه در فضای n بعدی در راستای گرادیان حرکت کنیم، مقدار تابع با سریع‌ترین نرخ افزایش می‌یابد. بنابراین جهت گرادیان، جهت بیشترین افزایش نیز نامیده می‌شود.
4768851778003′
1
2
1′
2′
3
4
4′
X
Y
003′
1
2
1′
2′
3
4
4′
X
Y

شکل 2-2- جهت‌های سریع‌ترین افزایش
اما جهت بیشترین افزایش یک خاصیت محلی است و نه سراسری. این مطلب در شکل2-2 نشان داده‌شده است. در این شکل، بردار گرادیان محاسبه‌شده در نقاط 1، 2 ، 3، 4 به ترتیب در جهت‌های ٰ11 ، ٰ22 ، ٰ33، ٰ44 قرار دارد. بنابراین در نقطه 1 مقدار تابع در جهت ٰ11 با سریع‌ترین نرخ افزایش می‌یابد و به همین ترتیب اگر به تعداد بی‌نهایت مسیر کوچک در جهت‌های سریع‌ترین افزایش حرکت کنیم، مسیر حرکت یک منحنی شبیه به منحنی 4-3-2-1 خواهد بود.
ازآنجاکه بردار گرادیان جهت بیشترین افزایش مقدار تابع را نشان می‌دهد، منفی بردار گرادیان جهت سریع‌ترین کاهش را نشان می‌دهد. بنابراین انتظار داریم روش‌هایی که از بردار گرادیان برای بهینه‌سازی استفاده می‌کنند نسبت به روش‌های دیگر سریع‌تر به نقطه مینیمم برسند. بنابراین دو قضیه زیر را بدون اثبات می‌آوریم.
1.بردار گرادیان جهت سریع‌ترین افزایش را نشان می‌دهد.
2. بیشترین نرخ تغییر تابع در هر نقطه ، برابر اندازه بردار گرادیان در آن نقطه است.
2-5-1 محاسبه گرادیانمحاسبه گرادیان نیاز به محاسبه مشتقات جزئی دارد. سه حالت وجود دارد که محاسبه گرادیان را مشکل می‌کند:
1. تابع در تمامی نقاط مشتق‌پذیر است، اما محاسبه مؤلفه‌های بردار گرادیان غیرعملی است.
2. رابطه‌ای برای مشتقات جزئی می‌توان به دست آورد، اما محاسبه آن نیازمند زمان محاسباتی زیادی است.
3. گرادیان تابع در تمامی نقاط تعریف‌نشده باشد.
در مورد اول می‌توان از فرمول تفاضل محدود پیشرو برای تخمین مشتق جزئی استفاده کرد:
(2-8)
برای یافتن نتیجه بهتر می‌توان از فرمول اختلاف مرکزی محدود زیر استفاده کرد:
(2-9)
در روابط بالا یک کمیت اسکالر کوچک و برداری n بعدی است که مؤلفه ام آن یک، و مابقی صفر هستند. در محاسبات، مقدار را می‌بایست با دقت انتخاب نمود، زیرا کوچک بودن بیش‌ازحد آن ممکن است اختلاف میان مقادیر محاسبه‌شده تابع در و را بسیار کوچک کرده، و موجب افزایش خطای گرد کردن شود و نتایج را با خطا همراه سازد. به همین ترتیب بزرگ بودن بیش‌ازاندازه نیز خطای برشی را در محاسبه گرادیان ایجاد می‌کند. در حالت دوم استفاده از فرمول‌های تفاضل محدود پیشنهاد میشود. برای حالت سوم با توجه به این نکته که گرادیان در تمام نقاط تعریف‌شده نیست، نمی‌توان از فرمول‌های تفاضل محدود استفاده کرد. بنابراین در این موارد مینیمم کردن فقط با استفاده از روش‌های مستقیم امکان‌پذیر است.
2-5-2 تعیین طول گام بهینه در جهت کاهش تابعدر بیشتر روش‌های بهینه‌سازی، نیاز است که نقطه مینیمم در یک راستای مشخص را تعیین نمود. بنابراین لازم است نرخ تغییر تابع هدف از یک نقطه مانند ، درراستای مشخصی مانند ، نسبت به پارامتری چون محاسبه شود. باید در نظر داشت که موقعیت هر نقطه در این راستا را می‌توان با توجه به نقطه ، به‌صورت نشان داد. بنابراین نرخ تغییر تابع نسبت به این متغیر در راستای را می‌توان به‌صورت زیر نشان داد:
(2-10)
که در رابطه فوق مؤلفه -ام است. از طرفی داریم:
(2-11)
که و مؤلفه‌های -ام و هستند. بنابراین نرخ تغییر تابع در راستای برابر است با:
(2-12)
درصورتی‌که تابع را در راستای مینیمم کند، در نقطه می‌توان نوشت:
(2-13)
بنابراین مینیمم تابع، در راستای ، در نقطه می‌باشد.
2-6 معیار هم‌گرائیمعیارهای زیر می‌توانند برای بررسی هم‌گرائی در محاسبات تکراری به کار روند:
درصورتی‌که تغییرات تابع در دو تکرار متوالی از مقدار معینی کوچک‌تر شود:
(2-14)
زمانی که مشتقات جزئی (گرادیان مؤلفه‌ها) به‌اندازه کافی کوچک شود:
(2-15)
زمانی که تغییرات بردار موردنظر در دو تکرار متوالی کوچک شود:
(2-16)
که ، و مقادیر معین کوچکی در نظر گرفته می‌شوند.
2-7 روش کاهش سریعاستفاده از قرینه بردار گرادیان به‌عنوان جهت مینیمم سازی اولین بار توسط کوشی انجام گرفت. در این روش محاسبات از نقطه‌ای مانند شروع‌شده و طی فرآیندهای تکراری با حرکت در جهت سریع‌ترین نرخ کاهش، نهایتاً به نقطه مینیمم می‌رسد. مراحل مختلف این روش را می‌توان به‌صورت زیر در نظر گرفت:
1. شروع محاسبات از یک نقطه دلخواه به‌عنوان اولین تکرار
2. یافتن جهت به‌صورت
3. محاسبه طول گام بهینه در جهت و قرار دادن و یا .
4.بررسی بهینه بودن نقطه و پایان محاسبات در صورت مینیمم بودن این نقطه، در غیر این صورت قرار دادن و ادامه محاسبات از مرحله 2.
2-8 مقدمه ای بر روش انتقال حرارت معکوس2-8-1 مقدمه
با ظهور مواد مخلوط مدرن و وابستگی شدید خواص ترموفیزیکی آن‌ها به دما و مکان، روش‌های معمولی برای محاسبه آن‌ها راضی‌کننده نیستند. همچنین انتظارات عملیاتی صنعتی مدرن هر چه بیشتر و بیشتر پیچیده شده‌اند و یک محاسبه دقیق در محل از خواص ترموفیزیکی تحت شرایط واقعی عملیات ضرورت پیدا کرد. شیوه انتقال حرارت معکوس(IHTP) می‌تواند جواب‌های رضایت بخشی برای این‌گونه حالات و مسائل به دست دهد.
سود عمده IHTP این است که شرایط آزمایش را تا حد امکان به شرایط واقعی نزدیک می‌سازد.
کاربرد عمده تکنیک IHTP شامل محدوده‌های خاص زیر می‌باشند (در میان سایرین)
محاسبه خواص ترموفیزیکی مواد به‌عنوان‌مثال؛ خواص ماده سپر حرارتی در طی ورودش به اتمسفر زمین و برآورد وابستگی دمایی ضریب هدایت قالب سرد در طی باز پخت استیل

دانلود پایان نامه ارشد- مقاله تحقیق

 برای دانلود فایل کامل به سایت منبع مراجعه کنید  : homatez.com

یا برای دیدن قسمت های دیگر این موضوع در سایت ما کلمه کلیدی را وارد کنید :

 

برآورد خواص تشعشعی بالک و شرایط مرزی در جذب، نشر و بازپخش مواد نیمه‌رسانا
کنترل حرکت سطح مشترک جامد - مایع در طی جامدسازی
برآورد شرایط ورود و شار حرارتی مرزی در جابجایی اجباری درون کانال‌ها
برآورد همرفت سطح مشترک بین سطوح متناوباً در تماس
نظارت خواص تشعشعی سطوح بازتاب‌کننده گرم‌کننده‌ها و پنلهای برودتی
برآورد وابستگی دمایی ناشناخته ضریب هدایت سطوح مشترک بین ذوب و انجماد فلزات در طی ریخته‌گری
برآورد توابع واکنشی
کنترل و بهینه‌سازی عملیات پروراندن لاستیک
برآورد شکل مرزی اجسام
برآورد این‌گونه خواص از طریق تکنیک‌های رایج کاری به‌شدت دشوار یا حتی غیرممکن است. اگرچه با اعمال آنالیز انتقال حرارت معکوس، این‌گونه مسائل نه‌تنها می‌توانند حل شوند، بلکه ارزش اطلاعات مطالعات افزوده‌شده و کارهای تجربی سرعت می‌گیرند.
2-8-2 مشکلات حل مسائل انتقال حرارت معکوسبرای تشریح مشکلات اصلی حل مسائل انتقال حرارت معکوس، جامد نیمه بینهایت () در دمای اولیه صفر در نظر می‌گیریم. برای زمان‌های سطح مرزی در تحت یک شار گرمایی متناوب به فرم قرارگرفته است. جایی که و ω به ترتیب دامنه و فرکانس نوسان شار گرمایی هستند و t متغیر زمان است. بعد از گذشت حالت متغیر، توزیع دمایی شبه - ثابت در جامد با توزیع دمایی زیر به دست می‌آید:
(2-17)
جایی که پخشندگی حرارتی و k ضریب رسانایی حرارتی جامد هستند.
معادله بالا نشان می‌دهد که پاسخ دمایی دارای یک تأخیر فاز نسبت به شار اعمالی سطحی می‌باشد و این تأخیر برای مکان‌های عمیق‌تر درون جسم واضح‌تر می‌باشد. درصورتی‌که این شار بتواند برآورد شود، این تأخیر دمایی نیاز به برداشت اطلاعات پس از اعمال شار حرارتی را آشکار می‌کند.
دامنه نوسان دما در هر مکانی، ، با قرار دادن در معادله به دست می‌آید. لذا:
(2-18)
این معادله نشان می‌دهد که به‌صورت توانی با افزایش عمق و با افزایش فرکانس تغییر می‌کند.
اگر دامنه شار حرارتی سطحی (q) به‌وسیله بکار بردن اندازه‌گیری مستقیم دما در نقاط داخلی اندازه‌گیری گردد آنگاه هرگونه خطای اندازه‌گیری با عمق x و فرکانس ω به‌صورت توانی بزرگنمایی می‌شود، که به‌صورت معادله زیر نشان داده می‌شود:
(2-19)
برای تخمین شار حرارتی مرزی جانمایی یک حس‌گر در عمق x از سطح، جایی که دامنه نوسانات دما بسیار بزرگ‌تر از خطاهای اندازه‌گیری‌اند، ضروری می‌باشد. در غیر اینصوررت تشخیص اینکه نوسانات دمایی در اثر شار حرارتی یا خطای اندازه‌گیری بوده غیرممکن خواهد بود، که منجر به عدم یگانگی جواب معادله خواهد شد.
ازآنجاکه خطاها در دقت روش‌های معکوس بسیار مؤثرند، بک ([26-28]) توصیفات این‌گونه خطاها را به‌صورت 8 نکته بیان نموده است.
خطاها به مقدار اصلی اضافه می‌شوند که مقدار اندازه‌گیری شده، مقدار واقعی و یک خطای رندوم می‌باشد.
خطای دمایی دارای میانگین صفر می‌باشد. یعنی . جایی که یک عملگر اندازه است، آنگاه گفته می‌شود که خطا بدون پیش مقدار است.
خطا دارای انحراف ثابت است، که عبارت است از
(2-20)
که به معنای استقلال انحراف از اندازه‌گیری است.
خطاهای مرتبط با اندازه‌گیری‌های مختلف ناهمبسته هستند. دو خطای اندازه‌گیری و (که ) ناهمبسته هستند اگر کوواریانس و صفر باشد. یعنی
(2-21)
در این حالت خطاهای و هیچ تأثیری یا رابطه‌ای بر هم ندارند.
خطاهای اندازه‌گیری دارای یک توزیع نرمال (گوسی) است. با توجه به فرضیات 2، 3 و 4 بالا توزیع احتمال به‌وسیله معادله زیر داده می‌شود
(2-22)
پارامترهای معرفی کننده خطا مثل معلوم هستند.
تنها متغیری که دارای خطاهای رندوم می‌باشد دمای اندازه‌گیری شده است. پارامترهای اندازه‌گیری شده مکان‌های اندازه‌گیری شده، ابعاد جسم گرم شونده و تمامی کمیت‌هایی که در فرمول نویسی ظاهرشده‌اند به‌دقت مشخص هستند.
اطلاعات پیشین کمیت‌ها جهت تخمین موجود نیست (می‌تواند پارامتر یا تابع باشند) اگر این اطلاعات موجود می‌بود می‌توانست جهت بهبود تخمین مقادیر بکار رود.
در ادامه چندین تکنیک مختلف برای حل مسائل IHTP را معرفی می‌نماییم. این‌گونه تکنیک‌ها معمولاً نیازمند حل مستقیم مربوطه می‌باشد. البته ارائه روش‌هایی که مسائل معکوس را بدون ارتباط با مسائل مستقیم حل کنند بسیار دشوار است.
تکنیک‌های حل مسائل می‌توانند به‌صورت زیر طبقه‌بندی شوند:
روش‌های معادلات انتگرالی
روش‌های تبدیل انتگرال
روش‌های حل سری
روش‌های چندجمله‌ای
بزرگنمایی معادلات هدایت گرمایی
روش‌های عددی مثل تفاضل محدود، المان محدود و المان مرزی
تکنیک‌های فضایی با اعمال فیلترینگ نویز اضافی مثل روش نرم کردن
تکنیک فیلترینگ تکرارشونده [29]
تکنیک حالت پایدار
روش تابع مشخصه متوالی بک
روش لوبنرگ - مارگارت برای مینیمم کردن نرم کوچک‌ترین مربعات
روش منظم سازی تیخونوف
روش منظم سازی تکراری برآورد توابع و پارامترها
الگوریتم ژنتیک [30]
2-8-3 ارزیابی روش‌های مسائل معکوس حرارتیاگر مسائل معکوس شامل تعداد زیادی پارامتر مانند برآورد شار حرارتی گذرا در زمان‌های مختلف باشند، ممکن است نوساناتی در حل رخ دهد. یک روش برای کاهش این ناپایداری‌ها استفاده از منظم سازی تیخونوف می‌باشد.
2-8-4 تکنیک‌های حل مسائل انتقال حرارت معکوسهدف اصلی این بخش معرفی تکنیک‌هایی جهت حل مسائل انتقال حرارت معکوس و روابط ریاضی موردنیاز می‌باشد.
گر چه تکنیک‌های زیادی موجود هستند، اما در اینجا به ذکر 4 تکنیک قدرتمند بسنده می‌کنیم.
لونبرگ - مارکوت برای تخمین پارامترها
گرادیان مزدوج برای تخمین پارامترها
گرادیان مزدوج با مسئله اضافی برای تخمین پارامترها
گرادیان مزدوج با مسئله اضافی برای تخمین توابع
این روش‌ها معمولاً کافی، تطبیق‌پذیر، مستقیم و قدرتمند جهت غلبه بر مشکلات موجود در حل معادلات انتقال حرارت معکوس می‌باشند.
تکنیک I: این تکنیک یک روش تکراری برای حل مسائل کوچک‌ترین مربعات تخمین پارامترهاست. این روش اولین بار در سال 1966 توسط لونبرگ [31] ایجاد شد، سپس در سال 1963 مارکوارت [32] همان تکنیک را با استفاده از روشی دیگر به دست آورد. حل مسائل معکوس به این روش، نیازمند محاسبه ماتریس حساسیت J می‌باشد. ماتریس حساسیت به‌صورت زیر تعریف می‌گردد:
(2-23)
جایی که:

تعداد اندازه‌گیری I =
تعداد پارامترهای نامعلوم N =
دمای iام تخمین زده‌شده
پارامتر jام نامعلوم
این ضریب حساسیت نقش مهمی را در تکنیک‌های I تا III ایفا می‌کند و در ادامه روش‌های متفاوت حل بیان خواهد شد.
این روش برای حل معادلات خطی و غیرخطی بسیار مؤثر است. گر چه در مسائل غیرخطی با افزایش پارامترهای نامعلوم ممکن است حل ماتریس حساسیت به درازا بکشد.
تکنیک II روش گرادیان مزدوج در بهینه‌سازی را جهت تخمین پارامترها بکار می‌برد، که همانند تکنیک I نیازمند حل ماتریس حساسیت بوده که مخصوصاً در حالت غیرخطی وقتی تعداد پارامترها زیاد شوند کاری زمان‌بر است.
تکنیک‌های III و IV: روش گرادیان مزدوج در کوچک‌سازی را با مسئله اضافی بکار می‌برد[33-36]
روش III مخصوصاً برای مسائلی که جهت تخمین ضریب آزمایشی در تخمین توابع بکار برده می‌شوند مناسب است. مسئله اضافی در جهت کاهش نیاز به حل ماتریس حساسیت استفاده می‌شود.
تکنیک IV روشی برای تخمین توابع می‌باشد مخصوصاً وقتی‌که اطلاعات مقیاسی درباره فرم تابع کمیت نامعلوم در دسترس نباشد.
تکنیک‌های اول، سوم و چهارم به همراه شرط توقف مناسب جهت تکرارهایشان؛ جزء دسته تکنیک‌های خطی سازی تکراری هستند.
در ادامه به بررسی و معرفی گام‌های اولیه و الگوریتم حل این روش‌ها با استفاده از روش تمام دامنه می‌پردازیم.
2-8-5 تکنیک I2-8-5-1 شرح تکنیک
این روش برای حل مسائل غیرخطی ابداع شد گر چه می‌توان آن را در مسائل خطی بسیار ناهنجار که از طریق مرسوم قابل‌حل نمی‌باشند نیز اعمال کرد. گام‌های اصلی روش به‌صورت زیر است:
مسئله مستقیم
مسئله معکوس
پروسه تکرار
شرط توقف
حل الگوریتم
این روش یک متد کاهشی شدید می‌باشد. در حل مسئله مستقیم، هدف یافتن دمای گذرا می‌باشد. در حل مسئله غیرمستقیم، هدف یافتن پارامتر نامعلوم با استفاده از دمای گذرای اندازه‌گیری شده در نقاط مختلف می‌باشد.
ماتریس حساسیت یا ماتریس ژاکوبین به‌صورت زیر تعریف می‌شود:
(2-24)
N: تعداد کل پارامترهای نامعلوم
I: تعداد کل اندازه‌گیری
المان‌های ماتریس حساسیت ضریب حساسیت نامیده شده و با نشان داده می‌شود. برای معادلات خطی این ماتریس تابع پارامترهای مجهول نیست اما در حالت غیرخطی ماتریس دارای پارامتری وابسته به p (مجهول) می‌باشد.
ذکر این نکته ضروری است که ماتریس که شرط شناسایی نامیده می‌شود نبایستی برابر صفر باشد زیرا اگر این مقدار برابر صفر با حتی مقداری بسیار کوچک باشد، پارامتر مجهول را نمی‌توان از پروسه معادلات تکراری به دست آورد.
مسائلی که شرط شناسایی تقریباً صفر داشته باشند مسائل ناهنجار نامیده می‌شوند. مسائل انتقال حرارت معکوس عموماً از این دسته‌اند؛ مخصوصاً در نزدیکی حدس اولیه‌ای که برای پارامترهای نامعلوم بکار می‌بریم.
ضریب حساسیت ، میدان حساسیت دمای اندازه‌گیری شده با توجه به تغییرات پارامتر مجهول p می‌باشد. میزان اندک نشان‌دهنده این است که تغییرات زیاد باعث تغییرات اندکی در می‌شوند به‌آسانی قابل‌فهم است که در این‌گونه موارد تخمین کاری دشوار می‌باشد زیرا عملاً هر مقدار گستره بزرگی از ها را در برمی‌گیرد. در حقیقت وقتی ضریب حساسیت کوچک استJTJ≃0 بوده و مسئله ما ناهنجار می‌باشد. به همین علت داشتن ضرایب حساسیت غیر وابسته خطی با اندازه بزرگ مطلوب می‌باشد، تا مسئله معکوس به خطاهای اندازه‌گیری حساس نبوده و پارامترها به‌صورت دقیق تخمین زده شوند. لازم است که تغییرات ضریب حساسیت قبل از حل مسئله آزمایش شود. این‌گونه آزمایش‌ها بهترین مکان حس‌گر و زمان اندازه‌گیری در طی حل را به دست می‌دهد.
لونبرگ - مارکارت برای کاستن از این وابستگی، از دو پارامتر (عامل استهلاک) و (ماتریس قطری) استفاده کردند. هدف از اعمال ترم کاهش نوسانات و ناپایداری‌ها در طی شرایط ناهنجار؛ از طریق بزرگ کردن مؤلفه‌هایش در مقایسه با در شرایط موردنیاز، می‌باشد.
عامل استهلاک در ابتدای پروسه تکرار بزرگ در نظر گرفته می‌شود تا در ناحیه اطراف حدس اولیه بکار رود. با کمک این روش دیگر لازم نیست ماتریس در ابتدای پروسه نامساوی صفر باشد. چون در ابتدا ضریب بزرگ است. روش لونبرگ یک به سمت متد کاهشی شدید گرایش دارد، اما با ادامه پروسه تکرار و کوچک‌تر شدن ضریب در طی این پروسه، روش به سمت روش گوس گرایش پیدا می‌کند. شرط توقف پیشنهادی توسط دنیس و شنابل کوچک بودن فرم کوچک‌ترین مربعات، گرادیان تابع مجهول و همگرایی پارامترها را چک می‌کند.
الگوریتم محاسباتی لونبرگ - مارکارت را می‌توان در موارد استفاده از چندین حس‌گر ارتقا بخشید.
2-8-5-2 روش‌های محاسبه ضرایب حساسیت
روش‌های متعددی جهت محاسبه ضرایب حساسیت موجود است که در ادامه سه نمونه از آن‌ها ذکرشده است.
تحلیل مستقیم
مسائل مقدار مرزی
تقریب تفاضل محدود
روش تحلیل مستقیم: اگر مسئله مستقیم هدایت خطی بوده و حل تحلیل برای حوزه دمایی موجود باشد، ضریب حساسیت با تفاضل گیری جواب در جهت (پارامتر نامعلوم) به دست می‌آید.
اگر غیر وابسته به باشد، آنگاه مسئله معکوس جهت محاسبه خطی خواهد بود.
در مسائلی که چندین درجه بزرگی موجود باشد، ضریب حساسیت نسبت به هرکدام از پارامترها باید چندین مرتبه بزرگ‌تر باشد که این موضوع خود باعث ایجاد مشکلات و سختی‌هایی در مقایسه و شناسایی وابستگی خطی بودن شود. این سختی‌ها را می‌توان با آنالیز ابعادی ضرایب حساسیت یا با استفاده از فرمول زیر کاهش داد:
(2-25)
با توجه به اینکه ضریب حساسیت ذکرشده در بالا هم واحد با درجه حرارت است، مقایسه مرتبه بزرگی آن راحت‌تر است.
مسائل مقدار مرزی: یک مسئله مقدار مرزی می‌تواند با تفاضل گیری از مسئله مستقیم اصلی نسبت به ضرایب مجهول جهت به دست آوردن ضرایب حساسیت بکار رود. اگر مسئله هدایت مستقیم خطی باشد، ساختار مسئله حساسیت مربوطه ساده و مستقیم است. در حالت‌های پیشرفته حل ضرایب حساسیت می‌تواند بسیار زمان‌بر باشد و بایستی از روش‌های عددی مثل تفاضل محدود بهره گرفت.
تقریب تفاضل محدود: می‌توان تفاضل اول ظاهرشده در تعریف را از طریق تفاضل پیشرو یا تفاضل مرکزی حل کرد اما برای حل به این روش لازم است N مجهول اضافی در حالت اول و N2 مجهول اضافی در حالت دوم محاسبه شود که خود بسیار زمان‌بر خواهد بود.
2-8-6 تکنیک II 2-8-6-1 متد گرادیان مزدوجروش گرادیان مزدوج روش تکرار مستقیم و قدرتمندی درزمینه حل مسائل خطی و غیرخطی معکوس می‌باشد. در پروسه تکرار، در هر تکرار یک گام مناسب در جهت ترولی انتخاب می‌شود تا تابع موردنظر را کاهش دهد.
جهت نزولی از ترکیب خطی جهت منفی گرادیان در گام تکرار حاضر با جهت نزولی تکرار پیشین به دست می‌آید. این ترکیب خطی به‌گونه‌ای است که زاویه جهت نزولی و جهت منفی گرادیان کمتر از ۹۰° باشد تا مینیمم شدن تابع موردنظر حتمی گردد[34,37-39]. روش گرادیان مزدوج با شرط توقف مناسب به‌دست‌آمده از تکنیک تنظیم تکرارها، که در آن مقدار تکرارها به‌گونه‌ای انتخاب می‌شود که جواب پایدار به دست دهد، در حل مسائل معکوس بکار می‌رود.
الگوریتم روش به‌صورت گام‌های زیر است:
مسئله مستقیم
مسئله معکوس
پروسه تکرار
شرط توقف
الگوریتم محاسباتی
در ادامه به بررسی گام‌های فوق پرداخته خواهد شد.
در حل مسئله معکوس شار حرارتی مجهول را به‌صورت تابعی خطی به فرم زیر در نظر می‌گیریم:
(2-26)
که در آن تابع تست معلوم و پارامترهای مجهول می‌باشند.
بدین ترتیب تخمین تابع مجهول به تخمین پارامترهای مجهول ، تقلیل می‌یابد. این‌گونه پارامترها را می‌توان با روش تفاضل مربعات مجهولی حل کرد.
(2-27)
S: مجموع مربعات خطاها یا تابع موردنظر
p: بردار پارامترهای مجهول
: دمای تخمین زده‌شده در زمان
: دمای اندازه‌گیری شده در زمان
: تعداد کل پارامترهای مجهول
I: تعداد کل اندازه‌گیری‌ها، به‌طوری‌که
ذکر دو نکته در اینجا ضروری می‌نماید:
بردار گرادیان جهت سریع‌ترین افزایش را نشان می‌دهد، لذا قرینه بردار جهت سریع‌ترین کاهش را نشان می‌دهد. بنابراین روش‌هایی که از بردار گرادیان جهت بهینه‌سازی استفاده می‌کنند نسبت به روش‌های دیگر سریع‌تر به نقطه مینیمم می‌رسند.
بیشترین نرخ تغییر تابع f در هر نقطه ، برابر اندازه بردار گرادیان در آن نقطه است. در بیشتر روش‌های بهینه‌سازی نیاز است که نقطه مینیمم در یک راستای مشخص تعیین گردد. یعنی لازم است نرخ تغییر تابع هدف از یک نقطه مانند در راستای مشخصی مانند نسبت به پارامتری چون محاسبه شود.
لذا اگر نرخ تغییر تابع در راستای برابر باشد با
(2-28)
و درصورتی‌که تابع f را در جهت مینمم کند؛ مینمم تابع در نقطه خواهد بود زیرا
(2-29)
پروسه تکرار در روش گرادیان مزدوج جهت کمینه‌سازی نرم داده‌شده به‌صورت زیر می‌باشد
(2-30)
جایی که جستجوگر سایز گام، جهت نزول و بالانویس k نمایانگر تعداد تکرار است.
جهت نزولی به‌صورت پیوستگی جهت گرادیان و و جهت نزولی تکرار قبلی می‌باشد که فرم ریاضی آن به‌صورت زیر است:
(2-31)
تعاریف گوناگونی برای ضریب همبستگی موجود است. به‌عنوان‌مثال بسط پولاک - ریبیر (معادله 2-32) در مراجع[37,40,41] و بسط فلچر - ریوز (معادله 2-33) در مراجع[37,38,40] آمده است.
(2-32) γk=j=1N∇S(pk)j∇Spk-∇S(pk-1)jj=1N∇S(pk-1)2j k=1,2,…
وقتی‌که برای k=0 شرط مرزی γ0=0 برقرار باشد.
(2-33) γk=j=1N∇S(pk)2jj=1N∇S(pk-1)2j k=1,2,…
بسط جهت گرادیان نسبت به پارامتر مجهول p به‌صورت
(2-34)
می‌باشد. جایی که ماتریس حساسیت می‌باشد. به‌عبارت‌دیگر درایه jام جهت گرادیان را می‌توان از فرم صریح
(2-35)
به دست آورد.
هرکدام از بسط‌های ذکرشده در مراجع جهت باعث ایجاد زاویه کمتر از بین جهت نزول و جهت منفی گرادیان شده، درنتیجه تابع بهینه می‌گردد.[36]
این بسط‌ها در مسائل خطی هم‌ارز بوده اما در مسائل غیرخطی، بر طبق برخی مشاهدات، بسط پولاک - ریبیر باعث بهبود همگرایی می‌شود. باید دانست که اگر باشد، در تمامی تکرارها جهت نزول همان جهت گرادیان می‌باشد و طول گام بهینه کاهشی به دست خواهد آمد گر چه روش گام بهینه کاهشی به‌سرعت روش گرادیان مزدوج همگرا نمی‌شود. گام جستجو از کمینه ساختن تابع نسبت به به دست می‌آید.
(2-36)
با جایگذاری از معادله (2-30) در معادله بالا و همچنین خطی سازی بردار دمای با بسط سری تیلور گام جستجو به‌صورت ماتریس زیر به دست خواهد آمد:
(2-37)
پس از محاسبه ماتریس حساسیت به یکی از روش‌های گفته‌شده در قبل، جهت گرادیان ، ضریب همبستگی و گام جستجو پروسه تکرار تا رسیدن به‌شرط توقف که طبق قانون اختلاف می‌باشد ادامه پیدا می‌کند.
(2-38) : شرط توقف
(2-39) Yti-T(xmeas,ti≈σi
σ: انحراف معیار استاندارد
(2-40) Ԑ=i=1Iσi2=Iσ2
اگرچه استفاده از این فرضیه جهت تکنیک I لازم نیست؛ زیرا تکنیک اول به‌صورت اتوماتیک با کنترل پارامتر استهلاک و کاهش شدید صعود بردار پارامترها در پروسه تکرار از ناپایداری جواب‌ها جلوگیری می‌کند. استفاده از قانون اختلاف نیازمند اطلاعات اولیه از انحراف استاندارد خطای اندازه‌گیری می‌باشد. یک روش جایگزین می‌تواند استفاده از اندازه‌گیری‌های اضافی باشد.
2-8-6-2 الگوریتم محاسباتی تکنیک دومبا فرض آنکه دماهای اندازه‌گیری شده در زمان‌های بوده و حدس اولیه برای بردار مجهول p باشد. ابتدا قرار داده و سپس:
گام 1: حل معادله مستقیم حرارت با استفاده از و به دست آوردن بردار دمای اندازه‌گیری
گام 2: ارائه حل اگر شرط توقف (2-38) ارضا نشده باشد.
گام 3: حل ماتریس حساسیت از معادله (2-35) به یکی از روش‌های گفته‌شده
گام 4: با دانستن Y، و جهت گرادیان از معادله (2-34) به‌دست‌آمده سپس از معادلات (2-32) یا (2-33) محاسبه می‌گردد.
گام 5: جهت نزول از معادله (2-31) محاسبه می‌آید.
گام 6: با دانستن ، Y، و گام جستجو از معادله (2-37) به دست می‌آید.
گام 7: با دانستن و و حدس جدید از معادله (2-30) به دست می‌آید.
گام 8: بجای k، 1+k را جایگزین کرده به گام 1 بازمی‌گردد.
2-8-6-3 اندازه‌گیری پیوستهتا اینجا فرض بر گسسته بودن دامنه زمانی و دماهای اندازه‌گیری شده بوده است. در حالتی که تعداد داده‌ها به‌اندازه‌ای باشد که بتوان آن‌ها را تقریباً پیوسته در نظر گرفت نیازمند برخی اصلاحات در فرم اولیه، بردار گرادیان(معادله 4-18)، گام جستجو(معادله 4-21) و تلورانس (معادله 4-24) مورداستفاده در قانون اختلاف می‌باشد.
با فرض پیوستگی اطلاعات اندازه‌گیری شده انتگرال تابع در بازه زمان 0≤t≤tf به‌صورت:
(2-41)
نوشته‌شده که تابع گرادیان معادله بالا نیز به‌صورت
(2-42)
نوشته می‌گردد. به‌عبارت‌دیگر هر جزء بردار گرادیان به فرم
(2-43)
خواهد بود. در ادامه گام جستجو نیز باید به فرم پیوسته برای دامنه زمان بازنویسی گردد.
که این مهم با بهینه‌سازی تابع برحسب در دامنه محقق می‌گردد. لذا
(2-44)
که این معادله بسیار شبیه به فرم گسسته می‌باشد.
تلورانس نیز به‌صورت نوشته می‌گردد و الگوریتم حل همچنان دست‌نخورده باقی خواهد ماند.
در مسائلی که هدف تعیین ضرایب پارامتری شده تابع مجهول باشد تکنیک III راه‌حلی جایگزین جهت پرهیز از حل چندباره ماتریس حساسیت در به دست آوردن جهت گرادیان و گام جستجو می‌باشد.
2-8-7 تکنیک III 2-8-7-1 روش گرادیان مزدوج با مسئله اضافی جهت تخمین پارامترهادر این بخش به تشریح روشی دیگر از متد گرادیان مزدوج پرداخته می‌شود که با کمک حل دو مسئله کمکی، مسئله حساسیت و مسئله اضافی، به حل گام جستجو و معادله گرادیان می‌پردازد. این روش مخصوصاً در مسائلی که هدف یافتن ضرایب توابع امتحانی بکار رفته در فرم تابع مجهول می‌باشد کاربرد دارد.
جهت راحتی مراحل بعدی آنالیز، مقادیر اندازه‌گیری شده پیوسته فرض می‌گردد.
فرم معادله تفاضل مربعات به‌صورت
(2-45)
است. مطابق قبل دمای اندازه‌گیری شده و دمای تخمین زده‌شده در نقطه در بازه زمانی می‌باشد.
گام‌های اصلی حل به شرح زیر بوده که در ادامه به شرح بیشتر هرکدام پرداخته می‌شود.
مسئله مستقیم
مسئله معکوس
مسئله حساسیت
مسئله اضافی الحاقی
معادله گرادیان
پروسه تکرار
شرط توقف
الگوریتم محاسباتی
گام‌های اول و دوم همانند سابق بوده لذا از شرح مجدد خودداری می‌گردد. در گام سوم تابع حساسیت حاصل حل مسئله حساسیت به‌صورت مشتق وابسته دما در جهت آشفتگی تابع مجهول تعریف می‌شود.
این مسئله می‌تواند با فرض اینکه دما با مقدار دچار آشفتگی شده وقتی‌که چشمه حرارتی با میزان دچار انحراف گردیده به دست آید. که انحراف از مجموع انحراف هر یک از پارامترهایش حاصل‌شده است.
(2-46)
اکنون اگر در معادله مستقیم با و با جایگزین گردد، معادله حساسیت به دست خواهد آمد.
عامل لاگرانژ جهت بهینه‌سازی تابع استفاده می‌گردد. این عامل جهت محاسبه تابع گرادیان با کمک حل مسئله الحاقی در مسئله حساسیت لازم می‌باشد. در این راستا با ضرب معادله مشتق جزئی مسئله مستقیم در ضریب لاگرانژ و انتگرال‌گیری آن در حوزه زمان و جمع معادله حاصل بافرم اولیه تابع ، جایگزین به دست می‌آید.
مشتق وابسته در جهت آشفتگی از جایگزینی ، و بجای ، و در معادله به‌دست‌آمده و صرف‌نظر کردن از ترم‌های درجه دوم حاصل می‌شود. می‌توان با حل جزءبه‌جزء طرف راست مسئله و صرف‌نظر کردن از انتگرال‌های شامل به فرم ساده‌شده معادله الحاقی دست‌یافت.
بنا بر تعریف، مشتق وابسته در جهت بردار به‌صورت
(2-47)
نوشته می‌شود. استفاده از معادله الحاقی برای آن دسته از مسائلی که حل تحلیل نداشته و نیاز به استفاده از روش‌های تفاضل محدود است، مناسب می‌باشد. با این روش، گرادیان با حل تنها یک معادله الحاقی به دست می‌آید. درحالی‌که روش دوم نیازمند حل N باره مسئله مستقیم جهت به دست آمدن ضرایب حساسیت می‌باشد.
گام جستجو که جهت بهینه‌سازی تابع در هر تکرار بکار می‌رود از خطی سازی دمای تخمین زده‌شده در فرم بهینه تابع با کمک بسط سری تیلور به دست می‌آید.
(2-48)
که حل مسئله حساسیت حاصل از قرار دادن در محاسبه معادله (2-46) می‌باشد.
باید توجه داشت که در هر گام تکرار لازم است یک مسئله حساسیت جهت محاسبه حل گردد.
شرط توقف نیز همانند تکنیک به‌صورت می‌باشد.
2-8-7-2 الگوریتم محاسباتی تکنیک سومبه‌صورت خلاصه الگوریتم حل به‌صورت زیر می‌باشد. با قرار دادن ، فرضیات و مطابق تکنیک II می‌باشد.
مرحله 1: محاسبه از معادله و آنگاه حل معادله مستقیم جهت به دست آوردن
مرحله 2: بررسی شرط توقف و ارائه حل در صورت ارضاء نشدن آن
مرحله 3: حل معادله الحاقی جهت محاسبه با دانستن و
مرحله 4: با دانستن ، به دست آوردن پارامترهای بردار گرادیان
مرحله 5: با دانستن ، محاسبه و آنگاه جهت نزول
مرحله 6: با قرار دادن ، محاسبه و سپس حل مسئله حساسیت برای به دست آوردن
مرحله 7: با دانستن ، به دست آوردن گام جستجو
مرحله 8: با دانستن و، محاسبه تخمین جدید و جایگزینی k با 1+k و آنگاه بازگشت به مرحله 1
2-8-8 تکنیک IV2-8-8-1 گرادیان مزدوج با مسئله الحاقی برای تخمین توابعدر این روش هیچ اطلاعات اولیه از فرم تابع مجهول به‌جز فضای تابع موجود نیست. در اینجا تابع به‌صورت زیر تعریف می‌گردد.
(2-49)
و گام‌های حل نیز مانند تکنیک III می‌باشد.
تفاوت این روش با دو تکنیک قبل در این است که دیگر به‌صورت ساده پارامتری نوشته نمی‌شود. حل مسائل الحاقی و حساسیت در حالت کلی بسیار شبیه حالت تکنیک III می‌باشد. اما جهت محاسبه معادله گرادیان دیگر نمی‌توان مانند گذشته عمل نمود.
از مقایسه مسئله الحاقی و می‌توان معادله گرادیان را به دست آورد.
(2-50)
تابع مجهول از بهینه‌سازی به دست خواهد آمد. لذا پروسه تکرار به‌صورت
(2-51)
خواهد بود. که در آن ، جهت نزول، به‌صورت زیر می‌باشد.
(2-52)
همچنین ضریب نیز می‌تواند از هرکدام از بسط‌های پولاک - ریبیر و یا فلچر - ریوز به دست آید.
در انتها نیز از بهینه‌سازی نسبت به و پس از ساده‌سازی با اعمال بسط سری تیلور، مشتق‌گیری نسبت به و مساوی صفر قرار دادن آن، به دست می‌آید.
(2-53)
که در آن جواب مسئله حساسیت با جایگزینی می‌باشد.
ازآنجاکه معادله گرادیان در زمان نهایی همواره صفر می‌باشد لذا حدس اولیه هرگز تحت پروسه تکرار تغییر نمی‌کند. لذا تابع تخمین زده‌شده می‌تواند از جواب دقیق منحرف گردد که جهت غلبه بر این موضوع می‌توان از بازه زمانی بزرگ‌تر از بازه موردنیاز استفاده نمود. همچنین می‌توان با تکرار حل معکوس و استفاده از جواب تکرار قبل جهت حدس اولیه نیز اثر این مشکل را کاهش داد.
شرط توقف نیز مانند تکنیک پیشین می‌باشد که در موارد بدون خطا می‌تواند مقداری بسیار کوچک یا حتی صفر داشته باشد.
2-8-8-2 الگوریتم محاسباتی تکنیک چهارمبه‌صورت خلاصه الگوریتم محاسباتی این تکنیک به شرح زیر می‌باشد:
مرحله 1: حل معادله مستقیم و محاسبه بر اساس
مرحله 2: بررسی شرط توقف و ادامه حل در صورت ارضا نشدن آن
مرحله 3: با دانستن و ، حل معادله الحاقی و به دست آوردن
مرحله 4: حل با دانستن
مرحله 5: با دانستن گرادیان ، محاسبه از هرکدام از بسط‌های ذکرشده و نیز جهت نزول
مرحله 6: با قرار دادن و حل معادله حساسیت، به دست آوردن
مرحله 7: با دانستن ، به دست آوردن گام جستجو
مرحله 8: با دانستن گام جستجو و جهت نزول، محاسبه مقدار جدیدو بازگشت به مرحله 1
حل معادله مستقیم جواب‌های دقیق را به دست می‌دهد.
برای محاسبه داده‌های دارای خطا می‌توان از راه‌حل زیر استفاده نمود:
(2-54)
که در آن ω متغیر رندوم با پراکندگی نرمال که دارای هسته اصلی صفر و انحراف معیار استاندارد می‌باشد. با اطمینان 99% به‌صورت -2.576<ω<2.576 بوده که می‌تواند از زیر برنامه IMSL یا DRRNOR به دست آید [31]. این مقادیر می‌تواند بجای داده‌های آزمایشگاهی اندازه‌گیری شده جهت حل معکوس استفاده شود.
فصل سوم: مدل ریاضی
3-1 مقدمهطبیعت پیچیده انتقال حرارت در بافتهای زنده مانع مدل‌سازی ریاضی دقیقی شده است. فرضیات و ساده‌سازی‌هایی باید انجام شود. در ادامه مروری مختصر بر معادلات و توزیع دما دربافت‌های زنده خواهیم داشت.
3-2 مدل‌های هدایت گرماییاز معادله انتقال حرارت زیستی پنز [25]شروع می‌کنیم که در سال 1948 ارائه‌شده است. ویژگی این معادله ساده بودن آن و کاربردی بودنش در شرایط خاص است.مدل‌هایی که در این بخش ارائه گردیده مدل‌های ماکروسکوپیکی است که بیشتر از سایر مدل‌ها در توصیف انتقال گرما مورداستفاده قرار می‌گیرند.
3-2-1 مدل پنزمعادله پنزبر اساس فرض‌های ساده کننده‌ای طبق فاکتور زیر است:
تعادل گرمایی: انتقال حرارت بین خون و بافت در بسترهای کپیلاری و همچنین رگ‌ها انجام می‌شود. ازاین‌رو از انتقال حرارت بین خون و بافت قبل و بعد از ورود به بافت صرف‌نظرمی‌شود.
2) تزریق وریدی خون: جریان خون در مویرگ‌های کوچک، ایزوتروپیک فرض می‌شود. این فرض باعث می‌شود جهت جریان کم‌اهمیت شود.
3)آرایش رگ‌ها:
رگ‌های خونی بزرگ‌تر در همسایگی بستر مویرگ‌های کپیلاری هیچ نقشی در تبادل حرارت بین بافت و خون مویرگ ایفا نمی‌کند. بنابراین، مدل پنزهندسهی رگ‌های اطراف را در نظر نمی‌گیرد.
4) دمای خون:
فرض می‌شود که خون با همان دمای هسته بدن Ta0 به مویرگها میرسد که به‌طور مداوم با بافت‌ها که در دمای T قرار دارند، تبادل گرمایی می‌کنند. بر اساس این فرضیات معادله پنز اثر خون را به‌عنوان یک منبع حرارتی ایزوتروپیک (یا چاه گرمایی) مدل کرده است که با نرخ جریان خون و اختلاف دمای بینTa0و T متناسب است.در این مدل، خونی که مسیر خود را آغاز می‌کند، تا زمانی که به مویرگ‌هاورگه‌ای درون بافت‌ها برسد در نظر گرفته می‌شود (المان بافتی که خون در آن واردشده است را در شکل 3-1.درنظر بگیرید). المان به‌اندازه کافی بزرگ است که رگ‌ها و مویرگ‌ها را در برداشته باشد، امّا در مقایسه با ابعادی که ما موردبررسی قرار می‌دهیم کوچک است.
1311275299085
شکل3-1. المان در نظر گرفته‌شده برای به دست آوردن معادله انتقال حرارت زیستی پنز
با نوشتن معادله انرژی به‌صورت زیر داریم:
(3-1) Ein+Eg-Eout=E
در اینجا از اثر جابجایی صرف‌نظر شده و به‌جای آن ترم مربوط به تزریق وریدی خون اضافه‌شده است. ساده‌ترین راه برای بررسی این ترم این است که آن را به‌صورت ترم تولید انرژی در نظر بگیریم.
اگرنرخ انرژی اضافه‌شده توسط خون در واحد حجم بافت:q''bانرژی متابولیک تولیدشده در واحد حجم بافت:q''mبا درنظر گرفتن المان موجود در شکل 1 خون با دمای مرکزی بدن به آن وارد می‌شودTa0 و در داخل المان به دمای تعادل المان بافت که T است، می‌رسد.
(3-2) q'''b=ρbCbWbTa0-T
که در معادله فوق، Cb گرمای ویژه خون، Wb نرخ خون تزریق وریدی بر واحد حجم بافت و ρb چگالی خون هست.
با استفاده از معادله انرژی و حذف کردن ترم جابجایی و استفاده از موارد فوق داریم:
(3-3) ∇.k∇T+ρbCbWbTa0-T+q'''m=ρC∂T∂t
که Cگرمای ویژه بافت، k هدایت گرمایی و ρ چگالی بافت است.
در معادله فوق اولین‌ترم مربوط به هدایت در 3 جهت است. با توجه به سیستم مختصات موردنظر ما به سه حالت زیر تبدیل می‌شود:
مختصات کارتزین،
(3-4) ∇.k∇T=∂∂xk∂T∂x+∂∂yk∂T∂y
مختصات استوانه‌ای،