j. al-rafidain engineering vol.18, no.2 (2010)

2

Al-Rafidain Engineering Vol. 18 No. 2 April 2010

ENGLISH SECTION

CONTENTS

No. Title Page No.

1. Multi-Basis Wavenet-Based Stator Resistance Identification in DTC Induction Motor Systems Jassim M. Abdul-Jabbar

1

2. Fpga Based Implementation Of Concatenation Matrix Fakhraldeen H. Ali , Amar I. Dawod

15

3. Theoretical Determination of the formability of (AA5182 / Polypropylene/ AA5182)sandwich sheets using different yield criterion Anas Obied Balod

32

4. Range of Contaminant Transport in Soil Under Saturated/ Unsaturated Conditions With Case Study S. A. A. Khattab , A. A. AL-Daood, A. A. Khalil

50

5. Enhancement Of Compression Zone Of Reinforced Concrete Section Due To Camber Kanaan Sliwo Youkhanna Athuraia

69

Abdul-Jabbar : Multi-Basis Wavenet-Based Stator Resistance Identification in ……

1

Multi-Basis Wavenet-Based Stator Resistance Identification in DTC Induction Motor Systems

Jassim M. Abdul-Jabbar

Computer Engineering Department, University of Mosul

Abstract

The performance of direct torque controlled (DTC) induction motor system is greatly affected by the change of the motor stator resistance especially when the motor runs at low speeds. A new architecture of multi-basis wavenet-based model is proposed and implemented for stator resistance identification. Such multi-basis model utilizes multi-set daughter wavelets. By means of enough training of samples, the descent gradient algorithm is used to fulfill both system structure and parameters initialization, and the stator resistance is then acquired online with the operation of the system. The simulation results were carried out using Matlab/Simulink library and compared with those obtained from classical stator resistance identification method based on PI control and from another recent wavenet-based method. The simulation results show that the proposed method can improve the system performance. Keywords: Wavenet, Multi-basis wavenet, Direct torque control, Stator resistance, Induction motor. تحديد مقاومة الجزء الثابت للمحركات الحثية في نظام السيطرة المباشر على العزم

متعددة األساسات الشبكات العصبية المويجيةباعتماد

جاسم محمد عبد الجبار جامعة ألموصل -قسم هندسة ألحاسبات

الخالصة

يتأثر كثيرا بتغير مقاومة الجزء الثابت في في محرك حثي (DTC)إن أداء نظام السيطرة المباشر على العزم في هذا ألبحث تم اقتراح وتنفيذ هيكلية جديدة ألنموذج تحديد مقاومة الجزء . المحرك وخصوصا في السرع القليلة

متعددة األساسات الشبكات العصبية المويجيةالثابت في محرك حثي لنظام السيطرة المباشرة على العزم باعتماد وعن طريق التدريب الكافي للعينات تم استخدام خوارزمية أالنحدار الهابط . مجاميع من بنات المويجات بتوظيف عدة

حيث تم بعد ذلك استخراج قيمة المقاومة للجزء الثابت في المحرك بشكل مباشر . لتحقيق بنية النظام وحساب المعامالتنتائج المحاكاة لهذه الطريقة أنجزت باستخدام مكتبة إن . أثناء عمل نظام السيطرة المباشر على العزم في المحرك

Simulink فيMatlab وقورنت مع نتائج النظام التقليديIP لتحديد مقاومة الجزء الثابت في المحرك كما قورنت . لقد أظهرت النتائج إمكانية الطريقة المقترحة على تحسين أداء النظام. wavenetمع تقنية حديثة مبنية على الـ

Received 9 Feb. 2009 Accepted 7 July 2009

Al-Rafidain Engineering Vol.18 No.2 April 2010

1- Introduction

The industrial application areas of the DTC system have been increased recently due to several features such as quick torque response and robustness against the motor parameter variations [1]-[3]. The DTC system, shown in Fig.1, uses feedback control of developed torque and stator flux which are calculated in stationary )(dq reference frame using measured stator voltages and currents. The calculation depends only on one machine parameter which is the stator resistance. The stator flux Sλ ( with magnitude sλ and angle sθ ) and the developed torque eT are calculated according to the following equations [4]-[5].

(1)

Sλ can be represented in vector form as Tqsdss ][ λλλ = ,while T

qsdss vvv ][= is stator

voltage, is the stator current, and with Rs as the stator resistance.

Also ∫ −= dtiRv dSSdSdS )(λ (2-a)

and

∫ −= dtiRv qsSqSqS )(λ (2-b) So,

22qsdss λλλ += (3-a)

and

ds

qss λ

λθ 1tan−= . (3-b)

The developed torque eT is given by

, (4)

where is number of pole pairs.

Uv Vv Wv Ui Vi Wi

1S 2S 3S

refT

eT

∗sλ

sλ

sθ

Fig. 1 Block diagram of DTC system.


3

The effectiveness of the DTC controller using eqs. (1) – (4) depends upon the accuracy used to measure the stator resistance. The stator resistance varies with the operation conditions of the motor such as temperature and frequency variations. Particularly, at low speeds, the stator resistance voltage drop in eq. (1) is relatively large and may become comparable to the back electromotive force (emf). Any mismatch between the actual stator resistance value and the one used with DTC controller may lead not only to a substantial performance error but for instability [6]. Therefore, the accurate value of the stator resistance is of crucial importance for correct operation of the system and its identification then becomes necessary. Several models have been proposed during the last decade to identify the stator resistance in DTC induction motor system. The nonlinear stator flux observer [7,8], real time PI estimator for identification stator resistance [9,10], online fuzzy stator resistance observer [11,12] and the stator resistance identifier based on artificial neural network (ANN) [13,14]. The combination of ANN with wavelet transform (wavenet), preserves good localization property in both time and frequency domains with multi-scale characteristic. It is used for the analysis of non-stationary signals and learning of the nonlinear functions [15]. This technique is also proposed to identify the stator resistance in DTC system [16]. In this paper, the theory of wavenet is presented and a stator resistance identification model based on a multi-basis wavenet is proposed. The proposed method includes multi-set daughter wavelets from different mother functions in the hidden layer which is believed useful to represent functions containing different signal cutting, ripples and rapid signal changes. Two Simulink models of DTC induction motor system with stator resistance identifiers are implemented based on the proposed multi-basis wavenet and the classical PI control. Simulation results include developed torque, stator current and rotor speed with and without stator resistance identifiers. Note that the theory of DTC control is beyond the scope of this paper, however it can be found in details in [17]. Section 2 contains the wavenet fundamentals. A classical PI stator resistance identifier is considered in section 3. A proposed multi-basis wavenet stator resistance identifier is described in section 4. Section 5 presents the simulation results of both PI and proposed multi-basis wavenet identifiers. A stiffness test of the proposed wavenet identifier is illustrated in section 6. Finally, section 7 summaries some conclusions.

2- Wavenet Fundamentals

Wavenet can be considered a particular case of the feed forward basis function neural network model. In ordinary network, several types of basis functions, such as radial basis functions, splines and polynomial functions of synapse neurons are used instead of sigmodial function. The connection weights are taken to represent the corresponding coefficients. The output layer performs the sum of the output of all synapse neurons. Since wavelets have been shown their excellent performance in non stationary signal analysis and nonlinear function modeling, the neural network using wavelet basis function, wavenet, provides higher availability of rate of convergence for the approximation than an ordinary feed forward neural network [15]. The wavenet can be constructed by means of replacing the nonlinear sigmodial function with nonlinear wavelet basis function. Figure 2 illustrates the wavenet structure and Fig. 3 shows some typical wavelet functions. The structure of Fig. 2 exhibits a multi-input to multi-output nonlinear system, realizing an mapping.


)(1

1

abxh −

)(2

2

abxh −

)(K

K

abxh −

)(1 tx

)(2 tx

)(1 ty

)(2 ty

)(tyN

11w

KNw

)(txM

Fig. 2 The structure of wavenet, after [18]

0 0.5 1-0.5

0

0.5

1

1.5 Maxican hat function

0 0.5 1-1

-0.5

0

0.5

1Morelet function

0 0.5 1-2

-1

0

1

2 Rasp functioin

0 0.5 1-1

-0.5

0

0.5

1Shannon function

Fig. 3 Some typical wavelet functions

The approximated output signal of the network of Fig. 2 can be expressed as follows [18]:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−= ∑ ∑

= =

K

k

M

mkkmmkii abxhtxwfy

1 1)/)(()( (5)

where ),...,2,1( Mmxm = is the input for the m th training vector )(tX , ),...,2,1( Niyi = is the output for the ith training vector )(tY , M is number of nodes of the input layer, K is number of nodes of hidden layer, kiw is the weight between the kth node of the hidden layer


5

and the ith node of the output layer, )(xh is the mother wavelet, are the parameters of dilation and translation, respectively, and f is the nonlinear function. 3- Pi Stator Resistance Identifier

The block diagram of the PI stator resistance tuner is shown in Fig. 4. The error

between the magnitudes of the calculated stator flux linkage and its reference •sλ is

proportional to the stator resistance change. This error is used as an input to the PI identifier. The technique is based on the principle that the change in stator resistance will cause a change in the developed torque and magnitude of stator flux.

Fig. 4 PI stator resistance identifier, after [18]

The equation for PI resistance identifier is given by

(6)

where kp and kI are the proportional and integral gains of the PI identifier. The error is passed through a low pass filter with a very low cutoff frequency in order to eliminate high frequency components contained in the magnitude of calculated stator flux. Then the signal is passed through a PI identifier. The output of the PI identifier represents the change in the stator resistance due to change in motor stator resistance. The change is

continuously added to the previously identified stator resistance . The identified resistance is again passed through a low pass filter to have a smooth variation of stator resistance final value sR (n).The identified resistance is used directly in the DTC controller. 4- Proposed Stator Resistance Identifier

The structure of the proposed P-basis wavenet stator resistance identifier is shown in Fig. 5 and the set up for its training and identification for stator resistance changes is shown in Fig. 6The wavenet identifier exhibits two inputs and single output. The input nodes are the stator flux error and the change in the stator flux error . They are defined as follows:

(7)

(8)


where •sλ is the stator flux command and is the calculated the stator flux. The stator

flux command can be determined using simulations for conventional DTC system. Its value depends implicitly on the demand torque and rotor speed. The hidden layer is of P different

Fig. 5 The proposed 2-input / single output P-basis (each of K daughters) wavenet stator resistance identifier.

Fig. 6 The set up for online training and identification of stator resistance.


7

sets of daughter wavelets. The output of such wavenet is the stator resistance change which is added to the previous value to give the identified stator resistance according

to the following equations: (9)

(10) In order to determine the adjustable weighs ( , where P is number of different used mother wavelet functions and K is number of used daughter functions) and the adjustable parameters pka and pkb , a similar algorithm to that given in [19] is followed. A least mean square (LMS) energy minimizing function of the following form can be applied:

(11)

where , q is the number of training samples and is the desired value of ly . To minimize the energy error E , a method of steepest descent which requires the gradients

pkpkpk bEand

aE

wE

∂∂

∂∂

∂∂ , is used for updating the incremental changes to each

parameter pkpkpk bandaw ,, . Different gradients of E at iteration n are given by

(12)

(13)

(14)

where pk

pk

abx −

=τ . The weighs pkw and the parameters pka and pkb are, respectively,

updated as

(15)

(16)

(17)

where and are steps size, and are the forgetting factors which are variable factors and can greatly reduce the number of iterations for convergence. 5- Simulation Results Two sets of daughter wavelet functions (P = 2) with seven neurons (K = 7) in each set are used to represent the hidden layer of a 2-basis wavenet stator resistance identifier. The two mother wavelets used in these sets are Mexican hat and Shannon functions. These functions


2000 4000 6000 80008.89

8.91

8.93

8.95

8.97

8.98

Torque (N.m.)

Stator

flux

linka

ge (W

b.)

with their derivatives w. r. to the translation b are given as follows: For Mexican hat function

(18)

(19)

and for Shannon function

πτπτπττ sin2sin)( −

=h (20)

2)(2sinsin2cos2cos()(

πτπτπτπτππτπτπτ ++−−

=∂

∂ab

h (21)

The simulation is carried out to verify the function of the stator resistance identifier where the motor used in this system is 1250 hp, 4160V, 150A, 6 poles and 60 Hz. The simulation parameters of the motor are described as follows: rated speed sN =1200 r.p.m., stator resistance sR =0.21 Ω , rotor resistance Ω= 146.0rR , stator ( rotor ) leakage inductance

,2.5 mHLL rs == magnetizing inductance HLm 155.0= and moment of inertia 2.22 mkgJ = . The stator flux command, used as input to the PI or wavenet stator resistance

identifier, is determined from a conventional DTC operation characteristic (see Fig. 7) which relates the stator flux linkage to the torque reference for different speed references. Simulations are determined using full load torque and 300 r.p.m speed reference in Fig. 7. Thus, the stator flux command will be 8.943Wb. The simulink model of DTC induction motor system with wavenet stator resistance identifier is shown in Fig. 8. The stator resistance of the motor is taken from a certain pattern, while the stator resistance used in the DTC controller is taken either from constant value referred to its rated value or from the PI or the proposed identifier. Figure 9 shows the curves of stator resistance pattern, developed torque, stator current and rotor speed without stator resistance identifier. The stator resistance Rs pattern in 300rpm 150rpm 75rpm

Fig. 7 Stator flux-torque relation.


9

flux phase

flux mag.

Torque

speed

VuVv

Vw

iuiviw

iA

iB

VA

VB

Sector number

Low passfl iter

Tunedresistance

Low pasfilter

Low passfi lter

switching table

sum3

sum2

sum1

sumspeed

control ler

flux and torqueestimator1

Wavenettuner

-C-

Vd

VSI

Torquecomparter

Switch

Sum1

Sum

Sector number generator

Saturation1

Saturation

Rs patren

Ref.speed

Ref.Flux

PI Tuner

-C-

Flux command1

-C-

Flux command

Demand torque

Delay

Clock

butterbutter

butterbutter

3/2

3-ph I.M1 (3/2) flux

comparater

Fig. 8 A simulink model of DTC induction motor system. Fig. 9(a) is used to train the wavenet off line before combing it with the DTC system. This pattern starts at rated stator resistance of 0.21 Ω and keeps constant for 4 secs, then increases to 150 percent of its rated value at an approximate rate of 0.013 Ω /sec. Then it remains constant for another 4 secs. The developed torque, the stator current and the rotor speed are shown in Fig. 9 (b-d). These plots show the effect of stator resistance change under conventional DTC system. The developed torque varies nonlinearly and has 4 percent error due to the change given in stator resistance. The stator current and the rotor speed are also changed nonlinearly and have 2.5 percent and 9 percent error for the same change in the stator resistance respectively. From these plots, it can be concluded that, the torque control is highly affected by stator resistance variations. Therefore, it is extremely necessary to implement some stator resistance identification to preserve torque control. Figures 10 and 11 show the same previous curves with PI and multi-basis wavenet stator resistance identifiers, respectively. In both figures, the identified stator resistance follows closely its pattern(much closer in the case of multi-basis wavenet identifier) resulting in reducing the error in the developed torque, stator current and rotor speed. So, the wavenet stator resistance identifier is able to identify the resistance change better than PI identifier, for example the error in developed torque is reduced to 0.7 percent by using PI identifier while with wavenet identifier the developed torque stays approximately constant all the time. 6- Stiffness Test Of Proposed Wavenet Identifier

The proposed multi-basis wavenet stator resistance identifier is tested here with a hard stator resistance pattern to ensure its ability to compensate the effects of stator resistance variations in practical DTC system. The maximum variation in stator resistance in practical case is around 180 percent of its rated value [6]. Thus, the following stator resistance pattern, including such variations, will be examined. Such pattern, shown in Fig. 12(a), starts at a


5 10 15 200.2

0.22

0.24

0.26

0.28

0.3

Time (sec.)

Rs

patte

rn (O

hm)

5 10 15 20

7000

7200

7400

7600

7800

8000

Time (sec.)

Dev

elop

ed to

rque

(N.m

)

(a) (b)

5 10 15 20

210

215

220

225

Time (sec.)

Stat

er c

urre

nt (A

)

5 10 15 20

88

90

92

94

96

98

100

Time (sec.)

Spee

d (r

ad.s

ec.)

(c) (d)

Fig. 9. The curves without stator resistance identification

5 10 15 200.2

0.22

0.24

0.26

0.28

0.3

Time (sec.)

Stat

or re

sist

ance

(Ohm

)

__pattern, ---identif ied

5 10 15 20

7000

7200

7400

7600

7800

8000

Time (sec.)

Dev

elop

ed to

rque

(N.m

)

(a) (b)

5 10 15 20210

215

220

225

Time (sec.)

Stat

or c

urre

nt (A

)

5 10 15 20

88

90

92

94

96

98

100

Time (sec.)

Spee

d (r

ad./s

ec.)

Fig. 10. The curves with PI stator resistance identifier.


11

5 10 15 200.2

0.22

0.24

0.26

0.28

0.3

Time (sec.)

Stat

er re

sist

ance

(Ohm

)__ pattern, --- identif ied

5 10 15 20

7000

7200

7400

7600

7800

8000

Time (sec.)

Dev

elop

ed to

rque

(N.m

.)

(a) (b)

5 10 15 20210

215

220

225

230

Time (sec.)

Stat

or c

urre

nt (A

)

5 10 15 20

88

90

92

94

96

98

100

Time (sec.)

Spee

d (r

ad./s

ec.)

(c) (d)

Fig. 11 The curves with multi-basis wavenet stator resistance identifier. rated value of 0.21 Ω and keeps constant for 4 secs, then increases linearly up to 1.8 times rated value during 4 secs and remains constant for another 2 secs. After that, it decreases linearly to its rated value during 4 secs with the same magnitude of rate change and stay constant at this value for 2 secs. This process is repeated three times. The simulation results are shown in Figs. 12 and 13. Figures 12(b-d) show the resulting curves of developed torque, the stator current and the rotor speed, without stator resistance identification. Figure 13(a) shows the curves of the original pattern and the identified one, with the proposed multi-basis wavenet stator resistance identifier. Figures 13(b-d) show the resulting curves of the developed torque, the stator current and the rotor speed, with the proposed multi-basis wavenet stator resistance identifier. Comparing the corresponding curves in Figs.12 and 13, it can be seen that the variations in the levels of the developed torque, the stator current and the rotor speed are highly reduced with the use of the proposed identifier. For the sake of comparison, Table 1 illustrates the values of maximum errors in the developed torque, the stator current and the rotor speed under the mentioned stator resistance pattern, for PI, wavenet of [18] and the proposed multi-basis wavenet stator resistance identifiers. Such table indicates the ability of the proposed identifier to compensate the effect of stator resistance variations thus, improving the DTC system performance.


7- Conclusions

In this paper, a new multi-basis wavenet stator resistance identifier based on multi-set daughter wavelets functions has been proposed to compensate the effect of stator resistance variations in DTC induction motor system operating at low speed. The multi-basis wavenet is useful because of the high nonlinearity in the stator current and flux waveforms. The proposed wavenet is trained (off line) before combining it with the DTC system and its parameters are optimized using steepest gradient algorithm. The results of simulations show that the proposed identifier has the ability to realize on line identification of stator resistance better than both; classical PI and recent wavenet identifiers. So, with the proposed identifier, the performance of the DTC system has been improved.

Table 1: Maximum error comparison.

Type of Identifier Max. error in torque (N.m)

Max. error in stator current (A)

Max. error in rotor speed (rad./sec.)

PI 206 5.2 9

Wavenet of [18] 70 2.6 3.2

The proposed multi-basis wavenet 65 2 2.5

10 20 30 40 500.2

0.25

0.3

0.35

0.4

Time (sec.)

Rs Pa

ttern

(Ohm

)

10 20 30 40 50

7000

7200

7400

7600

7800

8000

Time (sec.)

Dev

elop

ed to

rque

(N.m

.)

(a) (b)

10 20 30 40 50

210

215

220

225

Time (sec.)

Stator

cur

rent (A

)

10 20 30 40 50

80

85

90

95

100

105

Time (sec.)

spee

d (r

ad./s

ec.)

(c) (d)

Fig.12 The curves without stator resistance identifier.


13

10 20 30 40 50

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

Time (sec.)

Stator

resistan

ce (O

hm)

__ pattern, ----identif ied

10 20 30 40 50

7000

7200

7400

7600

7800

8000

Time (sec.)

Dev

elop

ed to

rque

(N.m

.)

(a) (b)

10 20 30 40 50

210

215

220

225

Time (sec.)

Stator

cur

rent (A

)

10 20 30 40 50

80

85

90

95

100

105

Time (sec.)

Spee

d (r

ad./s

ec.)

(c) (d)

Fig. 13 The curves with wavenet stator resistance identifier.

References

[1] I. Takahashi and T. Noguchi, "A New Quick-Response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Machine", IEEE Trans. Ind. Applicat., Vol. IA-22, No. 5, pp. 820-827, Sep./Oct. 1986.

[2] R. Toufouti, S. Meziane and Benalla, "Direct Torque Control Strategy of Induction Motors", Acta Electrotechnica et Informatica, Vol. 7, No.1, pp. 1-7, 2007.

[3] H. F. Abdul Wahab and H. Sanusi, "Simulink Model of Direct Torque Control of Induction Machines", American Journal of Applied Sciences, Vol. 5, No. 8 pp. 1083-1090, 2008.

[4] B. K. Bose, Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall PTR, ISBN 0-13-016743-6, 2001.

[5] Bin Wu, High power Converters and AC Drives, Wiley-IEEE Press, ISBN 978-0-471-73171-9, 2006.

[6] Z. Huang, W. Gui, X. Nian, X. Liu and Y. Shan. "A Novel Stator Resistance Identification for Speed Sensorless Induction Motor Drives Using Observer", IEEE ISIE, pp. 2211-2216, July 9-12, 2006.

[7] Y. O. Choi, K. Y. Lee, K. S. Seo, G. B. Kim, and B. H. Jung, "Performance Analysis of the DTC Using a Closed Loop Stator Flux Observer for Induction Motor in the Low Speed Range", 5th International conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS, Vol.1, pp. 89-93. Aug. 2001.


[8] J. Soltani, G. R. Arab Markadeh and S. H. Hosseiny, "A New Adaptive Direct Torque Control (DTC) Scheme Based-on SVM for Adjustable Speed Sensorless Induction Motor Drive", 30th Annual Conference on the IEEE Electronic Society, pp. 1111-1116, Nov. 2-6, 2004.

[9] B. S. Lee and R. Krishnan, "Adaptive Stator Resistance Compensator for High Performance Direct Torque Controlled Induction Motor Drives", 33rd Industry Applications Conference, Annual Meeting, IEEE, Vol. 1, pp. 423430, 12-15 Oct. 1998.

[10] S. Haghbin, M. R. Zolghadri, S. Kaboli and A. Emadi, "Performance of PI Stator Resistance Compensator on DTC of Induction Motor", 29th Annual Conference of the IEEE, Industrial Electronics Society IECON'03, Vol. 1, pp. 425-430, 2-6 Nov. 2003.

[11] L. Zhong, M. F. Rahman, K. W. Lim, Y. W. Hu, and Y. Xu. " A Fuzzy Observer for Induction Motor Stator Resistance for Application in Direct Torque Control", 1997 International Conference on Power Electronics and Drive Systems, Vol. 1, 26-29 May 1997.

[12] F. Zidani, D. Diallo, M. E. H. Benhouzid, and R. Nait-Said, "Direct Torque Control of Induction Motor With Fuzzy Stator Resistance Adaptation", IEEE Trans. On Energy Conversion, Vol. 21, No. 2, pp. 619-621, July 2006.

[13] L. A. Cabera, M. E. Elbuluk and I. Husain, "Tuning the Stator Resistance of Induction Motors Using Artificial Neural Network", IEEE Trans. On Power Electronics, Vol. 12, No. 5, pp. 779-787, Sep. 1997.

[14] B. Karanayil, M. F. Rahman, and C. Grantham, "Online Stator and Rotor Resistance Estimation Scheme Using Artificial Neural Networks for Vector Controlled Speed Sensorless Induction Motor Drive", IEEE Trans. On Industry. Electron. Vol. 54, No. 1, pp. 167-176, Feb. 2007.

[15] S. Mallat, A Wavelet Tour of Signal Processing, Academic Press, ISBN 012466606X, 1999. [16] C. Z. Cao, M. P. Lu, Q. D. Zhang, and Y. C. Zhang, "Research Online Identification of the

Stator Resistance Using Wavelet Neural Network", 3rd International Conference on Machine Learning and Cybernetics, pp. 3073-3077, 26-29 August 2004.

[17] G. S. Buja and M. P. Kazmierkowski, "Direct Torque Control of PWM Inverter-Fed AC Motors-A Survey", IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 51, No. 4, pp. 744-757, Aug. 2004.

[18] A. A. Obed, " Speed Estimation and Stator Resistance Tuning in DTC Drive Based on Wavenet Theory ", Ph.D. Thesis, Electrical Engineering Dept., College of Engineering, University of Basrah, September 2008.

[19] G. Lekutai , “ Adaptive Self-Tuning Neuro Wavelet Network Controllers”, Ph.D. thesis, Virginia Polytechnic Institute, Blacksburg, Virginia, 1997.

The work was carried out at the college of Engg. University of Mosul

Ali : Fpga Based Implementation Of Concatenation Matrix

15

Fpga Based Implementation Of Concatenation Matrix

Fakhraldeen H. Ali Amar I. Dawod

Dept. Of Computer Engineering - University of Mosul

Email: [email protected]

Abstract

The computer graphics system performance is increasing faster than any other computing

application. The Geometric transformations and animation are one of the most important principle of the interactive computer graphics which are essential for modeling and viewing. This paper tends to construct a general form of matrix representation of the geometric transformations and implement it using Field Programmable Gate Array (FPGA). In addition to that the sine and cosine function evaluation is done using two techniques, the lookup table method and CORDIC algorithm.

Keywords: lookup table, FPGA, geometric transformations, CORDIC.

تنفيذ مصفوفة تحويالت هندسية عامة للصورباستخدام البوابات القابلة للبرمجة حقليا

فخرالدين حامد علي عمار ادريس داؤد

جامعة الموصل/ قسم هندسة الحاسبات في كلية الهندسة

الخالصة

في حالة تزايد مسـتمر حيـث أن التحـويالت إن متطلبات سرعة األداء في مجال الرسوم الحاسوبية وتطبيقاتها يقدم هذا البحث طريقة للتعبيـر . الهندسية والتحريك تعتبر من إحدى أساسيات النمذجه وتوليد الصور المتحركة بالحاسوب

عن عدد من التحويالت الهندسية للصور وتحريكها بتحويل واحد معبر عنه بمصفوفة عامة واحدة اختصـارا وتنفيـذ هـذه باالضافة الى ذلك يتطرق البحث الى طريقتين في تنفيذ . وفة باستخدام مصفوفة البوابات القابلة إلعادة البرمجة حقليا المصف

. الدالة الجيبية المطلوبة ضمن المصفوفة

Received 17 Oct. 2008 Accepted 21 June 2009


1- Introduction

With procedures for displaying output primitives and their attributes, a variety of pictures and graphs can be created. In many applications, there is also a need for altering or manipulating displays where design applications and facility layouts are created by arranging the orientations and sizes of the component parts of a scene. On the other hand, animations are produced by moving the camera or the objects in a scene along animation path. Changes in orientation, size, and shape are accomplished with geometric transformations that alter the coordinates description of images. The basic geometric transformations are translation, rotation and scaling [1,2]. The challenge of producing realistic images of animation scenes is often broken into three sub problems [3]: 1- Construct the scene. 2- Specify the initial state of the current transformation. 3- Perform the transformations. 2- Review

In 1990 the researchers Hai Nang Lin and Henk J. Sips proposed a fast way CORDIC implementation for calculations of a number of arithmetic basic function. The paper discusses the speed that is limited by the carry propagation in the adders and the I/O throughput. It stated that Speed can be improved by introducing redundancy in the calculation circuit and throughput by doing I/O transfers while calculating [4]. In 1993 the researchers Dwight Hill and Nam-Sung Woo discussed the utility of allowing each block’s single large table (e.g., one 5-input, 32-bit table) to be reconfigured into smaller tables (e.g., eight 4-bit tables). Results describing the efficiency of packing some standard benchmark circuits into various configurations are presented and the cost/benefits are discussed. The paper shows that a logic block containing four lookup tables, each of which is 8-bit RAM, which is the best choice if only the area efficiency is considered. The researchers also show that if the circuit speed is considered, a logic block containing two lookup tables, each of which contains 16 bits of RAM, is the best choice [5]. In 1999, John N. Lygouras described a new technique for lookup table implementation using linear interpolation to achieve Memory Reduction in Look-Up Tables. This paper describes a new hardware technique, providing high-resolution trigonometric functions, the sine and cosine for an angle θ from a significantly reduced size lookup table (LUT). The method takes advantage of the symmetries of these trigonometric functions around several axes and the fact that the cosine function can be derived by shifting the sine function by π/2 backward. This shifting is achieved using a very fast hardware technique. A linear interpolation technique can be used if a further reduction in memory is desired. The described system can be used for function generators, robotic arm controllers, position control systems and others [6]. In 2000 Kharrat M.W., Loulou M., Masmoudi N. and Kamoun L. introduced a paper for an optimization of CORDIC algorithm implementation, which mainly offers a silicon area occupation reduction and gives good precision in calculating trigonometric functions such as sine


17

and cosine function. To validate or test the new method, an implementation of angle decomposition equation using FPGA technology is presented. This approach shows a considerable surface reduction and good precision for calculation of a resolution less than 20 bits [7]. In 2001 the researchers Bernard Tiddeman and David Perrett described a new method for creating visually realistic moving facial image sequences that retain an actor's personality (individuality, expression and characteristic movements) while altering the facial appearance along a certain specified facial dimension. The paper combines two existing technologies, facial feature tracking and facial image transformation, to create the sequences. The paper also create 'virtual cartoons' by transforming image sequences into the style of famous artists [8].

In 2003 the researcher Ali M. A. Abbas introduced a Hardware Implementation of Transformation of Rendering Algorithms. The proposed algorithms is first simulated in software using C++ then transformed to hardware design, specified in VHDL and simulated in Model-Technology environments assuming the delay times of a real FPGA device. The results demonstrate that, these hardware schemes could provide appropriate pixel drawing time, enough for real-time rendering [9]. In 2005 the researchers Bensaali, F., Amira, A., Uzun I.S. and Ahmedsaid A. introduced a paper investigating the suitability of Field Programmable Gate Array (FPGA) devices as a low cost solution for implementing 3D affine transformations. A proposed solution based on processing large matrix multiplication has been implemented, for large 3D models, on the RC1000-PP Celoxica board based development platform using Handel-C, a C-like language supporting parallelism, flexible data size and compilation of high-level programs directly into FPGA hardware [10]. In 2007 Faycal Bensaali , Abbes Amira and Reza Sotudeh described field-programmable gate arrays in implementing floating-point arithmetic. In this paper a floating-point adder and multiplier are presented. The proposed cores are used as basic components for the implementation of a parallel floating-point matrix multiplier designed for 3D affine transformations. The cores have been implemented on recent FPGA devices. The performance in terms of area/speed of the proposed architectures has been assessed and has shown that they require less area and can be run with a higher frequency when compared with existing systems [11]. 3- Geometric transformations

Many graphics applications involve a sequence of geometric transformations. Fundamental to all computer graphic systems is the ability to simulate both the movement and the manipulation of images in a scene. These processes are described in terms of translation, scaling, and rotation. They are applied to each individual vertex and repeated to all vertices to achieve the required image transformation. These operations are described in a mathematical form which is suitable for computer processing to achieve the image manipulation and motion [3,12,13]. Translation is applied to an image by repositioning it along a straight-line path from one coordinates location to another. A single vertex is translated by adding a translation distance; tx to x, and ty to y, to the original coordinate position of the vertex V(x,y,) to move it to a new position V(xn,yn). Scaling transformation alters the size of an image. The operation can be carried out by multiplying the coordinate value V(x,y) of each vertex by scaling factors sx and sy to produce the transformation.


The rotation is applied to a vertex by repositioning it along a circular path in the xy plane in a clockwise or anti-clockwise direction.

4- Matrix representation

The basic transformations can be expressed in a general matrix form as demonstrated in the following articles: 4.1 Translation matrix

x' 1 0 tx x y' = 0 1 ty y (1) 1 0 0 1 1

4.2 Scaling matrix x' sx 0 0 x y' = 0 sy 0 y (2) 1 0 0 1 1 4.3 Rotation matrix x' cosθ -sinθ 0 x y' = sinθ cosθ 0 y (3) 1 0 0 1 1 Where θ is the angle of rotation ( +ve for anticlockwise rotation)

To produce a sequence of transformations with these equations, such as rotation followed by scaling then translation for example, the coordinates must be calculated one step each time. First, coordinate positions are rotated, then these rotated coordinates are scaled, and finally the coordinates are translated. On the other hand, a more efficient approach would be to combine the transformations so that the final coordinates positions are obtained directly from the initial coordinates, thereby eliminating the calculation of intermediate coordinates values so that all transformations can be expressed as a single transformation matrix as described in the following articles.

4.4 Concatenation (rotation about origin , scaling , and translation )

The outcome of multiplying the translation matrix by the scaling matrix and then multiplying the result matrix by the rotation matrix is a single concatenation matrix which can be used to compute a new vertex by a single operation rather than by three using equation (4). x' sx cosθ -sx sinθ tx x y' = sy sinθ sy cosθ ty y (4) 1 0 0 1 1


19

4.5 Rotation about any rotation center ( rx , ry )

To generalize the rotation to be about any arbitrary center of rotation, three matrices can be concatenated to a single one to accomplish that. The first matrix translates the vertex to be rotated by tx = - Rx and ty = - Ry. The second matrix rotates the translated vertex about the origin. And finally the third matrix translates it back by tx = Rx and ty = Ry. The three matrices are multiplied and the results are presented as a single transformation matrix in equation (5). x' cosθ -sinθ a x y' = sinθ cosθ b y (5) 1 0 0 1 1 Where a = -Rx cosθ + Ry sinθ + Rx. b = -Rx sinθ - Ry cosθ + Ry.

4.6 Concatenation (arbitrary rotation, scaling, and translation)

The previous example is repeated considering rotation about an arbitrary center of rotation rather than about origin and the final results are presented in equation (6). x' sx cosθ -sx sinθ sx*a + tx x y' = sy sinθ sy cosθ sy*b + ty y (6) 1 0 0 1 1 5- Trigonometric function evaluation

The great challenge in geometric transformation is the sine function evaluation required for rotation. There are several methods for computing this function ( the sine or cosine ). One of the techniques is evaluating their series expansion by means of addition, multiplication and division operations. The hardware implementation of sine function by their series is complicated due to the accuracy requirement of considering a number of terms in the series expansion. There are other techniques that are used currently in wide area of applications to evaluate trigonometric functions, among these methods are the lookup table and the CORDID algorithm [14]. 5.1 Look up table method

High-speed approximations to the sine and cosine functions are often used in digital signal or image processing and even in digital control. Computation using a look up table is an attractive method because the required memory is available much denser than random logic in VLSI realization. Multi megabit look up tables are already practical in some applications, even larger


tables should become practical in the near future as memory density continues to improve. The use of tables reduces the cost of hardware development (design, validation, and testing), provides more flexibility for last-minute design, and reduces the number of different building blocks or modules required for arithmetic system design [14].

Tables stored in read only memory (especially if individual entries or blocks of data are encoded in error-detecting or error- correcting codes) are more robust than combinational logic circuit, thus leading to improved reliability. With read/write memory and reconfigurable peripheral logic, the same building block can be used for evaluating many different functions by simply reloading appropriate values in the table. This feature facilitates maintenance and repair. There are more than one technique to implement the look up table, one of them is a direct look up table. The direct look up table evaluation of trigonometric function requires the construction of a 2u * v table (u is the address and v is the output depth) that holds for each combination of input values (needing a total of u bits) the desired v-bit result (the sine value). The u-bit string obtained from concatenating the input values is then used as an address into the table with v-bit value read out from the table directly forwarded to the output as shown in figure(1). Such arrangement is quite flexible but some times it is required to reduces the table size especially in larger representation of a trigonometric function in some application so an advantage of the symmetries of these trigonometric functions around several axis can be considered. One solution is to reduce the table size by storing in the table half wave or quarter wave instead of full wave of a sine or cosine values and applying preprocessing steps to the input of the table and post processing to the output value from the table. This approach is called indirect look up table as in figure (1) [15].

Figure(1): Direct and indirect look up table

Figure (2) shows the simulation waveforms for an example executed by the implemented lookup table in a direct mode (because the current application doesn’t require high representation) for 10-bit input (theta) and 10-bit output (sine & cosine), two bits for integer (1 bit for sign) and eight bits for fraction (fixed point representation). The output (sine or cosine) is produced after one clock. Equation (7) defines the relationship between the integer input angle theta and the actual radian angle Θ [16].

Direct access Indirect access


21

Θ = theta ( 2П / theta _width ) (7) Where theta _ width is ( 2 ˆ 10 ) = 1024

Examining the waveforms, the first input of theta is zero so the output of sine value is zero and the output of cosine is 256 (01.00000000) which is equivalent to 1. The second input is 128 (45 degrees) so the output of sine and cosine is 181 (00. 10110101) which is equivalent to 0.70703125.

Figure(2) Simulation example results using lookup table

Figure (2): shows the simulation waveforms

5.2 CORDIC algorithm

The Co-ordinate Rotation Digital Computer (C0.R.DI.C) algorithm is an iterative procedure to evaluate various elementary functions. It was introduced in 1959 by Volder and it is still interesting to many researchers due to its simple hardware structure. The CORDIC algorithm is capable of evaluating many elementary trigonometric functions such as Sine and Cosine. CORDIC is an iterative procedure for the calculation of the rotation of a two-dimensional vector, in linear, circular or hyperbolic coordinate systems, using only add and shift operations [17]. Its current applications are in the field of digital signal processing, image processing, filtering, matrix algebra, etc. The simple form of CORDIC is based on the observation that if a unit length vector with an end point position at (x , y)=(1 , 0) is rotated by an angle z, it’s new end point position will be at (x' , y') = (cos z, sin z). Thus, cos z and sin z can be computed by finding the coordinates of the new end point of the vector after rotation by z [14]. The CORDIC algorithm consists of two operating modes, the rotation mode (suitable for sine and cosine) and the vectoring mode, respectively. In the rotation mode, a vector (x , y) is rotated by an angle θ to obtain the new vector (x', y'). In every micro rotation i, fixed angles of the value arctan ( 2-i ) which are stored in a ROM are subtracted or added from/to the angle remainder θi, so that the angle remainder approaches zero. In the vectoring mode, the length R and the angle towards the x-axis α of a vector (x , y) are computed (see figure 3). For this purpose, the vector is rotated towards the x-axis so that the y-component approaches zero. The sum of all rotation angles is equal to the value of α , while the value of the x-component corresponds to the length R of the vector (x, y). The mathematical relations for the adopted rotation mode are given by equations (8), (9), and (10) [17].


Figure 3.The vectoring and rotation mode of the CORDIC algorithm x(i+1)=x(i) – di y(i) 2-i (8) y(i+1)=y(i) – di x(i) 2-i (9) z(i+1)=z(i) – di tan -1 2-i (10) where: i = step index, di = -1 or +1

The computation of x(i+1) or y(i+1) requires an i-bit right shift and an add/subtract. If the function ( tan -1 2-i ) is pre computed and stored in a table for different values of i, a single add/subtract suffices to compute z(i+1). Each CORDIC iteration thus involves two shifts, a table lookup, and three additions[14]. The hardware implementation for CORDIC arithmetic is shown in figure (4). It requires three registers for x, y, and z, a lookup table to store the values of (tan -1 2-i ) and two shifters to supply the terms 2-i x and 2-i y to the adder/subtract units. The di factor (-1 or 1) is accommodated by selecting the (shifted) operand or its complement.

Figure(4) Hardware for CORDID method

There are several techniques to implement the CORDIC algorithm, it can be implemented using only one stage as shown in figure (4) and so the silicon area is reduced but each output appears after n clock ( where n is the input width) and this technique is called serial word. On the

R

y

x


23

other hand it can be implemented using n stages ( repeating the hardware) and applying the pipeline so the first output only appears after n clock and the other outputs each appears after a single clock successively. This method is called parallel pipeline word. Figure (5) shows the simulation waveforms for an example executed by the implemented serial word CORDIC where the input width of theta is 10-bit, 3-bit for integer(1 bit for sign) and 7-bit for fraction to represent the input range from П to – П, and 10-bit for output (sine & cosine), 2-bits for integer (1 bit for sign) and 8-bits for fraction (fixed points representation) [16]. In figure 5 the first input is zero and the output of cosine is 256 (01.00000000) which is equivalent to 1, and the output of sine is 1023 (11.11111111) which is equivalent to -0.00390625 (approximately zero). The second input is 100 (000.1100100) which is equivalent to 0.781 (П /4) and the output of sine is 180 (0010110100= 0.703) and the output of cosine is 182 (00.10110110 = 0.711).

Figure(5) CORDIC simulation results of a serial word example

Figure (6) shows the simulation waveforms for an example executed by the implemented

parallel pipeline word CORDIC. The first output appears after 10 clocks and the others each after one clock.

Figure(6) CORDIC simulation results of a parallel pipeline word example


6- Matrix Multiplication

Matrix multiplication is required to compute new vertices from old vertices multiplied each by the concatenation matrix The multiplication operation can be implemented using several techniques, one of these techniques is array processors in a parallel mode where each processor computes one element of the result matrix. Highly parallel computing structures become the major application area for multimillion transistor chips. Such computing systems have structural properties that are suitable for VLSI implementation. The matrix-vector product can be described as shown below. C = A.B (11) n Ci = ∑ aik bk for 1 ≤ i ≤ m , n = m = 3 (12) K=1

C1 a11 a12 a13 b1 C2 = a21 a22 a23 b2 (13) C3 a31 a32 a33 b3

a11b1 a12b2 a13b3

c1 0

a21 a22 a23

0 c2

a31 a32 a33

0 c3

Figure (7) 2D Array processor for matrix multiplication

Figure (7) shows the designed unit for implementing matrix multiplication using homogeneous 2D array processing elements.


25

7- Implementation

The Field Programmable Gate Array (FPGA) is a new approach to ASIC design that can dramatically reduce manufacturing turn around time and cost. An FPGA consists of a regular array of programmable logic blocks that can be interconnected by a programmable routing network [16]. So using this technique the circuit hardware can be implemented. Figure (8) shows a block diagram of the implemented unit. The inputs of the unit are the parameters of the transformation matrix in addition to the input vertices, and the output is the vertices after transformation. The matrix coefficients calculating unit is responsible for computing the elements of the transformation matrix and loading the registers. Figure (9) shows the simulation waveforms of an example executed by the unit for a concatenation matrix (for rotation, scaling, and translation) defined by equation (6) and using a lookup table to implement the trigonometric functions.

8- Test and results

As shown in figure (9) the input representation is 16 bit, 8bit for integer and 8 bit for fraction where Xin is set in the example to 02.00h, Yin=02.00h , sx=0f.00h, sy=0a.00h, tx=05.00h, ty=0f.00h, Rx=00.00h, Ry=00.00h (Rx and Ry are zero for rotation about origin), and for lookup table the input is theta=080h (128d = 45 degree). The first task of the matrix coefficients calculation unit is addressing theta to the lookup table to determine the sine and cosine value (0.b5=00.10110101) which is equivalent to 0.70703125. After that the calculation of the coefficients begins, (sx * cosθ) is calculated as c00 which is equivalent to 10.60546875 and ( - sx * sinθ ) is calculated as c01 to be ( 000a.9b00h) then truncated and converted to negative (2's complement) as Cm01 (f5.65h) which is equivalent to -10.60546875. In the second row where (sy * sinθ) is calculated as c10 (0007.1200h) then truncated as Cm10 (07.12) which is equivalent to 7.078125. After that the new coordinates are computed by applying matrix multiplication between the input matrix of vertices and transformation matrix (refer to equation (14)).

As shown in the simulation waveforms the new x coordinate is computed to be 0005.0000h and the new y coordinate is 002b.4800h which is equivalent to 43.28125.

xn 10.60546875 -10.60546875 5.00 2 yn = 7.0703125 7.0703125 15 2 (14) 1 0 0 1 1


Figure(8) Implemented transformation unit

Figure (10) shows the simulation waveforms for a second example executed by the implemented unit. In this example the concatenation matrix is executed to carry out rotation about a rotation center (Rx, Ry) referring to equation (10). As shown in figure (10) the inputs are set to be xin=05.00h, yin=05.00h, Rx=0a.00h, Ry=0a.00h, (sx=01.00h , sy=01.00h, tx=00.00h, ty=00.00h ( the last four parameters are set to be not effective in equation (6) ), and for the lookup table input theta=0aah (170d=60 degree). The sine and cosine values are computed first using theta input to the lookup table to determine the sine value (0.ddh=00.11011101) which is equivalent to 0.86328125 and cosine value (0.81=00.10000001) which is equivalent to 0.50390625. After that the matrix coefficientsare calculated, (cosθ) is the first element and (-sinθ) is the second element which is calculated by converting 00.ddh to 2's complement (ff.23). Next a or ( -Rx cosθ + Ry sinθ + Rx ) coefficient is calculated to be 000d.9800h which is equivalent to decimal value ( 13.593751 ) then b ( -Rx sinθ - Ry cosθ + Ry) coefficient is calculated to be fffc.5400h (equivalent to -3.671875). The a and b coefficients are truncated and loaded in Cm02 and Cm12 respectively

matrix coefficients calculation unit

trigonometric function evaluation

sx sy theta tx ty rx ry

theta

sin &cos

matrix multiplication unit

transformation matrix coefficients

registers

matrix input

registers

input vertices

matrix output

registers

clk

clk

output vertices


27

Figure(9) Simulation results of example 1

. Then the new coordinates are computed through multiplying the input matrix of vertices by the transformation matrix as presented by equation (15). As shown by the simulation waveforms, the new x coordinate is 000b.cc00h which is equivalent to 11.796875 and the new y coordinate is 0003.2a00h which is equivalent to 3.1640625.

xn 0.50390625 -0.86328125 13.593751 5 yn = 0.86328125 0.50390625 -3.671875 5 (15) 1 0 0 1 1


Figure(10) Simulation results of example 2

Table(1) Resources utilization using lookup table

Ratio Total Resources Utilized Resources Type Resources (or Frequency )

2% 4656 113 Number of Slices 1% 9312 116 Number of Slices Flip flops

2% 9312 207 Number of 4 input LUTs

82% 232 191 Number of Bounded IOBs 5% 20 1 Number of Block RAMS 40% 20 8 Number of MULT18X18s 4% 24 1 Number of GCLKs

105.007MHZ Maximum Operating Frequency


29

9- Conclusions and performance evaluation

One of the major concerns of real time graphics is the speed of execution. The execution time of a graphic system is function of the complexity of a polygonal graphical object which can be measured by the number of vertices used to represent it in data base and the time required to transform and process them. In this paper a general method is presented to reduce five matrix operations ( one for translation, one for scaling, and three for rotation about an arbitrary center of rotation ) to a single operation each of them is a (3 x 3) matrix multiplication. So the total transformation processing time can be reduced this way to only 20% of its value which is significant for real time systems. This is true for any other sequence of the three mentioned transformations if the concatenation matrix is derived for it following the same procedure.

The performance of the transformation unit is affected by three stages, the first is the sine & cosine evaluation stage. This stage depends on the method used to compute the sine and cosine values (Lookup Table or CORDIC Algorithm). The second stage is the transformation matrix coefficients calculation with which the time of execution is constant (one clock). The final stage is the matrix multiplication stage required to determine the output vertices. As confirmed by figure (7), the designed matrix multiplication unit time of execution is constant too (one clock).

Table(2) Resources utilization using CORDIC algorithm

Ratio Total Resources

Utilized Resources

Type Resources (or Frequency )

5% 4656 232 Number of Slices 3% 9312 279 Number of Slices Flip flops 5% 9312 465 Number of 4 input LUTs 82% 232 191 Number of Bounded IOBs 0% 20 0 Number of Block RAMS 40% 20 8 Number of MULT18X18s 4% 241Number of GCLKs

72.335 MHZ Maximum Operating Frequency

Table (1) shows the utilization resources of Spartan3E kit used to implement the unit and the maximum frequency using lookup table. Table (2) shows the utilization resources of spartan3E kit used to implement the unit and the maximum frequency using CORDIC algorithm. With lookup table the synthesized unit utilizes one block RAM and CORDIC implementation does not utilize any block RAM but only silicon slices to implement the shift and add/sub operation. Of course the utilized area for the lookup table is greater than that for CORDIC but on the other hand the maximum operating frequency is more which justifies adopting it for real time applications. In order to practically examine the transformation designed unit it is used to execute object transformation with 1000 vertices entered to the implemented unit in the two modes, lookup table and CORDIC. With the first technique the time elapsed is 9.54222 µ seconds which means that the designed unit is able to transform (104.797 M) vertices per second. With the second technique the time consumed is 13.97663 µ seconds so the designed unit is able to transform (71.548 M) vertices per second. Such calculations show that the speed (105 M ,72 M) is reduced slightly to (104 M , 71 M) because the transformation unit losses some available cycles due to


the time required to perform some internal processes for computing the transformation matrix coefficients before multiplying the input vertices by the transformation matrix to produce the output vertices. So when the efficiency is evaluated using the first technique it is equal to 99.8% and in the second one it is equal to 98.9%. However, the cost of gaining the mentioned speed is an absolute overall error computed between (0) and (0.00281) for the two examples when compared to calculating the new transformed vertices using a pocket calculator. The maximum theoretical absolute error due to quantization of theta occurs for the sine at small values of theta near zero ( its derivative cosine is maximum ) which is equal to the LSB value ( 0.006135 for 10 bit ). Naturally, the error can further be reduced by increasing the resolution of numbers using more bits for both theta and its sine (or cosine) since the relation between them is linear and the sine of theta equals to theta (in radian) when theta approaches zero. However, reasonable small errors are not significant to most computer graphics applications since round of errors are inevitable and will always be unavoidable when generating pixels ( at scan conversion stage) at absolute address values from rounded x and rounded y transformed values. References [1] Donald Hearn and M. Pauline, “Computer Graphic C Version” , Third edition, (1997),

Prentice Hall International , Inc. [2] Edward Angel , “ Interactive Computer Graphic , A Top- Down Approach Using OpenGL

“,McGraw-Hill Inc, Third Edition 2003. [3] Bruce A. Wallace , “ Merging and Transformation of Raster Images for Cartoon Animation ”

, Computer Graphics Vol.15, No. 3, August 1981. [4] Hai Nang Lin, Henk J. Sips , “On-Line CORDIC Algorithms”, IEEE TRANSACTIONS ON

COMPUTERS, Vol. 39, No. 8, August 1990. [5] Dwight Hill , Nam-Sung Woo ,“The Benefits of Flexibility in Lookup Table-Based

FPGA’s”, IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEMS. Vo.12., No 2.,February 1993.

[6] John N. Lygouras, “Memory Reduction in Look-Up Tables for Fast Symmetric Function Generators”, IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, Vol. 48, No. 6, December 1999.

[7] Kharrat M.W., Loulou M., Masmoudi N., Kamoun L. , “A New Method to Implement CORDIC Algorithm” , IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems , Vol. 2, Issue 1 , 2000, Pages:715 – 718.

[8] Bernard Tiddeman, David Perrett, “Moving Facial Image Transformations Based on Static 2D Prototypes”, in 9 Int. Conf. in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision 2001 (WSCG `2001).

[9] Ali M. A. Abbas, “ Transformation of Rendering Algorithms for Hardware Implementation ” , Ph.D. Thesis , Department of Control Engineering and Information Technology Faculty of Electrical Engineering and Informatics Budapest University of Technology and Economics Budapest, 2003.

[10] Bensaali, F., Amira, A., Uzun I.S., Ahmedsaid A. ,“An FPGA implementation of 3D affine transformations” , Proceedings of IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems Vol. 2, Issue 14, Dec. 2005, Pages: 715 – 718.


31

[11] Faycal Bensaali , Abbes Amira, Reza Sotudeh, “Floating-Point Matrix Product on FPGA “ IEEE/ACS International Conference on Computer Systems and Applications, 2007, Pages: 466-473.

[12] Zoran Popovic , AndrewWitkin ,“Physically Based Motion Transformation”, Computer Science Department Carnegie Mellon University, SIGGRAPH 99, Los Angeles, August 8–13, 1999.

[13] Robert C. Zeleznik , Kenneth P. Herndon , “ SKETCH: an interface for sketching 3D scenes ” , International Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques ACM SIGGRAPH 2006.

[14] Behrooz Parhami, “Computer Arithmetic: Algorithm and Hardware Designs” , New York Oxford University Press 2000.

[15] Amir H. Farrahi, Majid Sarrafzadeh, “Complexity of the Lookup-Table Minimization Problem for FPGA Technology Mapping”, IEEE TRANSACTIONS ON COMPUTER-AIDED DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEMS, Vol. 13, No. 1 I ,November 1994.

[16] "Spartan-3E, FPGA Family : Functional Description ", DS312-2(V3.5), March 16, 2007, © 2006 Xilinx Inc.

[17] Ghariani, M.; Masmoudi, N.; Kharrat, M.W.; Kamoun, L. “Design and chip implementation of modified CORDIC algorithm for Sine and Cosine functions application: PARK transformation”, Proceedings of the Tenth International Conference on Microelectronics , Vol. 10, Issue 11 , 1998, Pages:241 – 244.


Balod :Theoretical Determination of the formability of (AA5182 / Polypropylene/ ..

Theoretical Determination of the formability of (AA5182 / Polypropylene/ AA5182)sandwich sheets

using different yield criterion

Anas Obied Balod

Mechanical Engineering Department, Mosul University, Mosul , Iraq

Abstract

The effect of anisotropic yield criteria is very efficient in theoretical determination of limits strain of forming limit diagram(FLD) for sheet metals. In this paper the forming limit diagrams for (AA5182/polypropylene/AA5182) [AA/PP/AA] sandwich sheets have been determined theoretically using Marciniak-Kuczynski analysis with different anisotropic yield functions (Hosford 1979 and Barlat & lian 1989). It is shown that the determination of forming limit curve using (Barlat & lian1989 criterion) with the (M-K) analysis , gave the best results compared with the other anisotropic yield criteria. Also the forming limit stress diagram is theoretically determined using Marciniak-Kuczynski analysis and (Hosford & Barlat-lian) yield criterion for sandwich sheets and AA5182 skin sheet. It is shown that the limit stress in experimental and theoretical forming limit stress curve for AA5182 skin sheet is higher than the limit stress in sandwich sheets. Keywords : Composite materials, forming limit diagram(FLD),forming limit stress diagram (FLSD), stretch forming , anisotropic yield criterion.

AA5182 /polypropylene/(التعيين النظري لقابلية التشكيل لصفيحة متراكبة

AA5182 (باستخدام نظريات خضوع مختلفة.

انس عبيد بالود

العراق-موصل/جامعة الموصل -قسم الهندسة الميكانيكية

الخالصة

في هذا . حد التشكيل للصفائح المعدنية أن تأثير نظريات الخضوع ذات كفاءة على التعيين النظري لحدود االنفعال في منحنيباسـتخدام ) AA5182/polypropylene/AA5182(البحث تم تعيين مخططات حد التشكيل نظريا لصفيحة متراكبة من

وقد تبين أن تعيـين منحنـي حـد ). Hosford 1979 and Barlat & lian 1989(ونظريات الخضوع ) M-K(تحليل أعطت أفضل النتائج بالمقارنة مع بـاقي نظريـات الخضـوع )Barlat & lian 1989(التشكيل باستخدام نظرية الخضوع

Hosford(ونظريات الخضوع ) M-K(كذلك تم تعيين مخطط حد إجهاد التشكيل لصفيحة متراكبة باستخدام تحليل. األخرى1979 and Barlat & lian 1989 ( ، لصـفيحة حيث تبين أن حدود اإلجهاد في منحني حد أجهاد التشـكيل ل)AA5182 (

.أعلى من الصفيحة المتراكبة عمليا ونظريا

Received 22 March 2009 Accepted 24 June 2009


33

Notation Symbol Definition Unit σ1,σ2 ,σ3 Principal stresses MPa ε1 ε2 ε3 Principal strains

m Strain rate sensitivity n Strain hardening exponent σ′ effective stress MPa έ effective strain ε˙ strain rate 1/sec ε˙΄ effective strain rate 1/sec ρ ratio of minor strain to major strain ta thickness of the sheet tb Thickness of groove α Principle stress ratio ƒ Imperfection factor a Yield criterion index K Strength coefficient MPa R΄ Normal plastic anisotropic ratio R0 Plastic anisotropic ratio with rolling direction

R90 Plastic anisotropic ratio transverse to rolling direction

φ ratio of principal stress to effective stress β Ratio of effective strain to principal strain

M-K Marciniak-Kuczynski analysis F1a Principal Force in region (a) in M.K analysis N F1b Principal Force in region (b) in M.K analysis N

A, h, c Parameter using in Barlat-lian yield criterion

1.Introduction: The sandwich sheets connect the advantages of miscellaneous materials (e.g. low density, high bend resistance, sound and vibration insulation, energy absorption, high load-capacity at a low weight) with each other. Nowadays these new materials and designs are appreciated as key technologies for innovative research and development. The further development of the materials, the optimization of material applications and the necessary manufacturing method with reduced costs and time are permanent research objectives[1]. Sheet metals exhibit a highly anisotropic material behavior by cold rolling. It is therefore of major importance to extend the plastic instability analysis to anisotropic materials. Constitutive relations for the plastic yielding and deformation of anisotropic metals at a macroscopic level were proposed long ago by (Hill 1948)[2] This theory was the simplest conceivable one for anisotropic materials, however, inevitable limitations of its range of validity have eventually become apparent. The original M-K analysis [3] was based on Hill's 1948 yield criterion [2]. However , it can be seen from the comparison with experiments and predicted results (Painter and Pearce 1974)[4] that this analysis overestimates the limit strains towards the equibiaxial


strain region, and underestimates the limit strains towards the plane strain region, particularly for materials with R values less than unity [such as aluminum or brass]. In addition, the calculated limit strains for the right hand side of the FLDs are very sensitive to the material anisotropy, a phenomenon that has not been observed in experiment. Sowerby and Duncan 1971[5] argued that the difference between these two stress states depends on the yield criterion and the shape of the corresponding yield locus. The effect of R on the FLDs depends on how the R-value affects the yield locus shape. Using (Hill's 1948) yield criterion, the stress ratios for positive strain ratios depend strongly on the value of R. Hill's 1979 [6] yield criterion, taken with the assumption of the principle of equivalence of plastic work, was proposed to account for the so-called "anomalous behavior" of aluminum. This yield criterion has undergone criticism. One line of attack is represented by the work of (Parmar and Mellor 1978)[7]. Hosford 1979 [8] developed an extension of Hill's 1948 yield criterion , which is also found to be a special case of Hill's 1979 yield criterion. This criterion has been used by (Graf and Hosford 1990)[9] for sheet metals with normal anisotropy. Later, (Padwal and Chaturvedi 1992)[10] also used (Hosford's 1985)[11] planar anisotropy yield criterion to analyze the insatiable behavior of strain localization,they found that the effect of planar anisotropy is negligible while the predictions are strongly dependent on exponent "a" (exponent in yield criterion). Predictions with a=5,6 or 8 match the experimental results much better than the predictions that were obtained from Hill's yield criterion. Friedman and Pan 2000 [12] studied the effect of different yield criteria (Hill 1948) ,(Hill 1979 ) and(Hosford 1979) on right hand side of the forming limit diagram. Dariani B.M and Azodi H.D 2003[13] show the agreement between theoretical and experimental results by changing the index of Hill1979 yield criterion for right and left hand of FLD. In recent years, metal–plastic laminates and sandwich sheets have been developed in order to considerably reduce the weight of vehicles and improve the sound-deadening properties of the materials. Among various sandwich sheets, aluminum /plastic /aluminum (Al/P/Al) sandwich sheets have generated a considerable interest as potential light-weight and sound-deadening sheets for the body panels of high performance vehicles. However, in order to apply Al/P/Al sandwich sheets for automotive body panels, many requirements have to be met such as the proper combination of strength, flexural rigidity and formability, dent and corrosion resistance, joinability, recyclability,etc[14]. In order to meet these stringent requirements for automotive body panels, AA5182/polypropylene /AA 5182 (AA/PP/AA) sandwich sheets have been developed in recent years. The AA/PP/AA sandwich sheet consists of two 5182 aluminum alloy (AA5182) skins with a thermoplastic polypropylene core in between in order to achieve the proper combination of the lightest weight per unit area, while meeting the flexural rigidity criterion. Kim et-al2003 [15] studied the formability of sandwich sheets (AA/PP/AA) by determining the FLDs experimentally and comparing with the theoretical FLDs (using Hill1948,Barlat 2000). The purpose of this paper is to determine which existing anisotropic yield criterion is better to represent the formability of the sandwich sheet AA/PP/AA using different anisotropic yield criterion (Hosford1979 and Barlat-lian), to compare with experimental and theoretical FLDs for kim(2003)[15], and to determine the limit stress on forming limit stress diagram for sandwich sheet and AA5182 skin sheet theoretically and experimentally.


35

2. Chemical composition and mechanical property: The AA/PP/AA sandwich sheet with 1.2mm thickness (1.2t) consists of two AA5182 aluminum skins and a thermoplastic polypropylene core, which are 0.2 and 0.8mm in thickness, respectively, as shown in Fig. (1). The sandwich sheet has achieved about 65% weight saving and the formability was evaluated on the AA5182 skin and the AA/PP/AA sandwich sheet[15].

Fig.(1) Schematic view of the AA/PP/AA sandwich sheet

The chemical composition of the aluminum alloy AA5182 which was determined by kim etal [15] is shown in table(1).

Table(1) Chemical analysis of AA5182 skin sheet Al% Ti% Cr% Cu% Si% Fe% Mn% M % Material Rem

. 0.02 0.02 0.05

0.08

0.18 0.34 4.51 AA 5182

The mechanical properties of AA 5182 sheet were obtained from tensile test by kim etal[15]. The values of Strain Hardening exponent (n), Strain rate sensivity (m), plastic Anisotropic ratio (R), Yield stress 0.2% offset (YS) and Strength coefficient (K) ,which were used in the theoretical determination of FLD, are shown in table (2).

Table (2)Mechanical properties of sheets[15]

Material Angle to R.D

Strain Hardening

exponent (n)

Strain rate sensivity

(m)

plastic Anisotropic

ratio (R)

Strength coefficient (K)[MPa]

Yield stress 0.2% offset(YS)

[MPa]

Polypropylene core

0º 0.13 0.05 --- 31.3 12.4

45º 0.12 --- --- 30.4 12.2

90º 0.10 --- --- 24.5 12.5

AA5182 skin

0º 0.32 -0.006 1.11 647.7 133.2

45º 0.31 --- 1.38 615 132.3

90º 0.31 --- 1.03 607 128.7

Sandwich sheet 0º 0.26 0.007 1.01 201.7 50.3

45º 0.27 --- 1.33 189.9 47.0 90º 0.26 --- 1.16 188.0 46.1


Table(3) show the initial defect parameter (ƒ0), obtained from the surface roughness was measured by a surface roughness analyzer[15].

Table(3)Initial defect parameter of AA5182 skin sheet and sandwich sheets[15]

Initial defect parameter (ƒ0) Material 0.985 AA 5182 sheet

0.9975 Sandwich sheets 3.Theoretical Analysis: The theoretical forming limit diagrams presented in this work were calculated using a more general code(M-K analysis and Theory of plasticity) for predicting the forming limits under linear strain paths. The code consists of a main part and several subroutines allowing the implementation of hardening law, yield function. The general structure of theoretical FLD is shown in Fig.(2). The geometry of neck formation and the element of sheet undergoing plastic deformation are shown in Fig.3. Following the M-K analysis , based on a simplified model with assumed pre-existing thickness imperfection in the form of a groove perpendicular to the principal stress directions, The sheet is composed of the nominal area and weak groove area, which are denoted by `a' and `b', respectively. The initial imperfection factor of the groove, ƒ0, is defined as the thickness ratio (ƒ0=t0b/t0a); where (t)denotes the thickness and subscript (0) denotes the initial state. A biaxial stress state is imposed on the nominal area and causes the development of strain increments in both the nominal (a) and the weak area (b). In theoretical solution of forming limit diagram for sandwich sheet the two anisotropic yield criterion Hosford and Barlat-lian were used.

Fig.2 General structure of theoretical FLD


37

3.1 Hosford anisotropic yield criterion with M-K analysis: The yield criterion proposed by Hosford[8] was used in the calculation in the plane stress state , this criterion is obtained as follows :

( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ] ( )1.......................................................................................1

12121

aaaa RR

σσσσσ −′+++′

=′

using a = 8 from eq.(1)

( )( ) ( )

( )2...............................................................................................11

11

1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

−′+++′

=′

=a

aa RR

αασσ

ϕ

The behavior of material can be represented in the form of Power law ( )3.......................................................................................................................mnK εεσ &′′=′

The ratio of the principal stress and strain are defined as follows:

( )4......................................................................................................,1

2

1

2

1

2

εε

εε

ρσσ

αdd

===

The associated flow rule is expressed by

( )5............................................................................................................................ij

ij ddσσλε

∂′∂

=

and

( ) ( )[ ] ( )6..................................................................................................................111

11

1−

−

−′++′

′= a

a

RR

dd αϕεε

( ) ( ) ( )[ ] )7.........(....................................................................................................11

111

2−−

−

−′−+′

′= aa

a

RR

dd ααϕεε

using condition of constant volume in plastic deformation ( )8...............................................................................................................................0321 =++ εεε ddd

from eq.(8)

( ) ( )[ ] )9.....(........................................................................................................................11

11

3−

−

++′

′−= a

a

Rdd αϕεε

then, by applying the principle of equivalence of plastic work

( )10...............................................................................................2211 εσεσεσ ddd +=′′ the compatibility condition is given by


( )11................................................................................................................................22 ba dd εε = from Marciniak-Kuczynski analysis [3].

)12.(............................................................................................................................................a

b

tt

f =

( ) ( )13..........................................................................exp 33 aboff εε −=

the equilibrium condition requires that the applied load remains constant along the specimen ;

( )14......................................................................................................................11 ba FF = from eq.(3),(14) ( ) ( ) ( )15..........................................................................................m

bn

bbbm

an

aaa dfd εεεϕεεεϕ && ′′+′=′′+′

Fig.(3) Marciniak-Kuczynski analysis

Equilibrium equation (15), is an equation that can be found and solved numerically. Imposing a loading path (ρa), a finite increment of strain is also imposed in region (a), and numerical computation is performed by using computer program (Fortran power Station) to determine the limit strain of a strain path in the FLD , and the limit strain is determined when [(dεb1/dεa1)> 10]

in the range of strain ratios from (-0.5 to 1.0). 3.2 Barlat-Lian anisotropic yield criterion with M-K analysis: The yield criterion proposed by barlat-lian[16] was used in the calculation in the plane stress state , this criterion is obtained as follows :


39

( ) ( )( )( ) ( )16....................................................................22)(21

1

22121

aaaa KAKKAKKA ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+++−=′σ

( )17.......................................................................................................................2

211

σσ hK +=

( )18.......................................................................................................................2

212

σσ hK

−=

( )( ) ( )( ) ( )19................................................2,

11.,

11

900

900

090

900 AcRR

RRc

RRRR

h −=++

=+

+=

using a = 8 from Eq.(16)

( ) ( )20..............2

1222

12

12

12

121

1

1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

++

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−+

=′

=aaaa hAhhAhhA ααααα

σσ

ϕ

The behavior of material can be represented in the form of Power law

( )21.....................................................................................................................mnK εεσ &′′=′ The ratio of the principal stress and strain are defined as follows:

( )22...................................................................................................,1

2

1

2

1

2

εε

εε

ρσσ

αdd

===

The associated flow rule is expressed by

( )23...........................................................................................................................ij

ij ddσσλε

∂′∂

=

and

( ) ( )24.....................................................................12

12

12

111

1⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

++′

= −−−

aaa

hchhAdd αααϕεε

( ) ( )25..................................................................12

12

12

111

2⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

++′

= −−−

aaa

hchhhAhdd αααϕεε

using condition of constant volume in plastic deformation

( )26.............................................................................................................................0321 =++ εεε ddd


from eq.(26)

( ) ( )

( ) ( ) )27.....(....................112

12

12

12

12

1111

3⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−−+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

−+

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

++′

−= −−−−

hhchhAhhhAdd aaaa

αααααϕεε

then, by applying the principle of equivalence of plastic work

( )28..........................................................................................2211 εσεσεσ ddd +=′′ the compatibility condition is given by

( )29.............................................................................................................................22 ba dd εε = from Marciniak-Kuczynski analysis [3].

)30........(..................................................................................................................................a

b

tt

f =

( ) ( )31...........................................................................................exp 33 aboff εε −= the equilibrium condition requires that the applied load remains constant along the specimen ; therefore

( )32...............................................................................................................11 ba FF =

from eq.(21),(32) ( ) ( ) ( )33........................................................................m

bn

bbbm

an

aaa dfd εεεϕεεεϕ && ′′+′=′′+′

Equilibrium equation (33), is an equation that can be found and solved numerically. Imposing a loading path (ρa), a finite increment of strain is also imposed in region (a), and by numerical computation is performed by using computer program (Fortran power Station) to determine the limit strain of a strain path in the FLD , and the limit strain is determined when [(dεb1/dεa1)> 10]

in the range of strain ratios from (-0.5 to 1.0).

3.3 Determining the forming limit stress diagram (FLSD):

3.3.1 Theoretical determination of forming limit stress diagram (FLSD): In the theoretical determination the same step of theoretical forming limit strain diagram are used but using equation to continue determining the limit stress on FLSD[17].

( ) )34..(..............................................................................................................)(1 αϕεσσ ×′′= to determined minor stress using the stress ratio:

( )35..................................................................................................................................1

2

σσ

α =

3.3.2Calculation of forming limit stress diagram (FLSD) based on experimental Strain data[15] : Based on the experimental forming limit strains and using the plasticity theory, the forming limit stresses are computed[17]. In this paper we can use major true strain and strain ratio(Eq.36) from forming limit strain diagram for sandwich sheet and AA5182 sheet skin.


41

( )36......................................................................................................................................1

2

εε

ρ =

By using plasticity theory that presented by Barlat-lian yield function(Eq.37), plastic work (Eq.38) and hardening law (power law) (Eq.39).

( ) ( )( )( ) ( )37............................................................22)(21

1

22121

aaaa KAKKAKKA ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+++−=′σ

)38........(................................................................................2211 εσεσεσ ddd +=′′

and by hardening law (power law) )39...(..............................................................................................................nKεσ ′=′

and the stress ratio is :

( )40.................................................................................................................................1

2

σσ

α =

For cases with non shear stress in a coordinate system aligned with the axes of anisotropy, the major true stress can be expressed as follows:

( ) )41(..............................................................................................................)(1 αϕεσσ ×′′=

where )(εσ ′′ represents the effective stress computed through the hardening law, and )(αϕ function of material parameters are derived from the applied yield criteria. the effective strain is obtained for Barlat-lian yield criteria through the corresponding plastic strain in this paper, and the minor true stress is calculated by using the stress ratio(Eq.(40)). The above equations show that the experimental forming limit stress diagram depends on the shape of the yield surface as well as the hardening law used to describe the work hardening material behavior[17].

Fig.(4) Theo. FLD of sandwich sheets (AA/PP/AA) using Hosford yield criterion


4.Results and Discussion Figure(4)shows the theoretical forming limit curve of (AA/PP/AA)sandwich sheets determined using Hosford yield criterion with high exponent(a=8). Figure(5)shows the theoretical forming limit curve of (AA/PP/AA)sandwich sheets using Barlat-lian yield criterion with high exponent(a=8).

Fig.(5) Theo. FLD of sandwich sheets (AA/PP/AA) using Barlat-Lian yield criterion

Fig.(6) comparison between the theoretical and experimental FLDs of Sandwich sheets


43

Figure(6) shows the comparison between the theoretical (determined by both methods)and experimental forming limit(by Kim[15]) curves of (AA/PP/A A)sandwich sheets, It can be seen from comparison that the theoretical curve using (Barlat -Lian yield criterion) is the closer to the experimental curve.

Fig.(7) comparison between the theoretical forming limit curves(Barlat-Lian&Hosford) and

theoretical forming limit curves of Kim (Barlat 2000&Hill 1948)[15] and experimental forming limit curves of (AA/PP/AA)sandwich sheets

Fig.(8) Theoretical FLD of AA5182 sheet using Hosford yield criterion


Figure(7) shows the comparison between the theoretical forming limit curves(Barlat-Lian & Hosford) and theoretical forming limit curves of Kim (Barlat 2000&Hill 1948)[15] and experimental forming limit curve of (AA/PP /AA)sandwich sheets, It can be seen from comparison that the theoretical curve using (Barlat -Lian yield criterion) is the closer to the experimental curve.

Figure(8)shows the theoretical forming limit curve of the 0.2mm thickness(AA 5182)skin sheet using Hosford yield criterion with high exponent(a=8). Figure(9) shows the theoretical forming limit curve of 0.2mm thickness (AA5182)skin sheet using Barlat-lian yield criterion with high exponent(a=8).

Fig.(9) Theoretical FLD of AA5182 sheet using Barlat-Lian yield criterion

Figure(10) shows the comparison between the theoretical and experimental forming limit(by Kim[15]) curves of the 0.2mm thickness of AA5182 skin sheet, It can be seen from comparison that the theoretical curve using (Barlat -Lian yield criterion) is the closer to the experimental curve. Figure(11) shows the comparison between the theoretical forming limit curves(Barlat-Lian&Hosford) and theoretical forming limit curves of Kim (Barlat 2000&Hill 1948)[15] and experimental forming limit curve(by Kim[15]) for 0.2mm thickness AA5182 skin sheet, It can be seen from comparison that the theoretical curve using (Barlat -Lian yield criterion) is closer to the experimental curve, and show very high difference between the theoretical curve using(Hill 19 48 yield criterion) and the experimental curve especial in right of curve.


45

Fig.(10) Comparison between the theoretical and experimental FLDs of AA5182 sheet

Fig.(11) Comparison between the theoretical forming limit curves(Barlat-Lian&Hosford) and

theoretical forming limit curves of Kim (Barlat 2000&Hill 1948)[15] and experimental forming limit curve of the 0.2mm thickness AA5182 skin sheet


Fig.(12) Comparison between the theoretical FLD of sandwich and AA5182 sheets using

Hosford yield criterion Figure(12) shows the comparison between the theoretical forming limit curves of sandwich (AA/PP/AA) and AA5182 sheets using Hosford yield criterion, It can be seen from comparison that the formability of sandwich sheets is higher than 0.2mm thickness of AA5182 skin sheet, because the strain rate sensitivity and initial defect parameters of the sandwich sheet are higher than those of the AA5182 skin sheet.

Fig.(13) Comparison between the theoretical FLD of sandwich and AA5182 sheets using

Barlat-Lian yield criterion


47

Figure(13) shows the comparison between the theoretical forming limit curves of sandwich (AA/PP /AA) and AA5182 sheets using Barlat-lian yield criterion, It can be seen from comparison that the formability of sandwich sheets is higher than 0.2mm thickness AA5182 skin. because the strain rate sensitivity (polypropylene core) and initial (thickness=1.2mm) defect parameters of the sandwich sheet are higher than those of the AA5182 skin sheet

Fig.(14) Comparison between the experimental FLSDs of sandwich and AA5182 sheets using

Barlat-Lian yield criterion

Fig.(15) comparison between the theoretical and experimental FLSDs of Sandwich sheets


Fig.(16) comparison between the theoretical and experimental FLSDs of skin AA5182 sheet

Figure(14) shows the comparison between the experimental forming limit stress curves

of sandwich (AA/PP/AA) and AA5182 sheets using Barlat-lian yield criterion, It can be seen from comparison that the limit stress of 0.2mm thickness AA5182 skin sheet is higher than sandwich sheets, it is observed that the level of the FLSD depends on the selection of Strength coefficient ,and the strength coefficient of 0.2mm thickness AA5182 skin sheet is higher than sandwich sheets.When the Strength coefficient increases the predicted forming limit stress curve is also increased

Figure(15) shows the comparison between the theoretical and experimental forming limit stress curves of (AA/PP/AA)sandwich sheets, It can be seen from comparison that the theoretical curve using Barlat yield criterion is closer to the experimental curve.

Figure(16) shows the comparison between the theoretical and experimental forming limit stress curves of 0.2mm thickness AA5182 skin sheet, It can be seen from comparison that the theoretical curve using Barlat yield criterion is closer to the experimental curve. 5-Conclusions: The forming limit diagram of the 1.2mm thickness AA/PP/AA sandwich sheet and the 1.2mm thickness AA5182 skin was determined based on the modified M–K analysis employing Hosford and Barlat-lian yield functions. These values were then compared to the experimentally measured values by (Kim 2003[15]) , the following conclusions can be obtained . 1- the Barlat-lian yield criterion is the best anisotropic yield criterion for sandwich sheets in theoretical determination of forming limit diagram and experimental -theoretical determination of forming limit stress diagram. 2- The theoretical FLD of sandwich sheets is higher than the FLD of Al-Alloy (AA5182)skin (0.2mm thickness)alone. 3- The limit stress in FLSD of 0.2t AA5182 skin sheet is higher than sandwich sheets.


49

6-Reference: 1-Semiatin S.L. and Piehler H.R.( 1979), "Forming limits of sandwich sheet materials",Vol.10A. 2-17. Hill,R.,”A theory of the yielding and plastic flow of anisotropic materials”,

Proceedings of Royal society of London: A193:281-97,1948. 3.Marciniak, Z. and Kuczynski, K. (1967), Limits Strains in The Processes of Stretch-Forming

Sheet Metal, Int. J. Mech. Sci .Vol. 9, pp. 609-620 . 4 Painter M.J. and Pearce R., (1974) Instability and Fracture in Sheet Metal, J. Phys. D: Appl.

Phys., Vol. 7, pp. 992-1002. 5. Sowerby R. and Duncan, D.L. (1971), Failure in Sheet Metal in Biaxial Tension, Int. J. Mech. Sci. vol. 13, pp. 217-229. 6. Hill, R. (1979) , Theoretical Plasticity of Textured Aggregates, Math. Proc. Camb. Phil.Soc. vol. 55, pp.179-191. 7. Parmar, A. and Mellor, P.B. (1978), Predictions of Limit Strains in Sheet Metal Using A More General Yield Criterion, Int. J. Mech. Sci., vol. 20, pp. 385-391. 8. Hosford.W.F, On yield loci of anisotropic cubic metals. Proc. 7th North American

Metalworking Conference , S.M.E., Dearborn, MI, USA, p. 191 (1979). 9. Graf, A. and Hosford, W.F. (1990), Calculations of forming limit diagrams. Metall. Trans. vol.

21A, pp. 87-96 . 10. Padwal, S.B. and Chaturvedi, R.C. (1992), Prediction of Forming Limits Using Hosford's

Modified Yield Criterion, Int. J. Mech. Sci. vol. 34, No. 7, pp. 541-547 . 11. Hosford W.F. (1985)," Comments on Anisotropic Yield Criteria”, Int. J. Mech. Sci., Vol. 27,

No. 7/8, pp. 423-427 12. Friedman.P.A., Pan.J.,” Effect of plastic anisotropic and yield criteria on prediction of

forming limit curves ”,International Journal of Mechanical Sciences 42(2000)29-48. 13. Dariani.B.M. and Azodi.H.D. ,”Finding the optimum Hill index in the determination of the

forming limit diagram”, Journal of Engineering Manufacture .Vol.217.pp.1677-1683 (2003). 14. K.J. Kim, K.S. Shin, in: Proceedings of the Fifth Next Generation Vehicle Workshop,

KATECH, Korea, 1997, p. 639. 15. Kim,K.J;Choi,S.H., Formability of AA5182/polypropylene/AA5182 Sandwich sheets , 16.Barlat F. and Lian, J. (1989). Plastic Behavior and Stretchability of Sheet Metals. Part I: A Journal of Materials Processing Technology 139 (2003) , P.1-7. Yield Function for Orthotropic Sheets under Plane Stress Conditions. Int. J. of Plast. vol. 5,

pp. 51-66 . 17. Butuc MC, Barata da Rocha A, Gracio JJ. “An experimental and theoretical analysis on the

application of stress-based forming limit criterion”, International Journal of Mechanical Sciences,vol.48, pp. 414-429,(2006).


Khattab : Range of Contaminant Transport in Soil Under Saturated/ Unsaturated ..

Range of Contaminant Transport in Soil Under Saturated/ Unsaturated Conditions With Case Study

S. A. A. Khattab A. A. AL-Daood A. A. Khalil Assistant professor Assistant lecture Assistant lecture Mosul university Technical instate of Mosul Mosul university

Abstract

Contaminant movement through soil and groundwater contamination are one of the common environmental problems nowadays. Leakage of toxic fluids into the soil and groundwater could create a serious environmental problems. Most growing countries municipal use of open dumps directly without using lining for the solid waste disposal. The presence of groundwater near the waste landfill and its seasonal changes plays an important role in the contaminant transport on the surrounding sites. This necessitate studying the range of movement of contaminants in the soil.

This work aims to study the effect of some variables on the rang of contaminant movement in the saturated/unsaturated soils such as: soil type, contaminant type and concentration as well as the hydraulic condition of soil. Finite element GEO-SLOPE software was used in the analysis. Three soil types (CH,CL,SM) was considered as a waste disposal location. Analysis also was applied for the selected site of a landfill located in the Mosul city. The results show that the soil condition has a clear effect on the range of contaminated transmission through soil. It was also observed that the concentration of contaminants through a higher permeability soil is greater especially in the side of the landfill. Keywords: Contaminant, finite element, unsaturated soil, diffusion, GEO-SLOPE.

مدى انتقال الملوثات في الترب المشبعة وغير المشبعة مع دراسة واقعية

سهيل إدريس عبد القادر خطاب أسماء احمد علي الداؤود أمينة احمد خليل ال شماممدرس مساعد مدرس مساعد أستاذ مساعد

الخالصةمع امتداد العمران وزيادة الكثافة السكانية، ظهرت في اآلونة األخيرة العديد من المشاكل البيئية ومنها تلوث المياه

، إن وجود المياه الجوفية قرب أماكن طمر الملوثات غير المبطنة و ارتفاع وانخفاض مستواها مع تغير المواسم. الجوفيةمن هنا ظهرت الحاجة إلى تحديد مدى انتقال الملوثات في . إلى انتشارها وانعكاس ذلك على المواقع المحيطة بها يؤدي

أخذا بنظر . GEO-SLOPEاستخدمت في هذا البحث حزمة العناصر المحددة لبرنامج . التربة المشبعة وغير المشبعةوكذلك نظرية االنتشار في حالة ، تحت تأثير االنحدار الهيدروليكياالعتبار نظرية انتقال الملوثات في التربة المشبعة أي اختيرت ثالثة أنواع من الترب مرشحة الن تكون مواقع لطمر . التربة غير المشبعة إلى جانب تأثير انحدار المص

كما أن ، تأكدت النتائج أن لنفاذية ودرجة تشبع التربة تأثير على سرعة حركة الملوثا CH,CL,SM.وهي، الملوثاتأخيرا تم إجراء تحليل ألحد مواقع .انتشار الملوثات باتجاه جريان الماء يكون أكثر من االنتشار باالتجاه العمودي للجريان

. ومدى انتقال الملوثات خالل المنطقة، طمر النفايات مقترحة في مدينة الموصل

Received 18 March 2009 Accepted 9 July 2009


51

Introduction

Solid waste dumping sites are usually constructed around cities to preserve the environment. These sites should be constructed to met the specifications in order to prevent spreading pollution throughout movement of contaminants through the soil. Solid waste management in the world is essential to protect the public health and safety of the waste disposal in a safe environmental manner. The increasing number of urban population and rising of standards of living and industrial, and agricultural progress must followed by an appropriate methods for collection, transport and dumping of solid waste.

A simulation model was constructed to study the infiltration rate from solid waste site of Kahrizak (one of dumping sites of Tahran city). Results indicated that the leachate quantity was within the range of 500-700m3/day which is within the safe limits of the Organization of Waste, Reuse and Compositing (OWRC)[1].

There are two basic contaminant transport processes that: advection and dispersion. Advection is the movement of contaminant with the flowing water. Dispersion is the apparent mixing and spreading of the contaminant within the flow system. Processes can be represented as a steady flow of water in a long tube filled with sand, as shown in Figure(1). Transfers of contaminate through the soil can be represented mathematically by the laws of flow.[2]

Figure ( 1): Representation of Migration and the Spread of Contaminated With the Fluid Through a Tube Long [2]

The choice of the dump site or landfill and its capacity depends on: depth, soil

permeability, ground water depth and the possibility of post-closure. Recently the landfills design has been regulated by the relevant authorities to ensure that the appropriate performance criteria are met. Leakage and diffusion of the toxic fluids resulting from the decomposition of organic material into soil and groundwater and must be studied thoroughly to protect the environment from contamination.[3]

This research aims to study the range of movement of contaminants through three types of soils in saturated/unsaturated condition. Effects of soil type, physical characteristics as well as


q(m/hu)

hydraulic gradient and the use of contaminant transport process was performed using finite element package of SEEP/W and CTRAN/W. Theory Transport Processes

Evaluation and prediction of the migration of contaminants in groundwater is commonly performed using advection-dispersion based models. These processes are mathematically described in the advection one-dimensional form of advection-dispersion equation for non-reactive, dissolved constituents in saturated, homogeneous, isotropic media is:[2]

………………….(1) where: ne = effective porosity, C = solute concentration in pore fluid, t = time, Dh = coefficient of hydrodynamic dispersion along the flow path, x = distance along the flow path, and v = average linear groundwater velocity. ………………….(2) where: q = the Darcy velocity Hydrodynamic dispersion is the combination of mechanical dispersion and molecular diffusion and can be expressed as: ………………….(3) where: αl = dispersivity, and De = coefficient of molecular diffusion of a solute in the porous media.

Mechanical dispersion occurs during advective contaminant transport due to the different groundwater flow paths and velocity variation within and between pores. Molecular diffusion refers to further spreading of a contaminant front that is caused by concentration gradients.[4] Diffusion Dominated Transport

In the absence of advection, diffusion is often considered to be the dominant contaminant transport process. As advective flow becomes less significant, the average linear groundwater velocity approaches zero and Dh becomes dominated by De.[5]

Figure (2) Range of Darcy Velocities Over which Diffusion or Mechanical Dispersion[5]


53

The relative contribution of diffusion and mechanical dispersion to the transport process is commonly expressed in terms of the dimensionless Peclet number Pe. ………………….(4) where: d = characteristic length of the medium The characteristic length is generally taken as the mean grain-size diameter. At low Pe values, molecular diffusion will dominate, while at high Pe values of mechanical dispersion which is define as Dm dominates as shown in Figure (3).[5]

Figure( 3) Graph of the Dimensionless Dispersion Coefficient Versus the Peclet

Number (Adapted From Freeze and Cherry, 1979).[5] Theory of Diffusion

Molecular diffusion is a process whereby dissolved mass is transported from a higher

chemical energy state to a lower chemical energy state through random molecular motion. Steady-state diffusion of a chemical or chemical species in free solution can be described empirically using Fick’s first law.[5] ………………….(5) where: J = the solute mass flux, Do = the diffusion coefficient of the solute in water, C = solution concentration, x = the direction of transport, and ∂C/∂x = concentration gradient. The negative sign in equation(5) indicates that the net mass flux of contaminant is from areas of high concentration to areas of low concentration. The rate of molecular diffusion is controlled in part by the frictional force between molecules in solution. The diffusion coefficient of a molecule in solution can be calculated from using the Stokes-Einstein equation: ………………….(6) where: kB = Boltzmann constant, T = absolute temperature, η = viscosity of the solution, and a = hydrated radius of the ion.[5]


Dp=Do α γ (L/Le)2 θ

Volumetric H2O content (θ)

α γ

(L/L

e)2 θ

Diffusion in Soil Solute diffusion is slower in soil than in free solution because the soil particles restrict the fluid filled cross-sectional area, the diffusion pathways for the solute are more roundabout, and other factors attributed to the presence of soil particles. In a saturated soil system the reduced cross-sectional area for solute movement is accounted for by including the porosity of the medium in Fick’s first law: [4] ………………….(7) where: n = soil porosity, and De = effective diffusion coefficient. This equation is called Fick’s second law and written as follows: ………………….(8) where: ∂C/∂t = change in concentration with time. Diffusion Functions

A diffusion function defines as relationship between volumetric water content and coefficient of molecular diffusion. This relation defined by Kemper and Van Schaik (1966) has shown in Figure (4). Generally from the amount of molecular diffusion of salt water between (6.2*10-5-2*10-5) m2/sec [8]. Function effective in unsaturated soil when the speed run low. Dp=Doαγ (L/Le)2Θ ……………….(9) where: Do=coefficient of diffusion in salt water, α=decreased fluidity, (L/Le)2=redaction in velocity ,Y=electronic exchange ,Θ=Volumetric water content.[7]

Figure (4): Relation Between Volumetric Water Content and Molecular Diffusion[7]


55

Moisture conditions beneath a landfill

There are many situations where the soil beneath a landfill is partially saturated. Many landfills are constructed in arid or semiarid environments, where the soil is usually partially saturated to a great depths.

The fundamental difference between saturated /unsaturated soil is that the unsaturated soils composed of four phases (water, air, solid material and the contractual skin), It should be noted that the level of underground water represents the boundary between positive and negative pore water pressure. The soil above the groundwater level is divided in to two regions, a region of soil being saturated with capillarity, ranging from less than one meter thick and up to ten meters depending on the nature of the soil.[8]

Numerical Modeling

Numerical modeling was performed using the finite element package of SEEP/W and CTRAN/W. These programs could be used to simulate both transient and steady-state condition to simulate contaminant movements in a groundwater system. Two-dimensional or three dimensional problems that are symmetrical about a vertical axis can be simulated.

The flow studies were developed in SEEP/W to establish saturated and unsaturated conditions. The flow system established with SEEP/W was used in CTRAN/W to analyze contaminant movement. For each materials (soil, landfill) model in SEEP/W are required: volumetric water content and hydraulic conductivity functions. Boundary conditions in SEEP/W can be entered as head values. While CTRAN/W solute concentration or solute flux values can be specified. Numerical Model Description

The same two-dimensional mesh was used for both the SEEP/W and CTRAN/W. The elements in both the soil and landfill were approximately (1*1m) length with infinite element at both right and left sides. The geometry of problem is shown in Figure (5). The soil domain extends as (48m) length, and (22m) depth. Landfill located from (1 m to 6 m) depth below soil surface with (17m) length. Ground water table was assumed to be at (10m) depth from surface. Seepage velocities were set to zero in CTRAN/W to ensure a diffusion-dominated system as one of the cases.

The boundary condition using in SEEP/W was taken as the total head equivalent to the elevation head which is equal to (19m), with zero flux boundary at the bottom of soil body. While the boundary condition using CTRAN / W, assumed the concentration (C) uniform throughout the landfill site for each type of contaminant concentration studied in research. Selected contaminants concentration were chosen from a typical values shown in Table (1) [11]. To ensure the control of coefficient of diffusion in the media, the flow speed was run close to zero, effects of adsorption and decay were neglected.

Table (1): Material Concentration[9]

Material Concentration (mg/L) Nitrate 25

Chloride 500 Sulfate 300


Figure (5):Finite Element Mesh of Proposes Studied Area

Three types of soils were considered as landfills in this study have properties shown in

Table (2).[11] Table.(2): Soils Type[13]

Soil type Soil 1 Soil 2 Soil 3 Soil classification CH CL SM Grain size

sand(5%) silt (51%) clay (44%)

sand (16%) silt (52%) clay (32%)

sand (66%) silt (30%) clay (4%)

Hydraulic conductivity (K) 0.00001E-3 0.01E-3 1E-3 Porosity (n) 0.31 0.39 0.5 Volumetric water content (Θ) 0.31 0.39 0.5

Hydraulic Conductivity, volumetric water content, and diffusion functions for the three

soils and landfill obtained from presented study are shown in Figures (6) to (10) and the coefficient of diffusion was set to zero for the steady state in saturated and unsaturated cases . the dispersivity distance was selected to be 2 m in the long direction and 1 m in the perpendicular direction.

Numerical model was considered to simulate contaminant transport through saturated/unsaturated soils using CTRAN/W and SEEP/W for GEO-SLOP computer program. The data sets that incorporate characteristics of the soil in its saturated and unsaturated states as well as the established parameters involved in determining the movement of contaminated: soil type and condition of the steady state of saturated and unsaturated, as well as the type and concentration of contaminant materials. Finally, the flow of contaminated through soil is predicted for a time of up to 25 years. Contaminant types and concentrations are illustrated in Table (1). Three types of soils (one layer) were selected in this study ( clayey soils of medium and high plasticity, and silty soil). The soil properties are shown in Table(2).

soil

landfill


57

landfill

1e-1

1e-2

1e-3

1e-4

SM

1e-7

1e-8

1e-9

CH 1e-4

1e-5

1e-6

CL

1 1e-2

Figure (6): Conductivity Function for the Saturated Soils Used


Figure (7): Soil Water Characteristic Curve for the Saturated Soils Used

430

350

370

390

410

CL 350

270

290

310

330

CH

0.9

1.1

1.0

1111

51.01.000

450

SM CH CL SM landfill

landfill


59

Figure (8): Conductivity Function for the Unsaturated Soils Used

1e-04

1e-08

1e-12

1e-18

1e-16

1e-14

1e-10

1e-06

CL 1e-8

1e-12

1e-16

1e-20

1e-18

1e-14

1e-10

CH

1e-5

1e-4

1e-3

1e-2

1e-1

landfill

1e-7

1e-6

1e-5

1e-4

1e-3 SM


Figure (9): Soil Water Characteristic Curve for the Unsaturated Soils Used

0

100

200

300

400 CL

50

100

150

200

250

300

350 CH

landfill

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1.0

300

350

400

450

500

SM


61

Figure (10):Diffusions Curve for Soil Used

1e-24

CL

1e-22

1e-20

1e-14

1e-16

1e-18

1e-12

1e-24

1e-22

1e-20

1e-18

1e-16

1e-14

CH

1e-5

1e-4

1e-3 landfill

1e-24

1e-20

1e-16

1e-12

1e-08 SM


Bass of landfill

Side of landfill

Results And Discussion

Figure (11) shows the effect of soil type on contaminant movement (Nitrate for example). A highest concentration of contaminant was recorded through silty soil (SM) which have a highest permeability compared with the other two selected soil types ( CH, CL). This finding is obvious in the ditch sides while it is not very clear in the soil below the ditch.

Figure (11) also shows a limited initial increase in concentration in the side and bottom distances followed by a reduction in the contaminant concentration. This could be attributed to the accumulative increase in the range of concentration with the transition and then contaminant dispersion and the spread of contaminants along the bottom and the sides of the landfill site [2]. It could also be noted that the highest contaminant concentration was found at the base of the landfill compared with the sides. This difference may be due to the rapid downward movement for contaminant as shown in Figure (12). According to the manual Re.[2] the biggest size of arrows indicate a higher speed of contaminant as it is clear from the Figure (12).

Figure (11): Range of Movement of Nitrates at the Bottom and Side of Landfill Site Through the Selected Soils.


63

Figure (13): The Range of Movement of Nitrate Through the Soils at the Base of Landfill for Different Period.

Figure (12): Contaminant Transport Base and Side. Figure(13) shows the effects of four consecutive periods of (6,9,15, & 30) months which

indicates an increase in the concentration of contaminant with time. The highest concentration was found at the level of the water table level, then it decreases due to the dilution in the water table. This could be explained again by the accumulatively increase of contaminants transported and concentrated by dispersion and advection processes followed by concentration reduction caused by the ground water dilution.


The effect of hydraulic conductivity on the rang of contaminant movement is presented in Figures (14),(15), and (16). Results in Figure (14) indicate a very limited variation in concentration and distance of contaminant movement through the soil at the base of landfill through clayey soil (CH). This result coincides with that concluded by others (manual SEEP/W (application program as an example, deals with cases found difference 4%).[2]

Figure (14): Contaminant Transmission Range Through

Saturated /Unsaturated Soil After 25 Years. Figure (15) shows the range of (Nitrate) movement at the base of landfill for soils (CL,

SM) which pointed out that the concentration, extending of contaminant movement are less for unsaturated condition ( at zero speed rang).

Figure (15): Nitrate Contaminant Transmission Range of Solid Waste Through Saturated /Unsaturated Soil (Speed Run Close to Zero) at the Base of Landfill

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

0 1 2 3 4 5 6

Distanc (m)

Con

cent

reat

ion

(mg/

l)

"Clorid in sat.CH soilClorid in un sat. CH soilSulfite in sat. CH soilSulfite in un sat. CH soilNitrate in sat. CH soilNitrate inun sat. CH soil


65

Figure (16) shows the range of movement of nitrates at the side of landfill for CH soil. This Figure shows nitrates extension over a distance of (20m) through soil for both saturated/unsaturated cases. On the other hand, the extended distance is over (2m) through the third case (seepage velocity close to zero). Also, a gradual increasing in concentration could be noted followed by a sudden decrease until reaching to zero at saturated condition. This is due to fragmentation and movements flow of contaminated water as mentioned previously.

Figure (16): The Range of Movement of Nitrates at the Side of the Landfill Through Saturated / Unsaturated Soil When the Speed Run Close to Zero.

Figure (17): The Range of Movement of Nitrates, Chloride and Sulfate Contaminant

Solid Waste Through Unsaturated Soil (for the Rapid Flow of Close to Zero) at the Base of Landfill After 25 Years of Burial.


From other side, a higher contaminant concentration was noted on the base of dumping place (3 m distance) for clayey soil and the case of flow speed approaching to zero (Figure 17). This could be explained by the attraction nature of negatively charged surface of clay minerals.

The effects of type and concentration of each contaminant (Nitrate, chloride, sulfate, stated in Table(2)) were studied. The movement of these materials through the soil, after a period of time, reached a maximum distance of contamination (which extends close to (20m)) for both saturated/unsaturated cases. It could be noted that, the maximum recorded concentration was for silty soil comparing with that of clayey soil within limited (600mg/l) for chloride as shown in Figure (18).

Figure (18): Range of Solid Waste Contaminants Transmission Through the Selected Soils Saturated Soils After 25 Years of Burial.

CASE STUDY Site Description

A proposed landfill sites by municipality of Mosul is located in the left side of the Mosul city, 13 kilometers away from city center. This site covers an area of about 375000 m2 ( full distribution of soils layer and extended shown in Figure (19) ), groundwater level is about 15 m below the soil surface. Numerical modeling was performed using the finite element package of SEEP/W and CTRAN/W to determine the range of movement of one of a typical contaminant, nitrates for example, through the soil. Table(3) summaries some obtained physical properties of soil during site investigation.


67

Table:(3) Some Physical Properties of Soil Which Using for Landfill Site[10] Soil type Layer 1 Layer 2

Atterberge limit

L.L% 48 51 P.L% 22 23.9 P.I% 26 27.9

Soil classification CL CH Grain size 26% sand, 36% silt, 38% clay 10% sand, 46% silt, 44% clay Hydraulic conductivity m/sec (K)

1 E-8 0.83 E-8

Porosity (n) 0.37 0.31 Volumetric water content saturated 0.37 0.31

Numerical Model Description

The same two-dimensional mesh was used for both the SEEP/W and CTRAN/W. The elements in both the soil and landfill were approximately (1*1m) length with infinite element at both right and left sides. The studied site dimensions of 300m length and 42m depth with a dumping site (landfill site) of 100m length and 4m depth under the ground level as shown in Figure (19).

Figure (19):Numerical Model Description

Layer 1

Layer 2 landfill

w.t

3m

39m

18m

4m


Figure (20): Volumetric Water Content and Diffusion Function in the Cases of Saturated /Unsaturated Soil

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

320

300

280

260

240

350

300

250

200

150

100

50

1e-12

1e-10

1e-08

1e-22

1e-18

1e-14

1e-10

Layer 1 Layer 2


69

Boundary conditions using SEEP/W Model were taken as: the total head (H) equivalent to the Elevation head in the middle of the landfill site, with zero flux boundary at the bottom of soil body. The level of groundwater was 18 m depth from the ground surface, the steady state flow through soil (saturated/unsaturated) was considered. Other boundary conditions of Model in CTRAN/W were fixed as mentioned above in the study. Hydraulic conductivity function, Volumetric water content and Diffusion function of soil in the cases of saturated and unsaturated shown in the Figure (20). A dispersivity (α) of 2m in long direction and 1m in vertical direction were considered. Results

The results indicated that there is an increase in contaminants concentration of the steady state saturated flow through soil (below dumping site). The maximum value is obtained just above the water table. On the other hand, the contaminants concentration is limited to 1 m below the dumping site in the case of diffusion as indicated in Figure.(21). Concerning of the flow along the dumping side, Figure.(22) shows that there is a gradual decrease in contaminant concentration with its flow that continued to 22m and 1m in the saturated /unsaturated (flow control)

successively.

Figure (21): Concentration Movement at Beneath of Landfill

of Landfill ideSConcentration Movement at ):2Figure (2


Figure (23) shows stages of contaminant transition during the successive periods of time beneath the landfill site. It was illustrated that there is an increase in the range of concentrations with the transition of contaminant and increase the period after the landfill. The range of contaminant transmission in the first five years was extended to (13m) of the landfill base of the site and reach the level of groundwater after ten years.

Figure (23): Range of Contaminant Movement during periods of time

Conclusions

1- Effect of soil type on the contaminant concentration movement was found to be related to its permeability. The maximum contaminant concentration was noted to be for the soil of highest permeability. The percentage increase in contaminant concentration was 18%, 14%, and 8% for SM, CL and CH soils respectively.

2- Concerning the distance and concentration of contaminant, a matching values were found between the steady state flow of saturated and unsaturated cases. The only difference was noted in the case of steady state unsaturated flow when seepage velocity approaches to zero (diffusion case) where, the obtained values are less than mentioned in the above cases.

3- Contaminants concentration play a very limited role in the infiltrate movement distances through soils. The accumulated percentage of concentration increase was about 18% at a distance of 8 m in the side of dumping side.

4- Contaminant concentration is higher in the direction of movement comparing with the perpendicular to flow direction.

5- Results of the studied case "Mosul dumping site" indicate that a (contaminant area around the landfill area spread about 176400m2 ) during the 25 years. It could be noted that extend of contaminant to reach the level of underground water Table during the first 10 years.


71

References

1. Safari, E., and Baronian, C., (2002), "Modeling Temporal variations in Leachate Quantity Generated at Kahrizak Landfill ", http://www.iemss.org/iemss2002/proceedings/pdf/volume%20uno/22_safari.pdf .

2. GEO-SLOP User's Guid, (2002) , "GEO-SLOPE OFFICE For Finite Element Analysis", Ver. 5. 3. Row,K.R.,C,,J Caers, ,and F, Barone., (1988),Laboratory determination of diffusion and

distribution coefficients contaminants using undisturbed clayey soil Canadian. 4. Fredlun, D. G. and Rahardjo, H. , (1993), "Soil Mechanics For Unsaturated Soils", John Witey &

Son, Inc..

5. Freeze, R.A. and J.A. Cherry .Groundwater, (1979), prentice-Hall,Inc. ,Englewood Cliffs, New Jersey, pp 604.

6. Shackelford ,C.D. Daniel, (1991). "Diffusion in saturated soil. I: Background" , Journal of Contaminant Hydrology, pp 177-217.

7. Kemper ,W.D., and Van Shaik, J .C., (1966), Diffusion of salts in Clay-Water Systems, Soil Science of America proceedings, Vol.30.

8. Fredlund, D. G. , (1995), " Scope of Unsaturated Soil Mechanics : an Overview", IstInt. Conf. on Unsaturated Soils, Paris ,Sept. Vol.3, pp.1155-1177, eds, E.E. . Alonso & P .Delage, Bakema.

9. "Solid-Waste Management", Mc Graw-Hill International Editions Civil Engineering Senses.

10. AL-Rawi, S.M., (2008), "Selection, Design ,and Management of Solid Waste Sanitary Landfills for Mosul City", study presented to ASTF.

11. Jor G. , (1977), "international Society for Ecological Tetra Tech Inc. "Handbook of Environmental Date and Ecological Parameters".

12. Row, K. R., (1987), "Pollutant transport through barriers", Geotechnical Practice for West Disposal, Special Pub. No. 13, R. C. Woods(ed), ASCE, New York, N. Y., pp. 159-181.

13. AL-Omary, A. M. A., (2007), "Effect of Soil Type & Compaction Condition on Behavior of Soil-Water Characteristic Curve for Soil Selected From Mosul", un published M Sc. Thesis, Civil Engineering, University of Mosul, Iraqi.



Enhancement Of Compression Zone Of Reinforced

Concrete Section Due To Camber

Kanaan Sliwo Youkhanna Athuraia College of Engineering – University of Dohuk

Abstract

An attempt is made to study the effect of camber on compression zone of reinforced concrete section at mid-span of a beam. This is done by deriving formulas (based on strain measurements) to calculate total compressive axial force and axial compressive stress acting on a concrete section of single and triple span portal frames with straight and cambered beams.

Keywords: Camber, Strain, Stress, Total compressive axial force.

زيز منطقة اإلنضغاط لمقطع خرساني مسلح بسبب التقوستع

كنعان صليوه يوخنا آثورايا

جامعة دهوك –كلية الهندسة

الخالصة

. تمت محاولة دراسة تأثير التقوس على منطقة اإلنضغاط لمقطع عتبة من الخرسانة المسلحة وعند منتصف الفضـاء لحساب قوة اإلنضغاط المحوريـة الكليـة ) باإلستناد إلى قياسات اإلنفعال(ظرية ن هذه المحاولة تمت من خالل إشتقاق صيغ

وإجهاد اإلنضغاط المحوري المؤثر على مقطع الخرسانة لهياكل خرسانية أحادية وثالثية الفضاءات ذات عتبـات مسـتقيمة .ومقوسة

Received 12 Jan. 2009 Accepted 24 June 2009

Athuraia : Enhancement Of Compression Zone Of Reinforced Concrete Section Due To ..

73

Introduction

The universal nature of reinforced concrete construction stems from the wide availability of reinforcing bars and of the constituents of concrete (gravel, sand, water and cement), from the relatively simple skills required in concrete construction [1]. Design codes [2] permit cambering of structural members during construction. Al-Rawi and Shasha [3] and Athuraia [4] indicated theoretically and experimentally that introducing some camber to flexural members (beams or slabs) may mobilize end restraint forces and produces significant horizontal compressive forces. Scope Of Research

Based on strain measurements presented by Athuraia [4], theoretical derivation of formulas to calculate total compressive axial force acting on a reinforced concrete beam section is done as an attempt to study the effect of camber on compression zone of reinforced concrete beam section. Another attempt is also made to derive theoretical formulas to calculate axial compressive stress. Total Compressive Axial Force [ Fc]

Athuraia [4] showed that the strain distribution across a concrete beam section may be assumed to be the one like that shown in Fig.(1) which is based on strain measurements (at top, mid-depth and bottom fibers) of mid-span of a concrete beam section. The readings of these strains are presented in Table (1) [4] and they are measured for the beams of the four portal frames shown in APPENDIX (A)]. For the strain diagrams shown in Fig. (1), the total compressive horizontal axial force (Fc) may be derived as follows:

AFc

c =σ ………………………………………………...……(1)

and A.F cc σ= ………………………………………………….… (2)

Since εσ .cc E= ………………………………………………….… (3)

Substitute Eq.(3) into Eq.(2):

AEF cc ..ε= ……………………..…………………………….. (4)

Where Fc = total compressive axial force. σc = total compressive stress. A = area of compression zone = b . y Where b is width of concrete section, and y is the depth of compression zone.


Dividing the strain diagram into regular geometric areas (rectangles and triangles), and calculating compressive force for each of these areas [applying Eq.(4)], then the total compressive axial force (Fc) can be predicted as the sum of the individual compressive forces (resultant), and is given as:

)(4

2

mT

Tcc

bhEF

εεε+

= [For frame (F1)] ………………… (5)

])(

2[4 mB

mBmT

cc

bhEF

εεεε

εε+

−+= [For frames (F2 & F3)] ….………........... (6)

Frame ) F1Frame ( Frame (F3)

Time (days) [ Strain (ε) × 10 – 6 ] εT mε εB εT mε εB

4 -1009 733 770 -495 -235 423 13 -1002 780 812 -564 -246 475 33 -1051 822 860 -537 -213 590 50 -1418 1253 1384 -813 -330 956

Frame Frame (F2) Frame (F4)

Time (days) [Strain (ε) × 10-6] εT mε εB εT mε εB

4 -1520 -452 82 -1427 -878 -272 13 -1610 -469 92 -1576 -817 -296 33 -1702 -487 93 -1662 -980 -316 50 -2053 -226 125 -2252 -906 -348

Table (1) Strain readings at mid-span [4].

Fig.(1) Measured strain diagrams of beams at mid-span [4].

εT

Fc εm

εB

N.A

c

b

h/2

h/2

Beam Section

εT

εm

εB

Compression

N.A Fc c

Tension Frame

(F1)

N.A

Fc εm

εT

εB

c

Frames (F2 & F3) Frame (F4)


75

)2(4 BmTc

cbhE

F εεε ++= [For frame (F4)] ………………… (7)

Note that (εT, εm & εB) are in absolute values. Where εB is the strain at bottom fiber of concrete section. εm is the strain at mid-depth of concrete section. εT is the strain at top fiber of concrete section. h is the overall depth of concrete section. b is the width of web of concrete section. Fc is the total compressive axial force. Ec is the modulus of elasticity of concrete and is calculated as: cc `f4700E = Table (2) gives numerical values for the total compressive axial force (Fc) calculated using numerical values of strains given in Table (1) and applying Eqs.(5, 6 & 7). Figure (2) shows the relationship between Fc and time.

It can be seen that there is enhancement to behavior of the concrete section (for both single and multiple spans portal frames) due to camber. It is also shown that for frames with straight (no camber) beam for the interior span, the total compressive axial force (Fc) decreased with

Frame F1 F2 F3 F4

Time (days) Load (kN/m) Total Axial Force (Fc) (kN) Eq.(5) Eq.(6) Eq.(6) Eq.(7)

4 2.533

10.69 43.07 14.36 63.20 13 11.80 45.20 15.86 64.13 33 10.79 47.52 14.49 72.04 50 4.576

13.77 44.35 22.07 80.71

Table (2) Total compressive axial force (Fc).

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60

Fc (k

N)

Time (days)

Fig.(2) Relation of (Fc) with time.

F1

F2F3

F4

w = 2.533 w = 4.576


increasing the load, while it is increased in the camber frames. The explanation of such behavior may be that for the straight frame, increasing the load will produce more deflection which leads to reduction of the depth of the neutral axis (i.e. raising the N.A. upward). As a result, the compressive zone area will be decreased. Finally the effectiveness of the interior cambered span is also shown in improving compressive restraint axial force. This shows the superiority of the behavior of camber beam compared with straight one which was proposed by Al-Rawi et. al. [5] and Athuraia [4].

Axial Compressive Stress (Σc) Considering portal frames (F3 and F4) as cases of interior span (straight and cambered), the axial compressive stress (σc) can be predicted as follows: For the straight portal frame (F3), the strain diagram is the one shown in Fig. (1).

We have:

εσ .cc E= …………….……………………….… (3)

Where ε is the average strain acting on the whole section. For such strain diagram:

21

mT εεε

+= ……………………………………… (8)

and 22

Bm εεε

−= ……………………………………… (9)

Hence 2

21 εεε

+= ……. ………………………………

(10)

from which 4

2 BmT εεεε

−+= …………………………………… (10-a)

and )4

2( BmT

cc Eεεε

σ−+

= ……...…..………………………….. (11)

Where (εT, εm, εB) are the absolute values of the top, mid-depth and bottom fibers strains respectively. For the cambered portal frame (F4), the strain diagram is the one shown in Fig. (1).

Let 21

mT εεε

+= ……………………………………… (12)

And 22

Bm εεε

+= ……………………………………… (13)

So 4

2 BmT εεεε

++= ……………………………………… (14)


77

Hence )4

2( BmT

cc Eεεε

σ++

= ………...…………………………… (15)

Table (3) gives numerical values of the compressive stress (σc) and strain (ε). Fig. (3) shows the relation of (σc) versus time. It can be seen that introduction of camber produces a significant enhancement to the behavior of the section. A superior enhancement is achieved if the cambered beam is an interior one as it is shown in Table (3). The tabulated values of (σc) may be obtained using the following formula:

bhFc

c =σ ……………………………………… (16)

Where (Fc, σc) are the total compressive axial force and stress in concrete respectively, and (b, h) are the width and total depth of concrete beam section respectively. Values of (Fc) are those tabulated in the Table (2).

Frame F3 [Triple Straight]

F4 [Triple Camber]

Time (days)

Load (kN/m)

ε ×10-6

σc

N/mm2 ε

×10-6 σc

N/mm2 4

2.533

585.50 14.28 863.75 21.07 13 614.00 14.98 876.50 21.38 33 645.75 15.75 984.50 24.01 50 4.576 595.00 14.51 1103.00 26.90

Table (3) Axial compressive strain and stress.

Fig.(3) Relationship between and time.

05

1015202530

0 10 20 30 40 50 60

Time (days)

σc (N/mm2) F4

F3


Conclusions 1. Positive enhancement (improvement) to compression zone of concrete section is to be

gained (reached) if camber is adopted to activate membrane action practically. 2. Formulas [depending on strain measurements] are suggested to calculate total

compressive axial force acting on compression zone of concrete section at mid-span of straight and cambered beams.

3. Formulas are suggested to calculate axial compressive stress of concrete section.

References 1. MACGREGOR, J. G., WIGHT, J. K., “Reinforced Concrete, Mechanics and Design”, 4th Ed.

Pearson Prentice Hall, 2005. 2. “Building Code Requirements for Structural Concrete”, ACI 318-2002, and Commentary–

ACI 318R-2002, American Institute, Detroit, Michigan. 3. Al-Rawi, R. S. and Shasha, K. A., “Effects of Introduction of Camber on Behavior of End-

Restrained Plain and R. C. Flexure Members”, Third Scientific Conference, College of Engineering, University of Baghdad, Baghdad, Iraq, 1997.

4. Athuraia, Kanaan Sliwo, “Effect of Membrane Action on Results of Load Test”, Ph. D. Thesis, College of Engineering, University of Baghdad, (2004).

5. Al-Rawi, R. S., Essa, M. S. and Shasha, K. A., “Development of High and Maintained Membrane Action to Improve Safety Factors in R. C. Structures”,

–حمص –جامعة البعث –كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية –ندوة تحقيق شروط الراحة واألمان في األبنية 6. .28/10/2002-26سوريا، بالتعاون مع إتحاد مجالس البحث العلمي العربية ،

Appendix (A) Portal Frames used by Athuraia [4]

Straight Frame F1 Cambered Frame F2

Cambered Frame F4

Straight Frame F3

مجلة هندسة الرافدين

تعليمات النشر

: تصدر هيئة مجلة الرافدين مجلدا واحدا سنويا يضم أربعة اعداد ويشمل آل عدد التخصصات الهندسية التالية الهندسة المعمارية الهندسة المدنية الهندسة الكهربائية الهندسة الميكانيكية ي والبزل هندسة الر هندسة الحاسبات

الهدف والمجال ة للنشر في ة المقدم اهم المقال تهدف مجلة هندسة الرافدين إلى تنمية المعرفة في مجال الهندسة والعلوم المتعلقة بها ويجب ان تس

ذه المجاالت االت تطوير العلوم الهندسية بمختلف مجاالتها وسوف ينظر في نشر المقاالت المبتكرة والمميزة في ه وستحال المقا ذر عنه التي ترد إلى المجلة لغرض تقويمها إلى محكمين ذوي سمعة وخبرة واسعة في حقل االختصاص وقد تقبل للنشر أو يتع

. وسوف يتم اعادة المقاالت غير المقبولة للنشر إلى اصحابها .

تعليمات النشر برفقة آتاب مؤرخ وموقع من لدن آاتبي المقالة يؤيد بأنه ) االصلية بضمنها النسخة(تقدم المقالة بثالث نسخ :اسلوب التقديم .1

. لم يسبق نشرها أو تقديمها للنشر في أي مكان اخر ولن ينظر في الطلبات غير المصحوبة بهذا التأييد ة تقدم المقالة بأحدى اللغتين العربية أو االنكليزية مع خالصة باللغة االخرى ويستح :اسلوب ولغة الكتابة .2 سن ان تكتب المقال

. بصيغة الشخص الثالث ورق .3 اد ال ة وابع وث :الطباع اهز للبح يد الج لوب التنض دين اس ة الراف ة هندس د مجل اميرا أو (تعتم اهز الك مى ج او مايس

: مما يتطلب التقيد الدقيق بالضوابط اآلتية ) االوفسيت . A4بيض قياس على وجه واحد أو ورق طباعة أمضاعفة تطبع البحوث بمسافة. أ . ملم من جوانب الورقة آافة 35تترك حاشية قدرها . بيفضل ان اليزيد عدد مستويات العناوين داخل المقالة عن ثالثة ، وفي حالة اللغة االنكليزية يكون العنوان الرئيسي في وسط . جـ

ة أيضا ، ويكون أول را الورقة وبحروف آبيرة يليه العنوان الثانوي في وسط الورق ه آبي ة في اوين . حرف من آل آلم ا العن أموان االخرى الثانوية فتكون على يسار الورقة ويكون الحرف االول من الكلمة االولى آبيرا اما في حالة اللغة العربية فيكون العن

وان شبه الرئيسي في وسط الورقة بحرف آبير نسبيا يليه العنوان الثانوي الذي يشابه العنوان الرئيسي مؤشرا ا العن بخط تحته ام .الثانوي فيكون على يمين الورقة بدون خط

امج . د د حرف الطباعة يستخدم البرن ى من الطباعة ويستخدم الحرف (Windows 95)لغرض توحي Timeأو نسخة اعلNew Roman ة والحرف ة االنكليزي ي اللغ ة Arabic Transparantف ة العربي ي اللغ وان ال. ف ون العن م يك ) 16(رئيسي حج

الحرف حجم وباقي المقالة ) 14(الباحثين بالحرف حجم والعناوين الفرعية واسماء م حرف الطباعة ) . 12(ب يستخدم نفس حج . single spaceلعناوين االشكال والرسوم ، تطبع المقالة المقبولة للنشر بصفتها النهائية بعد التعديالت بمسافة مفردة

.ة بين الفقرات ومسافة مضاعفة قبل آل عنوان ثانوي وثالث مسافات قبل آل عنوان رئيسي تترك مسافة واحد. هـ رة .4 ي الفق ا ف ار اليه ة المش ة يصيغتها النهائي دد صفحات المقال د ع كال 15عن ) د-3(يفضل ان اليزي صفحة بضمنها االش

. والجداول وغيرها ائي وبوضوح .5 ا النه ومة بحجمه لية مرس ومات االص ديم الرس ى تق ام عل روف واالرق ع الح قيل وتطب يض ص ى ورق اب عل

وان واف ة ، ويراعى ان تكون لكل رسم أو شكل عن الرسومات بشكل واضح وبنفس حجم حرف الطباعة المستخدم في المقالا . ودقيق ة مع مراع ا في المقال ك حسب ورود ذآره ع المناسبة وذل ة وتثبت في المواق ة ترقم االشكال وتوضع في داحل المقال

) . ب-3(الحاشية الواردة في الفقرة توضع الجداول . تكتب الجداول بنفس اسلوب طباعة المقالة ويراعى ان تكون لها ارقام متسلسلة وان يكون لها عناوين وافية .6

) . ب-3(داخل المقالة وتثبت في المواقع المناسبة وذلك حسب ورود ذآرها مع مراعاة الحاشية الواردة في الفقرة : ن ترتيب محتوى المقالة آاالتي يكو .7 . يليه اسماء وعناوين آاتبيها ) مختصر قدر االمكان(عنوان المقالة •د عن (ABSTRACT)مستخلص • ة اليزي ة واالنكليزي اللغتين العربي ة 150ب ية للمقال ات االساس ى المحتوي تمل عل ة يش آلم

ة . وب بلغة المقالة نفسها بعد عنوانها مباشرة يأتي الملخص المكت. وباالخص المعطيات المهمة والجديدة فيها ا الملخص باللغ ام

ده وتخصص ا أتي بع ط االخرى في ى للمستخلصات فق ي الصفحة . لصفحة االول رة ف د الخالصة مباش ة بع ات الدال تكتب الكلم .االولى

. دها في المقالة تليها قائمة بالرموز المستخدمة في المقالة ان وجدت أو يمكن تعريف الرموز في محل ورو •ل ) تشمل مراجعة مختصرة لالعمال السابقة واهداف الدراسة (متن المقالة يتضمن مقدمة • واد البحث ، التحلي ى طرق وم عل

. والمناقشة ، وخاتمة تعكس اهم نتائج البحث وتوصياته ثم قائمة بالمراجع والمالحق ان وجدت : ويوصف آل مرجع في قائمة المراجع على النحو اآلتي [ ] مربعة يشار إلى المراجع بارقام حسب ورودها داخل اقواس .8

ذآر اسم المؤلف ) المجلة ، العدد ، السنة ، الصفحة(اسم آاتب المقالة ، عنوان المقالة ، جهة النشر أو المجلة اب ي وفي حالة الكت . ، عنوان الكتاب ، اسم الناشر ، سنة الطبع وارقام صفحات الكتاب

ا ويفضل تجنب الحروف والرموز تترك مسافة م .9 ي تليه زدوجة بين المعادلة ومايسبقها ومايليها من آتابة أو بين المعادلة التتطاع در المس د ق ة الي ي آتاب يطة وواضحة وتحاش وز بس ون الرم ة وان تك ام المرآب لة . واالرق ام متسلس ادالت بارق رقم المع ت

. عاديين ويوضع رقم المعادلة اقصى يمين الورقة وبين قوسين . ترقم صفحات المقالة بقلم رصاص خفيف .10ى قرص .11 ا عل ى نسخ 3.5تسلم المقالة بصيغتها النهائية بعد اجراء التعديالت المطلوبة عليه ج إضافة إل ى تينان مسحوبة عل

. الورق تكاليف النشر .12

i. ون دينار عند تقديم المقالة وذلك عن تكاليف تقويم المقا) 30000 ( يرسل مبلغ قدره ك يعن لة على شكل صك مصدق من البن . للنشر في المجلة حالة عدم مالئمة المقالةالمبلغ في ةواليتم اعاد. جامعة الموصل/ آلية الهندسة / مجلة هندسة الرافدين إلى

ii. اليف ر تك ول للنش ث المقب احب البح دفع ص ري دم البحثنش رة المق ي الفق ة ف ة المبين يغته النهائي بصة وتحسب اج) د-3( زاء الصفحة صفحة آاملة لدى قبول المقالة للنشر بشكل اولي ويقوم صاحب المقالة باعدادها بالصيغة النهائي

ة بعد االخذ بمالحظات المقوم العلمي ، ويتم ارسال تكاليف النشر ار 20000(البالغ ى ) دين ون إل ة بصك مصدق معن ى المجل إلا اعاله ) أ(مجلة هندسة الرافدين آما في الفقرة ار 2000(مضافا اليه ا زاد عن عدد الصفحات المشار ) دين عن آل صفحة مم

. اعاله) 4(اليها في الفقرة : ترسل البحوث وجميع المراسالت المتعلقة بالمجلة إلى . 13

رئيس هيئة تحرير مجلة هندسة الرافدين آلية الهندسة

جمهورية العراق -محافظة نينوى / جامعة الموصل

http://www.alrafidain.engineering-coll-mosul.com E-mail: alrafidain@ engineering-coll-mosul.com

مجلة هندسة الرافدين

2010 نيسان 2العدد 18مجلد

القسم العربي

المحتويات

رقم

الصفحة

العنوان

1

مقارنة بين قابلية التشكيل لصفيحة االلمنيوم التجاري النقي بطريقتي الخرامة والنفخ الهيدروليكي

قمان خليل حيدرل ،وليد جالل علي

1. 1

13

دراسة تآكل حديد الصب الكرافيتي البيراليتي في التربة الرمليةسبهان حامد علي ،عبد الحق عبد القادر حامد ،صبحي إسماعيل إبراهيم

الرفاعي

2. 2

تأثير تناسق االرواء بالرش في االنتاج تحت الري الناقص 23 باسم محمد نصيف الزيدي،نوال محمد ججو

3.

السالل الحصويةحماية القنوات المفتوحة باستخدام 36 خالد ياسين طه علي ،بهزاد محمد علي نوري

4.

تأثير زاوية الحافة العليا للهدارات الجانبية على خواص الجريان 49 موفق يونس ، انعام علي قاسم، احمد يونس محمد

5.

ليل المطر القياسي تحليل فترات جفاف األمطار شمال العراق باستخدام د 60SPI

6.

الشخصية في الطالقة اإلبداعية للتصميم المعماري تأثر االستعدادا 73 طلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية في جامعة الموصل كحالة دراسية

فرحان عواد جاسم الطائي

7.

ثاني إبداع في العمارة اإلسالمية) صلى اهللا عليه و سلم( بيوت الرسول 100 أنوار مشعل الغبشة، صة العمريحف

8.

التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات البيئية واإلنسانية والبنائية 121 كلية اإلدارة واالقتصاد في جامعة الموصل أنموذجا/لألبنية الجامعية

نسمة معن محمد ثابت

9.

ضاءات الخارجيهتاثير التصميم النباتي في تغيير استيعاب العمارة في الف 140 احمد يوسف العمري ،مقداد حيدر الجوادي

10.

مقارنة بين قابلية التشكيل لصفيحة االلمنيوم التجاري النقي بطريقتي الخرامة والنفخ الهيدروليكي: علي

1

الخرامة والنفخ يوم التجاري النقي بطريقتيصفيحة االلمنلتشكيل المقارنة بين قابلية الهيدروليكي

لقمان خليل حيدر وليد جالل علي

مهندس أستاذ مساعد الموصل/ المعهد التقني كلية الهندسة/ جامعة الموصل

الخالصة

أن عمليات تشكيل الصفائح المعدنية من اوسع عمليات التشكيل استخداما في الصناعات المعدنيـة، ويعتبـر في هذا البحث تم مقارنة منحني حد التشكيل . منحني حد التشكيل وسيلة مهمة لقياس قابلية تشكيل الصفائح المعدنية هذه

لصفيحة االلمنيوم النقي التجاري معينة بطريقتين ، االولى استخدام خرامة نصف كروية وقالب، والثانية بأستخدام النفخ ض العوامل على المنحني المعين بالطريقتين مثل السمك ، التلدين ، وتم اجراء الهيدروليكي ، وكذلك تم دراسة تأثير بع

.المقارنة بين المنحنيات المعينة بكال الطريقتينولقد تم التوصل بأن قابلية التشكيل بطريقة النفخ الهيدروليكي كانت أعلى من قابلية التشكيل بطريقة الخرامـة ويعـزى

.فيها معدوما مما أدى الى توزيع لالنفعاالت بشكل أكثر تجانساذلك بأن االولى يكاد االحتكاك ملم ، وتبين بأن كلما زاد السمك زادت قابلية الصفيحة على ) 0.6 ,0.8 ,1(تم استخدام ثالثة صفائح ذات سمك مختلف

وكان تأثير التلـدين ملم وبطريقة النفخ الهيدروليكي، 1التشكيل ، وأن افضل قابلية للتشكيل كانت للصفيحة ذات السمك .على تحسين قابلية التشكيل أفضل عند استخدام النفخ الهيدروليكي

A Comparison of Formability of Commercial Pure Aluminum

Sheet by Using Punch and Hydraulic Bulging

W. J. Ali L. Kh. Haider, Eng. University of Mosul/Mech. Dep. Technical Inst./ Mosul

Abstruct

The sheet meal forming are the most widely used in the metal industries. The forming limit curve(FLC) is considered as the important mean of measuring the formability of sheet metal. In this work the FLCs of pure Aluminum sheets, determined firstly by using hemispherical punch and die, and secondly by bulging, were compared. Also the effect of some factors on the FLC, such as thickness and annealing were studied, and a comparison was made between the FLCs determined by the two methods. It was shown that the formability determined by bulging is higher and this is due to the absence of friction during forming which lead to a more uniform strain distribution. Three sheets thickness were used(1,0.8 and 0.6) mm. It was found that the formability is increased with thickness in both methods. The best formability was of the sheet of 1mm thickness, deformed by bulging. Annealing improved formability and the better improvement was by bulging

Keyword : Aluminum sheet - Forming limit diagram – Hydraulic Bulging

2009/6/14قبل في 2009/1/27أستلم في


:المقدمة أن عمليات تشكيل المعادن من العمليات المهمة واالساسية في مجال الصناعة حيث تمثل الجزء االكبر من عمليات

دن لتغير شكل القطعة المعدنية بدون حدوث كسر أو فشل، ومن بين عمليـات تشـكيل التصنيع والتي تعتمد على التشوية اللمن عمليات التشكيل ، تستعمل الصفائح المعدنيـة % 70المعادن ، عمليات تشكيل الصفائح المعدنية والتي تمثل تقريبا نسبة

السـيارات وابوابهـا وأغطيـة بشكل كبير في تصنيع اجسام الطائرات واجنحتها وجذوعها وتستخدم في تصـنيع اجسـام .المحركات

، أي تمط الصفيحة على وجه القالب ) Stretching( أن التشكيل السائد بالنسبة للصفائح المعدنية هو التشكيل بالمط، وعند تسليط قوة التشكيل فأن الصفيحة سوف تتعرض الى تخصر موضعي يعقبه الكسر، مع ) Punch(باستخدام الخرامة

تشكيل الصفائح المعدنية والحاجة المتزايدة في انتاج قطع معدنية كالتي تستخدم في المركبات الفضائية، كـان تطوير تقنياتهي الطريقة المالئمة والملبية لحاجة ) Hydraulic Bulging(استخدام طريقة تشكيل الصفائح المعدنية بالنفخ الهيدروليكي

التي يصعب انتاجها بطريقة الخرامة، وتعتمد طريقة التشكيل هذه على تسـليط المهندس في أنتاج الكثير من القطع المعدنية وقوة التشكيل بواسطة سائل تحت ضغط هيدروليكي على صفيحة معدنية مثبتة بواسطة مثبت النموذج في قالب معين لتأخـذ

هي امكانية الحصول علـى ومن مزايا طريقة التشكيل بالنفخ الهيدروليكي. شكل القالب المطلوب بدون حدوث كسر او فشل .منتوجات اكثر تعقيدا وذات اسطح ناعمة ألن ال يوجد أحتكاك في طريقة التشكيل هذه كما في عملية التشكيل بالخرامة

أن افضل وصف أو مقياس لمدى قابلية المعدن على التشكيل في عمليات تشكيل الصفائح المعدنية ، هو منحني حد التشـكيل )Forming Limit Curve ( التشكيل حد منحني يعرف، أذ)Forming Limit Curve (لقابلية تشـكيل مقياس أنه على

يتكون منحني حد التشكيل من محوريين اساسيين ، المحور العمودي والذي .[1]فشل أو تخصر حدوث دون المعدنية الصفائح .Minor Strain( [2](عال الثانوي والمحور االفقي الذي يمثل االنف) Major Strain(يمثل االنفعال الرئيسي

ومن خالل هذا المنحني ممكن معرفة المنـاطق السـليمة للتشـكيل . حيث لكل معدن أو سبيكة منحني خاص به الخرامـة والـنفخ ( ومناطق الفشل وكذلك المناطق الحرجة، وقد تم في هذا البحث انشاء منحني حد التشكيل وبـالطريقتين

.أثير السمك وعملية التلدين على المنحنيات المعينة بالطريقتين أعالهوتم دراسة ت) الهيدروليكي :الدراسات السابقة

، حيـث قـام Keeler & Backfon 1963( [3](أول من ساهم في بناء منحني حد التشكيل هما الباحثـان أن هو أول من Keeler 1968([4](بر ويعت. الباحثان بتعيين حدود االنفعال في الجهة اليمنى من منحني حد التشكيل عمليا ،

لحساب االنفعـاالت ) Electrochemical(استخدم تقنية رسم شبكة الدوائر على الصفائح المعدنية وبطريقة الكهروكيمائية بحساب Goodwin 1968([5](بعدها قام الباحث ). 2.5mm(الحاصلة على سطح الصفيحة، حيث قام برسم دوائر بقطر

– Keelerبمنحنـي ( الجهة اليسرى من منحني حد التشكيل عمليـا، واصـبح المنحنـي يسـمى ب حدود االنفعال في Goodwin (أو منحني حد التشكيل.

ان عملية تعيين محني حد التشكيل ال تخلو من مصاعب ومشاكل تواجه عملية تشكيل الصفائح المعدنية الواسـعة لمشاكل وذلك من خالل االهتمام الجيد برسم منحني حـد التشـكيل بحل تلك ا Hecker 1977([6](التطبيق فقد قام الباحث

للمعادن وكفاءة تطبيقه في مجال تصميم عمليات تشكيل الصفائح المعدنية ، حيث قـام باسـتخدام تقنيـة التشـكيل بـالمط )Stretch Forming ( أي التشكيل باستخدام خرامة نصف كروية )Hemispherical Punch (ة فـي ولعدة نماذج مختلف

العرض ومتساوية في الطول لغرض تعيين منحني حد التشكيل بكل مساراته عمليا ولصفائح معدنية كثيرة وهذه المنحنيـات .[7]معتمدة في الكثير من البحوث الحديثة لغرض مقارنتها بالنتائج النظرية

لزنك وذلك بواسطة خرامة بتشكيل صفيحة من الفوالذ المطلي با Gupta & Kumar 2006([9](كما قام الباحثان ووجـدا ان ) 100mm-20(وبعرض مختلـف ) 100mm(ونماذج ذات طول واحد ) 48.6mm(نصف كروية ذات قطر

) Inter-Metallic(الصفائح المطلية كان لها قابلية تشكيل اقل من الصفائح غير المطلية بسبب ظهور اطوار شبه معدنيـة ببناء Ali and Edress 2007([10](كذلك قام الباحثان. تقليل من قابلية التشكيلهشة بين الحديد والزنك والتي تعمل على

وثمانية نماذج ) 100mm(منحني حد التشكيل لصفائح االلمنيوم والصلب والبراص وذلك عن طريق استخدام خرامة قطرها .اص واألوطأ كان لأللمنيوم لها نفس الطول وعرضها مختلف ، ووجد الباحثان ان منحني حد التشكيل االعلى كان للبر

بدراسة S.Koboyashi & J.H.Kim 1980([11](أما في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي فقد فقد قام الباحثانقابلية التشكيل لصفيحة الصلب المنخفض الكاربون عمليا بطريقة الخرامة والنفخ الهيدروليكي ونظريا بأسـتخدام العناصـر

وبعد مقارنة النتائج النظرية والعملية وجدا ان قابلية التشكيل بالنفخ الهيـدروليكي ) Finite Elements Method( المحددة


3

أعلى من قابلية التشكيل بالخرامة وعزيا ذلك بأن في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي ال يوجد احتكاك بـين أداة التشـكيل تفاع الحرارة في منطقة التالمس بين األداة والصفيحة مما يـؤثر علـى والصفيحة المراد تشكيلها والذي يسبب في زيادة ار

وكذلك وجدا تقاربا بين النتائج التي حصـال عليهـا . والتي تعيق عملية التشكيل Residual Stressesاألجهادات المتخلفة .عمليا مع النتائج التي حصال عليها بالطريقة النظرية

بدراسة عالقة الضغط المستخدم في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي مع D. Banabic 2001([12](قام الباحث عمليا بأستخدام قوالب دائرية وبيضوية ونظريا باستخدام نظريـة ) Height of Dome(االرتفاع الحاصل في قبة الصفيحة

.المعيين نظريا وعمليا) االرتفاع-الضغط( فوجد تقاربا بين المنحنيين Hillخضوع عمليـا 0.3mmبدراسة قابلية التشكيل لصفيحة االلمنيوم النقي وبسـمك H.Iseki 2001([13](قام الباحث كما

فوجد تقاربا في المنحنين المعينيـين عمليـا F.E.Mبأستخدام النفخ الهيدروليكي ونظريا بأستخدام طريقة العناصر المحددة 0.8mmوبسمك StE 220االنفعال لصفيحة الصلب –ي األجهاد قام برسم منحن J.Siotae 2008([14](الباحث . ونظريا

F.E.Mعمليا باستخدام النفخ الهيدروليكي ولمعرفة خواص السبيكة ، وكذلك أستخدم الباحث الطريقة النظريـة باسـتخدام للمقارنة بين الطريقتين فوجد تقاربا بين المنحنين المعينيين عمليا ونظريا

:الجانب العملي

اد المستخدمةالمولتوفرها في االسواق المحلية Commercial pure Aluminumلقد تم استخدام صفيحة االلمنيوم التجاري النقي

:وكما موضحة في الجدول التالي ة استخدامها في بلدنا ولرخص ثمنها وتم تحليلها كيميائياوكذلك لكثر

جاري النقيالتحليل الكيميائي لصفيحة االلمنيوم الت): 1( الجدول Chemical Composition

Elements Fe% Mn% Cr% Si% Ni% Ti% Cu% Al%

Percentages 0.6 0.015 0.006 0.2 0.001 0.01 0.11 Rem.

مع قالب دائري ومثبت للنموذج كمـا فـي ) ملم 50(في عملية التشكيل بالمط تم استخدام خرامة نصف كروية ذات قطر [15]) 1(الشكل

رسما تجميعيا وصورة توضيحية للخرامة والقالب): 1(الشكل ومثبت النموذج

Forming Limitولقد تم أختيار ثمانية أشكال للنماذج المستخدمة في عملية المط لتعطي رسما كامال لمنحني حد التشكيل Curve أقواس وذلك للحصـول علـى مسـارات وهذه النماذج الثمانية لها نفس الطول لكنها مختلفة في العرض مع وجود


، من مسار الشد أحادي المحور الى مسار المط ثنائي المحوريين المتساويين مرورا بمسـار ) strain paths(انفعال مختلفة ):2(االنفعال المستوي وكما في الشكل

لتشكيل بالخرامةاشكال وابعاد النماذج الثمانية والمستخدمة في عملية ا): 2(الشكل

مع ثـالث قوالـب ، 250mmأما في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي فقد تم استخدام نموذج من الصفيحة دائري بقطر [16]) 3(وكما في الشكل 15:7و 15:9واالخران بيضاويان بنسبة اقطار مختلفة 150mmاحدهما دائري بقطر

[16]ب الثالثة المستخدمة في البحثالقوال): 3(الشكل

وهذا يضمن رسم الجهة اليمنى من المنحني ، اما رسم الجهة اليسرى فقد تم استخدام ثالثة نماذج من عينـات الشـد وكمـا Hecker 1972(.[17](وبمختلف مسارات االنفعال وباتباع طريقة ، وبهذا تم رسم المنحني [16]) 4(موضحة في الشكل


5

لنماذج الثالثة لعينات الشد لرسم الجهة اليسرىا): 4(الشكل [16]من منحني حد التشكيل

:عملية التشكيل بالخرامةبواسـطة ) 2(وكما موضحة فـي الشـكل 8الى 1قة كبس النماذج من إن عملية التشكيل بالخرامة تتم عن طري

ويكون اتجاه االنفعال الـرئيس باتجـاه داخله بواسطة مثبت النموذج الخرامة، أذ يوضع النموذج على القالب ويثبت بأحكامثم تبدأ عملية التشكيل بواسطة تسليط قوة الكبس على الخرامة ، ويالحظ خالل عملية التشكيل زيادة الحمل المسـلط الدرفلة

له ثم ينخفض ، وفي لحظـة تدريجيا مع زيادة التشوه الحاصل في النموذج ويستمر الحمل المسلط الى ان يصل اقصى حد أن شكل النمـاذج بعـد . انخفاض الحمل هذه يوقف الكبس لحصول التخصر الموضعي الذي يعقبه الكسر في بعض االحيان

)5(التشكيل موضح في الشكل

صورة فوتوغرافية للنماذج الثمانية والمشكلة بعملية التشكيل بالخرامة): 5(الشكل


:بالنفخ الهيدروليكيعميلة التشكيل وتمـت عمليـة ) 6(في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي تم استخدام الجهاز المصمم لهذا الغرض كما في الشكل

التشكيل بتسليط قوة ضغط السائل هيدروليكيا على الصفيحة المعدنية ومن جهة واحدة ،أذ توضع الصفيحة على جسم جهـاز تجاه االنفعال الرئيس باتجاه الدرفلة ويتم تثبيت القالب المعدني فوقها بأحكام متقن تفاديا ألي النفخ الهيدروليكي بحيث يكون ا

على جهاز الكبس بالضغط الهيدروليكي بعـدها ) القالب مع الجسم مع الصفيحة ( تسريب للسائل ، ثم توضع االجزاء كلها ) بالنسبة للقالب الـدائري (لصفيحة شكل نصف الكرة المنتفخ يسلط الضغط الهيدروليكي بالمكبس فتبدأ عملية التشكيل وتأخذ ا

مع الزيادة فـي ) dome( فتبدأ الزيادة في ارتفاع قمة االنتفاخ ) بالنسبة للقالب البيضوي( وشكل النصف البيضوي المنتفخ التخصـر الموضـعي ارتفاع الضغط الى ان يتوقف او يتأرجح مؤشر الضغط قليال وتستمر الزيادة في االرتفاع حتى يبـدأ

ويعقبه الكسر مباشرة ، ومن الصعب جدا السيطرة او الحصول على التخصر الموضعي وحده الذي يحصل في الصفيحة من ، حيث ان هذه المرحلة حرجة بين التخصر الموضعي الحاصل في الصفيحة ولحظة ) 7(دون الكسر كما موضح في الشكل

فيـتم ) ندائري وبيضويي( تعاد هذه العملية لثالثة قوالب ). 20bar-9(بين الكسر والسيما ان الصفيحة تحت ضغط يصل الحصول من خاللها على عدة مسارات الشد المختلفة ، أي من مسار الشد ثنائي المحوريين المتساويين مقتربا مـن مسـار

.االنفعال المستوي ، فنتمكن من رسم الجهة اليمنى من منحني حد التشكيل

صورة ورسم توضيحي للجهاز المستخدم في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي) 6(الشكل

صورة فوتوغرافية للنماذج الثالثة المشكلة في عملية التشكيل بالنفخ الهيدروليكي): 7(الشكل

لرسم الجهة اليمنى من منحني حد التشكيل وبيان منطقة الكسر فيها


7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

Minor Strain

Maj

or S

train

) 4(سم منحني حد التشكيل ورسم الجهة اليسرى من المنحني ، يتم استخدام عينات الشد كما في الشـكل وإلكمال ر، أذ توضع العينات في جهاز فحص الشد فتتعرض الصفيحة لالستطالة مع زيادة الحمل المسلط ، إلى أن يبدأ مؤشر الحمل

للصـفيحة، بعـدها ) Yield point(تمثل نقطة الخضـوع بالتوقف والتأرجح البسيط مع زيادة في االستطالة وهذه الحالةمن خالل . يستمر الحمل بالزيادة وتستمر الصفيحة في االستطالة الى أن تبدأ الصفيحة بالتخصر الموضعي الذي يعقبه الكسر

لمجموعة مـن تشكيل هذه العينات يتم الحصول على مسار الشد احادي المحور مقتربا من مسار االنفعال المستوي، وبهذه امن ضـمنها ( يتم رسم منحني حد التشكيل وبمساراته المختلفة ) ثالثة منها بالنفخ الهيدروليكي وثالثة بفحص الشد( العينات

).8(كما موضح في الشكل) المسارات الرئيسة الثالثة

الجزء (وبنماذج الشد الخاصة ) الجزء األيمن(الهيدروليكيعملية التشكيل بالنفخ منحني حد التشكيل المرسوم ب): 8(الشكل )األيسر

أن عامل التلدين من العوامل المهمة واالساسية والتي تؤثر تأثير واضحا على منحني حـد التشـكيل، وان عمليـة :التلديندرجـة حـرارة ) 2(الجدول ويبين. التلدين لها مساهمة فعالة في عمليات تشكيل الصفائح المعدنية وقابليتها على التشكيل

الخرامـة والـنفخ ( أذ تم تشكيل كل النماذج وبالطريقتين .التلدين لصفيحة االلمنيوم المستخدمة في هذه الدراسة مع الزمن ).mm 1,0.8,0.6(وتم تعيين منحني حد التشكيل ولكل سمك) الهيدروليكي

.نيوم المستخدمةيبين درجة حرارة التلدين مع الزمن لصفيحة االلم):2(الجدول

Material Annealing Material

Temperature (c˚)

Time of Heating (min)

Soaking Time (min)

Pure Aluminum

275 15 10


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

maj

or s

trai

n

minor strain

thickness 0.6mm

thickness 0.8mm

thickness 1mm

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

maj

or s

trai

n

minor strain

a)AS-Received

b)Annealed

:المناقشة والتحليل أن ألختالف سمك الصفيحة في عمليات تشكيل الصفائح المعدنية تاثيرا مباشر على منحني حـد التشـكيل ، : تأثير السمك

أرتفاعا ملحوظا عن بقية 1mmحيث في عملية التشكيل بالخرامة والنفخ الهيدروليكي، ظهر في منحني حد التشكيل ولسمك وكانت قابلية التشكيل االفضل باستخدام النفخ الهيـدروليكي وكمـا ) 0.6mm ,0.8(المنحيات المعينة للصفائح ذات السمك

).10(،)9(موضحة في األشكال

تأثير السمك على منحني حد التشكيل ): 10(الشكل تأثير السمك على منحني حد التشكيل ): 9(الشكل بطريقة التشكيل بالخرامة لصفيحة االلمنيوم بطريقة التشكيل بالنفخ الهيدروليكي لصفيحة االلمنيوم

)As-Received( ملم، وكما مستلمة) As-Received) (0.6 , 0.8, 1( مستلمة ملم، وكما) 1 ,0.8 , 0.6(

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

minor strain

maj

or s

trai

n

thickness 1mm

thickness 0.8mm

thickness 0.6mm

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

majo

r stra

in

minor strain

a) AS-Recieved

b) Annealed

مقارنة بين منحنيات حد التشكيل لصفيحة ): 11(الشكل : وباستخدام الخرامة ملم1اللمنيوم بسمك ا a ( ، كما مستلمة b (بعد علمية التلدين

مقارنة بين محنيات حد التشكيل): 12(الشكل وباستخدام النفخ ملم 1لصفيحة االلمنيوم بسمك

كما مستلمة ، ) a: الهيدروليكي b (بعد علمية التلدين


9

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

maj

or s

trai

n(at

aqu

i-bia

xial

pat

h)

distance from the edge to center(mm)

ot t

tlnε =

وعلى العموم يمكن القول بأنه كلما زاد سمك الصفيحة زادت قابلية التشكيل لتلك الصفيحة وهذا بسبب أن االنفعال :يعتمد على سمك الصفيحة حيث أن ) t(بأتجاه السمك

للصفيحة المستخدمة زادت قيمة االنفعال باتجاه السمك وأعطت مجال أكبر لعملية الترقيق وتـأخير toحيث كلما زاد السمك ، زاد %100الوصول الى منطقة التخصر مما يؤدي الى زيادة في قابلية التشكيل لتلك الصـفيحة ،حيـث اذا زاد السـمك

.[18]وهذا ما أكده الباحث ، %20ارتفاع مستوى منحني حد التشكيل بنسبة ، والمعينة بطريقة الخرامة وبعد اجراء عملية التلدين ، فقد ظهر )11(من خالل منحي حد التشكيل في الشكل : تأثير التلدين

.ارتفاعا ملحوظا عن المنحيات المعينة للصفائح كما مستلمة وبمختلف السمك فقد تبين أن كل المنحيات المعينـة ، )12(ل ل المنحي في الشكفخ الهيدروليكي ومن خالأما في عملية التشكيل بالن

شهدت ارتفاعا واضحا في منحني حد التشكيل وبنسبة اكبر من تلك المعينة بالخرامة ، والسبب يعود لعدم وجود أحتكاك في .ف السمكختالاهذه الطريقة باالضافة الى عملية التلدين التي ساهمت في زيادة قابلية الصفائح على التشكيل ، وب

إن عامل االحتكاك من اهم العوامل التي أهتم بها مهندسو التشكيل ، ألنه يؤدي دورا مباشرا ومهما فـي : تأثير األحتكاك

.قابلية الصفائح المعدنية على التشكيل ، ويظهر تأثيره ملحوظا في منحني حد التشكيل. الصـفيحة المشـكلة ) قمة(ويجعله يقترب أو يبتعد عن مركزأو ) خصرالت(إن تأثير االحتكاك يعمل على تغيير موقع الفشل

، إذ برهنا أن االحتكاك يؤثر في منحني حد التشكيل ويعمـل علـى Hosford and Caddell([19](وهذا ما أكده الباحثان بب التخصر الموضـعي وأن االحتكاك يعمل على تقليل من قوة المط في أثناء التشكيل ، ويس. تغيير في حدود االنفعال فيه

.مبكراوفي هذه الدراسة ولغرض معرفة تأثير االحتكاك في منحني حد التشكيل ، فقد تم استخدام طريقة التشكيل بالخرامة

من جهة، ومن جهة أخرى ، تم اسـتخدام طريقـة ) mm 0.6 , 0.8 , 1( وبسمك مختلف) وجود أحتكاك( النصف الكرويةال يوجد احتكاك بين الصفيحة والمكبس ، بل يوجد سائل تحت ضغط معين يقوم مقام الخرامـة ( التشكيل بالنفخ الهيدروليكي

).ويمثل قوة التشكيل

من الحافة ثنائي المحورين المتساويينتوزيع االنفعال الرئيس باتجاه مسار ): 13(الشكل الى المركز بطريقة التشكيل بالخرامة

مركز الصفيحة

المشكلة


0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

maj

or s

trai

n(at

aqu

i-bia

xial

pat

h)

distance from the edge(mm)

ؤدي دورا اساسيا في توزيع االنفعاالت الحاصلة على سطح العينة أثنـاء التشـكيل ، ففـي عمليـة أن االحتكاك ي

التشكيل بالخرامة ، حيث يالحظ مثال عند مسار الشد ثنائي المحورين المتساويين ، وفي العينة المستخدمة في عملية التشكيل ي تمثلت بياناته من خالل النموذج الذي يضمن الحصول علـى الذ( بالخرامة التي من خاللها تم الحصول على هذا المسار،

قد حصل في منطقة قريبة من المركز، بسبب االحتكاك بـين يالحظ بأن التخصر). اويينمسار الشد ثنائي المحورين المتسوقل عندها ترقيق ،)منطقة التالمس الحلقية بين الخرامة والصفيحة(الخرامة والصفيحة وقد ازداد االحتكاك عند تلك المنطقة

، يتبين بأن االنفعال الرئيس يزداد من حافة الصفيحة باتجاه المركـز ، ) 13(، ومن خالل الشكل. الصفيحة فسبب في فشلها .الى ان يصل أعلى قيمة له عند منطقة قريبة من المركز التي عندها تزداد قوة االحتكاك ، فيحدث عندها التخصر

الهيدروليكي ، فإن االحتكاك يكاد يكون معدوما ، وقد تم تعيين منحيات حـد التشـكيل اما في حالة التشكيل بالنفخ

مركـز (بهذه الطريقة من اجل معرفة تأثير االحتكاك فيها ،وقد لوحظ بأن منطقة التخصر كانت عند قمة الصفيحة المشكلة الذي تمثلت بياناته مـن ). (14(ضح في الشكلكما مو. ) االنتفاخ فكلما قل االحتكاك اقتربت منطقة التخصر باتجاه المركز

). خالل النموذج الذي يضمن الحصول على مسار الشد ثنائي المحوريين المتساويين

ا

من الحافة مسار ثنائي المحوريين المتساويينتوزيع االنفعال الرئيس باتجاه ): 14(الشكل يدروليكيالى المركز بطريقة التشكيل بالنفخ اله

يتبين بأن االنفعال الرئيس يزداد من حافة الصفيحة بأتجاه المركز، وان أعلى قيمة له كانت في قمـة الصـفيحة، . حيث حصل عندها الفشل، وان توزيع االنفعاالت كان أكثر أنتظاما ،وصاحبتها زيادة في ترقيق الصفيحة

ن بأن قابلية التشكيل بأستخدام النفخ الهيـدروليكي أعطـت تبي) 17(،)16(،)15(ومن خالل المنحيات في االشكال وبصورة عامة ممكن القول بأن عميلة التشكيل بالنفخ الهيدروليكي ، اعطـت .نتائج أفضل مقارنة بطريقة التشكيل بالخرامة

ك في طريقـة الـنفخ لعدم وجود احتكا تشكيل بالخرامة ، ويعزى ذلكنتائج أفضل في زيادة قابلية التشكيل مقارنة بطريقة ال .الهيدروليكي ووجوده في طريقة الخرامة

مركز الصفيحة

المشكلة


11

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

minor strain

maj

or s

trai

n

a)by bulging

b)by punch and die

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4minor strain

maj

or s

train

a)by bulging

b)by punch and die

مقارنة بين منحني حد التشكيل ): 15(لالشك من في كل 1mmلصفيحة االلمنيوم النقي وبسمك

a( كما مستلمة التشكيل بالنفخ الهيدروليكيb (كما مستلمة ،التشكيل بالخرامة

مقارنة بين منحني حد التشكيل لصفيحة ): 16(الشكل في كل من 0.8mmااللمنيوم النقي وبسمك

a (ل بالنفخ الهيدروليكيكما مستلمة ، التشكي b( كما مستلمة ، التشكيل بالخرامة

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

-0.3 -0.2 - 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

mina or stra in

maj

or s

trai

n

a) by bu lg ing

b)by punch and d ie

في كل من 0.6mmمقارنة بين منحني حد التشكيل لصفيحة االلمنيوم النقي وبسمك ): 17(الشكل

a ( كما مستلمة ، التشكيل بالنفخ الهيدروليكي b (كما مستلمة ، التشكيل بالخرامة


المصادر

1. Petar A., et.al., " Materials Selection and Design ", Metal Handbook, The volume was prepared under the direction of the ASM Handbook Committee, Vol.20, pp709-713, 1997.

2. Marciniak,A.,Durcan,J.L," Mechanics of Sheet Metal Forming " ,Butter Worth-Heineman,2002 3. Keeler S.P. and Backofen W.A., " Plastic Instability and Fracture in Sheets Stretched Over Rigid

Punches ", Transactions of The ASM ,Vol. 56, 25-48. 1963 4. Keeler.S.P, " Circular Grid System, A Valuable Aid For Evaluating Sheet Metal Formability ",

Society of Automotive Engineers Technical Paper, No.680093, 1968. 5. Goodwin, G.M., " Application of Strain Analysis to Sheet Metal Forming Problems in the Press

Shop ", Society of Automotive Engineers, technical paper No. 680093, 1968 6. Hecker.S.S., " Experimental Studies of Sheet Stretchability " Proc. of Symp. on Formability

Analysis-Modeling and E., cperimentation, Chicago, IL, p. 150 1977 7. Padwal, S.B. and Chaturvedi, R.C., " Prediction of Forming Limits Using Hosford's Modified

Yield Criterion ", Int. J. Mech. Sci. vol. 34, No. 7, pp. 541-547, 1992. 8. Aghaie,K., M.Mahmudib.R., " The Effect of Preheating on The Formability of Al-Fe-Si alloy

Sheet ", Journal of Materials Processing Technology 169,38-43, 2005. 9. Gupta-A-K, Kumar, D.R, " Formability of Galvanized Interstitial-Free Steel Sheet ' ,Journal of

Material Processing Technology, 172,225-237, 2006. 10. Ali.W.J., Edress, A-O., " Theoretical Determination of Forming Limit Diagram for Steel, Brass

and Aluminum Alloy Sheet",Al-Rafidian Engineering Vol.15,No.1, 2007. 11. Kobayshi, S., and H.Kim, J. " Determination Analysis of Ax symmetric Sheet Metal Forming

Processes by The Rigid-Plastic Finite Element Method " , General Motors Research Laboratories,1980.

12. Dr. Banabic, T. and Comsa, D-S., " Closed-Forme Solution For Bulging Through Elliptical Dies ", Journal of Materials Processing Technology 115,38-86,2001.

13. Isek, H., " An approximate Deformation Analysis and FEM Analysis for The Increment Bulging of Sheet Metal Using a Spherical Roller ", Journal of Materials Processing Technology 111, 150-154, 2001

14. J. Slota, E-Spisak, " Determination of Flow Stress by The Hydraulic Bulge Test ", Metabk47, 13-17, 2008.

15. Anas O.A. AL-Shammery, " Study of Factors Affecting The Determination of Forming Limit Diagram For Sheet Metals ", University of Mosul, Mechanical Engineering Department, 2005.

16. Haroldo B., Campos, Marilen Carmen, Butuc, Jose Joaquim Gracio and Joao Rocha, " Theatrical and Experimental Determination of The Forming Limit Diagram For The AISI304 Stainless Steel"Journal of Materials Processing Technology179,56-60, 2006.

17. Hecker, S.S., " A Simple Forming Limit Curve Technique and Result on Aluminum Alloys ", Sheet Metal Forming and Formability Proceedings of the 7th. Biennial Congress of IDDRG, pp5.1 to 5.8, Amsterdam, October, 1972.

18. Fawzi M.A. " Formability in Sheet Metals by Finite Element Method ", Ph.D. Thesis , Mechanical Department, University of Mosul, 2006

19. William F.Hosford and Robert M. Caddell, "Metal Forming", Prentic-Hall, Inc, Englewood clitts, NJ07632, 1983.

جامعة الموصل –تم اجراء البحث في آلية الهندسة

دراسة تآكل حديد الصب الكرافيتي البيراليتي في التربة الرملية: ابراهيم

13

دراسة تآكل حديد الصب الكرافيتي البيراليتي في التربة الرملية

سبهان حامد علي الرفاعي عبد الحق عبد القادر حامد صبحي إسماعيل إبراهيم اجستيرطالب م مدرس أستاذ مساعد

جامعة الموصل/كلية الهندسة/قسم الهندسة الميكانيكية

الخالصةإن تعدد االستخدامات الصناعية والهندسية ألنواع حديد الصب الكرافيتي ، وتأثرها بأوساط التآكل المختلفـة مـن

ا في هذه األنواع ممـا المبررات التي تدعو لدراسات وبحوث علمية لمعرفة مدى تأثير أوساط التآكل ، وخاصة المحلية منهفي هذا البحث وقد أجري. يجعل اختيار النوع المناسب من حديد الصب معتمدا على نتائج بحوث ذات طابع علمي معتمد

في التطبيقات المختلفة باستخدام التربة الرملية كوسطا واستخداما اختبارات مكثفة ألكثر أنواع حديد الصب الكرافيتي أهمية . للتآكل

. تآكل حديد الصب الكرافيتي مع شكل ونوع الكرافيت المتواجـد فيـه معدلقد أظهرت النتائج وجود عالقة بين لوأظهـرت . وتبين أن الشكل الشرائحي يسبب معدالت تآكل أعلى مما يسببه شكل الكرافيت الكروي أو الكرافيت الزهـري

ربة أو أعلى بقليل من معدالت تآكل حديـد الصـب الزهـري النتائج أن حديد الصب الكروي الكرافيت يتآكل بمعدالت مقا .الكرافيت ، في حين أن حديد الصب الرمادي تميز بأعلى معدالت التآكل

.التآكل، حديد الصب، التربة الرملية :الكلمات الدالة

Studying the Corrosion of Graphite Containing pearlitic Cast Irons in Sandy Soil

Sobhi I. Ibrahim Abdulhaqq A. Hamid Sabhan H. AL-Rifay

Assistant Professor Lecturer M.Sc. Student Mechanical Dept.-College of Engineering-Mosul University

Abstract

Wide range of industrial and engineering applications for graphite containing cast irons and the harmful effects of corrosion environments on these important engineering materials, make it necessary for continuous Scientific research in this field . In the current study, performed corrosion tests on Pearlitic cast irons using the sandy soil as the corrosion environment . The results obtained show a clear relationship between corrosion rate of graphite containing cast iron with shape of graphite. The graphite flakes in cast iron appeared to cause high corrosion rates compared with spheroidal or rosette graphites . The results also show that corrosion rates of spheroidal cast iron are slightly higher than malleable cast iron. The corrosion rates of grey cast iron represent the highest when compared with those of spheroidal and malleable cast iron.

Keywords: Corrosion, Cast Iron, Sandy Soil

2009/6/15قبل في 2009/1/20أستلم في


المقدمة تآكـل مع الجو أو وسط ال ابأنه تلف المعدن نتيجة تفاعله كيمائيا أو كهروكيمائي (Corrosion)يعرف التآكل

إن السبب األساسي لتآكل المعادن واختالف معدالت التآكل بين معدن وأخر يعود إلى طبيعة منشأ هذه المعـادن . المحيط به Pure)إن معظم المعادن وخاصة المعادن غير النبيلة ، مثل الحديد والزنك ال تتواجد في الطبيعة كمعدن نقـي . أو أصولها

Metal) ت كيمائية ، مثل االكاسيد والكربونات والكبريتات والتي تسمى بخامات هذه المعادن ولكن توجد على شكل مركبا .ولدى استخالص المعادن من هذه الخامات البد من بذل مقدار معين من الطاقة لتحرير هذه المعادن ، وبذلك فـان المعـدن

التي كان عليها في الطبيعة ، ةة المستقرالمستخلص سوف يكون مجبرا على التواجد في حالة غير مستقرة تختلف عن الحاللذا فانه يميل إلى ترك هذه الحالة الجديدة المفروضة عليه والعودة إلى األصل ، أي إلى الخام ، وهذه العملية تسمى بالتآكل ،

عنـدما يتآكـل فعلى سبيل المثال ، الحديد يتواجد في الطبيعة على شكل اوكسيد الحديد في معظم الحاالت لذا نجد إن الحديد . [1]فانه يتحول إلى اوكسيد الحديد أو خليط من اكاسيد الحديد المختلفة

Corrosion)إن للتآكل عالقة وثيقة بنوعية المادة المعرضة للتآكـل وبنوعيـة الوسـط المسـبب للتآكـل Environment) .ع مختلفة من التآكل ، لعل أهم وهناك عدد كبير من األوساط المساعدة على التآكل والتي تظهر فيها أنوا

ولدى إجراء الفحوصات واالختبارات الخاصة بظاهرة التآكل في وسـط مـا . تلك األوساط المحيط الجوي والماء والتربة ولمعدن معين ، البد أوال من التحليل الدقيق لكل من الوسط والمعدن ، وذلك لغرض تحديد نوع التآكل الذي سوف يسـببه ،

وفي هذا البحث تمت دراسة تآكـل حديـد الصـب الكرافيتـي . [2]ه يجري استنتاج الطرق الكفيلة للحماية منهوبناء عليوحديـد الصـب الزهـري (Pearlitic grey cast iron) البيراليتي في التربة الرملية والذي شمل حديد الصب الرمادي

Pearlitic)الصـب الكـروي الكرافيـت البيراليتـي وحديد (Pearlitic malleable cast iron)الكرافيت البيراليتي spheroidal cast iron) . والهدف من هذا البحث هو محاولة معرفة مدى تأثير شكل ونوع الكرافيت على معدل تأكـل

مقاومـة لقد اختير حديد الصب الكرافيتي البيراليتي لما لهذا النوع من. حديد الصب الكرافيتي البيراليتي في التربة الرملية كون التركيب . خالل مدة البحث المحددة باألشهر ضعيفة للتآكل ، وذلك للتمكن من الحصول على معدالت تأكل عالية نسبيا

والـذي يعكـس أفضـل (Ferrite + Cementite)البيراليتي هو تركيب مجهري ثنائي األطوار من الفيرايت والسمنتايت االنود وهو السمنتايت وقطب الكاثود وهو الفيرايت ، والذي يودي إلى تعجيل التآكـل تركيب للخاليا الكلفانية الممثلة بقطب

) .السمنتايت+ الفيرايت أو البيراليت + البيراليت (مقارنة بالتراكيب األخرى والممثلة بـ

الدراسات السابقة فيتي ومسبباته ، وكيفية السـيطرة هناك العديد من الدراسات والبحوث تناولت دراسة تآكل حديد الصب الكرا

في دراسته أن حديد الصب الكروي الكرافيت البيراليتي أقل تعرضا للتآكـل Fuller, [3])1981(فقد ذكر الباحث . عليه الموقعي مقارنة بحديد الصب الرمادي البيراليتي ، وذلك بسبب انتشار التآكل على سطح المعدن والذي يعود إلى التركيـب

مقارنة لمقاومة التآكل بين حديد الصب الرمـادي وحديـد [4] (LaQue , 1995)كما أجرى الباحث . روي للكرافيت الكوقد ذكر هذا الباحث أن مقاومة التآكل لحديد الصب الكروي الكرافيت البيراليتـي أفضـل مـن . الصب الكروي الكرافيت

نفس الظروف البحثية ، وعلل ذلك إلـى ارتبـاط وتـداخل شـرائح مقاومة التآكل لحديد الصب الرمادي البيراليتي تحت(Flakes) الكرافيت في حديد الصب الرمادي والتي تسبب أكبر عمق(Depth) لتغلغل التآكل على طول حـدود شـرائح

.الكرافيت ، فيما إذا قورنت بحديد الصب الكروي الكرافيت ه بدراسة إليجاد معدالت التآكـل لخزانـات الوقـود وزمالؤ [5] (Owate , 2002)في حين قام الباحث

. تحت ظروف مختلفة للوسـط (4m)المصنوعة من حديد الصب الكروي الكرافيت الفيرايتي والمدفونة في التربة بعمق (Resistivity)إذ تم دراسة بعض الظروف المختلفة للتربة وتأثيرها في معدالت تآكل حديد الصب ، كالمقاومة النوعية

وبعد فترات تعـرض . (Neutral)أو متعادلة (Alkaline)أو قلوية (Acidic)، وطبيعة التربة فيها إذا كانت حامضية وقد لوحظ بأن معدالت التآكـل . (mpy)مختلفة للتآكل باستخدام طريقة الفقدان في الوزن تم إيجاد معدالت التآكل بوحدة

هي أقل نسبيا من معدالت تآكل الخزانات التي تـم تعريضـها (Cellophane)لخزانات التي تم تغطيتها بمادة السليفون واستنتج الباحثون أن معدالت التآكل للخزانات المدفونـة فـي التربـة ذات . ةإلى التربة خالل الظروف المختلف ةمباشر

أنـه وقد الحظوا أيضا. ةالظروف الحامضية أكثر من تلك الخزانات المدفونة في التربة ذات الظروف القلوية أو المتعادل . كلما قل المحتوى المائي للتربة أدى إلى زيادة المقاومة النوعية للتربة

تبين من عرض البحوث السابقة أن عددا من الباحثين قد أجروا دراسات الختبار التآكل غير أن البحوث التي ومن خالل البحوث المتوفرة لم يتم الحصول علـى . تدرس تأثير شكل الكرافيت في مقاومة التآكل فإن عددها محدود نسبيا


15

دراسة تشير إلى سلوك التآكل لحديد الصب الزهري الكرافيت خالل السنوات الماضية ، قد يعود سبب ذلك إلى كون حديـد الصب الصب الزهري الكرافيت يشبه إلى حد كبير حديد الصب الكروي الكرافيت في التطبيقات الهندسية ، والى كون حديد

الزهري الكرافيت يتم الحصول عليه في مراحل تصنيع أصعب مما هي لحديد الصب الكروي ، مما تـودي إلـى ارتفـاع أسعاره وتحديد استعماالته ، والذي يؤكد مدى أهمية هذه الدراسة وضرورة تشجيع ودعم البحوث في هذا المجال للوقـوف

. إيجاد اآلليات المناسبة للحد من التآكل والتقليل من أضراره على طبيعة التآكل لهذه األنواع ، للمساعدة فييتضمن هذا الجزء المواد التي أستخدمت في هذه الدراسـة والتقنيـات العمليـة والمختبريـة وفيمـا يلـي :الجزء العملي

ـ:توضيحهالكرافيتي البيراليتي تختلف في نوع واستخدام ثالثة أنواع من حديد الصب ا تم اختيار: (Materials)أ ـ المواد

:لها هو من البيراليت ، وهذه األنواع هي (Matrix)وشكل الكرافيت ، كما أن تركيب القاعدة (.Pearlitic Grey C.I)حديد الصب الرمادي البيراليتي ) 1 (.Pearlitic Spheroidal C.I)حديد الصب الكروي البيراليتي) 2 (Pearlitic Malleable C.I)لبيراليتي حديد الصب الزهري ا) 3

. لألنواع المستخدمة في هذا البحث (Chemical Composition)يوضح التركيب الكيمائي ) 1(والجدول

(Experimental Techniques) : ب ـ التقنيات العملية

في بداية هذه الدراسة تم تحضير نماذج عديدة من حديد الصب الكرافيتي للفحص المجهري لغـرض : الفحص ألمجهري .1ألمجهـري وقد تم تحضير النماذج للفحص . تحديد البنية المجهرية المطلوبة ألنواع حديد الصب الكرافيتي في هذه الدراسة

باسـتخدام ورق الصـقل بـدرجات (Grinding)لتـي شـملت التنعـيم حسب الطريقـة القياسـية لتحضـير النمـاذج باســتخدام ماكنـــة الصــقل (Final Polishing)وبالتتــابع ، وتبعهــا الصــقل النهــائي ) 1200,1000,500,220(

مة في التنعيم هي االلومينا، ثـم عمليـة اإلظهـار وكانت المادة المستخد. انكليزية المنشأ (Rotary Polishing)المنضدية Metallurgical) يوقد فحصت النماذج باسـتخدام المجهـر الميتـاليرج . [7] (Nital % 4)باستخدام محلول النايتال

Microscope) . كما يمكن مالحظة الصور للبنية المجهرية ألنواع حديد الصب الكرافيتي التي تم اختبارهـا فـي هـذهميرة باالسـتعانة بالحاسـوب والتي تم التقاطها بواسـطة المجهـر ذي الكـا ) 3، 2، 1(في األشكال سة ، والمتمثلةالدرا

.الشخصي

Types of cast iron Chemical Composition (Weight %)

Pearlitic Malleable

C.I.

Pearlitic Spheroidal C.I.

Pearlitic Gray C.I.

3.72 3.61 ~ 4.65 C 0.68 2.63 2.35 Si

0.350 0.18 0.630 Mn 0.0940 0.0290 0.0440 P 0.258 0.010 0.248 ~ S 0.230 0.180 0.109 Cr 0.0350 0.0840 0.0380 Ni 0.0042 0.0301 0.00460 Mo 0.0084 0.0110 0.00530 Al 0.0740 0.173 0.0920 Cu Balance Balance Balance Fe

يتيالبيرال يتضمن تحليل التركيب الكيمائي ألنواع حديد الصب الكرافيتي: (1)الجدول المستخدمة في هذا البحث


X500 (Etched)البنية المجهرية Unetched( X100(شكل الكرافيت الشرائحي

البنية المجهرية لحديد الصب الرمادي البيراليتي: (1)الشكل

ية لحديد الصب الكروي الكرافيت البيراليتيالبنية المجهر: (2)الشكل

Unetched (X100(شكل الكرافيت الكروي X500 (Etched)البنية المجهرية

X500 (Etched)البنية المجهرية Unetched (X100(شكل الكرافيت الزهري

البنية المجهرية لحديد الصب الزهري الكرافيت البيراليتي: (3)الشكل

عينات من حديد الصب الكرافيتي : (5)الشكل الرملية لة في التربةالمتآك

عينات من حديد الصب الكرافيتي : (4)الشكل قبل إجراء االختبار


17

: (Specimens Preparation)تهيئة نماذج االختبار .3افيتي البيراليتي ، والتي وزعت على مسـافات تم تهيئة عدد مناسب من النماذج لكل نوع من أنواع حديد الصب الكر

متساوية داخل وسط التآكل والمتمثل بالتربة الرملية ، حيث تم وضع نموذجين لكل نوع خـالل أي فتـرة زمنيـة ، وقد تم جمع أنواع حديد الصب من بعـض . وذلك لحساب معدل الفقدان في الوزن لكال النموذجين وأخذ المعدل للنتائج

يارات واألنابيب والعدد ، ثم أجريت عليها عمليات التشغيل الميكانيكي التي شملت القطع والتجليخ والتفريز ، أجزاء السوبعد االنتهاء من الحصول . ملم )35×30×7(إلى أن تم الحصول على جميع النماذج بشكل متوازي المستطيالت بإبعاد

إلزالـة (Grinding)وح بشكل متماثل والذي شـمل التجلـيخ على النماذج بالشكل والقياسات المطلوبة تم تهيئة السطيوضحان عينـات ) 5، 4(الخشونة السطحية والزوايا الحادة ، كما تم ترقيم النماذج قبل وضعها في التربة ، والشكلين

. من حديد الصب الكرافيتي البيراليتي قبل وبعد إجراء االختبار

كلالطريقة المستخدمة إليجاد معدالت التآ :تم التحضير إليجاد معدل التآكل لحديد الصب الكرافيتي على عدة مراحل ، هي

بعد إعداد النماذج بالشكل والحجم المطلوبين ، تـم : (Weight Loss Measurements)أ ـ إيجاد الفقدان في الوزن تبلغ حساسية ) ألماني المنشأ( (Micro-Balance)تنظيفها وتجفيفها قبل عملية الوزن ثم وزنت باستخدام ميزان حساس

وعند انتهاء كل فترة اختبار . غم ، وبعد إكمال وزن النماذج تم وضعها في وسط التآكل الختبارها ) 1× 4-10(الميزان فئة ترفع النماذج المحددة لتلك الفترة من وسط التآكل ثم تنظـف مـن طبقـات التآكـل الناتجـة باسـتخدام فرشـاة ناعمـة

500mL)ثم باستخدام محلول حامضي خاص لتنظيف الطبقات المتآكلة دون المساس بالمعدن وهو متكون مـن وماء أوالHcl+3.5g Hexamethylenetetramine +Water to make 1000mL) إلـى المواصـفة وقد تم اختيـاره اسـتنادا

(C.3.5) بعد ذلك تغسل العينات مباشرة بالماء وتجفف باألسيتون ، ثم تنقل إلى فـرن [8]للمواصفات القياسية االختبارية ،كرافيت والذي ىلمدة ساعة واحدة لضمان جفافها كليا الحتوائها عل C80°بدرجة (Oven,Germany)التجفيف الكهربائي

. ، وبعدها يتم إعادة وزنها إليجاد الوزن الجديد [9]بطبيعته يمتص الماء ويحتفظ به ، وقـد تـم تقسـيم فتـرات 2008\2\3في يوم ) وضع العينات في وسط التآكل(بدأ اختبار التآكل :ب ـ فترات االختبار

:لعدد النماذج التي تم تحضيرها وهي االختبار إلى خمس فترات زمنية طبقا ) .شباط(شهر : الفترة األولى ) 1 ) .آذار+ شباط (شهران : الفترة الثانية ) 2 ) .نيسان+ آذار+ شباط (ثالثة أشهر : الفترة الثالثة )3 ) .أيار+ نيسان + آذار+ شباط (أربعة أشهر : الفترة الرابعة ) 4 ).حزيران+ أيار+ نيسان + آذار+ شباط(خمسة أشهر : الفترة الخامسة ) 5

ة الدقة في النتائج تم حساب الكثافـة إليجاد معدل التآكل ألنواع حديد الصب الكرافيتي ولغرض زياد :ج ـ حساب الكثافة ، وتـم ذلـك (ASTM-C373-88)على مبدأ قاعدة أرخميدس وحسب المواصفة من أخذها من جداول اعتمادا بدال عمليا

يـتم حسـاب ) 1(بوزن النماذج وهي في الهواء ، ثم أعادة وزنها وهي معلقة ومغمورة بالماء المقطر، وباستخدام المعادلـة ،ويمكن مالحظـة قيمـة الكثافـة ، كما أن وزن العينات تم باستخدام الميزان الحساس الذي ذكر سابقا[10]نوع الكثافة لكل

).2(المحسوبة لكل نوع في الجدول …………......................... (1) Dw [Md/Mw] =D

D : المطلوبة(الكثافة المحسوبة ()g/cm3 (

Dw :1= كثافة الماء )g/cm3 (

Mw : وزن النموذج في الماء)cm3 (

Md : وزن النموذج في الهواء)g (


تم حساب معدل التآكل لحديد الصب الكرافيتي حسب المواصفة القياسـية : (Corrosion Rate)د ـ إيجاد معدل التآكل ـ :وذلك باستخدام العالقة اآلتية (ASTM-G31-72)بارات التآكل لالخت

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

DATW534

= Corrosion rate ( mpy) ………………………… ( 2 )

)W : ( الفقـدان في الـوزن)mg . ( )D : ( كثـافـة الحـديـد)g/cm3 . ( )A( : المسـاحـة السطحيـة)in2 . ( )T : ( فتـرة االختبـار أي زمن التعرض للتآكل)hours. ( )mils : ( 0.001تعادل inch .

باالعتمـاد علـى من العالقة المذكورة أنفا mils per year( (mpy)(سنة / س بوحدة ميلز ايتم تحديد معدل التآكل المق فهـي كثافـة ، أثناء فترة االختبار ، آما ثوابت االختبار في هذه التجربة في وهي الفقدان في الوزن ، الدالة الرئيسية لذلك

. [2,11] له والمساحة السطحيةالمعدن وكـذلك التحليل الكيمائي والفيزيائي يمكن مالحظةفي هذا البحث هي التربة الرملية ، و التربة المستخدمة: (Soil)التربة سم خالل هذه التربة ووضعت العينات داخل ) 30(، إذ تم حفر تجاويف بعمق (4)و ) 3(الجدولين في حليل التركيبي لهاالت

هذه التجاويف بشكل عمودي ومغمورة في التربة بشكل تام وموزعة بشكل منتظم ، إذ وضع عينتان داخل كل تجويف مـع وفي بداية ونهاية فترة االختبار الكلية تم إجراء التحليل الكيمائي . ريبا سم تق 4مراعاة وجود مسافة بين عينة وأخرى بمقدار

للتربة وكذلك تم تحديد المحتوى المائي لها عمليا ، إضافة إلى قياس درجات الحرارة يوميا باسـتخدام محـرار ذي مجـس .االختبار يبين معدل درجات الحرارة والمحتوى المائي للتربة في فترات ) 5(معدني ، والجدول

Density (g/cm3) Types of cast iron 7.1133 Pearlitic Gray C.I. 7.1556 Pearlitic Spheroidal C.I. 7.1266 Pearlitic Malleable C.I.

After 5 Months As Prepared Soil Quality Parameters 98 200 Ec (µs⁄cm)

8.72 8.44 PH815 800 Total Hardness mg/L740 720 Calcium Hardness mg/L242 288.6 Calcium (Ca+2) mg/L16.8 17.92 Magnesium (Mg+2) mg/L25.7 43.98 Chlorides (Cl -) mg/L432.6 215.22 Sulphates (SO-2)211 205.3 HCO3

-

10204 5000 Resistivity (Ω.cm)

التحليل الكيمائي والفيزيائي للتربة المستخدمة كوسط للتآكل) :3(الجدول

قيم الكثافة المحسوبة ألنواع حديد الصب الكرافيتي) : 2(الجدول


19

النتائج والمناقشة أ ـ شكل ونوع الكرافيت وتأثيره على التآكل في حديد الصب الكرافيتي

من أجل دراسة تأثير نوع وشكل الكرافيت في مقاومة التآكل في حديد الصب الكرافيتي ، تم اختيار أنواع من حديد ، كما في حديد الصب الرمادي ، أو يكـون علـى (Flakes)لى شكل شرائح الصب الكرافيتي ، يكون فيها الكرافيت إما ع

، كما في حديد الصب الكروي الكرافيت ، أو يكون على شكل عقد غير منتظمة أقرب لشـكل (Spheroidal)شكل كرات التآكل بتغيـر أجريت على هذه األنواع سلسلة من اختبارات. ، كما في حديد الصب الزهري الكرافيت (Rosette)الزهرة

ويمكن مالحظة النتائج التي تـم التوصـل إليهـا بعـد انتهـاء فتـرات االختبـار فـي األشـكال . فترة التعرض للتآكل )6(،)7(،)8(،)9. (

مقارنة حديد الصب الرمادي البيراليتي وحديد الصب الزهري الكرافيـت البيراليتـي وحديـد ) 9(يوضح الشكل وقد بينت النتائج بعد انتهاء فترات التعـرض . تي في وسط التآكل المتمثل بالتربة الرملية الصب الكروي الكرافيت البيرالي

للتآكل زيادة في معدالت التآكل لحديد الصب الرمادي مقارنة بكل من حديد الصب الزهري الكرافيت وحديد الصب الكروي بباقي األنواع هو نتيجة ارتباط وتداخل شرائح ارنةويعتقد أن سبب ارتفاع معدالت تآكل حديد الصب الرمادي مق. الكرافيت

التآكل ، أما في طشقوق الكرافيت التي تسمح بتغلغل وس نالكرافيت في حديد الصب الرمادي ، والتي تشكل شبكة مستمرة متعمل على حالة حديد الصب الكروي الكرافيت أو حديد الصب الزهري الكرافيت فإن الكرافيت اليشكل شبكة مستمرة والتي

وهذا يتفق مع ما جـاء بـه الباحـث . الصب الرمادي دبقاء وسط التآكل منعزال ، مما يقلل من معدل التآكل مقارنة بحدي(Laque , 1995) [4] وقد أشار هذا الباحث إلى أن حديـد . عند دراسته تأثير شكل الكرافيت في معدل تآكل حديد الصب

نفا من التآكل الحاصل في حديد الصب الكروي الكرافيت ، وعلل سـبب ذلـك إلـى الصب الرمادي يعاني من تآكل أشد عارتباط وتداخل شرائح الكرافيت في حديد الصب الرمادي والتي تسبب أكبر عمق لتغلغل التآكل على طول حـدود شـرائح

. الكرافيت حديد الصب الزهري الكرافيـت يوضح أيضا مقارنة بين حديد الصب الكروي الكرافيت البيراليتي و) 9(والشكل

البيراليتي ، وقد بينت النتائج أن حديد الصب الكروي الكرافيت يتآكل بمعدالت متقاربة أو أعلى نسبيا من معـدالت التآكـل وربما يعود سبب ذلك إلى وجود تشابه نوعا ما في شكل الكرافيت ، وهـذا قـد يجعـل . لحديد الصب الزهري الكرافيت

.بينها متقاربة معدالت التآكل في تآكل حديد الصب الكرافيتي ب ـ تأثير التربة الرمليةإلى ارتفاع معدالت التآكل ألنواع حديد الصب الكرافيتي البيراليتـي عنـد (6) , (7) , (8) , (9)أشارت األشكال

التي اجريت لدراسة تآكل حديد [12] (Sabhan , 2009)للتآكل وذلك مقارنة بدراسة الباحث استخدام التربة الرملية وسطاويعود السبب في ارتفاع معدالت التآكل ألنواع حديد . الصب الكرافيتي في األوساط المائية والمحيط الجوي والتربة الرملية

(هي التربة الرملية التي تتكون مـن ةالصب الكرافيتي أو انخفاض مقاومة تآكلها لعدة عوامل ، منها كون التربة المستخدموبذلك تسمح . (4)طين ، كما هو موضح في الجدول (%5)، و) المادة الرابطة(غرين (%10)رمل ، و ) 85%

بوجود األوكسجين كونها تحتوي على نسبة عالية من حبيبات الرمل التي تسمح بالتهوية ، وتحتوي على نسبة محدودة نسبيا ساعدة مادة الغرين الرابطة التي تعمل على تماسك الرمل والطـين ، أي من الطين والتي تساعد على االحتفاظ بالماء ، وبم

والماء معا ليكون تأثير الوسط بذلك في تآكل حديد الصب الكرافيتـي كبيـرا بسـبب تـوفر ) الهواء(االحتفاظ باألوكسجين ائي لهذه التربة ، فضال عن يبين نسبة المحتوى الم) 5(العوامل المحفزة للتآكل ، وهي الماء واألوكسجين ، والجدول

Clay % Silt% Sand % Contents analysis 5 10 85

حزيران أيار نيسان آذار شباط (month)زمن التعرض 12 17 22 27 28 (%)المحتوى المائي

13 19 24 27 32 (C°)ة معدل درجة الحرار

مة كوسط للتآكلتحليل مكونات التربة المستخد) :4(الجدول

نسبة المحتوى المائي ودرجة الحرارة ) : 5(الجدول


العوامل اآلخرى التي لها تأثير مباشر في تآكل التربة ، مثل تركيز الكبريتات والكلوريدات ، ومقدار المقاومـة النوعيـة ،

ومن خالل هذا الجدول اتضح بـأن قيمـة المقاومـة . يوضح التحليل الكيمائي والفيزيائي للتربة المستخدمة (3)والجدول ، وبهذا فان هذه التربة تعتبر من أألنواع التي تسبب تآكال ) سم. اوم 5000(لتربة في بداية االختبار كانت تساوي النوعية ل

تشير النتائج في األشكال المـذكورة إلـى أن معـدالت . [11]شديدا للمعادن ، وذلك حسب المواصفات القياسية األمريكية . تخدمة والمتعرضة للتآكل في التربة تقل تدريجيا مع زيادة زمن التعرض للتآكـل التآكل ألنواع حديد الصب الكرافيتي المس

و يعود سبب ذلك إلى نقصان المحتوى المائي للتربة خصوصا مع زيادة درجات الحرارة في فترات االختبار والتي شـملت . توى المائي في أثناء تلك الفترات يؤكد على نقصان كمية المح) 5(شهور شباط وآذار ونيسان وأيار وحزيران ، والجدول

التآكل للتربة ، وذكر أن نقصـان المحتـوى ةإلى تأثير المحتوى المائي في شد [13] (Gupta , 1979)فقد أشار الباحث حيث كلما قل المحتوى المائي للتربة أدى إلى زيادة المقاومة النوعيـة . المائي للتربة يؤدي إلى نقصان في معدالت التآكل

، وبالتالي إلى نقصان التوصيلية الكهربائية كما تؤدي إلى نقصان في التفاعل الكهروكيميائي الكلفاني ، وإلى انخفـاض لهاأو ربما قد يعود سبب نقصان معدالت التآكل إلى أيونات الكلوريد التي كانت قيمتها في بداية االختبـار . في معدالت التآكل

يةعالية ولكن قيمتها انخفضت في نها، إذ إن أيونات الكلوريدات هذه تعمل على تقليل المقاومة النوعية للتربـة مـن (3)االختبار ، كما هو موضح في الجدول

ليكون الوسط بذلك أشد تأثيرا في أنواع حديد الصب الكرافيتي المستخدمة كمـا تقلـل اخالل زيادة التوصيل الكهربائي فيهوهذا ينطبق مع التحليل الكيمائي . تفاعل الكهروكيميائي على المساحات السطحية الممكنة مقاومتها للتآكل من خالل انتشار ال

الذي أشار إلى نقصان التوصيلية الكهربائيـة والـى زيـادة (3)ـ الفيزيائي للتربة في بداية االختبار ونهايته في الجدول اومة النوعية في نهاية االختبار المق

Exposure Time in month

0 1 2 3 4 5 6

Cor

rosi

on ra

te in

mpy

0

2

4

6

8

10

12

14


0 1 2 3 4 5 6

Cor

rosi

on ra

te in

mpy

0

2

4

6

8

10

12

14

معدالت تآكل حديد الصب) : 6(الشكل

الرمادي البيراليتي

معدالت تآكل حديد الصب الكروي ) : 7(الشكل

الكرافيت البيراليتي اااللبيراليتيالبيراليتي


21

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 1 2 3 4 5 6Exposure Time in month

Cor

rosio

n ra

te in

mpy

Grey C.I.

Spheroidal C.I.

Malleable C.I.


0 1 2 3 4 5 6

Cor

rosi

on ra

te in

mpy

0

2

4

6

8

10

12

14

المقارنة بين معدالت التآكل ألنواع حديد الصب الكرافيتي ):9(الشكل البيراليتي في التربة الرملية

كرافيت البيراليتيمعدالت تآكل حديد الصب الزهري ال) : 8(الشكل


االستنتاجات

ـ:في ضوء النتائج التي تم الحصول عليها يمكن استنتاج مايأتي من خالل التأثير في البنية المجهرية لحديد الصـب له تأثير واضح في معدالت التآكل ونوعا شكالالكرافيت ـ تبين أن1

إذ تبين أنه عندما يكون شكل الكرافيت على هيئة شرائح فان معدالت التآكل هي األعلى ، في حين عندما يكون . الكرافيتي .الشكل الزهري للكرافيت ب التآكل هي أعلى نسبيا مقارنةشكل الكرافيت كرويا فان معدالت

هو حديد الصب الزهري الكرافيت ذو التركيب البيراليتي في التربة الرملية كرافيتي مقاوم للتآكل بحديد صأفضل ـ إن 2 .، واألسوأ للتآكل هو حديد الصب الرمادي البيراليتي

ـ للتآكل الحديد الصب الكرافيتي بزيادة فترة تعرضه لألنواع الثالثة معدالت التآكل في انخفاضـ 3 ين وبدرجات متفاوتة ب .وتحت نفس ظروف التآكل األنواع الثالثة

المصادر

[1] R.Winston R., " Uhlig Corrosion Handbook " , John Wiley & Sons , Inc, 2nd Edition , New York , (2000), PP. 3-343 .

[2] Fontana M.G. , " Corrosion Engineering " , Mc Graw –Hill , 3rd Edition , New York , (1986) , PP. 4-173 .

[3] Fuller A. G. , "Corrosion Resistance of Ductile Iron Pipe " , BCIRA Report 1442 , USA , (1981),PP.2 .

[4] Laque F. , " The Corrosion Resistance of Ductile Iron " , NACE International , November , (1995), PP.1 .

[5] Owate I. & Arwiri G. , " Impact Of Environmental Conditions on Sub – Surface Storage Tanks (part I) " , Applied Sciences & Environmental Management , Vol. 6 , NO. 2 , (2002), PP. 79-83 .

[6] Ceki H. " Physiochemical Characteristics of Controlled Low Strength Materials Influencing The Electrochemical Performance and Service Life of Metallic Materials " , Ph. D. , Thesis , University of Texas A & M , Civil Engineering , (2005) , PP. 84 .

[7] Janina M.R. , " Effect of Specimen Preparation on Evaluation of Cast Iron Microstructures " , Materials Characterization , Vol. 54 , (2005) , PP. 287-304 .

[8] ASTM Designation : G1-90 , " Standard Practice for Preparing , Cleaning , and Evaluating corrosion Test Specimens " , 100 Bar Harbor Drive , West Conshohocken , PA 19428-2959 , United States , (1999) , PP.5 .

[9] Cao X. & Xu C. C. , " Effect of Chloride on The Atmospheric Corrosion of Simulated Artifact Iron in NO3 – Bearing Pollutant Environment " , ACTA METALLURGICA SINICA ENGLISH LETTERS , Vol. 19 , NO. 1 ,(2006), PP. 34-42 .

[10] Ted A. , " Fabrication and Damping Behavior of Particulate BaTio3 Ceramic Reinforced Copper Matrix Composites " , M.Sc. ,Thesis ,University of Virginia Polytechnic Institute and State , USA , (2004) , PP. 45-46.

[11] Lawrence J. Korb," ASM Handbook " , Rockwell International and David L Olson , Colorado School of Mines , 9th Edition , USA , (1992) , PP. 112 -336.

[12] Sabhan H. A. ," Corrosion Behaviour Investigation of Graphite Containing Cast Irons as Composite-Material Using Local Selected Corrosion Environments ″ , M.Sc. ,Thesis ,University of Mosul , (2009) , PP.72

[13] Gupta S.K. , "The Critical Soil Moisture Content in The Underground Corrosion of Mild Steel " , Corrosion Science , Vol. 19, (1979) , PP. 171-178.


ش في االنتاج تحت الري الناقصتأثير تناسق االرواء بالر: ججو

23

الري الناقصتأثير تناسق االرواء بالرش في االنتاج تحت الزيدي باسم محمد نصيف نوال محمد ججو

ماجستير استاذ مساعد قسم هندسة الموارد المائية/كلية الهندسة/جامعة الموصل

الخالصة

استنباط إنموذج حاسوبي يحاكي الكيفية التي يتم من خاللها معرفـة تـأثير تناسـق استهدفت الدراسة الحاليةوقد تـم تطبيـق . أعتمد بناء اإلنموذج على مبدأ الموازنة المائية في الحقل. االرواء والري الناقص على إنتاجية الحقل

نتح المرجعي في الموقع المختـار -باعتماد قيم جاهزة للتبخر خريفيةاإلنموذج على محصول الذرة الصفراء العروة ال، وقد تم االعتماد في اإلنموذج على بيانات حقلية منشورة لنتائج توزيع أعماق المـاء )مشروع ري الجزيرة ـ نينوى (

أوضحت النتائج ان نسبة النقص في اإلنتاج تزداد بزيادة االستنزاف الرطوبي وتقل مـع . ألجهزة الري بالرش الثابتة أن " وقد أوضحت النتـائج ايظـا . نتح الحقيقي للمحصول يزداد بزيادةالتناسق -اسق االرواء وإن التبخرزيادة درجة تن

تحت الري الناقص تزداد مع زيادة االستنزاف الرطوبي وزيادة نسبة النقص في WUEr الكفاءة النسبية الستخدام المياه .الري

.نتح، كفاءة استخدام المياه-لناقص، التبخرالري بالرش، تناسق األرواء، الري ا : كلمات مفتاحية

Effect of Application Uniformity on Production under Deficit Sprinkler Irrigation

Nawal Mohammed Jajjo Basim M. Naseef Al-Zaidi Assistant Professor M.Sc

University of Mosul /Engineering College/ Water Resource Engineering Dept.

Abstract The study aims to develop a computer model for assessing the effect of uniformity and deficit irrigation on farm crop production. The formulation of the model is based on the concept of field water balance. The model was applied for a selected autumn crop (maize). Ready to use values of evapotranspiration in the selected site (Al-Jazeera irrigation project-Nenawah) were used. Also, a published field data for sprinkler water distribution uniformity was adopted in the study. The study revealed that the yield ratio deficit increases with the increase in soil moisture depletion but decreases with the increase in irrigation uniformity. The actual crop evapotranspiration increases with uniformity. The results of the study also showed that the relative water use efficiency under deficit irrigation increases with the increase in soil moisture percent depletion and irrigation deficit ratio. Keywords: Sprinkler irrigation, Irrigation uniformity, Deficit irrigation, Evapo-transpiration, Water use efficiency.

2009/6/3قبل في 2009/2/19أستلم في


24

المقدمةان تعـداد سـكان ك ا، ولمومستقبال يعد النقص في الغذاء من اخطر األمور التي يعاني منها العالم حاضرا

كـان التوجـه دائمـا اولهـذ ،العالم في ازدياد مستمر فان الحاجة إلى المزيد من الغذاء والمواد األولية مستمرة أيضافي توفير قوت الفرد اليومي من خـالل االسـتغالل االمثـل ببوصفها النفط الدائم والمعين الذي ال ينض ةنحوالزراع

يتطلب استخدام المياه بشكل عقالني وإدارة مشاريع الري بشكل كفوء وذلـك لزيـادة اللموارد الطبيعية المتوفرة، وهذ Oweis and(إنتاج وحدة الماء وليس وحدة األرض، الن الماء في منطقتنا هـو المحـدد للزراعـة ولـيس األرض

Hachum, 2004( . ومداها في الحقل، ويعد تناسق يقيم أداء نظم الري الحقلي بمعايير تعكس فعالية جودة استغالل ماء الري

ولما .االرواء أحد أهم هذه المعايير بسبب عجز أنظمة الري الحالية عن توزيع المياه بالتساوي على نقاط الحقل كافةكان النقص في مياه الري و زيادته يؤثران سلبا على إنتاجية المحصول، بات من الضروري تحديد كفاية االرواء التي

إرواء مرغوب فيها وللحصول على كفاية. تخلل عميقكة إنتاجية المحصول وقيمة الماء المهدور توازن بين زيادنها تؤدي ألذلك و ؟ بالتاكيد الهل زيادة كفاية االرواء هذه اقتصادية نلتربة، ولكاالى ليتوجب زيادة عمق االرواء الداخ

عرفة ذلك عندما تكون موارد مياه الري محدودة وكلفة لحاجة إلى ما دتزدالذا .معا الريإلى زيادة اإلنتاج وكلفة ، هدفه الحصول )deficit irrigation(ظهر حديثا نمط جديد في الري الحقلي يسمى الري الناقص وقداالرواء عالية، ). Kirda، 2002(للمحصول لكل وحدة ماء ري ةعلى أعلى إنتاجي

ص الرطوبي في المنطقة الجذرية للحقل، وكذلك عمق ماء الري في التعبير عن النق" المعدل "إن اعتماد مبدأ الى بناء إنموذج محاكاة حاسوبي البحث الحالي يهدفلذا ،المعطى ال يفي بالغرض بالنسبة لإلنتاجية تحت الري الناقص

.لدراسة تاثير تناسق االرواء تحت الري الناقص على انتاجية الحقل وكفاءة استخدام المياه

موذجوصف األناعتمدت في اإلنموذج خمس حاالت مختلفـة . أعتمد بناء اإلنموذج على مبدأ الموازنة المائية اليومية في الحقل

، اما بالنسبة لحاالت الري الناقص فقد تم االعتماد على %)100و% 90،%80، %75، %65(لتناسق االرواء، وهي من الماء المتيسر الكلي في المنطقة الجذرية ، %) 90،%80،%70(ثالثة مستويات مختلفة لالستنزاف الرطوبي، وهي

، )بعد االرواء مباشرة(و لكل حالة من حاالت االستنزاف الرطوبي تم اخذ عدة مستويات مختلفة لنسب النقص في الري ـ % 30تراوحت بين إعادة إمالء المنطقة الجذرية والى تجهيز المنطقة الجذرية بـ ي فقط من الماء المتيسـر الكلـي ف

النسبة المئوية لإلستنزاف الرطـوبي Diالحاالت التي تم دراستها، حيث يعني الرمز ) 1(يبين الشكل . المنطقة الجذريةهناك سـبع ) قبيل الري مباشرة( Dr 90%تحت األستنزاف الرطوبي " فمثال. في المنطقة الجذرية بعد الري مباشرة

أو %30او %40او %50أو %60بي بعـد الـري أمـا ليصبح النقص الرطو %10مستويات من الري بفاصلة مـن %90تجهيز كامل اإلستنزاف الرطوبي البالغ (أي أعادة مليء كامل المنطقة الجذرية " أو صفرا %10أو 20%

نـتح -وقد تم تطبيق اإلنموذج على محصول الذرة الصفراء العروة الخريفية وباعتماد قيم جاهزة للتبخر .الماء المتيسر، وكذلك تم االعتماد في اإلنموذج علـى )2006(، شيت ) مشروع ري الجزيرة ـ نينوى (رجعي في الموقع المختار الم

. )Yasin, 1985(بيانات حقلية منشورة لنتائج توزيع أعماق الماء حول المرشة ألجهزة الري بالرش الثابتة

للتناسـق Christiansenباالعتماد على معامـل ) رشالري بال( يتم حساب معامل تناسق االرواء لنظام الري المعتمد -:وحسب المعادلة االتية) 1992حاجم و ياسين، (

)1(…..…….…………… 100))(

1( 1 ×−

−=∑

xn

xxUCC

n

i

-:اذ إن UCC: معامل Christiansen لتناسق ل(%)

xi: ملم( والمقاس بمقياس المطر عند أي نقطة عمق الماء الواصل لألرض(

x: ملم(معدل أو متوسط األعماق للقراءات( n: القياس نقاط عدد

وقد تم االعتماد على بيانات حقلية منشورة لنتائج فحص توزيع أعماق الماء حول المرشة أخذت من تجارب ولحساب تناسـق .مناخية مماثلة لظروف الموقع المعتمد في الدراسةوبظروف تشغيلية و) Yasin, 1985(حقلية سابقة

و هـذه . االرواء الناتج عن استخدام هذه المرشة يتطلب تحديد المساحة التي يتم قياس اوحساب تناسـق االرواء لهـا


25

شات باتجاه أنبوب المساحة في الواقع هي وحدة المساحة األساسية في شبكة الري بالرش والتي أبعادها الفاصلة بين المرالتي تعد الخلية م 18 ×م 12، ولغرض تطبيق األنموذج تم اختيار فاصلة مرشات ) L(وفاصلة أنابيب الرش) S(الرش

.م 3×م 3األساسية للحقل تحت الدراسة، أما أبعاد وحدة التشبيك المعتمدة لهذه الفاصلة فقد أخذت مساوية إلى نتح المرجعي بمعامل المحصـول كمـا فـي -حاصل ضرب قيمة التبخر نتح للمحصول من -تحسب قيمة التبخر

-:المعادلة االتية .......................................... (2 ) coc KETET ×=

-: اذ إن ETc: يوم/ملم(نتح للمحصول -التبخر( ETo: نتح المرجعي -التبخر)يوم/ملم( Kc :المحصول لمعام

وسةيبين المخطط العام للحاالت المدر) 1(الشكل

نتح المرجعي التي تحسب على أساس يومي في الموقـع المختـار -لقد تم االعتماد على قيم جاهزة للتبخروذلك ألنها تعتمد بالدرجة األساس على الموقع والظروف ) 2006شيت، ( محصول المعني وعلى طول موسم النمو لل

أما بالنسبة لمعامل المحصول فقد تم الحصول عليه من جداول خاصة في نشرة منظمـة الغـذاء والزراعـة . المناخيةيتم تقسـيمها الـى اربعـة لمراحل نمو المحصول التي ) الذرة الصفراء ( للمحصول المعني ) FAO, 1979(الدولية

UCCتناسق االرواء

65% 75% 80% 90% 100%

A A A A A

A

االستنزاف الرطوبي

70% 80% 90%

Di Di Di

B

0% 10% 20% 30%

B B

50% 60%

50%B

40%


26

المرحلة االبتدائيـة ومرحلـة التطـور وهي ) FAO, 1998(مراحل على نحو طريقة منظمة الغذاء والزراعة الدولية ويختلف طول ) مرحلة النضج( والمرحلة األخيرة )مرحلة منتصف الموسم(والمرحلة الوسطية )مرحلة النمو الخضري(

عتماد على القيم المعتمدة في الدراسات السابقة لمحصـول الـذرة الصـفراء كل مرحلة من محصول إلى آخر، وتم اال، ) 2001جلو، (نتيجة التجارب الحقلية )تشرين ثاني 20تموز لغاية 20معدل موسمها الزراعي من ( العروة الخريفية

). 1(وكما هي موضحة في الجدول

).2001جلو ،(مراحل نمو المحصول من تجارب حقلية ): 1(الجدول المرحلة

المرحلـــــة

)يوم(االبتدائيةــة المرحلـــ

)يوم(المتطورةالمرحلـــــة

)يوم(الوسطيةالمرحلـــــة

)يوم(النهائية المجموع

)يوم( 120 25 45 35 15 عدد األيام

يعتمد معامل المحصول على أساس يومي إذ يكون ثابتا خالل المرحلة االبتدائية من النمو، ثم يزداد خطيا في

، ويصل قيمته العظمى عند المرحلة الوسطية من النمو، ويبقى ثابتا )3( المتطورة من النمو ،ويحسب بالمعادلة المرحلة إلى أن يصل إلى القيمة النهائية ) 3( على طول هذه المرحلة، ثم يقل خطيا خالل مرحلة النمو النهائية كما في المعادلة

وتحسب قيم معامل المحصول اليومية على امتداد الموسم وذلـك مـن .له في نهاية الموسم عند اكتمال نضج المحصول : FAO, (1998(معرفة ثالث قيم لمعامل المحصول وهي للمرحلة االبتدائية والوسطية والنهائية

)3 .......( ( ) [ ]KcKcLLKcKc prvnext

stage

prvprvi

i−

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ −+=

∑

-:اذ إن i : النموتسلسل اليوم خالل مرحلة.

Kci : معامل المحصول عند اليومi.

Kcprv .معامل المحصول للمرحلة السابقة:

Lstage :يوم(طول مرحلة النمو.(

( )∑ Lprv :يوم(مجموع أطوال المراحل السابقة.(

Kcnext :صول للمرحلة التاليةمعامل المح.

لمراحل النمو الوسطية والنهائية، تختلف Kcقيما أولية لمعامل المحصول )FAO, 1998(وقدمت المنظمة % 45ورطوبة صـغرى ) ثا/م( 2و هذه القيم هي للظروف المناخية القياسية عند سرعة رياح . حسب نوع المحصول

) . 2(وكما مبين في الجدول

).FAO، 1998(حسب مراحل النمو للذرة Kcقيم معامل المحصول ): 2(دول الج ) النضج(المرحلة النهائية المرحلة الوسطية المرحلة

Kc 1.2 0.6معامل المحصول

تم إجراء عملية تصحيح لقيم معامل المحصول حسب الظروف المناخية لمنطقة الموصل لمرحلتـي النمـو -:التي تكون على النحو اآلتي )FAO, 1998(دام معادلة الوسطية والنهائية باستخ

)4 ....( ( ) ( )[ ] ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−−−+=3h

RHKcKc3.0

mintable 45004.022U04.0

-:اذ إنU2 : ثـا /م( خالل المرحلة الوسطية أو النهائية من النموم 2سرعة الرياح على ارتفاع( RHmin : معـدل الرطوبـة

(%)و النهائية الصغرى خالل المرحلة الوسطية أh : م(ارتفاع المحصول(

Kctable :2(قيمة معامل المحصول من الجدول.(


27

سنة من البيانات المناخية اليومية لمحطة األنواء الجوية لمدينة الموصل ولألعـوام 16وقد تم إستخدام معدل لنسبية العظمى والصغرى وسرعة الريـاح التي تشمل درجات الحرارة الصغرى والعظمى والرطوبة ا) 1985-2000(

.م 2على ارتفاع أما عملية حساب معامل المحصول للمرحلة االبتدائية فتؤخذ من منحنيات خاصة تعتمد على معدل التبخرــ

)FAO, 1998(نتح المرجعي خالل تلك المرحلة وفاصلة االرواء المعتمدة ، فضالعن نوع التربة والظروف المناخية .يبين القيم النهائية لمعامل المحصول لكل مرحلة من مراحل النمو) 3( ، والجدول

.حسب مراحل النمو ) المعدلة(Kc قيم معامل المحصول ) 3(الجدول

المرحلةالمرحلة االبتدائية

مرحلة النمو الخضري

المرحلة الوسطية

المرحلة النهائية

المرحلةالنهائية )النضج(

معامل Kcالمحصول

0.4

المعادلة)3 (

1.3

المعادلة)3 (

0.6

على أساس يومي وعلى طول موسم النمو TAWيتم حساب كمية المياه المتيسرة الكلية في المنطقة الجذرية والتي تعتمد على نوع التربة وعلـى فـرض أن . ،اذ يعتمد على عمق المنطقة الجذرية الفعال وسعة حفظ التربة للماء

.سم/ملم 1.5ينية غرينية مزيجية وان سعة خزنها للماء هي التربة ذات نسجة ط -:تحسب كمية المياه المتيسرة الكلية في المنطقة الجذرية حسب المعادلة االتية

............................................ ( 5) ( ) rwpfc Z1000TAW ×θ−θ×=

-:إن اذ

fcθ: المحتوى الرطوبي عند السعة الحقلية على أساس حجمي

wpθ: المحتوى الرطوبي عند نقطة الذبول على أساس حجمي

rZ: م(عمق المنطقة الجذرية( ، ثم يزداد خطيا خالل مرحلة ) Zrmin(النمو تم فرض عمق ثابت للمنطقة الجذرية في المرحلة االبتدائية من

خالل المرحلة الوسطية من النمو ، ولقـد ) Zrmax(من النمو إلى أن يصل إلى أقصى قيمة له ) النمو الخضري(التطور 135سم بوصفها عمقا ثابتا خالل المرحلة االبتدائية من النمو ، في حين اعتمد على العمق 25تم االعتماد على القيمة

علـى أسـاس ، Zrسم بوصفه أقصى عمق للمنطقة الجذرية عند المرحلة الوسطية، ويحسب عمق المنطقة الجذريـة، في حساب عمق الجذور خالل مرحلة النمـو الخضـري مـن عمـر Interpolationيومي، وتستخدم طريقة التوليد

).FAO, 1998(المحصول -:ة الجذرية على أساس يومي وحسب المعادلة االتيةبعد ذلك يحسب الماء المتيسر في المنطق

..................................................(6) TAWPRAW ×=

زفها المحصول من دون أن يعاني من أي إجهـاد، هي النسبة المئوية من كمية المياه المتيسرة الكلية التي يستن) p(اذ إن

وقد قدمت . )FAO, 1998(وتعتمد على نوع المحصول ومراحل النمو ، حيث إن لكل محصول نسبة استنزاف معينة فمثال تكون نسبة االستنزاف المعتمـدة . لكل محصول) الحرجة(قيما لنسب االستنزاف المسموح بها FAOمنظمة الفاو

ووجدت المنظمة أن نسب االستنزاف التبقى ثابتة على طول موسم النمو بل تتغير %. 55الصفراء هي لمحصول الذرة 5يسـاوي ) ETc(، وان القيم المقدمة من قبل المنظمة هـي لحالـة ) ETc(يوميا حسب االستهالك المائي للمحصول

وحسـب ) ETc(نتح اليومي للمحصـول -يوم ، وتم إجراء عملية تصحيح لقيم نسبة االستنزاف حسب قيم التبخر/ملم -:المعادلة اآلتية

)7 ........................................( ( )ETcPa ii −+= 504.055.0

-:اذ إن

Pai : نسبة االستنزاف الحرجة المعدلة خالل اليومI ETci :نتح للمحصول خالل اليوم -التبخرi )ملم


28

ويمكن حساب كمية المياه المستنزفة الكلية في المنطقة الجذرية باستخدام معادلة الموازنة المائية لماء التربة -:الكلي وحسب المعادلة االتية

-GWi ................... ( 8) ( ) ii,cio1i,ri,r DPETIRPDD ++−−−= −

-:اذ إن

i,rD: نهاية اليوم داستنزاف ماء التربة في المنطقة الجذرية عن)i( )ملم(

1i,rD )ملم( )i-1(نهاية اليوم السابق داستنزاف ماء التربة في المنطقة الجذرية عن: −

P: األمطار الساقطة في اليومi)( )ملم(

oR: السيح السطحي في اليوم)i) (ملم(

iI: الري المضاف في اليوم)i) (ملم(

i,cET: نتح للمحصول في اليوم -التبخر)i) (ملم(

iDP: ميق الخارج من المنطقة الجذرية في اليوم التخلل الع)i) (ملم( GWi: في اليوم المياه الجوفية الداخلة الى المنطقة الجذرية)i( )ملم(

جافة والطريقة المستخدمة لالرواء هي الـري ) العروة الخريفية( وبما أن فترة نمو محصول الذرة الصفراء سبة الى السيح السطحي فهو اآلخر يهمل كون طريقة الري هي الـرش، بالرش، لذلك فان تاثير االمطار يهمل، اما بالن

ان كمية الماء المجهـز مـن الميـاه " لذلك يمكن إهمال السيح السطحي في حسابات الموازنة المائية،ولقد افترض أيظا .الجوفية تساوي صفر

في حساب معامل جهد ماء التربة ) 8المعادلة ( يتم االعتماد على معادلة الموازنة المائية لماء التربة الكلي Ks والذي يعتمد على مقدار المحتوى الرطوبي داخل التربة والذي سوف يكون له الدور األساس المؤثر علـى مقـدار

. ةإلى أن تحين الرية التالية ،اذ يعاد تعويض النقص في خزان ماء المنطقة الجذري) rD(استنزاف الرطوبة من التربة بأنه نسبة الماء المتيسر المتبقى في التربة الى الماء المتيسر الكلي فيها ،ويحسب معامل جهـد مـاء Ksويمكن تعريف

-:االتيةمن المعادلة Ksالتربة

……………………...............…………...( 9)( )

( )RAWTAWDTAWK r

s −−

=

-:اذ إنKs: جهد ماء التربةمعامل

TAW: يعتمد على نوع التربة)ملم(الكلي في المنطقة الجذرية يسرالماء المت ،. RAW: يعتمد على نوع المحصول والمناخ)ملم(في المنطقة الجذرية يسرالماء المت ،.

Dr :ملم(ماء التربة المستنزف إجمالي( -:للمحصول من المعادلة االتية) نتح المعدل-التبخر(نتح الحقيقي -يتم حساب التبخر

……………………( 10 ) csadj ETKET ×= -:اذ إن

adjET: يوم/ملم(للمحصول ) المعدل(نتح الحقيقي - التبخر(

Ks: معامل جهد ماء التربة ،)8 (فـي المعادلـة i,cETعـن عوضا) 10(من المعادلة ETadjأقل من واحد، يتم إستخدام Ks عندما يكون

فـي APDمعدل نسبة االستنزاف الرطوبي للحقـل ثم يحسب في الحقل،) م 3×م 3قياس (والتي تطبق على كل خلية ): FAO 1998( بموجب المعادلة االتية ) i( لذي تسلسله نهاية اليوم ا

APDi=(Dr/TAW)i × 100% ……………… ( 11)

زاف الرطوبي في أكبر من القيمة القصوى المسموح بها لألستن APDi يحين موعد الري عندما تصبح النسبة . المنطقة الجذرية


29

,FAO(يتم حساب نسبة النقص باإلنتاج باستخدام المعادلة المقدمة من قبل منظمة الغذاء والزراعة الدوليـة -:المعادلة االتية) 1979

................................. (12) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−×=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

c

adjy

m

a

ETET

1Kyy1

-:ناذ إya :هكتار/كغم( اإلنتاج الحقيقي للمحصول(

ym : هكتار/كغم(للمحصول من دون التأثر بجهد ماء التربة )المتوقع(أقصى إنتاج( ETadj : يوم/ملم(للمحصول نتيجة لجهد ماء التربة )المعدل(نتح الحقيقي –التبخر(

ETc :يوم/ملم)(من دون تأثير جهد ماء التربة(نتح للمحصول للحالة القياسية -التبخر( Ky: الموسمي معامل استجابة اإلنتاج للماء

ولكل حالة من حـاالت %) 90، %80، %70(ولقد تم استخدام ثالثة مستويات مختلفة لالستنزاف الرطوبي لحاالت ال يتم عند أي إنه في معظم ا. Diاالستنزاف القصوى تم اخذ عدة مستويات لنسب النقص في الري بعد االرواء

ويتوقف عمق الري المضاف علـى . األرواء إعادة ملء خزان المنطقة الجذرية وإنما يكون هناك نقص متعمد في الريحيث يخمن من حاصل ضرب الفرق بين معـدل االسـتنزاف الرطـوبي ، Diنسبة النقص المعتمدة في عملية االرواء

على شرط أن التقل نسبة الـنقص فـي TAWالكلية في المنطقة الجذرية ونسبة النقص في الري بقيمة المياه المتيسرة،الن ذلك يؤدي إلى جعل عمق ماء الـري المضـاف عنـد % 30الري بعد االرواء عن االستنزاف الرطوبي بمقدار

-:االرواء قليل جدا بحيث اليمكن االستفادة منه من قبل النبات أي إن ) الرطوبي األقصى قبل الري مباشرة ـ نسبة النقص في الري بعد الري مباشرة معدل نسبة االستنزاف =(عمق الري

-:وكما هو موضح في المعادلة اآلتية TAWفي المنطقة الجذرية يالماء المتيسر الكل×

Iv = (Dr – Di ) × TAW ………………………………… (13) -:اذ إن Iv :ملم(رواء معدل عمق اال( Dr : معدل نسبة االستنزاف الرطوبي المعتمد للحقل مباشرة قبل االرواء Di : نسبة النقص في الري مباشرة بعد االرواء

TAW : ملم(الماء المتيسر الكلي في المنطقة الجذرية( لية المطلوبة لإلنتاج تحتاج الذرة الصفراء إلى كميات كبيرة من الماء خالل موسم النمو ، وان كمية المياه الك

ملم ، ويعتمد ذلك على نوع التربة والظروف المناخية، وتتوقف عملية الري ) 800-700(العال من المحصول تقدر بـخالل األسبوعين األخيرين من المرحلة النهائية من النمو لتجنب التأثيرات السلبية للري على إنتاجية المحصول ، مـن

) .1987اليونس،(الحصاد موعد ل قبل اسبوعين منهنا يجب قطع الماء عن الحقتوجد عدة معايير للتعبير عن كفاءة استخدام المياه داخل الحقل ، ولكن سوف يتم االعتماد على المعادلة االتية

,Kirda(نتح الفعلـي للمحصـول -للتعبير عن كفاءة استخدام المياه والتي تمثل النسبة بين اإلنتاج الفعلي إلى التبخر2002 (.

) 14 ........................(

adj

a

ETyWUE =

-:ناذ إWUE : ملم/هكتار/كغم(كفاءة استخدام المياه(

لمحصول تحت الظروف المثالية لـذا ونظرا لعدم توافر معلومات كافية ودقيقة عن إنتاجية وحدة المساحة ل التي تمثل النسبة بين كفـاءة ) WUEr(سوف يعتمد في هذه الدراسة على ما تم تسميته بالكفاءة النسبية الستخدام المياه

ية التي تـم تعريفهـا بالشـكل استخدام المياه تحت ظروف الحقل الفعلية الى كفاءة استخدام المياه تحت الظروف المثال -:اآلتي


30

( 15 ) ............................. WUEWUEWUE

m

ar =

-:اذ إن

WUEa :كفاءة استخدام المياه تحت ظروف الحقل الفعلية

WUEm :يةكفاءة استخدام المياه تحت ظروف الحقل المثال

) 15( والتي تمثل كفاءة استخدام المياه تحت ظروف الحقل الفعلية وبتعويضها فـي المعادلـة ) 14(ومن المعادلة -:نحصل على

ETy

ETyWUE

cm

adjar =

y

ETET

yWUE

m

c

adj

ar ×=

-:ومنها نحصل على

)16 .................... ( ETET

yyWUE

cadj

mar =

-:ناذ إWUEr :الكفاءة النسبية الستخدام المياه.

وللمزيد مـن التفاصـيل عـن . 92Microsoft Quick Basic version 19الحاسوبي بلغة وقد تم كتابة اإلنموذج

).2008(برنامج المحاكاة الحاسوبي يمكن الرجوع الى الزيدي

النتائج والمناقشة

: ETadjنتح للمحصول -تأثير نسبة االستنزاف الرطوبي على التبخر

. ETadj) الـذرة الصـفراء (نتح الحقيقـي للمحصـول -ي على التبخرتأثير نسبة االستنزاف الرطوب) 2( يبين الشكل نتح الحقيقي أو الفعلي للمحصول ، وهذا يدل -ويالحظ انه بزيادة االستنزاف الرطوبي ولتناسق االرواء نفسه يقل التبخر

صـعوبة بسـبب ) Ks 1>(على انه كلما ازداد االستنزاف الرطوبي أدى ذلك إلى ازدياد تعرض المحصول لإلجهـاد عـن ETadjللمحصـول ) الحقيقي أو الفعلـي (نتح -انتزاع الماء من سطح حبيبات التربة ،ومن ثم تقل قيمة التبخر

وعلـى الـرغم مـن أن قيمـة . في حالة عدم تعرضه ألجهاد الشد الطـوبي ) ETc(نتح الكامن للمحصول -التبخرغير ثابتـة لنسـب ETadjيشير إلى أن قيمة الـ ) 2(اال أن الشكل 0.55لمحصول الذرة هي ) P(االستنزاف الحرج ، 0.55كما يتضح ذلك من عدم تطابق المنحنيات في الشكل لقيم األستنزاف الرطوبي أقل مـن % 55استنزاف اقل من

.بسبب عدم تناسق االرواء% 55وهذا يدل على أن هناك مساحات ومناطق في الحقل تزيد نسبة االستنزاف فيها عن :نتح الحقيقي للمحصول - اسق االرواء على التبخرتأثير تن

ولحـاالت مختلفـة مـن ETadjنتح الفعلي أو المعدل للمحصـول -تأثير تناسق االرواء على التبخر) 3(يبين الشكل للمحصول يقل مع قلة درجة التناسق في توزيع الميـاه داخـل ETadj نتح-و يالحظ أن التبخر. االستنزاف الرطوبي

ويرجع ذلك إلى أن عدم التناسق في توزيع المياه داخل الحقل يؤدي إلى تعرض بعض االجزاء في الحقل إلـى . الحقلنـتح الحقيقـي -إجهاد اكبر مما تتعرض له أجزاء أخرى في الحقل نفسه وللرية نفسها ، وهذا يؤدي إلى جعل التبخـر

جزاء لم تسد احتياجاتها المائية للمحصول ،وذلـك نتح للمحصول الن هذه اال-للمحصول في هذه االجزاء اقل من التبخر .ناتج عن عدم التناسق في توزيع المياه خالل عملية االرواء


31

430

460

490

520

550

580

610

640

670

700

730

10 20 30 40 50 60 70 80 90

خرلتبا

-ي قيقلحح انت

ETad

j -لم م

-

(%) االستنزاف الرطوبي

(Ucc=65%) (Ucc=75%) (Ucc=80%)

. نتح الحقيقي للمحصول-الرطوبي على التبخر فيبين تأثير االستنزا) 2(ل الشك

400

450

500

550

600

650

60 65 70 75 80 85 90 95 100

ر بخالت

- ي قيقلحح انت

ETad

j -لم م

-

Ucc(%) تناسق االرواء

(Dr=90%) (Dr=80%)

.نتح الحقيقي للمحصول لثالث حاالت من اإلستنزاف الرطوبي-االرواء على التبخرتأثير تناسق ) 3(كل الش


32

:تأثير تناسق األرواء و االستنزاف الرطوبي على اإلنتاج تأثير االستنزاف الرطوبي على اإلنتاج النسبي للمحصول عند مستويات من تناسق األرواء، ) 4(يبين الشكل

الطـرف األيسـر مـن (بزيادة االستنزاف الرطوبي، اذ تزداد نسبة النقص باإلنتاج ولوحظ أن انتاجية المحصول تقل القيمة ما بين القوسين في الطـرف األيمـن مـن نفـس (نتح للمحصول -مع زيادة نسبة النقص بالتبخر) 12المعادلة نـتح الحقيقـي مـع -بخريتساوي الت" فعندما يكون العجز في االرواء صفرا. الناتج عن االستنزاف الرطوبي) المعادلةوتـزداد هـذه ". نتح الكامن أو األقصى للمحصول ،وبالتالي يصبح النقص في نسبة األنتاج هو اآلخر صـفرا -التبخر

أن قيمة االنتاج النسبي للمحصـول " ويالحظ من الشكل أيظا. Ks 1>النسبة بتعرض المحصول إلى نقص في الرطوبة %55وعلى الرغم من أن معدل استنزاف الحقل اقـل مـن . لمياه داخل الحقلتزداد بزيادة درجة التناسق في توزيع ا

فان االنتاج النسبي يقل عن واحد الن عدم تناسق الري يؤدي إلى جعل ) نسبة االستنزاف الرطوبي الحرجة للمحصول ( ".يحه سابقا، وذلك وفقا لما تم توض%55في الحقل يزيد عن ) المساحات (االستنزاف الرطوبي في بعض الخاليا

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

10 20 30 40 50 60 70 80 90االستنزاف الرطوبي (%)

(Ya/

Ym

ي (سبالن

ج نتااال

(Ucc=65%) (Ucc=75%) (Ucc=80%) (Ucc=90%) (Ucc=100%)

.الرطوبي على اإلنتاج النسبي فيبين تأثير االستنزا) 4(الشكل

:WUEr العالقة بين االنتاج النسبي مع الكفاءة النسبية الستخدام المياه

WUErخدام المياه العالقة التي تربط بين االنتاج النسبي للمحصول مع الكفاءة النسبية الست) 5(يبين الشكل ، ولوحظ أن الكفاءة النسبية الستخدام المياه تقل مع زيادة االنتاج النسبي للمحصول ، وذلك الن اإلنتاج يزداد الى حـد

وحيث أن نسبة الزيادة في األنتاج تكون عادة أقل من نسـبة . للمحصول خالل الموسم معين بزيادة كمية المياه المضافة .تقل مع زيادة مياه األرواء WUErاء فإن إنتاجية وحدة الماء المستخدمة الزيادة في مياه األرو

:DWR تأثير تناسق االرواء فى نسبة ماء البزل

يمثل النسبة بين كمية مياه التخلل العميق DWR (Drainage Water Ratio(إن مصطلح نسبة ماء البزل )deep percolation (ية أو البزل إلى كمية مياه الري الكل)أما متطلبـات الغسـل )نتح زائدا التخلل العميق -التبخر ،)LR (Leaching Requirement فقد عرفها)Luthin, 1978 ( بأنها كمية المياه المضافة والتي تزيد عن االستهالك

، ويمكـن حسـاب )توازن ملحي(المائي لغرض غسل األمالح وإبقاء المستوى الملحي للتربة عند مستوى ملحي مقبول -:وكما موضح في المعادلة اآلتية Diw على عمق ماء الري Ddwمتطلبات الغسل من حاصل قسمة عمق ماء البزل

(17).................................... . DD

iw

dwLR =


33

-:اذ إن LR :ت الغسل متطلبات او احتياجا(%)

Ddw : عمق ماء البزل Diw : عمق ماء الري

y = 1.4358x2 - 3.0135x + 2.5822R2 = 0.9975

0.95

1

1.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

0.55 0.65 0.75 0.85 0.95

(Ya/Ym) االنتاج النسبي

WU

Erياه الم

م خداست البيةنس الءةكفاال

. WUErيبين العالقة بين اإلنتاج النسبي والكفاءة النسبية الستخدام المياه) 5(الشكل

0

20

40

60

80

100

120

60 65 70 75 80 85 90 95 100

Ucc (%) تناسق االرواء

م)(مل

ل بز الماء

ق عم

ل عدم

0

100

200

300

400

500

600م)(مل

ي لرء ا مامق عدلمع

Ddw عمق ماء البزل Diw عمق ماء الري

مق ماء الري ومعدل عمق ماء البزل لحاالت مختلفة من األستنزاف يبين تأثير تناسق االرواء فى معدل ع) 6( الشكل .الرطوبي والري الناقص التي شملتها الدراسة


34

) 6(وعلى هذا األساس فان نسبة ماء البزل تلبي جزءا من متطلبات الغسل او تزيد عنها ويبـين الشـكل حت حاالت مختلفة من االستنزاف الرطوبي التـي تأثير تناسق االرواء فى معدل عمق ماء البزل للحقل خالل الموسم ت

شملتها الدراسة الحالية ، اذ يالحظ أن معدل عمق البزل يزداد مع قلة درجة تناسق االرواء على الرغم من وجود الري ) مياه بزل(الناقص، أي إنه حتى لعمق االرواء الذي هو باألساس غير كاف للمحصول نالحظ وجود فواقد تخلل عميق

فـي ) المساحات(، وتزداد كلما قلت درجة تناسق توزيع مياه الحقل ويرجع سبب ذلك إلى حصول بعض األجزاء للحقلالحقل ، على عمق ماء يزيد عن االستنزاف الرطوبي لتلك األجزاء والذي يذهب ضائعات تخلل عميق والتي بـدورها

وجود الري الناقص توجد هناك فواقـد تخلـل ، وبعبارة أخرى إنه حتى في حالة LRتلبي جزءا من متطلبات الغسل ، ناتجة عن عدم التناسق في توزيع المياه خالل عمليـة االرواء LRتلبي جزءا من متطلبات الغسل ) مياه بزل (عميق

.يبين تأثير تناسق االرواء فى نسبة ماء البزل ) 7(والشكل

00.020.040.060.08

0.10.120.140.160.18

0.2

60 65 70 75 80 85 90 95 100(%) UCC تناسق االرواء

DW

Rل بز الاء مسبة

ن

لحاالت مختلفة من األستنزاف الرطوبي والري DWRمعدل تأثير تناسق االرواء فى نسبة ماء البزل يبين ) 7(الشكل

.الناقص التي شملتها الدراسة

االستنتاجاتأوضحت النتائج ان نسبة النقص في اإلنتاج تزداد بزيادة االستنزاف الرطوبي وتقل مع زيادة درجة تناسـق

الـري (للمحصول يزداد بزيادة تناسق االرواء ويقل بزيادة االسـتنزاف الرطـوبي نتح الحقيقي -ان التبخر. االرواء،أما فيما يتعلق بالري الناقص وعالقته بكفاءة استخدام المياه فقد أوضحت النتائج ان الكفاءة النسبية السـتخدام ) الناقصص في الري ، وهذا يـدل علـى ان تحت الري الناقص تزداد مع زيادة االستنزاف الرطوبي ونسبة النق WUEr المياه

الري الناقص يؤدي الى الحصول على كفاءة عالية في استخدام المياه داخل الحقل ، كما بينت الدراسة أن الكفاءة النسبية نتح للمحصول تـزداد -تقل بشكل طفيف بزيادة درجة تناسق االرواء وذلك الن قيمة التبخر WUErفي استخدام المياه اسق االرواء التي تؤدي إلى زيادة اإلنتاج أيضا ، ولكن نسبة الزيادة في اإلنتاج تكون اقـل مـن نسـبة بزيادة درجة تن

Kyقيمـة معامـل اإلنتاجيـة (نتح ، ويعتمد ذلك على حساسية المحصول للنقص فـي الرطوبـة -الزيادة في التبخر . ، وإن ضائعات الرشح العميق تقل مع زيادة التناسق) للمحصول

بـين ةبين اإلنتاج الحقيقي إلى أعلى إنتاج تتناسب مباشرة مع النسب ةت الدراسة أيضا إلى أن النسبلوتوص ، ولوحظ أن الكفاءة النسبية الستخدام المياه تقل مع زيادة االنتاج االستهالك المائي الفعلي إلى االستهالك المائي األقصى

كمية المياه المضافة للمحصول خالل الموسم ، وبذلك تقـل إنتاجيـة النسبي للمحصول ، وذلك الن اإلنتاج يزداد بزيادةبنسبة مهمة حتى في حالة الري ) بزل(وقد أوضحت الدراسة بوجود مياه تخلل عميق .WUErوحدة الماء المستخدمة

.الناقص وذلك بسبب عدم تناسق األرواء


35

المصادر1- FAO ,(1979) .Yield response to water .Irrigation and Drainage paper NO.33, Rome ,United

Nations. 2- FAO,(1998). Crop evapotranspiration guidelines computing cropwater requirements

Irrigation and Drainage paper NO.56, Rome, Italy. 3- Kirda ,C.(2002). Deficit irrigation scheduling based on plant growth stages showing water

stress tolerance. In: Deficit Irrigation Practices. Water Report NO.22. FAO, Rome, Italy.

4- Luthin, J., N., 1978. Drainage Engineering. Robert E. Krieger Publishing Company, Huntington, N.Y.

5- Oweis,T. and Hachum,A.(2004) .Water harvesting and supplemental irrigation for improved water productivity of dry farming systems in west Asia and north Africa. Natural Resource Management Program, International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA) .Aleppo , Syria, October , 2004.

6- Yasin, H.I.(1985) .Effect of riser height and pressure on uniformity of water distribution under stationary sprinkler system. M.Sc.,University of Mosul, Iraq.

، تأثير تناسق االرواء في االنتاج تحت الري بالرش الناقص، رسالة ماجستير، )2008( الزيدي، باسم محمد نصيف -7 .كلية الهندسة، جامعة الموصل

،محاصيل الحبوب ،دار الكتب للطباعة والنشر،جامعة ) 1987(اليونس ،عبد الحميد احمد، ومحفوظ عبد القادر محمد -8 .الموصل

الذرة الصفراء محليا ، ن، استنباط وتقويم هجن فردية مبكرة للزراعة الخريفية م) 2001(عبد الجليل جلو، رياض -9 .مجلة الزراعة العراقية ، العدد األول ، المجلد السادس

، هندسة نظم الري الحقلي،دار الكتـب للطباعـة والنشـر، ) 1992(حاجم ، احمد يوسف وحقي اسماعيل ياسين -10 ).1992(، جامعة الموصل

، التخطيط االمثل للري الناقص في منطقة الجزيرة أطروحـة دكتـوراه ، جامعـة )2006(شيت ، إيمان حازم -11 .الموصل ، كلية الهندسة

.وزارة النقل والمواصالت ، هيئة األنواء الجوية ، شعبة المناخ ، بيانات يومية غير منشورة -12


السالل الحصويةحماية القنوات المفتوحة باستخدام : نوري

36

السالل الحصويةم حماية القنوات المفتوحة باستخدا خالد ياسين طه علي بهزاد محمد علي نوري

مدرس أستاذ مساعد

قسم هندسة الموارد المائية /كلية الهندسة /جامعة الموصل قسم الهندسة المدنية / كلية الهندسة/جامعة دهوك

الخالصةعن طريق إجراء سلسـلة السالل الحصوية يتناول هذا البحث دراسة مختبرية لحماية القنوات المفتوحة باستخدام

وتضمن البحث إيجاد قيم تصاريف فشـل . عرض ثابتين للقعرمن التجارب المختبرية على قناة شبه منحرفة ذات ميل وطبقة الحماية المستخدمة لجوانب القناة، مع وصف لنمط الفشل تحت تأثير تغيير ميل جوانب القنـاة، وقطـر الحصـى

، 1V:1.5H(، وعدد طبقات الحماية، إذ تم استخدام ثالثـة ميـول لجوانـب القنـاة السالل الحصويةالمستخدم في ملئ 1V:2H ،1V:2.5H( وثالثة أقطار للحصى)ولـوحظ . ملم ولطبقة واحدة وطبقتين من الحماية) 22.25 ،15.9، 11.1

السـلة أثناء التجارب وجود نمطين من فشل طبقة الحماية هما الزحف واالنقالب الناتجان من حركة الحصـى داخـل .الحصوية

، وعدد طبقـات السلة الحصويةلحماية ، وكتلة وقد أظهرت النتائج وجود عالقة طردية بين تصريف فشل طبقة اكما لوحظ أن تصريف فشل طبقة الحماية يزداد بنقصان ميل جوانب القناة، وتم الحصول على معادالت تربط . الحماية

كما تم الحصول على معادالت وضـعية . ، وميل جوانب القناةالسلة الحصوية، وكتلة السلة الحصويةبين تصريف فشل لتحليل البعدي إليجاد تصريف فشل طبقة الحماية بداللة عمق الجريان المنـتظم ، ومعـدل قطـر الحصـى باستخدام ا

كما وضعت طريقة تصميمية إليجاد تصريف فشل طبقة حمايـة جوانـب القنـوات . السالل الحصويةالمستخدم لملئ .السالل الحصويةباستخدام

.ةالقنوات المفتوحة، السالل الصخري :الكلمات الدالة

Protection Of Open Channels Using Gabions

Bahzad Mohammad Ali Noori Khalid Yassin Taha Ali Assistant Lecturer Lecturer

Abstract This research investigates open channel protection using gabions by conducting a series

of laboratory tests on a trapezoidal channel with fixed width and bed slope. In this study, values of failure flowrates are obtained with a description of failure mode under the effect of changing channel side slope, gravel mean diameter, and number of protection layers. Three channel side slopes are tested (1V:1.5H, 1V:2H, and 1V:2.5H), with three gravel diameters (11.1, 15.9, and 22.25)mm, for one and two layers of protection. Two modes of failure have been observed namely sliding and overturning due to the movement of gravel inside the gabions.

Results showed a direct relation between failure flowrate of protection layer and both gabion weight and number of protection layers. It has been obtained that failure flow rate increases with the decrease of channel side slopes. Equations have been obtained relating failure flowrate with both gabion weight and channel side slope. Empirical equations have been obtained using dimensional analysis to estimate failure flowrate as a function of uniform flow depth and gravel mean diameter. A design method has been proposed to protect channel side slopes using gabions. Keywords: open channels, gabions

2009/6/25قبل في 2009/4/15أستلم في


37

: عامة مقدمـة - 1تعرض لها قعر القنوات المفتوحة وجوانبها من المشكالت التي نالت اهتمـام البـاحثين تعد مشكلة النحر والتآكل التي ي

والعاملين في حقل الهيدروليك، إذ تتعرض تلك القنوات وبخاصة جوانبها إلى عوامل التعرية والنحر ؛ نتيجـة السـرع [1][2][3][4] ون فـي هـذا المجـال قام الباحث. العالية للجريان التي تؤدي إلى إلحاق الضرر الكبير في تلك القنوات

بإجراء الدراسات المختبرية والنظرية باستخدام عدة تقنيات لحماية المنشآت الهيدروليكية ، والقنـوات المفتوحـة مـن مشكالت التعرية والنحر وللحصول على حماية ذات استقرارية عالية مقاومة للقوى الخارجية المؤثرة ومن تقنيات هـذه

:الحماية ما يأتي .Riprapالحماية بالتبطين بالحجارة 1. .Concrete blocksالحماية باستخدام الكتل والصبات الكونكريتية 2. .Gabionsالصخرية الحماية باستخدام السالل 3.

من التقنيات الحديثة والمثالية التي أثبتت نجاحها في منشـآت هيدروليكيـة السالل الصخرية تعد تقنية الحماية باستخدام على الـرغم مـن أن كلفـة .عديدة ، مثل السدود الغاطسة ، والمساقط المائية ، والجدران الساندة ، وفي تهذيب األنهر

هي ثالثة أضعاف كلفة الحماية بالتبطين بالحجارة، إال أنها نالت اهتماما وانتشارا كبيرين في العالم، إذ بالسالل الحماية . [5][6]تفوق استقرارية طبقة التبطين بالحجارة واستقرارية الكتل الكونكريتية ، تعطي تلك الحماية استقرارية تعادل

األســــالك المقاومــــة للصــــدأ مملــــوءة مشــــبكات مــــن بأنهــــا الســــاللتعــــرف عنـدما Reno Mattressتسمية فرشة رينـو السالل بالصخور، وتشكل تراكيب متصلة مع بعضها ، وقد يطلق على

حة الســــطحية إلــــى االرتفــــاع كبيــــرة ، تكــــون النســــبة بــــين المســــا إذ تصـــنع مـــن ســـلك مغلـــون ، وتكـــون فتحاتهـــا صـــغيرة وأبعادهـــا أكبـــر مـــن أبعـــاد

.[7] الجابيون :[8] هيبالسالل إن أهم ميزات تقنية الحماية

لى أسـس إن كلفة استخدامها في معظم المنشآت الهيدروليكية واطئة ، ألنها ال تحتاج إ): Low Cost(واطئة الكلفة 1. .عند اإلنشاء ، وتكون ذات صيانة سهلة وقليلة، ال تحتاج إلى معدات ثقيلة أو أيد عاملة ذات مهارة خاصة

ومتانتها تزداد مع الزمن ، إذ تترسب المواد الطينية والغرينية بين مسـامات السالل إن قوة ): Durability(المتانة 2. كتلة واحدة ذات متانة عالية لمقاومة الظروف الخارجية والقوى المسـببة الصخور التي تمأل السالل محولة السالل إلى

.لفشلهامختلف القوى المسـببة للهبـوط بالسالل تتحمل الحماية بمرونة عالية ، ألنالسالل تتمتع ): Flexibility(المرونة 3.

د إنشـائها فـي المواقـع التـي على ترب غير مستقرة ، أو عنالسالل هذه الخاصية مهمة عند إنشاء . بدون أن تتهشم .تتعرض إلى التيارات المائية العالية

منشآت بزل حرة، فأثناء استخدامها في حماية المنشآت الهيدروليكيـة تمنـع السالل تعد ): Permeability(النفاذية 4. .خلفها) Hydrostatic heads(تكون الشحنات الساكنة

على إدامة البيئة إذ تسمح للنباتات بالنمو من خاللها مما يزيد مـن السالل فضال عن الميزات المذكورة في أعاله تعمل .مقاومتها وتضيف جاذبية وجمال للموقع

:ألمختبريالعمل - 2 ) Z:1( رملية شبه منحرفة بميول مختلفـة لجوانـب القنـاة قنوات إن برنامج تجارب البحث يتضمن إنشاء

سـالل استخدام ثالثة أحجام من الحصى لملـئ يتضمن أنموذج كل. على التوالي ) 1:2.5و 1:2، 1:1.5 (مقدارها إن .لكل أنموذج ةطبقتان من الحمايو واحدةطبقة ملم على التوالي وباستخدام )22.25و Dm =11.1 ،15.9(الحماية

ير قناة خرسانية مسـتطيلة إلـى تجارب ، تم عن طريق تحوالفي ةالمستخدمالقناة الرملية األسلوب الذي اتبع في بناء وإن . ، وميل جوانب متغير 0.01متر ، وميل طولي للقعر 0.3، وعرض القعر أمتار 6قناة رملية شبه منحرفة طولها

:))1(الشكل الحظ (عملية التحوير تضمنت األجزاء اآلتية إن . عمودية على اتجـاه الجريـان ) متر 0.8(وأخرى في نهايته بعرض القناة الرملية في بداية ) Sill(إنشاء عتبة 1.

الهدف من إنشاء العتبتين هو استخدامهما بوصفهما منسوبا مرجعيا للحصول على الميل المطلوب لقعـر القنـاة شـبه .المنحرفة

Transition(انتقـال كمنطقتـين وأخرى عند نهايته، إذ يعمـالن القناة الرملية عند بداية ) Ramp(إنشاء منحدر 2.Zones (وقعر القناة شبه المنحرفةالمستطيلة بين قعر القناة الخرسانية ،.

توصيلتان مقتربتان من جوانب ميل القناة تعمالن على أنهما منطقة انتقال للجريان بين جـدران القنـاة الخرسـانية 3. وتوصـــــيلتان مبتعـــــدتان. المســـــتطيلة ، وبدايـــــة القنـــــاة شـــــبه المنحرفـــــة


38

على أنهما منطقة انتقال للجريان من نهاية القناة شبه المنحرفة إلى جدران القناة الخرسانيةعن جوانب ميل القناة تعمالن .الهدف من إنشائهما هو جعل الجريان انسيابيا وغير مضطرب عند مدخل القناة شبه المنحرفة ومخرجها. المستطيلة

.0.01ي للقعر متر، و ميل طول 0.3أمتار، وعرض قعر 6قناة شبه منحرفة رملية بطول 4.

.سم20×سم20ثالثة أحجام للحصى لحماية القناة بأبعاد سالل حصوية باستخدمت 5.

هو عبارة عن تـدرج ) Conventional gravel filter(يفصل بين القناة الرملية، وطبقة الحماية المرشح التقليدي 6. .[9] من الحصى يصمم حسب معايير خاصة

مع مقطع عرضيللقناة الرملية ر أفقي منظو): 1(الشكل

:مواصفات المواد المستخدمة في التجارب -3 ):Gravel Specifications(مواصفات الحصى .31

إن اختيار حجم الحصى لكل أنموذج يتم بتمرير الحصى من . ثالثة أحجام للحصى بحثاستخدم في هذه ال . فيكون حجم الحصى المطلوب للنموذج هو معدل حجم المنخلين منخل معلوم الحجم، ومن ثم ارتداده على منخل آخر،

لنماذج الحصى باستخدام طريقة تستند (Angle of internal friction (φ))كما تم إيجاد زاوية االحتكاك الداخلي م س 30× سم 50لكل أنموذج إذ يتم وضع الحصى على لوحة خشبية ) Angle of repose(على قياس زاوية االستكانة

من يكون سطح اللوحة الخشبي مشابها لسطح جوانب القناة التي يوضع عليها الحصى. يتم تحريكها بزاوية عن األفق) 1(ويوضح الجدول . لكل أنموذج باستخدام طريقة األسطوانة الحجمية) Sρ(وتم إيجاد الكثافة الكتلية . حيث الخشونة

.في التجارب المختبريةمواصفات الحصى المستخدم

مواصفات الحصى المستخدم في التجارب): 1(الجدول

رقم األنموذج

يمر من منخل )ملم(

يرتد على المنخل )ملم(

Dm

)ملم(

)Sρ(الكثافة

)3سم/غم(

زاوية االحتكاك درجة) φ(الداخلي

34.4 2.623 11.1 9.5 12.7 األول

35.7 2.648 15.9 12.7 19.1 الثاني

37 2.688 22.25 19.1 25.4 الثالث

السالل الحصوية 0.015طبقة المرشح

رمل القاعدة ) 1- 1مقطع () xتفصيل (

) xتفصيل (

انحدار المقدم

جميع األبعاد باألمتار

0.3

1.5

0.8 0.7 6 0.7 0.8 1

1

انحدار المؤخر


39

):Gabions Specifications(السالل الحصوية مواصفات 2 .3

وتمت خياطـة أكيـاس . ملم) 5(ملم، وفتحات ) 0.5( بسمكالحماية سالل استخدمت أكياس النايلون المشبكة في صنع سم، ملئت هذه األكياس حسب الوزن المطلوب لكل نوع من 20× سم 20النايلون على شكل حقائب مربعة الشكل بأبعاد

السـالل الحصـوية تكون المفاصل بين . لكل نوع Dmبمقدار للسلة الحصوية الحصى للحصول على السمك المطلوب واستوجب هذا األمر . عند وضعها على جوانب القناة، لكي ال تقع المفاصل على خط واحد) طريقة الحل والشد(متخالفة .سلة حصويةسم لتمثل نصف 10× سم 20 بأبعادسالل حصوية ير تحض

ـ المستخدمة في التجارب، كما للسالل الحصوية ) φg(تم قياس زوايا االحتكاك الداخلي م تحديـد صـالدة ت)Solidity ( فـي . ولكل نوع من الحصى المستخدم والتي هي عبارة عن صالدة وجه مـادة الحمايـة السلة الحصوية

.هي مادة صلدة متماسكة تعمل كقطعة واحدةللسلة الحصوية أن وجه مادة الحماية افترض ة الحالية، الدراســالدة ــيم صـ ــاد قـ ــم إيجـ ــوية تـ ــالل الحصـ ــة السـ ــق المعادلـ ــتخدمة بتطبيـ المسـ

:[10] اآلتية

d . . .x W

aS

g

ρl= ........(1)

السلة طول = x ، )غم(السلة الحصوية كتلة = Wg ، ) بدون وحدة(السلة الحصوية صالدة = a :إذ أنالسلة سمك = d و )3سم/غم ( الكثافة الكتلية للحصى= Sρ،)سم(السلة الحصوية عرض = l ،)سم(الحصوية .) Dm=d في البحث الحالي ) (سم( الحصوية .المستخدمة في التجاربالسالل الحصوية يوضح مواصفات ) 2(الجدول

المستخدمة في التجاربالسالل الحصوية مواصفات ): 2(الجدول

: طريقة إجراء التجارب المختبرية .33

على القناة الرملية بالطريقة الموضحة في الشكل السالل الحصوية توضع، التجارب إلجراءبعد تهيئة القناة المختبرية عماق الجريان، ويتم بعد ذلك إجراء التجارب بتشـغيل المضـخة فحص يتم تهيئة وتصفير مقاييس أكل في بداية ). 2(

ومن الشروط األساسية لكل تجربة الحصـول . بالسالل الحصوية شبه المنحرفة المحميةالقناة وبجريان قليل يدخل إلى صف على جريان منتظم ومستقر وللتوصل إلى ذلك استخدمت ثالثة مقاييس لقياس أعماق الجريان، وضع األول في منت

بعـد تشـغيل المضـخة، وإمـرار . متر أعلى وأسفل المقياس األول 1.5ووضع الثاني والثالث على بعد القناة الرملية على العمق نفسه يتم الحصول وباستخدام البوابة في نهاية القناة يكون الجريان منتظما عندما القناة تصريف معين داخل وفـي حالـة . القنـاة الرمليـة على طول السالل الحصوية حظة وضعية ويتم في كل تجربة مال. عند المقاييس الثالثة

وقيـاس الهـدار وعدم وجود أية حركة فيها يتم تسجيل عمق الجريان، وارتفاع الماء فوق السالل الحصوية استقرارية .التجربةبعد ذلك يتم زيادة الجريان بصورة تدريجية وتطبيق األسلوب السابق نفسه في إجراء . درجة حرارة الماء

ــة ــرة الزمني ــة إن الفت ــل الالزم ــت أق ــة ليس ــورة تدريجي ــان بص ــدل الجري ــادة مع لزيالسالل بعد كل زيادة في التصريف، تراقب حركة . السالل الحصويةدقيقة حتى في حالة عدم وجود حركة في 40من

لـى ي التجارب لحين الحصول عيتم االستمرار ف. المتحركة ونوعية حركتهاالسالل ، ويحدد عدد القناةبدقة على طول مـن مكانهـا السالل الحصـوية لطبقة الحماية عندما تتحرك ) Failure flowrate(الفشل المرحلة النهائية، التي تمثل

تم إجراء .معرضة طبقة المرشح وجوانب القناة الرملية إلى تيارات سطحية قوية تعمل على غسل المرشح والرمل معا لقد لوحظ أثناء التجارب أن فشل طبقة الحماية. تصريف فشل طبقة الحمايةتجارب للوصول إلى 205

Dm )ملم( زاوية االحتكاك الداخلي )a(الصالدة )غرام( Wgالكتلة )φg (درجة

1.11 700 0.6011 35

15.9 900 0.5344 36.3

22.25 1250 0.5225 38.5


40

اهتزازا موقعيا بسيطا، ومن ثم يبدأ الحصى داخل السلة بالحركة امن موقعهالسلة الحصوية بدأ أوال باهتزاز يإلى السلة تعرض ت، أو قد السلةى اختالف سمك نتيجة لزيادة التصريف، ويتجمع عند الركن مما يؤدي إلالسلة إلى أسفل

في السلة الحصوية إلى انقالب كلي، وهذه الحاالت تزيد من عدم استقرارية احركة أفقية باتجاه الجريان نتيجة لتعرضهإن نمط الفشل السائد في اغلب التجارب . حماية القناة، وتكون مترافقة مع انهيار طبقة المرشح والرمل وحدوث الفشل

، )1V:1.5H(بالنسبة لميل جوانب القناة و. )1V:2.5H( و)1V:2H(هو االنقالب الكلي للجابيونات وخاصة للميول ل السالل الحصوية تركز موقع فش. السفليةالسالل ةالمترافقة مع حركالسالل الحصوية حدث الفشل نتيجة لزحف

أثناء وصفه [11] [Ahmed,1988]مشابهة لما ذكره وهذه الحالة للقناةواألخير في الثلث الوسطي التجارب ألغلب نتائج تصاريف ) 3(يبين الجدول ). Riprap(لحالة الفشل التي حدثت لطبقة حماية جوانب القنوات المفتوحة بالحجارة

.بالسالل الحصويةفشل الحماية

:تحليل النتائج المختبرية ومناقشتها. 4

وساطة دراسة العوامل المؤثرة في تصريف فشل الحماية بالسالل الحصوية،ثم استخدام تحليل النتائج المختبرية تم ب إن .للحصول على معادلة عامة لتصريف فشل الحماية بالسالل الحصوية طريقة التحليل البعدي لتلك العوامل

:العوامل المؤثرة في تصريف الفشل 4.1

):Wg(كتلة السالل الحصوية 1.41.لتجارب إلى وجود عالقة طردية بين تصريف الفشل وكتلة السلة الحصوية وللميـول المسـتخدمة فـي أشارت نتائج ا

إن سبب زيادة قيمة تصريف الفشل بزيادة كتلة السلة الحصوية يعـود . التجارب ولحالتي الحماية بطبقة واحدة وطبقتينلقوى المحركة ل االسلة الحصوية، وزيادة مقاومته التي تعمل على استقرارية للسلةإلى زيادة مركبة قوة الوزن العمودية

. في تصريف فشل الحماية بالسالل الحصوية أثناء زيادة كتلة السلة النسب المئوية للزيادة) 4(ويوضح الجدول . الهن تلك النسب تصريف الفشل لنفس ميل جوانب القناة تزداد بزيادة الكتلة،وكذلك فإفي إذ يبين أن النسبة المئوية للزيادة

ورسـمت . تكون أكبر في حالة الحماية بطبقتين عن ما هي عليها في حالة الحماية بطبقة واحدة من السالل الحصـوية .)ب-3(و) أ-3( لشكلينفي ا ولحالتي الحماية بطبقة واحدة وطبقتين العالقة بين تصريف الفشل وكتلة السلة الحصوية

الثلث األول يسار الجريان الثلث الوسطي يسار الجريان الثلث األخير يسار الجريان

الثلث األول يمين الجريان الثلث الوسطي يمين الجريان الثلث األخير يمين الجريان

م رق

ة سلال

يةصو

لحا

4 3 2 1

رقم الصف

اتجاه الجريان

على القناةالسالل الحصوية يوضح طريقة وضع للقناة الرملبة المنظور األفقي ): 2(الشكل


41

السالل الحصويةبتصاريف فشل الحماية ): 3(الجدول

معدل قطر

الحصى

)Dm (متر

كتلة السلة

الحصوية

)Wg (كغم

ميل جوانب القناة

)Z:1(

عمق

الجريان

)y (متر

درجة حرارة

الماء(C˚)

عدد طبقات

الحماية

(N)

تصريف الفشل

)QF (ثا/لتر

0.0111 0.7 1:1.5 0.154 14 1 63.691 0.0159 0.9 1:1.5 0.165 12 1 75.442 0.02225 1.25 1:1.5 0.189 13 1 97.819 0.0111 0.7 1:2 0.147 16 1 71.440 0.0159 0.9 1:2 0.166 16 1 86.880 0.02225 1.25 1:2 0.185 21 1 106.935 0.0111 0.7 1:2.5 0.151 25 1 77.475 0.0159 0.9 1:2.5 0.17 27 1 96.705 0.02225 1.25 1:2.5 0.192 25 1 118.783 0.0111 0.7 1:1.5 0.167 14 2 68.494 0.0159 0.9 1:1.5 0.18 13 2 92.285 0.02225 1.25 1:1.5 0.208 14 2 112.797 0.0111 0.7 1:2 0.158 15 2 79.528 0.0159 0.9 1:2 0.175 16 2 96.702 0.02225 1.25 1:2 0.2 21 2 122.434 0.0111 0.7 1:2.5 0.153 24 2 83.698 0.0159 0.9 1:2.5 0.182 27 2 108.098 0.02225 1.25 1:2.5 0.2 26 2 129.870

النسب المئوية للزيادة في تصريف الفشل بزيادة كتلة السلة الحصوية): 4(لجدول ا

النسبة المئوية للزيادة في تصريف الفشل

تغيير تصريف الفشل ثا/لتر

زيادة كتلة السلة الحصوية

من والى كغم

عدد طبقات الحماية (N)

ميل جوانب )Z:1(القناة

18.5 63.691-75.442 0.7-0.9 1 1:1.5

53.6 63.691-97.819 0.7-1.25 21.6 71.44-86.88 0.7-0.9

1 1:2 49.7 71.44-106.935 0.7-1.25 24.8 77.475-96.705 0.7-0.9

1 1:2.5 53.3 77.475-118.783 0.7-1.25 34.7 68.494-92.285 0.7-0.9

2 1:1.5 64.7 68.494-112.797 0.7-1.25 21.6 79.528-96.702 0.7-0.9

2 1:2 54 79.528-122.434 0.7-1.25

29.2 83.698-108.098 0.7-0.9 2 1:2.5

55.2 83.698-129.87 0.7-1.25


42

:فشل وكتلة السلةتم الحصول على العالقة األتية التي تربط تصريف ال ......(2) 1n

1F Wga Q =

.ةثوابت المعادل= 1nو 1a و )ثا/لتر(السلة الحصوية تصريف فشل = QF :إذ أن R2.مع معامل التحديد 1nو 1aقيم الثوابت ) 5(يبين الجدول

)N = 1(السلة الحصوية العالقة بين تصريف الفشل وكتلة ): أ- 3(الشكل

كغم) Wg(السلة الحصوية كتلة

5060708090

100110120130140150

0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

ميل جوانب القناة (1:1.5)

ميل جوانب القناة (1:2)

ميل جوانب القناة (1:2.5)

ل فش الفريصت

)Q

F (

ترل

ثا/ل فش الفريصت

)Q

F (

ترل

ثا/

كغم) Wg(ة السلة الحصويكتلة

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

ميل جوانب القناة 1:1.5

ميل جوانب القناة 1:2

ميل جوانب القناة 1:2.5

)N = 2(السلة الحصوية العالقة بين تصريف الفشل وكتلة ): ب- 3(الشكل


43

مع معامل التحديد 1nو 1aقيم الثوابت ): 5(الجدول

معامل التحديدR2 1n 1a

عدد طبقات الحمايةN

ميل جوانب القناة)Z:1(

0.98 0.743 82.49 1 1:1.5

0.99 0.693 92.17 1 1:2

0.99 0.732 101.96 1 1:2.5

0.96 0.848 95.58 2 1:1.5

0.99 0.743 103.99 2 1:2

0.97 0.747 112 2 1:2.5

):S = 1/Z(ميل جوانب القناة .2.1 4 رب إلى وجود عالقة عكسية بين تصريف الفشل أشارت نتائج التجا

وأن . وميل جوانب القناة، إذ يزداد تصريف فشل السالل الحصوية كلما قل ميل جوانب القناةوالمؤثرة باتجاه األفقية للسلةوزن قوة ال السبب في ذلك يعود إلى أن تقليل ميل جوانب القناة يؤدي إلى تقليل في مركبة

العمودية للسلة الوزن قوة قناة ، التي تعمل على زحزحة السلة من مكانها، والى زيادة مركبةمواز لميل جوانب الالنسب المئوية للزيادة في ) 6(الجدول ويوضح. المساعدة في مقاومة حركة السلة الحصوية من جهة أخرى .تصريف فشل السالل الحصوية بتقليل ميل جوانب القناة

القناةئوية للزيادة في تصريف الفشل بتقليل ميل جوانب النسب الم): 6(الجدول

النسبة المئوية للزيادة في تصريف

الفشل

تغيير تصريف الفشل ثا/لتر

تقليل ميل الجوانب من والى

)S = 1 / z(

عدد طبقات الحماية(N)

السلة كتلة الحصوية

)Wg (كغم

12.2 63.691-71.44 0.6666-0.5 1 0.7

21.7 63.691-77.475 0.6666-0.4

15.2 75.442-86.88 0.6666-0.5 1 0.9

28.2 75.442-96.705 0.6666-0.4

9.3 97.819-106.935 0.6666-0.5 1 1.25

21.4 97.819-118.783 0.6666-0.4

16.1 68.494-79.528 0.6666-0.5 2 0.7

22.2 68.494-83.698 0.6666-0.4

4.8 92.285-96.702 0.6666-0.5 2 0.9

17.1 92.285-108.048 0.6666-0.4

8.5 112.797-122.434 0.6666-0.5 2 1.25

15.1 112.797-129.87 0.6666-0.4


44

الحصوية نفسها تزداد بتقليل ميل الجوانب، السلة أن النسبة المئوية للزيادة في تصريف الفشل لكتلة الجدول يبينرسمت العالقة بين تصريف الفشل، وميل جوانب القناة في . ولحالتي الحماية بطبقة واحدة وطبقتين من السالل الحصوية

.)ب-4(و) أ- 4( الشكلين

:تم الحصول على العالقة األتية التي تربط تصريف الفشل وميل جوانب القناة

...........(3) 2n2F S a Q =

.ثوابت المعادلة= 2nو 2a و )Z/1(ساوي يميل جوانب القناة و= S :إذ أن

R2.مع معامل التحديد 2nو 2aقيم الثوابت ) 7(يبين الجدول


)Q

F (

ترل

ثا/

)S(ميل جوانب القناة

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

كتلة السلة (Wg= 0.7) كغم



(W 0 7) لة ال لة )


)Q

F (

ترل

ثا/

)S(ميل جوانب القناة

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

كتلة السلة (Wg=0.7) كغم



)N = 1(العالقة بين تصريف الفشل وميل جوانب القناة ): أ- 4(الشكل

)N = 2(العالقة بين تصريف الفشل وميل جوانب القناة ):ب-4(الشكل


45

لتحديدمع معامل ا 2nو 2aقيم الثوابت ): 7(الجدول

معامل التحديدR2 2n 2a

عدد طبقات الحماية(N)

كتلة السلة الحصوية

)Wg (كغم

0.98 - 0.391 54.39 1 0.7

0.99 - 0.494 61.70 1 0.9

0.98 - 0.383 83.22 1 1.25

0.95 - 0.399 58.89 2 0.7

0.91 - 0.303 80.63 2 0.9

0.99 - 0.276 100.91 2 1.25

):N(عدد طبقات الحماية .3.1 4

ويوضـح . وعدد طبقات الحمايـة بالسالل الحصوية أشارت النتائج إلى وجود عالقة طردية بين تصريف فشل الحماية قنـاة بزيادة عدد طبقات الحماية لميل جوانـب ال السالل الحصوية النسب المئوية للزيادة في تصريف فشل ) 8(الجدول

إن نسب هذه الزيادة ليست كبيرة ومؤثرة إذا ما قورنت بنسب الزيادة في تصريف الفشـل . السلة الحصويةنفسها وكتلة فمثال أعطت النتائج نسـبة زيـادة فـي . وللميل نفسهالسلة الحصوية في حالة استخدام طبقة واحدة ، ولكن بزيادة كتلة

السلة من واحدة إلى اثنتين عندما تكون كتلة بالسالل الحصوية ة الحماية عند تغير طبق) 7.5(%تصريف الفشل مقدارها ) 18.5(%في حين كانت نسبة الزيادة في تصريف الفشل مقـدارها ) 1V:1.5H(كغم، وميل الجوانب ) 0.7(الحصوية

نـب نفسـه كغـم ولميـل الجوا ) 0.9-0.7(مـن السلة الحصوية في حالة استخدام طبقة واحدة فقط ولكن بزيادة كتلة )1V:1.5H .(د الزيادة في كتلة . والحال نفسه لبقية الميوللطبقة حمايـة واحـدة السلة الحصوية ووفق ذلك، يمكن ع

ولميل الجوانب نفسه أفضل من الناحية التصميمية من زيادة عدد طبقات الحماية وللميل والكتلة نفسهما ، ألنـه أعطـى عن الجانب االقتصادي المهم ، إذ أن زيادة عدد طبقات الحماية يؤدي إلـى نسبة زيادة في تصريف الفشل أكبر ، فضال

.السلة الحصويةكلفة اكبر من كلفة تغيير كتلة

النسب المئوية للزيادة في تصريف الفشل بزيادة عدد طبقات الحماية): 8(الجدول

النسبة المئوية

للزيادة في تصريف الفشل

تصريف الفشل)N=2(

ثا/لتر

يف الفشلتصر)N=1(

ثا/لتر

ميل جوانب القناة

Z:1

السلة كتلة

الحصوية)Wg (كغم

7.5 68.494 63.691 1:1.5 0.7

22.3 92.285 75.442 1:1.5 0.9

15.3 112.797 97.819 1:1.5 1.25

11.3 79.528 71.44 1:2 0.7

11.3 96.702 86.88 1:2 0.9

14.5 122.434 106.935 1:2 1.25

8 83.698 77.457 1:2.5 0.7

11.8 108.098 96.705 1:2.5 0.9

9.3 129.870 118.783 1:2.5 1.25


46

:التحليل البعدي للعوامل المؤثرة في تصريف الفشل 4.2 :بالعالقة العامة اآلتيةبالسالل الحصوية يمكن التعبير عن أهم المتغيرات التي تؤثر في تصريف فشل الحماية

N)a,,SS,,ρ ,ρρg,y,,f(DQ gwwsmF −= ........(4)

التعجيـل = g، عمق الجريان أثناء حدوث الفشل= yالسلة الحصوية،قطر الحصى المستخدم لملئ = mD: إذ أنظل زاويـة = Sg ، ميل جوانب القناة= S و الكثافة الكتلية للماء= ρw ، افة الكتلية المغمورةالكث= ρs-ρw ، األرضي .عدد طبقات الحماية المستخدمة= N السلة الحصوية وصالدة = tanΦg، aللسلة الحصوية السكون

:على النحو األتي) 4(اغة العالقة يمكن صي (π- theorem)نظرية باي وباتباع طريقة التحليل البعدي وباستخدام

......... (5) 0N)a,,S,ρS,,Dy,

gyQ

(f gm

0.52.5F

1 =′

: إذ أن w

ws

ρρρ

ρ−

) aو ρ′ ،gS(ووفق التغييـرات المسـموح بهـا فـيمكن دمـج الحـدود الالبعديـة ،′=

:يمكن كتابتها بالشكل األتي) 5(وباعادة ترتيب المتغيرات في العالقة ال بعدي واحد ، في حد

4321

mF

x(N)x(S)x)gaSρ(x)Dy(gy CQ 0.52.5 ′= .......... (6)

وإليجاد قـيم ثوابـت المتغيرات، أسس= x4و x1 ،x2،x3 ، فشلال بعدي يمثل معامل تصريفثابت ال = C:إذ أن وكانـت المعـادالت لكل المتغيـرات بيانات الاإلحصائي بعد إدخال )SPSS-Ver 10(تم استخدام برنامج) 6(المعادلة :اآلتي بالشكل

:)R2=0.966(بمعامل تحديد تم الحصول على المعادلة اآلتية لحالة الحماية بطبقة واحدة

0.342(S)0.294)gaSρ(0.278)Dy(gy 0.877Q

mF

0.52.5 −−′= ........... (7)

:)R2=0.93(لحالة الحماية بطبقتين تم الحصول على المعادلة اآلتية بمعامل تحديد

0.485(S)0.446)gaSρ(0.269)Dy(gy 0.717Q

mF

0.52.5 −−′= .......... (8)

0.7434، 1.6574(وهـذه القـيم هـي ) 8(و )7(في المعادالت ) aو ρ′ ،gS(ويمكن التعويض عن معدالت القيم

وبعد التبسيط تصبح تلك المعادالت 2ثا/م) g = 9.81(على التوالي، والتعويض عن قيمة التعجيل األرضي ) 0.5527و :اآلتية لنهائيةا بالصيغة

:لحالة الحماية بطبقة واحدة

0.278m

0.3422.778

DSy3.075QF

−

= ......... (9)

:لحالة الحماية بطبقتين

0.269m

0.4852.769

DSy2.666QF

−

= ............ (10)

والمقاسـة ) 10(و )9( لتينالمقارنة بين قيم تصاريف الفشل المحسوبة مـن المعـاد ) ب_ 5(و )أ_ 5( لشكالنايوضح .مختبريا مع توضيح خط التوافق األمثل


47

:السالللحساب تصريف فشل الطريقة التصميمية .5وذلك بأخذ عامـل ) 10(و )9( لتينإن التصريف التصميمي يجب أن يكون اقل من تصريف الفشل المحسوب من المعاد

،ومن أهداف لكي تكون طبقة الحماية المستخدمة في حماية جوانب القناة أمينة ومستقرة) 1.5(ال يقل عن تصريفي أمان أما الطريقة المتبعة في التصـميم . الساللميمية لحماية القنوات المفتوحة باستخدام هو الحصول على طريقة تص البحث

:فتتضمن الخطوات اآلتية .تها عن طريق إجراء دراسة شاملة للموقعيحدد التصريف األقصى الذي يمر في القناة المراد حماي

طئة تعطي استقرارا أكبر من الميول ذات القـيم اختيار ميل مالئم لجوانب القناة، وعلى أساس أن الميول ذات القيمة الوا .العالية

، ويفضل أن يكون متوافرا في موقع العمل أو قريبا منه؛ السالل المستخدم في ملئ ) Dm(يحدد حجم الحجر أو الحصى .لتقليل كلفة النقل ويحدد عدد طبقات الحماية، ويفضل استخدام طبقة واحدة في البداية

طريق إدخال بيانات عمق جريان الفشـل،ومعدل نن المعادلة اآلتية التي تم الحصول عليها عميحسب عمق الجريان :اإلحصائي) SPSS(،وميل جوانب القناة ولحالتي الحماية بطبقة وطبقتين في برنامج رقطر الحج

............... (11) 0.12S0.771Dy

0.34m=

مختبرياوالمقاسة ) 9(المحسوبة من المعادلة السالل الحصوية مقارنة بين قيم تصاريف فشل ): أ -5(الشكل

خط التوافق األمثل

)ثا/3م(تصريف الفشل المقاس


ب سومحال

3م( )ثا/

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15

N=1

والمقاسة مختبريا) 10(المحسوبة من المعادلة السالل الحصوية مقارنة بين قيم تصاريف فشل ): ب -5(الشكل

)ثا/3م(تصريف الفشل المقاس

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15

N=2 بسومح الشلالف

ف ريصت

3م( )ثا/


48

، ويجب أن يكون تصريف الفشل أكبر من التصريف األقصى ، أي أن ) 10(و) 9( المعادلتين إيجاد تصريف الفشل منوفي حالة عدم تحقيق ذلـك ). 1.5(من حاصل قسمة تصريف الفشل المحسوب إلى التصريف األقصى يساوي أو أكبر

، أو زيادة عدد طبقات الحماية، وفي حالة عدم تحقيق ذلك أيضا يتم اللجوء إلى جرللح يتم اللجوء إلى اختيار حجم أكبر . تغيير ميل جوانب القناة

:االستنتاجات .6

:أن أهم االستنتاجات التي تم التوصل إليها من هذا البحث هي انقالبها نتيجة لحركة الحصـى أوالسالل الحصوية حظ أثناء التجارب المختبرية هو زحف إن نمط الفشل السائد والمال

المتحركة كانـت السالل الحصوية وان معظم واألخير للقناة الرملية الوسطي وتركز موقع الفشل في الثلث. السلةداخل السالل الحصـوية وقد كانت حركة . في القسم السفلي من جوانب ميل القناة القريبة من منطقة اتصال قعر القناة بجانبيها

. موقعها أو زمن حدوث الحركة أثناء إجراء التجربة، المتحركةالسالل منتظمة بحيث ال يمكن توقع عدد عشوائية وغير ــة ــة الحمايـ ــل طبقـ ــريف فشـ ــوية إن تصـ ــالل الحصـ ــة بالسـ ــع كتلـ ــا مـ ــب طرديـ يتناسـ

لتـي تـربط ا) 3(و ) 2( المعادلتينفقد تم الحصول على ، وعكسيا مع ميل جوانب القناة. ، وعدد طبقات الحماية السلة. السـالل الحصـوية ولحالة الحماية بطبقة واحدة وطبقتين من ،وميل جوانب القناةالسلة تصريف الفشل بكل من كتلة

السلة ن زيادة كتلة بالسالل الحصوية إيمكن االستنتاج عن طريق النسب المئوية للزيادة في تصاريف فشل طبقة الحماية ضل من الناحية التصميمية من زيادة عدد طبقات الحماية وللميل نفسـه كونـه لميل جوانب القناة نفسه هو أفالحصوية

ن زيادة عدد طبقات الحماية يسـتوجب أل، فضال عن الجانب االقتصادي )تصريف فشل أكبر( أعطى استقرارا أكبر .السلة الحصويةكلفة أكبر من كلفة تغيير كتلة

. بالسالل الحصويةيجاد تصريف فشل الحماية إل) 10( و) 9(تم الحصول على معادالت وضعية جـر عن طريق تحديـد معـدل قطـر الح بالسالل الحصوية ح طريقة تصميمية إليجاد تصريف فشل الحماية ااقترتم

.الساللالمستخدم في ملئ

المصادر1. Maynord, S. T., Ruff, J. F. and Abt., S. R., (1989), “Riprap Design”, J. Hydr. Eng., ASCE,

115 (7), 937-949. 2. Maynord, S. T., (1995), “Gabion-Mattress Channel-Protection Design”, J. Hydr. Engrg. ,

ASCE, 121 (7), 519-522. 3. Stefano, C. D., and Ferro, V., (1998), “Calculating Average Filling Rock Diameter for

Gabion-Mattress Channel Design”, J. of Hydr. Engrg. ASCE, Vol. 124 No. 9, 975-978. 4. Stevens, M. A., Lewis, G. L. and Simons, D. B., (1976), “Safety Factors for Riprap

Protection”, J. of Hydr. Div., ASCE, 102 (HY5), 637-655. 5. Dawood, B. K., (1999), “Laboratory Study on the Stability of Earth Weirs Protected by

Gabions”, Ph.D. Thesis, Department of Irrigation and Drainage Engineering, Mosul University, Mosul, Iraq (In Arabic).

6. Hanson, G. J., Lohnes, R. A. and Klaiber, F. W., (1986), “Gabions Used in Stream Grade-Stabilization Structures”, Transportation Research Record, No. 1037, 35-42.

7. Technical Paper, (1987), “Maccaferri Gabions”, Printed by Reno Grafica Balogna, Italy. 8. Technical Paper, (2001), “Gabions Baskets and Rock Matresses”, Printed by GEOTAS, 14

Chesterman Street Moonah Tasmania. 9. Herman, J. K., (1984), “Scour Due to Riprap and Improper Filters”, Proc. Hydr. Div, ASCE,

110 (HY10), 1315-1324. 10. Smith, K. V. H., (1979), “Model Testing of Weirs”, Report on a Study Made in

Collaboration with Sir William Halcrow and Partners, Swindan, February. 11. Ahmed, A. F., (1988), “Stability of Riprap Side Slopes in Open Channels”, Ph. D., Thesis,

Southampton University, England.

ة الموصلجامع –تم اجراء البحث في آلية الهندسة

تأثير زاوية الحافة العليا للهدارات الجانبية على خواص الجريان: بونس

49

تأثير زاوية الحافة العليا للهدارات الجانبية على خواص الجريان

احمد يونس محمدإنعام علي قاسم موفق يونس

.قسم هندسة الموارد المائية/ كلية الهندسة / جامعة الموصل

الخالصة

زوايـا لحافـة تم في هذا البحث دراسة أداء الهدارات الجانبية بتغيير ميل حافة الهدار حيث استخدمت ثـالث وقد تم التوصل إلى معادلة لحساب معامل التصريف للهـدار الجـانبي ، عكس اتجاه جريان الماء ) 00،30،60(الهدار

يساعد على ) 30(باالعتماد على رقم فرود وزاوية ميل حافة الهدار الجانبي كما تم التوصل إلى أن الهدار المائل بزاوية للهدار %) 12(مقارنة بحافة الهدار األفقية بينما بلغت قيمة االنخفاض بالشحنة %) 8(انخفاض شحنة الماء فوقها بمقدار

أي يمكن زيادة التصريف المار عبر الهدار الجانبي بزيادة ميل حافة الهدار عكس الجريان وبـذلك ، )60(المائل بزاوية . تصادية مقارنة بالهدار الجانبي بحافة أفقيةيستخدم الهدار الجانبي كمهرب جيد للتصاريف الزائدة فضال عن الناحية االق

) لحالة لقناة مختبرية افقية وتصريف تحت الحرج( مخطط سطح الماء، معادلة التصريف، الهدار الجانبي :المفتاح

Effect of Lip Slope For Side Weir on Flow Characteristics

Ahmed Y. Mohammed Inam Ali Kasem Mwafaq Younis

Mosul University/ College of Engineering/ Water Resources Dept.

Abstract

This paper studies the performance of side weirs by changing the end lip slope of this

weir using three angles (00,30,60) opposite flow direction, depending on Froude number and slope of side weir end lip, an equation for the coefficient of discharge for the side weir has been defined. From the results it was found that the side weir inclined (30) decreases the water head above it by (8%), with respect to horizontal lip of side weir, while this value reach to (12%) when side weir lip inclined (60). This mean increasing the discharge pass over side weir by increasing slope of side weir end lip opposite flow direction, then this weir can be used as a good escape the surplus discharge as well as will be more economy when compared with the horizontal lip side weir. (for horizontal channel and subcritical flow).

2009/6/3قبل في 2008/4/29أستلم في


50

:قائمة الرموز

المعنىالوحدة الرمزµ M/L.T اللزوجة الديناميكية ρ M/L 3 كثافة الماء σ M/T2 الشد السطحيb L عرض القناة المختبرية b2 L سم) 18(عرض القناة الثانوية بعرض Cd - معامل التصريفF - هدار الجانبيرقم فرود مقدم ال g L/T2 التعجيل األرضيh L الماء فوق الهدار الجانبيعمقH L عمق الماء فوق الهدار القياسيH2 L سم) 18(عمق الماء فوق الهدار القياسي للقناة بعرض L L طول الهدار الجانبيQ L3/T التصريف الكلي المار بالقناة الرئيسة q L3/T.L التصريف لوحدة العرض

Q0o L3/T 00(اوية التصريف المار فوق الهدار المائل بز(

Q2 L3/T سم 18التصريف المار بالمعبر ذي العرض Q3 L3/T سم 10التصريف المار بالمعبر ذي العرض Q3

o L3/T 30(التصريف المار فوق الهدار المائل بزاوية( Q6

o L3/T 60(التصريف المار فوق الهدار المائل بزاوية( Qact L3/T التصريف المقاسQthe L3/T المحسوبالتصريفR - رقم رينولدز S L ارتفاع الهدار الجانبيW - رقم ويبر θ - زاوية ميل الهدار الجانبي

:مقدمة

تعتبر الهدارات الجانبية أقدم وأسهل المنشآت الهيدروليكية التي تستخدم في قياس التصـاريف وتنظـيم عمـق من أن تعريف األنواع المختلفة مـن الهـدارات بسـيط و وعلى الرغم ، الجريان وكذلك تعمل كمبددات لطاقة الجريان

.متشابه لكن التطبيق و السلوك الهيدروليكي لكل نوع مختلف تماماإن الهدارات الجانبية والتي تسمى أيضا بالفرعية هي في األساس تعمل كمطفح حر يثبت علـى جانـب القنـاة

. ب الجريان في القناة الرئيسة فوق حافـة الهـدار الجـانبي الرئيسة المرار جزء من الجريان فوقه عندما يرتفع منسواستخدمت الهدارات الجانبية بشكل واسع في منظومات قنوات الري المرار الماء إلى القناة الفرعية أو للتخلص من الماء

.الفائض إلى قنوات المهرب في أعمال الحماية من الفيضانوقد اهتم عـدد مـن ) Specially Varied Flow(متغير مكانيا إن الجريان فوق الهدارات الجانبية هو جريان

فكرة الطاقة النوعية الثابتة فـي ) 1943(فقد طبق دي ماوجي ، الباحثين بدراسة أداء الهدارات الجانبية من عدة جوانب

ثـاك وكومـار وبا ) 1979(ورانج راجو وآخرون ) 1972(وسيرامانيا واواستي ، رات الجانبيةادراسة مواصفات الهد

فقـد درس ) 1973(أما سميث .اعتبروا أن معامل التصريف كدالة لرقم فرود مقدم الجريان) 1991(وجيونك ) 1987(

إليجاد التصريف ومخطط سطح خصائص الجريان فوق الهدارات الجانبية المستطيلة المقطع باستخدام برنامج حاسوبي

كمـا اسـتخدم رامـامورثي . الجريان عند الهدار الجانبيامتداد الهدار الجانبي فضال عن دراسة خصائص الماء على لدراسـة أداء الهـدارات الجانبيـة ذات التصـاريف ) Hydrodynamic(نموذج هيـدروديناميكي ) 1978(وآخرون أن معادلـة دي ) 1979(واثبت كيتر واخرون ، فقد قدما تصميما لهدار جانبي كفوء) 1987(أما آرثر ونايت ، المنتظمة


51

يان فوق الهدارات الجانبية يمكن استخدامها لتخمين التصريف فوق الهدارات الجانبية ذات الحافـة الحـادة مارجي للجر .والعريضة

قاما بدراسة تجريبية لتأثير رقم فرود مقدم الجريان تحت الحرج وارتفاع الهـدار علـى ) 1994(سنك وآخرون بدراسة تجريبية للهدارات الجانبيـة فـي ) 1998( ويلسن كما قام خير اهللا. معامل التصريف للهدار الجانبي المستطيل

درسوا معامل التصريف للهدارات الجانبية ذات الحافة الحادة في الجريـان ) 1999(بورجي وآخرون . القنوات المنحنيةدراسة قدما ) 1999(بنهير وسيلفا .تحت الحرج وقد تطابقت النتائج مع فرضيات دي مارجي حول الطاقة النوعية الثابتة) 2006(رامـورثي وآخـرون . تجريبية لمعامل التصريف للهدارات الجانبية وكذلك تحليل مقارن للمعادالت المختلفـة

درسوا نموذجا للهدار الجانبي نظريا وتوصلوا إلى معادالت لحساب معامل التصريف للهدار الجانبي واستنتجوا بأنه دالة .لرقم فرود وطول وارتفاع الهدار الجانبي

ما تقدم يتضح بأنه لم يتطرق احد من الباحثين إلى دراسة تأثير زاوية ميل الحافة العليا للهدار الجـانبي علـى مإن الهدف من هذا البحث هو دراسة أداء الهدارات الجانبية بتغيير ميل حافة الهدار عكس اتجـاه . خواص الجريان فوقه

ت ميل حافة الهدار الجانبي وتأثير زاوية الميل علـى معامـل فضال عن إيجاد معادلة معامل التصريف لحاال، الجريان .التصريف

:القناة المختبرية وطريقة العمل

اسـتخدمت .جامعة الموصل/أجريت التجارب المختبرية في مختبر الهيدروليك التابع لقسم هندسة الموارد المائية ).1(تسم المر، سم)45(سم وعمقها )30(م وعرضها )10(قناة مختبرية طولها

سـم )18(وضع النموذج في الجزء األخير من القناة بحيث يقسم القناة الرئيسة الى معبرين احـدهما بعـرض صـنع الهـدار الجـانبي مـن مـادة البالسـتيك . سم ووضع الهدار الجانبي بينهما إلمرار الماء)10(واألخر بعرض

)Plexglass ( بطول)وقد اسـتخدم . يمثل نموذج للهدار الجانبي) 2(لمرتسموا، سم من قعر القناة)20(سم وارتفاع ) 38سـم وعـرض )32(هداران قياسيان حادا الحافة لقياس التصريف، األول وضع مقدم الجريان في القناة وكان بارتفـاع

قيست . سم)18(سم وعرض )15(وكان بارتفاع ) سم 18نهاية المعبر (أما الثاني فقد وضع في نهاية النموذج ، سم)30(استخدمت ثالث زوايا لميل الحافة العليا للهدار حيث تم قصها بثالث ). Point gauge(اق باستخدام مقياس العمق األعم

بحيث يكون ارتفاع حافة الهدار الجانبي عند بدايته منخفضة عنها عنـد ، عكس اتجاه الجريان) 00،30،60(زوايا مختلفة المرتسـم . ر سطح الماء على طول الهدار وعلى طول النمـوذج ولكل حالة سجل تغيي، نهايته وحسب الزوايا الموضحة

).1(والمتغيرات التي اعتمدت في البحث موضحة بالجدول ).2(

أبعاد الهدار ومتغيرات الجريان في البحث): 1(الجدول

L cm 38 طول الهدار الجانبي S cm 20 ارتفاع الهدار الجانبي

)θ - )00،30،60 زاوية ميل الهدار الجانبي Q L3/s 18.5-9.7 التصريف

F - 0.616-0.612 رقم فرود مقدم النموذج عدد التجارب

11 مقطع مقدم ) 85(تم قياس أعماق الماء في

الهدار الجانبي وفوقه ومؤخره

:التحليل البعدي

وات المفتوحـة من خالل معرفة المتغيرات الداخلة والمؤثرة في حساب التصريف المار فوق الهدار الجانبي للقن )1(مستطيلة المقطع تم التوصل الى العالقة

Cd=ƒ(Q, b, H, S, L, h, g, σ, ρ, µ, θ) ………………………………………..……(1)

:إذ أنCd :معامل التصريف للهدار الجانبي ،ƒ :دالة العالقة ،Q : التصريف الكلي المار بالقناةL3/T ،b : عـرض

طول الهدار الجانبي : L ،Lارتفاع الهدار الجانبي من قعر القناة : L ،S عمق الماء فوق الهدار القياسي: L ،Hالقناة L ،h : منسوب الماء فوق الهدار الجانبيL ،g : التعجيل األرضيL/T2 ،σ : الشد السطحيM/T2 ،ρ : كثافة الماء

M/L3 ،µ :ميكية اللزوجة الديناM/L.T ،θ :زاوية ميل الهدار الجانبي.


52

القناة المختبرية المستخدمة في التجارب): 1(المرتسم

ة المختبريةالقنا): 1(المرتسم

نموذج الهدار الجانبي): 2(المرتسم

)a (منظر علوي

)b (جانيبمنظر

38cm

10cm

18cm

30o

38cm 84cm 63cm 73cm 258cm

Sharp crested

weir Q

Q

Q2

Q3

S=20y2

y1

θ=0o,3o,6o يف املقطع اجلانيب للقناةتوضيح لزاوية ميل اهلدار اجلانيب


53

وبعد إجراء التحليل البعدي تم التوصل الى العالقة التالية

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= θ

ρσ

ρµ ,,,,,,, 22 gHgHhgHH

QHh

HL

Hb

HSfCd ……….…………(2)

:إذ أن

= Fرقم فرود gHH

Q2

W =2gHρرقم ويبر σ

= Rرقم رينولدز gHHρ

µ

:الى الشكل التالي) 2(وبذلك يمكن اختزال العالقة

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= θ,,,,,,, WRF

Hh

HL

Hb

HSfCd ……………………..……………..(3)

:معامل التصريف للهدار الجانبي

وقيـاس ، الكلي المار بالقناة الرئيسة باستخدام هدار القياس الموضوع مقـدم القنـاة من خالل قياس التصريف تـم ايجـاد ، )سـم )18(مؤخر المعبر (سم باستخدام هدار اخر موضوع مؤخر النموذج )18(التصريف المار بالمعبر ).4(سم من المعادلة )10(التصريف المار بالمعبر

Q3 = Q – Q2 …………………………………………….………………….(4)

:إذ أن

Q3 : تصريف الهدار الجانبي(سم 10التصريف المار بالمعبر( Q :التصريف المار بالقناة الرئيسة

Q2 : سم 18التصريف المار بالمعبر

).5(للهدار الجانبي من المعادلة ) Cd(ومنها تم إيجاد معامل التصريف

Cd = Q3act / Q3the ……………………………………………..……………….(5) :إذ أنQ3the : ويحسب من المعادلة، سم)10(التصريف النظري المار بالمعبر:

Q3the = Qthe – Q2the ……………………………………………….………….(6)

:يحسب من المعادلة) Qthe(وان

bHgQthe2/323/2= ……………………………………………….……….(7)

H :عمق الماء فوق الهدار القياسي للقناة الرئيسة b :عرض القناة الرئيسة

:يحسب من المعادلة) Q2the(وان

bHgQ the2/3

22 23/2= ……………………………………………….……….(8) H2 : سم) 18(عمق الماء فوق الهدار للقناة بعرض وباستخدام التحليل اإلحصائي لها بواسطة برنـامج ، 2من خالل نموذج البيانات المختبرية المدونة في الجدول و

)spss,v10 ( تم استنباط عالقة رياضية لحساب معامل التصريف)Cd ( من رقم فرود وقيمة الزاوية للهـدار الجـانبي ).9(وكما في المعادلة


54

التشبيك المستخدم لرسم مخطط سطح الماء مقدم ومؤخر وعلى امتداد (لمختبرية يمثل نموذج من القياسات ا) 2(الجدول ))8و7(كما موضح في المرتسم ، الهدار الجانبي

θ=3o

H = 9.3 cm H2=5.5 cm Qact= 6 L3/s

u.s at 5 cm s.w (L=38 cm) at 4 cm d.s at 5 cm Distance from

wall (cm) Distance from wall (cm) Distance from wall

(cm) 6 12 6 10 14 18 20 6 12 5 24.8 24.8 4 24.8 24.7 24.4 22.9 20.2 5 25 25.2 10 24.2 24.8 8 24.8 24.7 24.5 23.3 21.6 10 25.1 25.2 15 24.25 24.8 12 24.8 24.7 24.6 24 22.4 15 25.1 25.2 20 25 24.8 16 24.8 24.7 24.6 24 22.7 20 25.1 25.2 25 25.15 24.8 20 25 24.7 24.6 24.1 22.7 30 25.6 24.8 24 25 24.8 24.7 24.1 22.7 28 25 24.8 24.7 24.1 22.5 32 25 24.8 24.7 24.1 22.5 36 25 24.8 24.8 24.1 22.5 39 25 24.8 24.8 24.1 22.5

نموذج من الحسابات) 3(الجدول

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 H

(cm) H2

(cm) b

(cm) b2

(cm)Qthe (l/s)

Q2the (l/s)

Q3the (l/s)

Qact (l/s)

Cd Qact2 (l/s)

Qact3 (l/s)

F

9.47 7.25 0.3 0.18 25.494 10.219 15.275 17.077 0.663 9.067 8.010 0.931 9.15 7.14 0.3 0.18 24.199 9.984 14.215 16.219 0.668 8.820 7.399 0.931 8.45 6.69 0.3 0.18 21.446 9.042 12.404 14.394 0.693 7.844 6.550 0.930 7.22 6.05 0.3 0.18 16.887 7.757 9.129 11.369 0.730 6.556 4.812 0.927 6.73 5.45 0.3 0.18 15.174 6.614 8.560 10.231 0.771 5.453 4.778 0.925 6.03 4.49 0.3 0.18 12.835 4.916 7.919 8.677 0.831 3.896 4.781 0.923 5.2 3.75 0.3 0.18 10.237 3.727 6.510 6.949 0.879 2.866 4.082 0.919 4.48 3.29 0.3 0.18 8.148 3.045 5.102 5.557 0.917 2.301 3.256 0.915 3.51 2.59 0.3 0.18 5.597 2.100 3.497 3.854 0.976 1.549 2.305 0.906 2.88 2 0.3 0.18 4.120 1.400 2.720 2.864 1.020 1.018 1.846 0.898 2.46 1.45 0.3 0.18 3.222 0.838 2.384 2.261 1.048 0.609 1.652 0.889

عمق الماء فوق الهدار القياسي للقناة الرئيسة: 1العمود سم)18(عمق الماء فوق الهدار في المعبر : 2العمود عرض القناة الرئيسة: 3العمود سم)18(عرض القناة عند المعبر : 4العمود

gbHحسب من المعادلة : 5العمود 23/2 2/3

gHbحسب من المعادلة: 6العمود 23/2 2/322

6العمود -5حسب من العمود : 7العمود H3/2*0.586حسب من المعادلة : 8العمود امل التصريفمع: 9العمود ) ce=0.602+0.75(H2/20)( معامل التصريف لمعادلة ريبوك ceحيث ان Q2the*ceحسب من المعادلة : 10العمود 10العمود -8حسب من العمود : 11العمود رقم فرود: 12العمود


55

20

21

22

23

24

25

26

27

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

x

h

θ=0 at 18 cmθ=3 at 18 cmθ=6 at 18 cm

Cd = C1+C2 F2 + C3 θ ……………………………………………………….(9)

:إذ أنC3 ,C2,C1 :ثوابت المعادلة

θ :زاوية ميل الهدار الجانبي F :ويحسب من المعادلة، مقدم النموذج رقم فرود:

ghbhQF /= …………….……………………………………………….(10)

: تصبح كما يلي) 9(وبذلك المعادلة

Cd = 4.02 - 9.09 F2 + 0.0048 θ …………………………………….……….(11)

R2=0.932 )F > 0 (حيث ان قيمة رقم فرود اكبر من صفر

:مخطط سطح الماء للهدار الجانبي

تـم ، بعد إجراء التحليل البعدي للمتغيرات المؤثرة على الهدار الجانبي ومن خالل القياسات المختبرية المأخوذةالفكرة جيدا وتكون دليال على فائدة اسـتخدام هـذا النـوع مـن ربط المتغيرات مع بعضها في مرتسمات حتى توضح

.الهدارات كصمام أمان فضال عن ما ذكر في المقدمة من فوائد هذا النوع من الهداراتعلى التوالي والمسافة األفقية ) 00،30،60(فوق الهدارات ذوات الزوايا ) h(والذي يمثل ارتفاع الشحنة ) 3(من المرتسم

)x (ل حافة الهدار حيث تم قياس ارتفاعات الماء فوق الهدار مباشرة على طو) سم من جـدار القنـاة )18(على مسافة (إن الشحنة تكون اكبر عندما تكون حافـة . فكانت البيانات كما موضحة بالمرتسم) x=38cm(وعلى امتداد طول الهدار

الشحنة في الهدارات التـي تميـل حافتهـا بزوايـا الهدار أفقية أي موازية لسطح الماء في القناة في حين تنخفض هذه) %8(حـوالي ) 30(باالتجاه المعاكس للجريان حيث بلغ االنخفاض في الشحنة عن الحالة األفقية مع الزاوية ) 30،60(

عند نفس التصريف لكل الزوايا، وهذا يدل على ان هذه الهدارات بإمكانها تمريـر ، )%12(بحدود ) 60(وعند الزاوية ريف أعلى من الحالة االعتيادية وعندها ستكون مفضلة عندما تعمل كمهرب للتصاريف الزائدة والتي ال يراد لها أن تصا

.تعبر نقطة معينة في القنواتعنها في ) 3o(يمثل الزيادة في شحنة الماء فوق الهدار في حالة الهدار المائل بزاوية ) h+0.08h(أي إن المقدار

) 6o(يمثل الزيادة في شحنة الماء فوق الهدار في حالة الهدار المائل بزاويـة ) h+0.12h(والمقدار ، حالة الهدار األفقيوقد تكون الحالة معكوسة أي عندما نثبت الشحنة فوق الهدارات فان الهدارات التي تميـل . عنها في حالة الهدار األفقي

أما من الناحية االقتصادية فان هذا الهدار يكـون اقـل حافتها سوف تمرر تصاريف أعلى من الهدار ذو الحافة األفقية ، .كلفة من الهدار االعتيادي الن أبعاد هذا النوع من الهدارات ستكون اقل

عالقة عمق الماء فوق حافة الهدار الجانبي والمسافة األفقية على امتداده): 3(المرتسم

ثا/لتر) 18.5(لتصريف

x (cm)

h (c

m)


56

19

20

21

22

23

24

25

26

27

0 5 10 15 20 25 30

x

h

θ=0 at 4θ=0 at 12θ=0 at 20θ=0 at 28θ=0 at 36

19

20

21

22

23

24

25

26

27

0 5 10 15 20 25

x

h


x (cm)

تم عمل تشبيك ، )00الزاوية (كل سطح الماء قرب وفوق الهدار الجانبي في حالته االعتيادية يمثل ش) 4(المرتسم سم على امتداد الهدار الجانبي واالخر باالتجاه العمودي على حافة الهدار )8(االول بأخذ خمسة مقاطع بفاصلة مقدارها

عند المقطع األول ويكاد يصل إلى حافة الهدار الجانبي على امتداد عرض القناة، اتضح أن سطح الماء يهبط بشكل كبيرسم في المقطع الـذي يليـه ولـنفس )3.5(سم في مقدم الهدار الجانبي ويصل الى )5(الجانبي أي بانخفاض يصل إلى

).0o(التصريف مقارنة مع الهدار ذو الزاوية

والمسافة األفقية على امتداد عرض القناة ) 00(يل عالقة عمق الماء فوق حافة الهدار الجانبي بم): 4(المرتسم ثا/لتر) 18.5(وتصريف

30(والتي تمثل ايضا شكل سطح الماء في حالة الهدار الجانبي الذي يميـل بزاويـة ) 6و 5(من المرتسمات

األول انخفـض على التوالي باالتجاه المعاكس للجريان اتضح أن سطح الجريان عند مقدم الهدار أي في المقطـع ) 60وسم فـإذا )2.5-2(سم بينما في المقاطع األخرى التي تلت المقطع األول كان مقدار االنخفاض يتراوح بين )4.8(بحدود

أما إذا أخذنا الزاوية األخـرى ) .%30-%40(فان الفرق في االنخفاض يكون بين ) 00(ما قارنا هذه الحالة مع الزاوية سـم بينمـا وصـل )5(جريان نجد أن مقدار االنخفاض عند المقطع األول يكون بحدود ايضا باالتجاه المعاكس لل) 60(

)3o(وهذا يعطي نسبة انخفاض اكبر من النسبة السابقة للزاوية .سم)3(االنخفاض في المقاطع األخرى إلى ـ ي المقطـع من خالل ما ذكرناه أعاله نرى أن االنخفاض في سطح الماء أي نقصان العمق عند المقاطع التي تل

األول ال تتأثر كثيرا بزيادة الزاوية الن معظم الجريان يبدأ بالتسارع عند مقدم الهدار الجانبي ،مما يجعل الكمية الكبيرة . من الجريان الجانبي تمر من المقاطع القريبة من مقدم الهدار

والمسافة األفقية على امتداد عرض القناة ) 30(ل عالقة عمق الماء فوق حافة الهدار الجانبي بمي): 5(المرتسم ثا/لتر) 18.5(وتصريف

x (cm)

h (c

m)

h (c

m)


57

19

20

21

22

23

24

25

26

27

0 5 10 15 20 25 30

x

h


والمسافة األفقية على امتداد عرض القناة ) 60(عالقة عمق الماء فوق حافة الهدار الجانبي بميل ): 6(المرتسم

ثا/لتر) 18.5(وتصريف

فوقه مباشرة ، مقدم، واقع مختلفة من الهدار الجانبيوالذي يوضح مخطط سطح الماء في م) 7(من المرتسم من . سم 20يحدث مقدم الهدار الجانبي بمسافة تتراوح بمقدار يالحظ بداية االنخفاض في مخطط سطح الماء . ومؤخره

اما في ). 7a(المرتسم ، سم عند بداية الهدار الجانبي) 2(سم ويستمر االنخفاض حتى يصل ) 6.4(الهدار ابتداء من يالحظ االنخفاض مقدم الهدار أعلى منه عند نهاية الهدار ) 7b(المرتسم ، مخطط سطح الماء فوق الهدار الجانبي مباشرة

.بسبب زاوية ميل الهدار الجانبي في مقدم النموذج، سم) 3إلى 2(الجانبي ابتداء من يالحظ استمرار االنخفاض ) 7c(المرتسم ، الحالة األخرى شكل مخطط سطح الماء عند مؤخر الهدار الجانبي

) 6.8(سم بعدها يأخذ سطح الماء بالرجوع إلى الحالة االعتيادية ليصل ارتفاع الماء إلى )10(في سطح الماء لمسافة . سم

:االستنتاجات

تم في هذا البحث دراسة أداء الهدارات الجانبية بتغيير ميل حافة الهدار حيث استخدمت ثالث زوايا لحافة لحساب معامل التصريف للهدار ) 7(وقد تم التوصل إلى المعادلة ، عكس اتجاه جريان الماء ) 00،30،60(هدار ال

) 30(كما تم التوصل إلى أن الهدار المائل بزاوية . الجانبي باالعتماد على رقم فرود وزاوية ميل حافة الهدار الجانبيارنة بحافة الهدار األفقية بينما بلغت قيمة االنخفاض بالشحنة مق%) 8(يساعد على انخفاض شحنة الماء فوقها بمقدار

لحساب التصريف المار عبر الهدار المائل بزاوية ) 10و 9(وتم التوصل إلى المعادالت ، )60(للهدار المائل %) 12(ة ميل حافة الهدار كما تم التوصل إلى إمكانية زيادة التصريف المار عبر الهدار الجانبي بزياد. على التوالي) 60، 30(

عكس الجريان وبذلك يستخدم الهدار الجانبي كمهرب للتصاريف الزائدة فضال عن الناحية االقتصادية مقارنة بالهدار ).لقناة مختبرية افقية وتصريف تحت الحرج( ،الجانبي بحافة أفقية

h (c

m)

x (cm)


58

يوضح التشبيك المتبع لرسم مخطط سطح الماء مقدم الهدار الجانبي وعنده ومؤخره مخطط): 8(رتسم الم

مؤخر الهدار الجانبي ) c(فوق حافة الهدار الجانبي ) b(مقدم الهدار الجانبي ) a(مخطط سطح الماء ): 7(المرتسم

h

X

y

h

X

y

Xy

h

امتداد الهدار الجانبي

)a( مقدم الهدار الجانبي

)b( فوق الهدار الجانبي

)c( مؤخر الهدار

نبيالجا

اتجاه الجريان

x x اتجاه الجريان

كل قياس األعماق عندها نقاط التشبيك التي جرى سم البعد عن جدران القناة4للمسافة االفقية وسم 5

سم 18المعبر

سم 10لمعبر ا

الهدار الجانبي

y

y


59

:المصادر

1. Borghei S.M., Jalili M.R. and Ghodsian M. (1999). " Discharge Coefficient for Sharp-Crested Side Weir in Subcritical Flow." Jou. of Hydr. Eng., ASCE, 125(10),1051-1056.

2. Chang H. (1991). " Discharge Coefficient of Lateral Diversion From Trapezoidal Channel." Jou. of Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 117(4), 461-475.

3. Hayrullah A. and Yalcin Y. (1998). " Side -Weir Flow in Curved Channels" Jou. of Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 124(3),163-167.

4. Kumar C. and Pathak S. (1987). " Triangular Side Weirs." Jou. of Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 113(1), 98-106.

5. Pinheiro A. and Silva I. (1999). " Discharge Coefficient of Side Weirs Experimental Study and Comparative Analysis of Different Formulas." Proceeding of IAHR.,1-8.

6. Ramamurthy A.S., Qu J. and Vo D. (2006). " Nonlinear PLS Method for Side Weir Flows." Jou. of Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 132(5), 486-489.

7. Ramamurthy A.S., Subramanya K. and Carballada L. (1978). " Uniform Discharge Lateral Weirs." Jou. of Irrig. And Drain. Dev., ASCE, 104(IR4), 399-412.

8. Ranga R., Prasad B. and Gupta K. (1979). " Side Weir in Rectangular Channel." Jou. of Hydr. Dev., ASCE, 105(HY5),547-554.

9. Singh R., Manivanna D. and Satyanarayana T. (1994). " Discharge Coefficient of Rectangular Side Weirs.", Jou. of Irrig. And Drain. Eng., ASCE, 120(4), 812-819.

10. Smith K.V.H. (1973). " Computer Programming for Flow Over Side Weirs." Jou. of Hydr. Dev., ASCE, 99(HY3),495-507.

11. Subramanya K. and Awasthy S. (1972). " Spatially Varied Flow Over Side Weirs." Jou. of Hydr. Dev., ASCE, 98(1),1-10.


SPIتحليل فترات جفاف األمطار شمال العراق باستخدام دليل المطر القياسي : رشيد

60

SPIتحليل فترات جفاف األمطار شمال العراق باستخدام دليل المطر القياسي

انس محمود محمد رشيد مدرس

مركز بحوث السدود والموارد المائية العراق/جامعة الموصل

الخالصة

SPIياسـي يتناول البحث تحليل فترات جفاف األمطار شمال جمهورية العراق باستخدام تقنية دليـل المطـر الق (Standard Precipitation Index) 1941في تحليل سجالت المطر لتسعة محطات مناخية شمال العراق للفترة -

في رسم خرائط رقمية توضح معدالت شدة الجفاف ومعدالت قيم GISوتم استخدام نظام المعلومات الجغرافية . 2002مـن % 56ة السنوات الجافة التي مرت بها المنطقة تشكل تقريبا وتبين من نتائج البحث أن نسب. الجفاف لموقع الدراسة

. فترة الدراسة

.SPI ،GISجفاف، أمطار، توزيع كاما، : الكلمات الدالة

Analysis of Rainfall Drought Periods in the North of Iraq Using Standard Precipitation Index (SPI)

Anass M. M. RasheedLecture

Dams and Water Resources Research Centre University of Mosul / Iraq

Abstract In this research, the standard precipitation index (SPI) was used to analyze rainfall

records between 1941 - 2002 for nine metrological stations in the north of Iraq. In addition, digital maps of average drought magnitude and average drought intensity for the study region had drawn by using geographic information system (GIS). It is concluded that 56% of the study period were drought years.

2009/6/24قبل في 2008/12/31أستلم في


61

المقدمةيعتبر الجفاف من الظواهر الطبيعية البالغة التعقيد والتي بدأ تأثيرها واضحا بشكل كبير على مستوى الحياة علـى الكرة األرضية في العقود األخيرة بسبب التغيرات المناخية التي تعاني منها األرض بسبب ظاهرة االحتباس الحـراري

رة من األرض مسببا مخاطر المجاعة التي بدأت تعاني منها دول عديـدة فـي والذي بدأ يشكل خطرا كبيرا ألجزاء كبيال يعني دائما حصول تصحر في منطقة الدراسة أو هي الجفافأن مصطلح . العالم وخصوصا في قارتي أسيا وإفريقيا

الساقطة على منطقة كلمة مرتبطة بالمناطق الجافة من العالم فقط ولكنها تعني كذلك حدوث أي نقص في كمية األمطارملم في منطقة 1000معينة عن المعدل العام لألمطار في تلك المنطقة، فعلى سبيل المثال أذا كان معدل السقيط يساوي

ملـم كافيـة 800ملم فذلك يعني حصول جفاف في المنطقة بالرغم من أن الكمية 800ما ثم انخفض هذا المعدل إلى .باتي في تلك المنطقةللزراعة ومحافظة على الغطاء الن

[1]يعتبر الجفاف حدث هيدرولوجي متطرف ذو تأثير مباشر على نمط الحياة والنشاطات البشرية علـى األرض اغلب تعاريف الجفاف تشير إلى واحد أو إلى عدد من مكونات الدورة الهيدرولوجية باإلضافة للتأثيرات على األنظمـة

(Wilhite & Glantz)صـنف . [2]ين طبقا لألسلوب العلمي الذي يحلل الجفافالبيئية أو على مستعملي الماء المعنييعتمد تصـنيف الجفـاف مـن النـواحي ). مناخي وزراعي وهيدرولوجي واقتصادي(الجفاف إلى أربعة أصناف [3]

مناخيـة باإلضافة إلى فترة الجفاف وهي خصـائص ) طبيعية أو متوسطة أو عالية جدا(المناخية على درجة الجفاف تكون مرتبطة بموقع معين أو منطقة معينة من األرض وتشكل اإلمطار الدور األساس فيها حيث يؤدي نقص المطر إلى

مجمل التأثيرات على النشاط الزراعي تتمثل بخفض ماء التربة . حد كبير للتأثير على اإلنتاج الزراعي في تلك المنطقةية، والتأثيرات على الخصائص الحيوية للنبات خالل مرحلة النمو، لـذلك أي باإلضافة إلى انخفاض مناسيب المياه الجوف

.تعريف جيد للجفاف الزراعي يجب أن يفسر سهولة تأثر المحاصيل أثناء المراحل المختلفة من نمو المحصوليون واآلبار يشير الجفاف في الهيدرولوجي إلى النقص الحاصل في كمية المياه المتدفقة في األنهار والجداول والع

بينمـا يـرتبط مصـطلح العجـز . باإلضافة إلى التغيير الكبير في حجم المياه السطحية للخزانات والبحيرات العذبـة االقتصادي إلى الفارق بين العرض والطلب أي بمعنى أذا كان اإلنتاج الزراعي يفوق الطلب معنى هذا ال يوجد جفـاف

.لمنطقةبالرغم من احتمالية نقص األمطار في تلك انموذج افتراضي لتحليل الجفاف لكي يستخدم قي تحليـل فتـرات الجفـاف لألغـراض [4] (Şen)طور العالم

Standard)تقنية لتحليل الجفـاف سـميت بـدليل المطـر القياسـي [5] (McKee et al)الزراعية، وضع العالم Perception Index) ورمز لها بالرمز(SPI) ية لألمطار ومناسبة ألهداف عديدة في مجال وتستخدم لعدة مقاييس زمن

. الموارد المائيةتوجد عدة دالئل لتحليل األمطار في العالم بعضها قد يستخدم في منطقة معينة وال يستخدم في أخـرى والـبعض

يـل فـي تحل SPIتم في البحث الحالي استخدام دليل المطر القياسي . األخر عام ممكن إن يطبق في أي موقع من العالم .السجالت المطرية وتحديد السنوات الجافة والسنوات الرطبة ضمن تلك السجالت لشمال جمهورية العراق

SPIدليل المطر القياسي لفهم تأثير نقص األمطار على خصائص رطوبـة التربـة والميـاه الجوفيـة SPIتم تطوير دليل المطر القياسي

دليل المطر القياسي ليناسب عدة مقاييس زمنية لتحليل األمطار، هـذه والخزانات السطحية وجريان األنهار، لذلك صمم فعلى سبيل المثال لتحليل رطوبـة التربـة ومـدى . المقاييس تعكس تأثير الجفاف على األنواع المختلفة لمصادر المياه

لتحليل تغييرات تصاريف استجابتها لتغيرات األمطار نحتاج عند التحليل اعتماد الفترات الزمنية القصيرة لألمطار بينمااألنهار ومناسيب المياه الجوفية وحجم الخزين للخزانات المائية نحتاج عند التحليل إلى اعتماد الفترات الزمنية الطويلـة

يعتبـر . [5]شهرا حسب الغاية من التحلي 24و 12و 6و 3لفترات تبلغ SPIلهذا السبب يتم احتساب قيم . لألمطاراسي دليل نسبي في تصنيف فترات الجفاف والرطوبة حيث يتعامل مع كل محطة مطرية بشكل منفـرد دليل المطر القي

ويمثل المعدل العام للمطر في تلك المحطة الحد الفاصل ما بين تصنيف الجفاف وتصنيف الرطوبة وبذلك فان مصطلح لرطوبة بالمحطات ذات معدالت المطر الجفاف ال يرتبط بالمحطات ذات معدالت المطر الواطئة كما ال يرتبط مصطلح ا

1000العالية، فعلى سبيل المثال أذا كانت كمية المطر الساقطة في سنة ما على المحطة المطرية ذات المعدل المطري ملم تصنف هذه السنة بأنها ضمن السنوات الجافة لتلك المحطة، بينما أذا كانت كمية المطر السـاقطة 900ملم تساوي

ملم تصنف هـذه السـنة بأنهـا ضـمن 120ملم تساوي 100ى المحطة المطرية ذات المعدل المطري في سنة ما عللذلك يمكن االستفادة من إمكانيات دليل المطر القياسي في متابعة تأثيرات التغيـرات . السنوات الرطبة في تلك المحطة

ة لتلك المنطقة حيث توضح قيم دليـل المطـر من سجالت البيانات المطري ةالمناخية على أي موقع من العالم باالستفادالقياسي خصائص تعاقب فترات الجفاف والرطوبة للمحطة المطرية تاريخيا وبذلك يمكن مالحظة أي تغير غير طبيعي في خصائص المطر في تلك المحطة وخصوصا للفترات الحديثة مما يعطي استنتاجا بوجود أو عدم وجود تغير مناخي

.من العالمفي ذلك الموقع


62

SPIالنموذج الرياضي لدليل المطر القياسي gamma distribution)يقوم مبدأ التحليل بوساطة دليل المطر القياسي إحصائيا على مبدأ تحويل توزيع كامـا

probability) [6] لسلسلة البيانات إلى التوزيع الطبيعي لذلك تكون قيمة الوسط لبيانات دليل المطـر القياسـيSPI ساوي صفرا بينما تعني القيم الموجبة لدليل المطر القياسي وجود زيادة في األمطار عن المعـدل العـام لألمطـار أي ت

سنوات رطبة، أما القيم السالبة لدليل المطر القياسي فتعني وجدود نقص في األمطار عن المعـدل العـام لألمطـار أي يتم أوال حساب توزيع كاما لسلسلة بيانات األمطار لكل محطـة SPIولحساب قيمة دليل المطر القياسي . سنوات جافة

.مطرية باستخدام دالة التوزيع الموضحة في المعادلة اآلتية

( ) βαα αβ

/1

)(1 xexxg −−

Γ= for x > 0 ………………………….. 1

:حيث أن

( ) ∫∞

−−=Γ0

1 dyey yαα ………………………….. 2

( )αΓ دالة كاما، =

x = تقييم التوزيع عندها المطر التي يرادقيمة،

α = معلمة الشكل للتوزيع(a shape parameter) الواحد، ولها قيمة اكبر من

β = معلمة المقياس للتوزيع(a scale parameter) ولها قيمة اكبر من الواحد.

. βو αيتم استخدام العالقات اآلتية في احتساب قيم

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++=

3411

41 AA

α …………………………. 3

αβ x

= ………………………….. 4

:حيث أن

( ) ( )n

xxA ∑−=

lnln ………………………….. 5

n =ي السجل المطريعدد اإلحداثيات المطرية ف.

).6(تصبح دالة توزيع كاما كما مبين في المعادلة βو αبتعويض قيم

( ) ( ) ( )∫ ∫ −−

Γ==

x xx dxexdxxgxG

0 0

/11 βαα αβ

…………………………. 6

.لذلك يمكن صياغة دالة توزيع كاما كما مبين في المعادلة اآلتية t = x / β قيمة ضوبافترا

( ) ( ) ∫−−

Γ=

xt dtetxG

0

11 α

α …………………………. 7

طوبما أن دالة توزيع كاما تكون غير معرفة عند قيم الصفر وبما إن سجالت المطر تحتوي قيم الصفر، لذلك تم اسـتنبا

.الدالة اآلتية في احتساب االحتمالية التراكمية لكاما( ) ( ) ( )xGqqxH −+= 1 ………………………… 8

.تمثل احتمالية القيم الصفرية وتحتسب باستخدام العالقة اآلتية qحيث إن


63

nmq = …………………………. 9

.عدد بيانات المطر الصفرية في سلسلة البيانات= m: حيث إن

random)يتم استخدم المعادالت اآلتية لتحويل قيم االحتمالية التراكمية لكاما إلى التوزيع الطبيعي كمتغيـر عشـوائي

variable Z) [5]ي والذي يمثل قيم دليل المطر القياس SPI.

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+++

++−−== 3001308.02189269.0432788.11

2010328.0802853.0 .5155172

ttt

tttSPIZ for 0 < H(x) ≤ 0.5 ..10

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+++

++−+== 3001308.02189269.0432788.11

2010328.0802853.0515517.2

ttt

tttSPIZ for 0.5 < H(x) < 1 ... 11

:حيث إن

( )( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= 2

1lnxH

t for 0 < H(x) ≤ 0.5 ……….. 12

( )( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

−= 21

1lnxH

t for 0.5 < H(x) < 1 ………… 13

إلى ثمانية أصناف تصف حالة المطر ما بين الجفاف والرطوبة وكما مبين SPIقيم [7] (Mckee et al)صنف العالم

:ول األتيفي الجد

.SPIتصنيف دليل المطر القياسي : )1(الجدول

التصنيف SPI قيم

(Extremely wet)شديد الرطوبة جدا ≤ 2

1.5 to 1.99 شديد الرطوبة(Severely wet)

1 to 1.49 متوسط الرطوبة)Moderately wet(

0 to 0.99 معتدل الرطوبة)Mild wet(

-0.99 to 0 جاف معتدل(Mild drought)

-1.49 to -1 جاف متوسط)Moderately drought(

-1.99 to -1.5 شديد الجفاف )Severely drought(

)Extremely drought(شديد الجفاف جدا 2- ≥

مخطط يعكس نتائج تطبيق النموذج الرياضي لدليل المطر القياسي على سـجل مطـري ألي ) 1(يوضح الشكل

. محطة مطرية مفترضة


64

وبالتـالي فـان (Wet years)تمثل السنوات الرطبـة SPIحيث يمكن مالحظة إن القيم الموجبة لدليل المطر القياسي

، بينما القيم السالبة لدليل (precipitation surplus)الفرق بين قيمة المطر ومعدل المطر السنوي يمثل الزيادة المطرية لذلك فالفرق بين قيمة المطر ومعدل المطـر السـنوي يمثـل (Drought years)جافة المطر القياسي تمثل السنوات ال

تعرف فترة الجفاف المتعاقبة ضمن السلسلة الزمنية لألمطار بأنها استدامة . (precipitation deficit)العجز المطري كميـة الجفـاف الكلـي ، بينما تعرف كمية العجز المطري خالل تلك الفتـرة بأنهـا (Drought duration)الجفاف

(Drought magnitude) [8] ويتم حسابها باستخدام العالقة اآلتية.

∑=

=m

iMj

1X`-Xi ……………………………..…………… 14

: حيث أنMj =،كمية الجفاف الكلي

X' =معدل المطر لسلسة البيانات،

Xi = قيمة المطر عند الزمنi،

m =عدد مرات العجز المطري خالل فترة الجفاف

على انه حاصل قسمة كمية الجفاف الكلية على استدامة الجفاف ويحسـب (average drought)يعرف معدل الجفاف

.باستخدام العالقة اآلتية

LjMjIj = ………………………………………….. 15

موقع الدراسةيصنف مناخ شمال العراق ). 2الشكل ( 2كم 63353يمثل موقع الدراسة الجزء الشمالي من العراق بمساحة تقدر بـ

ع ضمن مناخ البحر المتوسط باإلضافة إلى التأثر بمناخ الخليج العربي وهذا يعني شتاء بارد وصيف شديد الحر مبسلسلة جبلية من الشمال والشرق ةمن الناحية الجغرافية تحاط المنطق. ساعات مشمسة طويلة ورطوبة نسبية عالية

تشكل منطقة الدراسة الجزء األكبر من حوض التغذية ألنهار . وأراضي منخفضة من الغرب والجنوب داخل العراقالمنطقة بزراعة محصولي الحنطة والشعير باالعتماد على الزاب األعلى والزاب األسفل و العظيم وديالى ، كما تمتاز

.أسلوب الزراعة الديمية

M1

L2

M2 M3 M4 M5

L3 L5L4L1 Time, i SPI

.مخطط يوضح فترات الجفاف لسلسلة زمنية لألمطار):1(الشكلM = قيمة الجفاف(drought magnitude) وL = استدامة الجفاف(drought duration).


65

شمال العراق والتي يتوفر لها سجالت مطرية ) 2(للمحطات التسع الموضحة في الشكل SPIتم تطبيق أسلوب التحليل

يوضـح التحليـل اإلحصـائي للسـجالت ) 2(ول الجد. 2002و 1941سنة ما بين سنة ) 60 – 40(تتراوح ما بين . المطرية للمحطات التسع مع بعض خصائص المطر

لسجالت المطرية للمحطات في موقع البحثمع بعض خصائص ا التحليل اإلحصائي): 2(الجدول

االنحراف

المعياري

الوسط

الحسابي

)ملم(

أدنى عمق

مطر سنوي

)ملم(

أقصى عمق

مطر سنوي

)ملم(

التاريخ

دد ع

سنوات

السجل

المطري

اسم

المحطة ت

1 الموصل 65 2002 - 1938 632 129 377 109

2 دهوك 27 1976- 2002 906 284 549 149

3 اربيل 62 2002 - 1941 872 43 393 128.8

4 السليمانية 62 2002 - 1941 1239 45 678 180.4

5 كركوك 65 2002 - 1938 770 202 385.4 131

6 تلعفر 62 2002 - 1941 613 134 331.2 108

7 سنجار 62 2002 - 1941 670 164 392.8 139

8 دوكان 45 2002 - 1958 1466 392 771 222

9 دربنديخان 41 2002 - 1962 1235 326 674.4 202

42 43 44 45 46

34

35

36

37

38

دهوك

سنجارتلعفرالموصلاربيل

كركوك

دوكان

السليمانية

دربنديخان

)درجة(خط الطول

ض عر الخط

)جةدر

(

.موقع الدراسة):2(الشكل

N


66

التحليل الهيدرولوجيت المطرية للمحطـات المطريـة لتحليل السجال SPIتم في البحث تطبيق النموذج الرياضي لدليل المطر القياسي

الواقعة ضمن منطقة الدراسة حيث يتم حساب التوزيع التراكمي لكاما ومن ثم تحويل قيم التوزيع التراكمي لكاما إلى قيم وذلك بتطبيق المعادالت الموضحة في فقرة النموذج الرياضـي علـى كـل سـجل مطـري SPIدليل المطر القياسي

. منفرد للمحطات المطرية التسع بشكلشهرا في التحليـل لكونهـا 12لفترة SPIولدراسة تعاقب فترات الجفاف والرطوبة لكل محطة فقد تم اعتماد قيم

يتم أوال حساب قيم التوزيع التراكمي لكامـا ومـن ثـم . تغطي كمية اإلمطار السنوية الساقطة على المحطة خالل سنةإلى أصنافها الواردة فـي الجـدول SPIثم تصنيف قيم دليل وحسب خطوات النموذج الرياضي ومن SPIحساب قيم

.يوضح قيم دليل المطر القياسي لمحطة السليمانية كنموذج لبقية المحطات) 3(، والشكل )1(

لمحطـة SPIالعالقة بين كمية المطر الساقط والتوزيع التراكمي لكاما وقيم دليل المطـر القياسـي ) 4(يوضح الشكل لتقدير دليل المطر القياسي ألي كمية مطر وذلك بتسقيط كمية المطر السنوي ) 4(ة، حيث يمكن استخدام الشكل السليماني

على منحنى االحتمالية التراكمية لكاما مقابل كمية المطر ومن ثم نقل االحتمالية التراكمية لكاما على منحى االحتماليـة .SPIيد قيمة الدليل التراكمية لكاما مقابل دليل المطر القياسي لتحد

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0 300 600 900 1200 1500

آمية المطر السنوي (ملم)

ما لكا

ة آميتراة ال

ماليحتاال

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

-3 -2 -1 0 1 2 3

SPI قيم

ما لكا

ة آميتراة ال

ماليحتاال

لكاما مع كمية المطر السنوي لتوزيعالعالقة بين االحتمالية التراكمية):4(الشكل

.المطر القياسي لمحطة السليمانيةودليل

ما كايعوز لتيةكمراالت

ة اليتمالحا

ما كايعوز لتيةكمراالت

ة اليتمالحا

.لمحطة السليمانيةيقيم دليل المطر القياس):3(الشكل-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

1940

1944

1948

1952

1956

1960

1964

1968

1972

1976

1980

1984

1988

1992

1996

2000

2004

SPI

)سنة(الزمن


67

المناقشةمن تحليل دليل المطر القياسي للمحطات التسع في موقع الدراسة أن منطقة الدراسة تعرضت إلى سنوات جافة تبين

، 1960، 1959، 1958، 1956، 1947(خالل السنوات ) -1(جدا بحيث تكون قيم دليل المطر القياسي اقل من %. 48إلى % 30، كما تبين أن كمية العجز المطري خالل تلك الفترة تراوح بين ) 2000، 1999، 1983 ، 1973

كما تم تصنيف دليل المطر القياسي لكل محطة لتحديد السنوات الرطبة والسنوات الجافة ضمن السلسلة الزمنية لسجل حطة وعدد مرات حدوث كل صنف من لكل م SPIيوضح تحليل مفصل لنتائج ) 3(اإلمطار لكل محطة والجدول

).1(األصناف الثمانية الواردة في الجدول

لكل محطة ضمن منطقة البحث SPIلنتائج فصلتحليل م): 3(الجدول

سما

طةمحال

ل سج الىمد

)نةس

جدا )ة وبرط الديدش

بةطولرد اشدي

بةطولرط اوسمت

بةطولرل اعتدم

دلمعت

ف جا

سط تو مفجا

ف جفا الديدش

لجد اشدي

جداف فا

بة رط التواسن الددع

فة جا التواسن الددع

بة رط التواسن البةنس

فةجا التواسن البةنس

%54%46 35 30 1 2 8 24 17 8 4 1 65 لالموص

%59%41 16 11 0 2 4 10 5 3 1 2 27 دهوك

%50%50 31 31 2 4 4 21 17 7 4 3 62 اربيل

%50%50 31 31 2 4 4 21 17 7 4 3 62 السليمانية

%58%42 38 27 0 0 9 29 16 5 2 4 65 كركوك

%56%44 35 27 0 3 6 26 18 4 2 3 62 تلعفر

%58%42 36 26 0 3 7 26 14 6 6 0 62 سنجار

%60%40 27 18 0 2 3 22 11 5 0 2 45 دوكان

%54%46 22 19 0 2 4 16 12 4 2 1 41 دربنديخان

لمنطقة البحث يتراوح الجزء األكبر منه ما بين الصنفين الجاف SPIيتبين إن تصنيف ) 3(من مالحظة الجدول ، كما يالحظ أن نسبة السنوات الجافة اكبر من نسبة (mild wet)ومعتدل الرطوبة (mild drought)المعتدل

نسب يوضح) 5(والشكل % 45بينما تبلغ نسبة السنوات الرطبة % 55السنوات الرطبة حيث تبلغ نسبة السنوات الجافة . لكل محطة ضمن منطقة البحث) 2(التصنيف لدليل المطر القياسي الواردة في الجدول

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

صلموال

وكده

يلربأ

يةمانسلي

ال

وكركك

فرلعت

ارنجس

انوكد

انيخندربد

أسم المحطة

SPI ف

صناع ازيتوة لويلمئب انسال

شديد الرطوبة جدا شديد الرطوبة متوسط الرطوبة معتدل الرطوبة جاف معتدل جاف متوسط شديد الجفاف شديد الجفاف جدا

.محطات ضمن منطقة البحثلل SPIلمطر القياسي النسب المئوية ألصناف دليل ا): 5(الشكل


68

يوضح قيم الجفاف واستدامة الجفاف وشدة الجفاف لكل محطة مطرية ضمن منطقة البحث وذلك بتطبيق ) 4(الجدول مجموع العجز المطري عن (ى قيمة للجفاف أن أقص) 4(يالحظ من الجدول . النموذج الرياضي لدليل المطر القياسي

في محطة دربنديخان خالل استدامة جفاف ) ملم 2364.32(تبلغ ) المعدل العام للمطر خالل سنوات متعاقبة الجفافسنة متعاقبة تليها محطة السليمانية واربيل ودوكان مما يعني أن المنطقة الشرقية من شمال العراق والتي 13استمرت الت أمطار عالية مقارنة مع المناطق األخرى باإلضافة لكونها تمثل المساحة المغذية لروافد نهر دجلة داخل تمتاز بمعد

. العراق تتأثر بشكل كبير بالتغيرات المناخية وخصوصا بالسنوات الجافة حيث ينخفض فيها عمق المطر بشكل كبير

لكل محطة مطرية )سنة/ملم( I وشدة الجفاف )سنة( L واستدامة الجفاف )ملم( M يوضح قيم الجفاف): 4(الجدول

ضمن منطقة البحث اربيل دهوك الموصل M L I M L I M L I

270 8 1563 155 5 776 178 5 468 أقصى

30 1 33 101 1 113 3 1 3 أدنى

118.5 2.5 326.2 119.1 3.8 457.5 83.8 1.9 159.2 المعدل

كركوك سنجار تلعفرM L I M L I M L I

131 5 524.88 229 6 626.5 197 6 474.9 أقصى

42 1 24 53 1 70 15 1 15 أدنى

93.7 2.5 223.6 114.2 2.8 278.4 76.2 2.3 178.9 المعدل

دربنديخان دوكان السليمانيةM L I M L I M L I

182 13 2364.32 220 5 1078.3 315 6 1892 أقصى

63 1 63 27 1 27 19 1 19 أدنى

113.8 3.5 520.1 138.9 2.3 329.1 140.7 1.8 335.1 المعدل

وكما موضح في تم رسم خريطة توضح توزيع معدالت شدة الجفاف GISوباستخدام نظام المعلومات الجغرافية

لية مقارنة مع المناطق ، حيث يالحظ أن المنطقة الشرقية من شمال العراق تمتاز بمعدالت شدة جفاف عا)6(الشكل األخرى من شمال العراق وذلك بسبب معدالت األمطار العالية في المحطات الواقعة في الجزء الشرقي من العراق والمتمثلة بالمحطات دوكان ودربنديخان والسليمانية مقارنة بالمحطات األخرى ذات معدالت األمطار المنخفضة مقارنة

يكون مقدار العجز المطري في المحطات ذات SPIالعراق وبالتالي عند أي مستوى بالمجموعة في الجزء الشرقي منأن معدل الجفاف . معدالت المطر العالية اكبر من كمية العجز المطري في المحطات ذات معدالت المطر المنخفضةلمثال نالحظ أن شدة السنوي يمثل مقدار العجز السنوي في المطر عن المعدل السنوي في تلك المحطة فعلى سبيل ا

سنة وبذلك يكون من المتوقع أن يكون العجز المطري في محطة /ملم 140.7الجفاف في محطة السليمانية تبلغ ملم بدال عن المعدل العام 537.3ملم وبذلك يكون معدل المطر في تلك السنة 140.7السليمانية في السنوات الجافة

. ملم 678لومات الجغرافية تم رسم خرائط توضح تغير خطوط تساوي المطر عند مستويات مختلفة أيضا باستخدام نظام المعوالتي تمثل خطوط تساوي المطر عند SPI = 0خطوط تساوي المطر عند قيمة ) 7(للجفاف حيث يوضح الشكل

المطر عند قيم خطوط تساوي) 10(و ) 9(و ) 8(المعدالت الطبيعية لألمطار في موقع الدراسة، بينما توضح األشكال (SPI = -1, -1.5, -2) من . والتي تمثل أصناف الجفاف جاف معتدل و جاف متوسط و شديد الجفاف على التوالي

نالحظ مدى تغير خطوط تساوي المطر في منطقة الدراسة بالسنوات الجافة ) 10(و ) 9(و ) 8(و ) 7(مالحظة األشكال ملم في السنوات التي فيها عمق المطر 400قع على الخط المطري حيث نالحظ على سبيل المثال أن محطة اربيل ت

يساوي المعدل العام لألمطار في تلك المحطة، بينما في السنوات الجافة نالحظ بان محطة اربيل تقع على الخطوط . اليملم في السنوات التي تصنف جاف معتدل و جاف متوسط و شديد الجفاف على التو) 160، 200، 275(المطرية

بأكملها بالسنوات الجافة حيث يالحظ مقدار العجز في األمطار خالل تلك السنوات مما ةكذلك يمكن مالحظة تأثر المنطق


69

يؤثر على نمط الزراعة الديمية في المنطقة وخصوصا في الجزء الغربي من منطقة الدراسة والمتمثلة بالمحطات والتي تمتاز بزراعة محاصيل الحبوب الحنطة والشعير ) تلعفرالموصل ، سنجار ، (الواقعة ضمن محافظة نينوى

وخصوصا في منطقة الجزيرة، حيث نالحظ من خطوط تساوي المطر أن تلك المنطقة تنخفض فيها األمطار دون ملم في السنوات 160إلى 120ملم في السنوات الجافة ويبلغ معدل األمطار في تلك المنطقة ما بين 200مستوى تمتاز المحطات الواقعة في الجزء الشرقي من العراق بمعدالت مطرية عالية مقارنة بالجزء الغربي من . الجفاف الشديدة

، وبالرغم من ذلك تتأثر هذه )7الشكل (ملم 750إلى 500العراق حيث يتراوح معدل المطر في تلك المنطقة ما بين ملم في 525إلى 350ألمطار فيها وتتراوح ما بين المنطقة بالسنوات الجافة بشكل كبير حيث تنخفض معدالت ا

. SPI = -2ملم في السنوات الشديدة الجفاف 320إلى 220وتتراوح ما بين SPI = -1السنوات ذات الجفاف المعتدل يؤثر بشكل كبير على 320ومعدل المطر 750ما بين معدل المطر % 57أن االنخفاض في معدل المطر والبالغ تقريبا

. الزراعة الديمية في المنطقة وكذلك يؤثر على تصاريف روافد نهر دجلة داخل العراقنمط

)درجة(خط الطول 42 43 44 45 46

34

35

36

37

ض عر الخط

)جةدر

(

شمال العراق )سنة/ملم( الت شدة الجفافدمع خريطة كنتورية توضح توزيع): 6(الشكل

)درجة(خط الطول42 43 44 45 46

34

35

36

37

ض عر الخط

)جةدر

(

شمال العراق )ملم( خريطة آنتورية توضح خطوط تساوي المطر): 7(الشكل .SPI = 0 المعدالت الطبيعية لألمطارعند


70

)درجة(خط الطول42 43 44 45 46

34

35

36

37ض

عر الخط

)جةدر

(

شمال العراق )ملم( خريطة آنتورية توضح خطوط تساوي المطر): 8(الشكل .بتصنيف جاف معتدل = SPI 1- عند

)درجة(خط الطول42 43 44 45 46

34

35

36

37

خض

عر الط

)جةدر

(

شمال العراق )ملم( خريطة آنتورية توضح خطوط تساوي المطر): 9(الشكل .بتصنيف جاف متوسط= 1.5SPI-عند


71

االستنتاجاتلى حياة البشر من الناحية االقتصادية والصحية، الطبيعية المعقدة التي تؤثر بشكل كبير ع ريعد الجفاف من الظواه

وتبين من تحليل نتائج البحث أن منطقة شمال العراق تتعرض لمناخ متغير بين الرطوبة والجفاف بفترات متعاقبة تشكل شكل من فترة الدراسة بينما السنوات الرطبة ت% 56الشكل العام لبيئة المنطقة، وقد وجد أن نسبة السنوات الجافة تشكل

ومن تحليل . هو معتدل الرطوبة وجاف معتدل SPIمن فترة الدراسة وان التصنيف األكثر شيوعا ضمن تصنيف % 44الخارطة الرقمية لمعدالت شدة الجفاف تبين أن المنطقة الشرقية من شمال العراق تمتاز بمعدالت عالية من شدة الجفاف

يكـون SPIألنه عند أي مسـتوى مقارنة مع بقية موقع البحث وذلك بالرغم من معدالت األمطار العالية التي تمتلكهامقدار العجز المطري في المحطات ذات معدالت المطر العالية اكبر من كمية العجـز المطـري فـي المحطـات ذات معدالت المطر المنخفضة، كما تبين من تحليل الخرائط التي توضح خطوط تساوي المطر عند عدة مستويات للجفـاف

أن المنطقة تتأثر بشكل كبير بالسنوات الجافة حيث تتغير خطوط تساوي )جاف معتدل ومتوسط الجفاف وشديد الجفاف( SPI = -1ملم في السنوات المعتدلـة الجفـاف 525إلى 225المطر بشكل كبير ويتراوح مدى الخطوط المطرية بين

ملم في السـنوات الشـديدة 320إلى 120 وبين SPI = -1.5ملم في السنوات المتوسطة الجفاف 425إلى 175وبين تمتاز المحطات الواقعة في الجزء الغربي من العراق وخصوصا المحطات في محافظـة نينـوى .SPI = -2الجفاف

بتأثرها بشكل كبير بانخفاض معدالت األمطار في السنوات الجافة حيـث يـنخفض معـدل ) الموصل وسنجار وتلعفر(في السنوات الشديدة الجفاف مما يؤثر على زراعة محصول الحنطـة وخصوصـا فـي منطقـة ملم 160المطر إلى . الجزيرة

من نتائج البحث نجد انه يتطلب أجراء دراسة متكاملة للموازنة المائية لمنطقة البحث بحيث يتم االستفادة من كـل صاريف انهار ووديـان المنطقـة وبالتـالي المميزات التي توفرها السنوات الرطبة من الزيادة في معدالت األمطار وت

حصادها عن طريق أنشاء السدود على األنهار الرئيسية أو على مجاري الوديان الكبيرة واالستفادة منها فـي السـنوات الجافة مع تطوير أساليب الري التكميلي في زراعة محصولي الحنطة والشعير في المنطقة باسـتخدام أسـاليب الـري

. التوسع بأسلوب الري بالرش بأنواعه المختلفة الحديثة وخصوصا

)درجة(خط الطول42 43 44 45 46

34

35

36

37ض

عر الخط

)جةدر

(

شمال العراق )ملم( نتورية توضح خطوط تساوي المطرخريطة آ): 10(الشكل .بتصنيف شديد الجفاف= SPI-2عند


72

المصادر

1. Wilhite, D.A. “Drought as a natural hazard: concepts and definitions”, in Drought: A Global Assessment, edited by D.A. Wilhite, London (UK) / New York (USA), Routledge, (2000), PP. 3-18.

2. Rossi, G. “An integrated approach to drought mitigation in Mediterranean Regions”, in Tools for Drought Mitigation in Mediterranean Regions, edited by G. Rossi et al., Dordrecht (the Netherlands), Kluwer Academic Publishers, (2003), PP. 3-18.

3. Wihite, D. A. & Glants, M. H. "Understanding of the drought phenomenon: the rule and definition". Water Int. 10, (1985), PP. 111-120.

4. Şen, Z. "Statistical analysis of hydrologic critical drought". J. Div. ASCE 106(YY1), Proc. Paper 14134, (1980), PP. 99-115.

5. McKee, T. B., Doesken, N. J. & Kleist, J. "The relationship of drought frequency and duration to time scales. Preprints". Eight Conf. on Applied Climatology (Anaheim, California, USA), (1993). PP. 179-184.

6. Akosy, H. " Use of Gamma Distribution in Hydrological Analysis", Turk J. Eng. Environ Sci. Vol. 24, (2000), PP. 419 - 428.

7. McKee, T. B., Doesken, N. J. & Kleist, J. "Drought monitoring with multiple time scales. Preprints", Ninth Conf. on Applied Climatology (Dallas, Texas, USA), (1995), PP. 233-236.

8. Sirdaş S. & Zekai S. "Spatio-temporal drought analysis in the Trakya region", Turkey. IAHS Publ. No. 5. Vol. 48. (2003), PP. 809-820.



73

الشخصية في الطالقة اإلبداعية للتصميم المعماري تأثر االستعدادا

ةطلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية في جامعة الموصل كحالة دراسي

فرحان عواد جاسم الطائي جامعة الموصل/ مدرس مساعد في قسم الهندسة المعمارية

الخالصةوركز على دراسة الطالقة اإلبداعية بأعتبارها القدرة المهمة جدا في اإلبداع وفي ، تناول البحث اإلبداع كقدرة شخصية

تتمثل بالسرعة والسهولة في توليد األفكار والبدائل فقط وتتكون الطالقة من عدة أنواع ، و. الممارسة المعمارية المبدعةوتحددت مشكلة البحث بالتسأول عن أثر االستعدادات الشخصية على مدى الطالقة االبداعية ، . ، دون األهتمام بأصالتها

وتحدد . وتم تناول هذه المشكلة عند طلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية في جامعة الموصل كحالة دراسية خاصةوبالتالي أيجاد وسيلة التنبوء المستقبلي عن مدى قدرة الطالقة ، هدف البحث بمحاولة الكشف عن طبيعة هذا األثر

وتم تبني وتصميم تجربة توضح أمكانية . اإلبداعية عند المتقدمين لدراسة العمارة في المؤسسات األكاديمية العراقيةوتوصل البحث إلى أن المعماريين . اد على اختبار تكملة األشكال المعماريةوجود مؤشر كمي للطالقة اإلبداعية باألعتم

والى أن زيادة المهارة في الرسم ، من ذوي الميول الشخصية العاطفية أكثر طالقة من ذوي الميول الشخصية المنطقية .الطالقة اإلبداعية عندهماليدوي والزيادة في الخبرة المكتسبة وفي الدافعية تساهم وإلى حد كبير في زيادة قدرة

.اإلبداع ، الطالقة ، االستعدادات الشخصية ، قياس الشخصية ، اختبار اإلبداع: الكلمات المفتاحية

Effect of Personal Aptitude on Creative Fluency in Architectural Design

The Students and Graduates of the Department of Architecture in Mosul University as a Case study

Farhan Awad Jasim Assistant Lecturer in Department of Architecture / Mosul University

Abstract

The research handles creation as a personal ability focusing on the study of creative fluency as the most important ability in creation and in the creative architectural practice. Fluency which originally consists of many types depends only on velocity and easiness of creating ideas and alternatives without considering their originality. The problem of the research is represented in questioning the effect of the personal aptitude on the range of the creative fluency. The case study of problem was examined on the students and graduates of the Department of Architecture in Mosul University. The aim of the research is trying to find out the nature of this effect. Hence, finding the way of future predication of the extent of the ability of creative fluency of the applicants to study architecture in the Iraqi academic establishments. The research adopts and design an experiment to clarify the possibility of the existence of a quantitative index of the creative fluency depending on testing of completing architectural forms. The research finds out that architects of motional personality are more fluency of those of rational personality. It also finds out that increasing the skill of freehand drawing and the experience as well as motivation will greatly contribute in increasing their creative fluency. Keyword: Creation, Fluency, Personal Aptitude, Measure of personality, Exam of creation.

2009/6/8قبل في 2008/12/28أستلم في

الشخصية في الطالقة اإلبداعية للتصميم المعماري تأثر االستعدادا :الطائي

74

المقدمـــــــة تتزايد حاجة المجتمعات إلى التعبير والعمل اإلبداعي لدى أبنائها والى إيجاد وتنمية االتجاه اإلبداعي لدى

المشرفين على األجهزة اإلدارية والتجارية والسياسية ولدى االكاديمين والطلبة على حد سواء في كل المجاالت

وقد انشغل المفكرون على مر التاريخ ) Antoniades, p .14 ) (278ص ، إبراهيم. ( العلمية واألدبية والفنيةوقد شاع وأستقر التصور الذي روج له الفالسفة ، بتقديم التفاسير لتلك ألقدره اإلبداعية التي يجود بها العقل اإلنساني

ه لحالة غريبة تتلبس المبدع والذي يعتبر أن العبقرية واإلبداع ما هي إال ترجم، اليونانيون لفترة طويلة من الزمن . وال يمكن تفسيرها ودراستها لغموضها والبتعادها عن مجال الحس، فيها روح شيطانيه تسبب اإللهام

في مؤتمر 1950سنة Guilfordومنذ ألثوره التي فجرها عالم النفس األمريكي جيلفورد ) 265ص،إبراهيم(م اإلعالن عن بداية حقبة جديدة أخضع فيها مفهوم اإلبداع للقياس ت، الجمعية األمريكية لعلم النفس التي يترأسها

Creatologyوقد بدأت األن مالمح علم جديد بالظهور هو علم اإلبداع ) 43,76ص،جروان. (والبحث والتجريبالذي يعكس منحى تكاملي مستقل يضم مدخالت من علوم النفس واألجتماع واألقتصاد واألدارة والحاسوب

).12ص، جروان. (وغيرهاواإلبداع في العمارة بشكل عام ال يختلف في مقوماته عن الحدث اإلبداعي إال في الصيغ والتفاصيل النابعة

المبدعين ال يرغبون في نوالحقيقة الالفتة للنظر أن المعماريي) 151ص، رزوقي . (من طبيعة المجال المعماريولهذا يالحظ قلة ( Antoniades , p.14 )الكامن وراءهاالحديث عن عملياتهم اإلبداعية وال يكشفون السر

النتاج اإلبداعي والقيمة : وهناك أربع نواحي ألدراك اإلبداع ودراسته. الكتابات عن اإلبداع في العمارة بشكل عامات أو ما يعرف بألبائ) 151ص، رزوقي. (النوعية له واألفعال المؤدية للنتاج المبدع والقائم بالفعل اإلبداعي

والثانية منهم تعني عملية اإلقناع Product , Persuasion , Process , Personالمتضمنة 4Psاألربعة واالتجاه . وسيتحدد هذا البحث بالتركيز على القائمين بالفعل اإلبداعي) 20ص،جروان. (بأصالة المنتج اإلبداعي

ت المتضمنة للقدرات والمواهب الشخصية التي تسبق البحثي الذي يفهم اإلبداع كسمة شخصية يركز على االستعدادامحمد سعيد ، . (النتاج االبداعي ، وينظر الى كل هذه السمات والميول كمنطقة تظهر منها االنجازات اإلبداعية

ومن المؤكد ان للفروق الطبيعية بين االفراد في العمر والجنس واالستعدادات ) 158فريس ، ص) (44صلتي عاشوا فيها وغيرها تاثير على الطريقة التي يستجيب فيها كل فرد منهم على موقف معين والتجارب والبيئات ا

).41، 10فريس ، ص. (وبالتالي على عطائهم االبداعيواعتمد البحث تعريف جيلفورد لإلبداع كتعريف اجرائي والذي يشير الى ان اإلبداع هو تلك السمات

. فكير والمرونة واألصالة والحساسية للمشكالت وإعادة تعريف المشكلةاألستعداديه التي تضم الطالقة في التولما كان اتفاق العلماء ، وباالمكان تمييز هذه القدرات بعضها عن البعض األخر رغم تداخلها ) 22ص، جروان (

كار التي على ان الطالقة من اهم ما يميز الشخص المبدع ، وهي التي تجعله متفوقا على غيره من حيث كمية االففالطالقة مهمة لإلبداع ) 81صالح ، ص.(يقترحها حول موضوع معين في وحدة زمنية ثابتة دون االهتمام بأصالتها

في العمارة والنها تمتاز أيضا بقابليتها على البحث والدراسة العتمادها على كمية النتاج اإلبداعي وليس على مة بعدم وضوح أثر االستعدادات الشخصية في الطالقة فتحددت مشكلة البحث العا، نوعيته كما سبق ذكره

اإلبداعية للتصميم المعماري ، وتحددت مشكلة البحث الخاصة بتناول المشكلة العامة عند طلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية في جامعة الموصل كحالة دراسية ، وتحدد هدف البحث بمحاولة الكشف عن طبيعة هذا األثر

في قسم ةلعماراعند الطلبة والمتقدمين لدراسة اإلبداعيةول إلى أمكانية التنبؤ عن مديات الطالقة وبالتالي الوصوبالتالي في باقي أقسام الهندسة المعمارية في العراق لتشابهه الظروف .الهندسة المعمارية في جامعة الموصل

:نهجية ولتحقيق هدف البحث بشكل عام فقد جرى تبنى ثالث خطوات م. والمناهج .والقدرات والميول الشخصية التي سيسعى البحث لالهتمام بها االستعداداتتحديد : أوالتحديد قياس أو مؤشر كمي للطالقة اإلبداعية والتعرف على قيمه عند طلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية : ثانيا

.في جامعة الموصلق اإلحصائية المالئمة للكشف عن إمكانية وجود العالقة إجراء عملية التحليل الرياضي باستخدام الطر: ثالثا

وبالتالي اختبار فرضيات ، من جهة وقدرة الطالقة اإلبداعية من جهة أخرى االستعداداتوطبيعتها بين .البحث التي تشير إلى وجود مثل هذا الترابط لقسم منها


75

الخلفية النظرية .1 االستعدادات في اإلبداع المعماري .1.1

على انه حالة أو مجموعة من الصفات الدالة على قدرة الفرد على اكتساب Aptitudeداد يعرف االستعالمعلومات والمهارات ، ويتضمن كل من الذكاء والتحصيل والشخصية والميول واي قدرات أو مهارات أخرى

الستعداد الدراسي أو ومنها القدرة الطبيعية لنمط معين من االداء مثل ا) 252-251الشيخ ، ص. (تتجه نحو التعلمالشيخ ، . (وبالتأكيد هناك أهمية بالغة في التوفيق بين مختلف معاني هذه االستعدادات) 257الشيخ ، ص. (الفنيأي الذكاء الذي –وبشكل عام هناك ثالث استعدادات يشترط وجودها عند المبدع ، وهي القدرة العقلية ). 252ص

في Vitruviusوقد بين فيتروفيوس ). 29جروان ص. (اعية والدافعيةيجب أن يكون فوق الوسط والقدرة اإلبد، والمعرفة عند المعماري Personal abilitiesقبل الميالد األهمية الكبرى للقدرات الشخصية 25حوالي سنة

. هماوال يصح االكتفاء بأحد، فال بد من أن يحظى بالموهبة الطبيعية أوال وأن يبذل الجهد في التعلم ثانيا (Gelernter , p.61,66 ) وقد طور البرتيAlberti طروحات فيتروفيوس ، فالموهبة الطبيعية تظهر بعدة صيغ

وتقوم بدورها حسب المرحلة التي فيها العملية اإلبداعية ، من اكتشاف الجماليات في الطبيعية إلى تمثيلها بعمل فني للتعلم هو عدم االبتداء من الصفر وامتالك القدرة والوعي واألساس الفكري. أو معماري والى تذوق ذلك المعنى

.والرغبة على التواصل والتأسيس على ما سبق من فن وعمارة كالسيكية أمسكت بالجمال المطلق (Gelernter , p.98-101)

الموهبة الطبيعية. 1.1.1

نما أفاض البرتي في ذكرها ، فهي بي ( Gelernter , p.66)لم يتكلم فيتروفيوس كثيرا عن الموهبة الطبيعية ابتداءا قدرة فطرية بها استطاع اإلنسان في العصر الكالسيكي اكتشاف الجمال المثالي الكامن في الطبيعة ،

واستبعد التشوهات المحتملة في ، وبالفعالية الفطرية استطاع أن يجسد ذلك الجمال في اللغة المعمارية الكالسيكية وبالموهبة . الكامن بالقوة فيه Innate Filterلجماليات الطبيعة من خالل المرشح الفطري فعل اإلنسان المحاكي

الطبيعية يستطيع اإلنسان تذوق الجمال المثالي في كل وقت بشكل عام وفي أمثلة العمارة الكالسيكية بشكل خاص (Gelernter , p.98-99) شتمل عليه الطبيعة اإلنسانية وحسب ألكسندرو روشكا توجد أنواع من أإلبداع بقدر ما ت

الواسعة لإلبداع توفرها ةفأالرضي) 92ص، روشكا. (ألخ.... من خصائص جسمية ونفسية وعقلية وأنفعاليةفالميول التي تتضمن المواهب ألعامة هي مقدمات طبيعية لالستعدادات اإلنسانية التي ، الطبيعة اإلنسانية ذاتها

ورغم أن بعض ) 84ص، روشكا. (ت في ظل ظروف النشاط الخاص بهاتتطور باتجاهات متنوعة من القدراإال أن هذا ال يمنع من إمكانية ، االستعدادات المتقاربة يمكن أن تظهر مع بعضها عند الشخص الواحد بسهولة

وهذا االجتماع للفن ) 87ص، روشكا. (تواجد قدرات متقابلة عند شخص أخر كأجتماع الفن والعلم عند دافنشي ( Antoniades , p.15). لم مهم جدا في العمارةوالع

المهارة المكتسبة. 2.1.1

وقد أقتـرح فيتروفيـوس ، الحدود األفتراضية للعمارة تحدد المهارات والمعرفة التي على المعماري اكتسابها ل جهده فـي حيث يذكر أن على المعماري الجاد أن يبذ Gelernterمنهج مثير في شموليته كما يصفه جيلي رنتر

وعليه أن يتعلم ، فعليه أن يدرس الرسم والهندسة والتاريخ والفلسفة والموسيقى والطب والقانون وعلم الفلك ، التعلم ـ .التصـميمية هبشـكل كـافي كـل المـواد المـؤثرة علـى قرارات

(Gelernter , p.66 ) رة في أي وقت حسب البرتي هو دراسة امثلـة والموضوع الرئيسي في تعلم ودراسة العماالعمارة الكالسيكية القديمة الممسكة بالجمال الكوني واتخاذها كنقطة انطالق نحو عالم اإلبداع المعماري وتوظيـف

وأنتونايدس من جهة أخرى يؤكد علـى أن (Gelernter , p.100-101). الحلول العديدة فيها في التصاميم الالحقةشامل ومتعدد األبعاد ويستشهد برؤية المعماري الفرالتو للعمارة بأنها تلك الظاهرة المركبة التي تغطي العمارة نظام

يوضح كيف أن ألعمارة دائمة Hellmanوهيلمان ( Antoniades , p.15). عمليا كل حقول الفعاليات اإلنسانيةومرتبطة بكل ، التصاقا بحياة الناس من باقي الفنون وكيف أنها أكثر ، التأثر والتأثير باألفكار واألشياء من حولها

مجاالت المعرفة والممارسة اإلنسانية من الفلسفة إلى أنابيب المياه ومن القانون إلى الضوء ومن التكنولوجيا إلـى مات والقيماقجي يعتبر العمارة مجاال معرفيا معقدا ومؤلفا من عدد من المنظو ( Hellman , p.1 ) . أبعاد األثاث

. والتي تتضمن عناصر متعددة اجتماعية وثقافية وتقنية فضال عـن فنـون اإلبـداع الذاتيـة ، المتداخلة فيما بينها ولهذا نجد في كل البرامج الدراسية تقريبا في المؤسسات واألكاديميات المعمارية هناك معا مادة ) 5ص، القيماقجي(

والتي البـد ، ويضاف أليها دروس علميه وإنسانية أساسية أخرى التصميم المعماري والدروس اإلنشائية األساسية )101ص،زهران. (من االستعانة بها لتغذية قدرات الطلبة على ممارسة عملية التصميم بنجاح

الذكاء واإلبداع والعالقة بينهما. 2.1


76

رغم أن ) 14ص،روشكا. (نسبة الذكاء ال تعد شرطا كافيا ومرضيا من أجل الكشف عن اإلبداع والتنبؤ بهبمعنى أن األعمال اإلبداعية ، االعتقاد الشائع ظل يعتمد لفترة طويلة على اختبارات الذكاء للتعرف على الموهوبين

والحال تغير بطروحات جيلفورد الذي ميز بين مفاهيم الذكاء . أكثر احتماليه عند األشخاص مرتفعي الذكاء وهكذاواإلبداع ، الذي تقيسه اختبارات الذكاء Convergentلمتقارب أو التجميعي فالذكاء يتعلق بالتفكير ا، واإلبداع

. الذي قام جيلفورد بأبتكار وتصميم اختبارات لقياسه Divergentيتعلق بالتفكير المتباعد أو المتشعب ي ال يقع فالحد األدنى للذكاء الذ، وال يعني هذا بحال عدم وجود عالقة بين الذكاء واإلبداع ) 22,25ص،جروان(

ومن . وما زاد عليه ال يكون بالضرورة داال على قدره إبداعيه أكبر، دون العادي ضروري في أي نشاط أبداعي الضروري أن يكون الحد األدنى للذكاء عاليا في اإلبداع العلمي ويمكن أن يكون أقل في مجاالت أخرى كاإلبداع

فالذكاء المرتفع مع درجة عالية من المثابرة ، الذكاء واإلبداع وللمثابرة دور في العالقة بين) 93ص،روشكا. (الفني ).15ص،روشكا. (يحقق اإلبداع أكثر مما لو كان الذكاء مرتفعا جدا مع درجة مثابرة منخفضة

اءـــالذك 1.2.1

القدرة على المفهوم التقليدي للذكاء يتمثل بالقدرة على التفكير واالستنتاج المنطقي والتوهج العقلي واأللمعية ووالتعريف األحدث نسبيا يجب أن يتضمن أكثر من خاصية من الخصائص العقلية . خزن المعلومات والتوصل إليها

فاإلنسان الذكي في مقابل من هو أقل ذكاءا أكثر وضوحا في أفكاره ، التي تساعد اإلنسان على التكيف لواقعه ويفهم األشياء ويستوعبها أسرع من غيره ويدرك العالقات وأكثر قدرة على االستفادة من الخبرات التي من حوله

ولهذا فالفرصة تتسع أمام اإلنسان الذكي للنجاح والسيطرة على . بين األشياء أكثر من اآلخرين األقل ذكاءاوقد وسع العلماء مفهوم الذكاء في الفترة األخيرة بحيث شمل ) 239ص،إبراهيم. (المشكالت التي تواجهه في بيئته

لعالم النفس " frames of mindأطر العقل " ففي كتاب ، رات ومواهب للفرد غير القدرات الحسابية والمنطقية قدعرف الذكاء بأنه مجموعة من القدرات المستقلة الواحدة 1987الصادر سنة Haward Garnerهاوارد كارنر

تاركا الباب مفتوحا ( أنواع من الذكاء وقد عدد سبعة ، عن األخرى التي يمتلكها األشخاص في مجاالت كثيرة الذكاء / الذكاء الجسدي / الذكاء الفراغي الفضائي / الذكاء المنطقي الرياضي / الذكاء اللغوي : وهي) للزيادة

وهناك من يعتبر أن )4- 2ص،هيبي. (الذكاء الروحي أو الخارجي/ الذكاء االجتماعي / اإليقاعي الموسيقي الخ واألدباء والكتاب يحصلون في الذكاء اللفظي / .... التقني / االجتماعي / المكاني / لفظي ال: أنواع الذكاء هي

. ولدى المعماريين الحالة معكوسة، على عالمات أكثر من العالمات التي يحصلون عليها في الذكاء المكاني / الموسيقي / اللغوي / المنطقي / العملي / العاطفي : وهناك من يعتبر أيضا أن أنواع الذكاء هي) 93ص،روشكا(

وتنوع الذكاء مهم جدا فالشخص قد يمتلك على األقل واحدة أن لم يكن أكثر من هذه ) 25ص، جروان . (الخ.... ، وقد أظهرت نتائج األداء على مقاييس الذكاء أن األفراد يتوزعون توزيعا أعتداليا ) 5ص، هيبي . (المواهب

ق تفوقا ملحوظا وقلة قليلة تفشل في أعطاء إجابات كافية والغالبية العظمى تحصل بمعنى أن قلة قليلة منهم تتفووبهذا يمكن النظر إلى الذكاء بصفته ) 270ص، أبراهيم . (وهذا هو التوزيع الطبيعي للذكاء. على درجات متوسطة

قد قام هاوارد و) 240ص، إبراهيم . (امتدادا يحتل كل شخص منا درجة ما عليه بحسب ما يتصف به من ذكاءكارنر في وقت الحق بتحديد سبعة من الشخصيات المبدعة العالمية التي أعتبرها نماذج ممثلة ألنواع الذكاءات

فرويد وأنشتاين : وهم " العقول المبدعة"وذلك في كتابه الثاني ، السبعة التي تضمنتها نظريته السابق ذكرها موضحا كيف أن نوع اإلبداع ) 111ص،جروان. (على الترتيبوبيكاسو وسترافنسكي وأليوت وجراهام وغاندي

.يرتبط بنوع الذكاء عند الشخص الواحد

داعـــاإلب 2.2.1واإلبداع في اللغة العربية مصدر الفعل أبدع بمعنى أخترع أو أبتكر ) 133ص، المسدي . (اإلبداع هو الخلق

) 20ص،جروان. (ك في تعاريف اإلبداع المختلفةفاألصالة والجدة تمثل القاسم المشتر، على غير مثال سابق . واإلبداع سلوك بشري معقد جدا ومع ذلك يمكن وصفه وتحديد عناصره الرئيسية وشروطه الداخلية أو الخارجية

والدراسة العلمية لإلبداع وفرت أمكانية النظر للمبدع بصفته فردا ال يختلف في طبيعته ونوعيته ) 62ص، جروان(مثل (واإلبداع خاصية متدرجة يتفاوت نصيب الناس منها وتتوزع بينهم أعتداليا . كان يعتقد خطاء عن اآلخرين كما

والبعض األخر يمتلكون قدرة ضئيلة ، فالبعض يمتلكون قدرة أبداعية كبيره وملحوظة وهم المبدعين ، ) الذكاء. إبداعية متوسطة والغالبية العظمى من الناس يمتلكون قدرة، فيوصفون بالجمود وقلة الخيال

، فيجب التحرر من االلتزام بمبدأ الثنائية في تصنيف األفراد بالنسبة لقدراتهم اإلبداعية ) 265,270ص،أبراهيم(ويمتلك األفراد في المجتمعات البشرية المختلفة هذا المدى من التدرج في القدرات . بمعنى أما أن توجد أو ال توجدواألمر المهم هو تشخيص المجال ) 26ص،جروان. (ر عن أجناسهم أو أعراقهماإلبداعية فيما بينهم بغض النظ

).30صالح ، ص. (اإلبداعي لكل فرد ، وتهيئة الظروف التي تساعد على تطوير هذه اإلمكانية


77

واإلبداع بمعناه العام والواسع هو عملية أيجاد الحلول للمشكالت المستجدة أو طرح األفكار الجديدة للمشكالت وبالنتيجة يمكن ، والمشاكل الجديدة تتطلب تفكير أبداعي تباعدي وتنظيم استكشافي ) 16ص، روشكا . (يمةالقد

والمشاكل القديمة والمصوغة بانتظام والمعدة جيدا في السابق تتطلب تفكير استذكاري . الحصول على حل مبدع لهاوعندها تكون السمة ألعامه للحل ، متسلسلة وهناك إرشادات وقواعد تساهم في رسم طريق حلها بخطوات، تقاربي

والخبرة السابقة للفرد هي األساس الذي ) 195ص، روشكا . (الناتج اإللية والنمطية واالبتعاد عن الطابع اإلبداعيومن المؤكد أن التغذية الراجعة التي يتلقاها عندما يخفق في . تنطلق منه جميع محاوالته لحل المشاكل التي يواجهها

ومن ثم معاودة البحث في . والته األولى لحل المشكلة لها دور كبير في أعادة صياغته لهل بصورة جديدةمحاوهكذا تستمر العملية التطويرية باالعتماد على الخبرة والتغذية الراجعة ، مخزونه المعرفي عما يساعده في حلها

وقد . تمييز بين الجيد والعادي من الحلول أو البدائلوالخبرة السابقة لها دور مهم أخر في ال. إلى أن يصل إلى الحلتكون أحيانا سلبيه كما يعتقد أصحاب مدرسة الكشتالت حيث أنها تصبح عامال معيقا لألبداع بتقديمها وترجيحها

والطريقة المثلى للوصول إلى أفضل ) 69ص،جروان. (الحل المألوف والعادي مسببة الجمود والخمول الفكريومن ثم يصار إلى تقيمها والمفاضلة ، اكل المطروحة هي توليد أكبر عدد ممكن من البدائل المحتملة الحلول للمشوحسب بعض األراء يمكن الحصول على الحل اإلبداعي ألي مشكلة بتعلم كيفية تفعيل القدرة على . فيما بينها

فكار دون المرور بفترة األحتضان لألفكار أو بأستخدام األساليب المحفزة للخيال والمنشطة لقابلية توليد األ، التخيل )89ص،جروان. (انتظار اإللهام

بأنه قدرة عقلية عامه تعد ، ويعرف اإلبداع من وجهة النظر المركزة عليه كعملية وكقدرة للشخص المبدععضها وهي فيما كشفت البحوث ألحديثه تتكون من قدرات بدونها أو بدون ب، الشخص للبحث عن الجديد وإنتاجه

)86ص،عيسى) (266ص،إبراهيم: (ومن هذه القدرات. تصعب ألفرصه وتضيق أمام الفرد ليبدع، وهي تلك القدرات المختصة بأكتشاف معلومات جديدة أو بالتعرف على معلومات قديمة :القدرات المعرفية -

.عريف لهاوقد أرسى جيلفورد في هذا المجال دعائم عاملين هما اإلحساس بالمشكالت وإعادة الت .وتندرج تحت فئات ثالثة هي األصالة والطالقة والمرونة :القدرات اإلنتاجية -

سمات أستعدادية تضم الطالقة في التفكير والمرونة واألصالة : وقد مر بالبحث تعريف جيلفورد لإلبداع بأنهعنى أكتشاف عالقات جديدة والحساسية للمشكالت وإعادة تعريف المشكلة وإيضاحها بالتفصيل أو اإلسهاب ، أي بم

محمد (وهناك من يضيف إلى هذه القدرات قدرات اخرى كالذكاء والتنظيم ، ) 22ص، جروان . (بين مكوناتها) 56صالح ، ص(أو اضافة القدرة على التجريد والقدرة على التركيب كخصائص الزمة للمبدعين ) 67سعيد ، ص

اعادة تعريف المشكلة حيث يعرفها البعض باالفاضة أو يعرف بعض هذه القدرات بمصطلحات اخرى كقدرةElaboration )وعلى العموم تبقى القدرات الخمسة االساسية هي موضع االتفاق بين العلماء ) 155جروان ، ص

: والتي توضح بالشكل األتي

من البدائل أو المترادفات وتعني القدرة والسرعة والسهولة على توليد عدد كبير : Fleuncy ة اإلبداعية الطالق: أوالوهي في جوهرها عملية تذكر ، بشكل كبير دون االهتمام بأصالتهاأو األفكار عند االستجابة لمثير معين

وليس معنى الطالقة أن المبدع يجب أن يعمل . واستدعاء اختيارية لمعلومات أو خبرات أو مفاهيم سبق تعلمهاولكن معناها أن الشخص الذي يكون قادرا على أنتاج عدد كبير من ، تحت ضغط عامل الوقت أو أن ال يعمل أبدا

األفكار في وحدة زمنية معينه يكون لديه فرصة أكبر بعد تثبيت باقي العوامل األخرى إليجاد أفكار ذات قيمة أو واع وقد تم التوصل إلى عدة أن) 88عيسى ، ص) (266ابراهيم ، ص. (كيف جديد مفيد من بين هذا الكم الكبير

:من الطالقة وكما يأتيوتشير إلى القدرة على أنتاج عدد كبير من األلفاظ التي يتوفر في تركيبها : الطالقة اللفظية أو طالقة الكلمات . أ

عيسى ، ) (مثل ذكر أكبر عدد ممكن من الكلمات التي تبدأ وتنتهي بحرف الميم. (شرط أو خصائص معينه ).67محمد سعيد ، ص) (155جروان ، ص) (89ص

وتشير إلى القدرة على أنتاج أكبر عدد ممكن من األلفاظ التي تتوفر فيها : طالقة المعاني أو طالقة التداعي . ب ).67محمد سعيد ، ص) (155جروان ، ص) (89عيسى ، ص( .شروط محدده من حيث المعنى

وال يؤخذ في ، دد وتشير إلى القدرة على ذكر أكبر عدد ممكن من األفكار في زمن مح: الطالقة الفكرية. ج. هي قدرة األصالة اإلبداعية، االعتبار قيمة ونوع هذه األفكار التي تختص بها قدرة أخرى من قدرات اإلبداع

عيسى ، ). (ساعة 48ومثال ذلك ذكر أكبر عدد ممكن من النتائج المترتبة على مضاعفة طول اليوم إلى ( ).67محمد سعيد ، ص) (155جروان ، ص) (89ص

. وتشير إلى القدرة على التفكير السريع في الكلمات المتصلة والمالئمة لموقف معين: القة التعبيريةالط. دوأختالف الطالقة التعبيرية عن الطالقة الفكرية يتوضح من أن القدرة على أن تكون لدينا أفكار شيء والقدرة


78

على صياغة األفكار بسهوله في فهي القدرة، على صياغة هذه األفكار في ألفاظ شيء أخر مختلف تماما ).67محمد سعيد ، ص) (89عيسى ، ص( .عبارة مفيدة واضحة

وتشير إلى القدرة على الرسم السريع لعدد من األمثلة والتفصيالت أو التعديالت المطلوبة : طالقة األشكال. هـذات المعنى باستخدام ومثال ذلك تكوين أكبر عدد ممكن من األشكال أو األشياء . (كأستجابة لمثير بصري

).155جروان ، ص). (الدوائر المغلقة أو الخطوط المتوازيةوقد توقع جيلفورد أن تظهر قدرات الطالقة بصورة أخرى غير صورتها اللفظية حين ننتقل من مجال اإلبداع

عند فتظهر طالقة الصور ، اللفظي إلى مجاالت أخرى كالفن التشكيلي أو التأليف الموسيقي أو غيرها ).89عيسى ، ص. (المصور وطالقة األنغام عند الموسيقي وهكذا

وهي القدرة على توليد أفكار متنوعة ليست من نوع األفكار المتوقعة عادة : Flexibilityة اإلبداعية المرون :ثانيا

لة التي يغير بها والمرونة بهذا المعنى تشير إلى درجة السهو، وتوجيه أو تحويل مسار التفكير مع تغير المثير وهي عكس الجمود الذهني الذي يعني تبني أنماط ذهنية محددة سلفا ، الشخص موقفا أو وجهة عقلية معينة

ومثال ذلك محاولة كتابة مقال قصير ال يحتوي على أي فعل . ( وغير قابله للتغيير إذا أستدعت الحاجة ذلكويالحظ أن االهتمام ) تصمم لوزن األشياء الخفيفة جدا محاولة التفكير في جميع الطرق التي يمكن أن/ ماضي

. بخالف الطالقة اإلبداعية التي تركز على عدد وكمية األفكار، في المرونة ينصب على تنوع األفكار فقط ).267إبراهيم ، ص) (156جروان ، ص) (89عيسى ، ص(

ج أفكار جديدة أو طريفة عنصرا أساسيا في التفكير تعتبر القدرة على أنتا: Originalityة اإلبداعية األصال :ثالثا

ووجود األصالة يعتبر العامل المشترك بين . واألصالة هي أكثر الخصائص ارتباطا باإلبداع، اإلبداعي واألصالة بالنسبة للفرد الواحد محددة بإطار خبرته الشخصية . التعاريف العديدة التي تركز على النواتج اإلبداعية

عيسى ، ( .وبالنسبة للمجتمع تتحدد بتجاوز المألوف والشائع في ذلك المجتمع. مطلقه بالنسبة له وليست صفة ).267إبراهيم ، ص) (156جروان ، ص) (87ص

ويقصد به الوعي بوجود المشكالت أو الحاجات أو عناصر الضعف في البيئة والموقف : الحساسية للمشكالت: رابعا

ض األفراد أسرع من غيرهم في مالحظة المشكلة ومن ثم التحقق من وجودها ويعني ذلك أن بع، المطروح وبالتالي يكون إحساسهم بالمشاكل ، وأكثر وعيا لألخطاء ولنواحي النقص والقصور في األشياء التي من حولهم

).267إبراهيم ، ص) (157جروان ، ص( .أحساسا مرهفا

ت الناس في قدراتهم على تكوين ترابطات جديدة من عناصر معروفه يتفاو: أعادة تعريف وتحديد المشكلة : خامسا فعلى المبدع أن يكون . وبمقدار ارتفاع حظ الشخص من هذه القدرة تزداد فرصته على اإلبداع واالبتكار، مسبقا

كل أن . قادرا على اكتشاف عالقات بين األشياء وترابطات بين الظواهر التي قد تبدو للعين العادية متناقضة .فكرة أبداعية تقوم في الحقيقة على خلق نظام جديد من العالقات بين األشياء بصورة لم يلحظها أحد من قبل

).267إبراهيم ، ص) (157جروان ، ص(

دوافع العمل اإلبداعي. 3.2.1من اعقد المفاهيم في علم النفس بعامة وفي علم الشخصية بخاصة ، ومعظم Motivationتعتبر الدافعية

ويمكن وصفها بدقة حين تتعلق بالحاجات العضوية كحاجتنا ) 136حنا ، ص. (النظريات فيه قاصرة وغير مكتملةفريس ، . (لألوكسجين ، ويستحيل أو يصعب ذلك في حاالت أخرى تجتمع تحت اسم الميول سواءا الطبيعية أو المكتسبة

صالح ، . (محددة ومنهم من يقصرها على دافع واحد واالختالف قائم حول عدد الدوافع فمنهم من يراها غير) 144صوقد تأكدت أهمية الدافعية بالنسبة للنشاط اإلبداعي فهي المحرك الداخلي للسلوك الفطري أو المكتسب الشعوري ) 51ص

في وليس من تعلم أو إنتاج بال دافع والعالقة واضحة بين قوة الدافع وبين تأثيره) 89محمد سعيد ، ص. (أو الالشعوريفريس ، . (والدافع أما هو مقاربة وتوجه نحو شيء أو تجنب وانسحاب من شيء) 158فريس ، ص. (التعليم أو اإلنتاج

).156صمحمد سعيد ، . (وبيئة الدافعية معقدة ولها أشكال مختلفة كالحاجات والحوافز والغايات والباعث والرغبة والميل

التي تدفع الفرد إلى اإلبداع ، ويركزها بالحاجات واالهتمامات وجيلفورد يوجه االنتباه إلى العناصر ) 90صوميول الفرد وما يحمله من معتقدات وأفكار هو دافع وحافز موجه للسلوك نحو ) 81محمد سعيد ، ص(واالستعدادات

، دمحمد سعي) (68ص، صالح. (ولطبيعة وصيغة اداءه الدواره موضوع معين ، وبالتالي يعمل كمحدد التجاه الفرد


79

. المعروف ان اكتساب الفرد لمهاراته يتوقف إلى حد كبير على ميوله نحو العمل وعلى دوافعه وأهدافه ومن) 89صوتحدد ميول اإلنسان بالرغبة في إشباع حاجاته ، فحاجات الفرد األساسية بغض النظر عن الحاجات ) 253الشيخ ، ص(

األمن والنجاح واالنجاز والحرية واالنتماء والتقبل االجتماعي الفسيولوجية هي حاجات نفسية واجتماعية كالحاجة إلى قد تكون هناك حاجات منحرفة ينتج عنها . (ولهذا فميول اإلنسان كثيرة وتزداد كلما أشبعت حاجاته ،والتقدير وغيرها

لحاجات نظريته الهرمية ل Abraham Maslowوقد طرح ابراهام ماسلو ) 253حنا ، ص) (ميول منحرفة عند اإلنسانوالدوافع اإلنسانية متصورا فيها الحاجات التي تحرك سلوك اإلنسان على شكل هرم يتكون من خمسة مستويات ، تكون

ثم ، سواءا الجسمية او النفسية والبيولوجية كالحاجة إلى الطعام ، ثم الحاجة لألمن والسالمة الحاجات العضوية قاعدتهإلى االحترام التي تجعل الفرد متصف بااليجابية والكفاءة ، ثم ثم الحاجة، عةالحاجة الى الحب واالنتماء الى الجما

والحاجات األربعة األولى سماها ماسلو بالعاجزة . الحاجة إلى تحقيق الذات التي تدفع الفرد ألن يكون كما يريد أن يكونع الفرد ألن يبدع فليس هناك من فالشخص يمارسها ليحصل على ما يشعر أنه يفتقده ، بينما حاجة تحقيق الذات تدف

لذواتهم اكثر من فاإلبداع حسب ماسلو هو البروز لدى األشخاص المحققين. نقص محدد ، وهذه الحاجة لن تشبع أبداوفي كل هذه الحاجات ال يستطيع اإلنسان إشباع . مع مفهوم الصحة النفسية واالستعالء باإلنسانية فقغيرهم ، وهو يت

).179محمد سعيد ، ص) (98-96العاني ، ص. (قبل أن يشبع المستوى األدنى منه مستوى من الحاجات )276-274ص، إبراهيم : (ومن الممكن النظر إلى دوافع اإلبداع وفق ثالث مجموعات رئيسية هي

).الدافع المادي(دوافع خارجية وأهداف عملية . أ :وهي، دوافع شخصية وأحتياجات نفسية خاصة . بثل في بعض المظاهر الدالة على الحماس والنشاط في تحقيق األهداف الشخصية واالنجذاب تتم: دافعيه عامة -

.إلى كل ما هو غامض أو مركب وحب السؤال .الدافعية الناتجة عن االستقالل بالحكم والتفكير والتحرر من األفكار الشائعة - .الدافعية الناتجة عن وجود حاجة لتقديم مساهمة مبتكرة مبدعة - .ة الناتجة عن اإلحساس بالمسؤولية االجتماعية والسعي للتقدم بحياة اإلنسانالدافعي -وتتجلى بالرغبة في االستمرار واالندفاع في ، دوافع مرتبطة بالنشاط المصاحب للعملية اإلبداعية بشكل خاص . ج

ر في حد ذاته رغبة فالنشاط اإلبداعي حالما يبدأ يثي، النشاط واإلبداع ألسباب خارجة عن أرادة الفرد وحاجاته . ويمكن القول أن العمل اإلبداعي يحتوي على مكافأته في داخله مهما ازدادت صعوباته، في أكماله وتنميته

والخالصة أن عالم الحاجات والميول واالفكار المتأصلة أو المالزمة لكل شخص هي خصائص تميزه باعتباره ).68صالح ، ص. (رك مع اآلخرينجزءا من مجتمع وتعبر من جهة أخرى عن ما هو مشت

في النواحي المكونة لإلبداع المعماري ظاهرة الثنائيات األساسية. 3.1

التصنيف هو الخطوة األولى في كل علم ، وهو األساس الهام من أسس العلم والمعرفة وهو األداة التي تساعد وقد سبقت اإلشارة في هذا البحث إلى أن ) 8عاقل ، ص. (في التعرف على الظاهرات الجديدة وعلى فهمها ومعالجتها

القيمة النوعية / القائم باإلبداع / النتاج اإلبداعي / العملية اإلبداعية (اإلبداع يدرك ويدرس من خالل أربعة نواحي سيتم تتكون من ثنائيات أساسية) المهمة في البحث الحالي(وتم مالحظة أن النواحي الثالثة األولى في العمارة ) لإلبداع

، ويطلق لفظ الثنائية في علم المنطق على تواجد مظهرين قائمي الذات ال ينفصالن وال يندمجان . تناولها على الترتيبفهناك مصدرين رئيسيين ، والثنائيات في حياة اإلنسان كثيرة ) 139ص،المسدي. (وقد يكونان متقابلين أو متكاملين

complementaryويجب النظر أليهما كمصدرين متكاملين ، ي والمثالي التجريبي والعقلي أو الطبيع: للمعرفة هما، أول من قدمهما سوية كمصدرين متكاملين في فعل الخلق كانتويعد . وليسا كمتعارضين في عملية الخلق واإلبداع

).97ص، رزوقي . (اإلنساني بينهما) الوسيط(ويمكن إضافة ما يكاملهما فعال وهو

) العملية اإلبداعية(ألساسية في اإلبداع الثنائية ا. 1.3.1 بشكل عام Artisticأو فنية Scientificنظريات اإلبداع في معظمها أما أن تكون علمية

(Antoniades, p.15) . ومع ان القدرات اإلبداعية في ميدان العلوم خاضعة لنفس المبادئ التي تظهر في ميدان الفنونفي اإلبداع ف) 66محمد سعيد ، ص. (تلعب دورا هاما في ميادين اإلبداع المختلفة، اال أنه هناك استعدادات خاصة

والمبدع يكون كما لو كان وسيط بين الحاجات الداخلية واألهداف ،العلمي يكون النتاج غير متعلق بالمبدع كشخصوفي اإلبداع الفني يكون . ناسبفالمبدع يعالج مسائل متعلقة بمحيطه مستهدفا تحقيق نتاج جديد وم، المحددة من الخارج

النتاج تعبيرا واضحا عن الحاالت الداخلية للمبدع وعن حاجاته ودوافعه الشعورية والالشعورية وما شابهها حيث يخرج )227ص،عيسى) (93ص،روشكا. (المبدع شيئا من ذاته إلى المجال العام الخارجي

فقد تم التمييز بين نوعين ، ا رئيسيا في أية فعالية أبداعية وثنائية الخيال والتفكير العقالني المنطقي تمارس دورالذي يشتمل على الرؤى والهلوسة واألحالم وما شاكلها من الصور التي Aاألول ويسمى التفكير : مختلفين من التفكير


80

نقدية والمنطقية من الذي يشتمل على األنماط ال Rوالثاني ويسمى التفكير . تظهر في الواقع تحت تأثير الحاالت الذهانيةباالبداع الثانوي Rباالبداع االولي التلقائي ، والنوع الثاني Aويسمى ماسلو النوع االول ) 19رايسر ، ص . (التفكير

وهناك تأثير . وبتداخلهما نحصل على أكثر منتجات الفكر فائدة). 45محمد سعيد ، ص (أو المسيطر عليه والمضبوط وقد يتأثر قرار المرء أن يصبح مصمما أو رساما بتغلب . حين يتغلب أحدهما على األخر سلبي على الشخصية المبدعة

وهناك من يصر على أن التفكير االبداعي يجب ان يتضمن خبرة ) 19ص، رايسر. (على التوالي Aأو Rأحد النمطين حيث ، كده أنتونايدس في العمارة وهذا ما أ) 88صالح ، ص. (الخيالي والواقعي معا وبمرونة عالية من التفاعل بينهما

unrealتكلم عن المراحل الذهنية في العملية اإلبداعية وأكد على ضرورة فهم العالقة بين مفاهيم الالحقيقة والحقيقة and real والخيال ) الخيال الجامح(أو مفاهيم الفنطازياfantasy and imagination لكي تفهم عملية اإلبداع بوضوح

والتي يستمر الشخص في أنتاجها . نطازيا هي قدرة الشخص على خلق صور جامحة غير قابلة للتحقق بسهولهفالف. أكبروبدون هذه الصور المتطرفة في الخيال لن يتوصل ، في النوم أو اليقظة وفي العمل أو الراحة وفي الوعي أو الالوعي

تجسيد تلك الصور الناتجة من عملية الفنطازيا والخيال هو قدرة العقل على رؤية كيفية . الشخص إلى شيء مميزوذلك عن طريق أمتالك المبدع للبرنامج الذي يؤدي إلى تحقق هذه الصور عمليا ، السابقة في شيء حقيقي ملموس

فالفنطازيا هي الرؤية . كامتالكه القدرة على أرشاد شخص غريب إلى الطريق الموصل إلى مكان معين يعرفه جيداوالتي يجب أن تمر من ، والتخيل هو المرشح الواقعي الذي يعطي الحقيقة لتلك الرؤية ، ررة من كل قيد المبدعة المتح

ومن يقتصر على خياالته الجامحة دون اإليفاء ببعدها العملي الواقعي ليس لديه فرصة حقيقة . خالله لتصبح ملموسهوهذه الثنائية في التفكير االبداعي ال (Antoniades,p.9-11).لرؤية تلك الخياالت كنتيجة مبدعة على أرض الواقع

فمن . بل أنها تتواجد في كال المجالين بمستوى أكثر دقة) التفكير الفني والتفكير العلمي(تقسمه إلى مجالين متقابلين فقط نحى واقعي أصحاب التفكير الفني الواضح من الفنانيين من ينحى بتفكيره منحى مثالي خيالي ومنهم من ينحى بتفكيره م

ومن اصحاب التفكير العلمي الواضح من الرياضيين من تغلب عليه النزعة الحدسية ) 35محمد سعيد ، ص. (عمليحيث اإلبداع واالبتكار ومصدر الخصوبة في الفكر الرياضي ومنهم من تغلب عليه النزعة المنطقية حيث اليقين

جد وحيثما غلبت عليه صفة الفني أو العلمي يتضمن في داخله وبهذا فاإلبداع حيثما و). 185الجابري ، ص. (والبرهان .ايضا بمستوى ادق نزعة خيالية أو نزعة منطقية عملية

)النتاج اإلبداعي( الثنائية األساسية في العمارة . 2.3.1

إلى التعريف القائل أن العمارة هي فن وعلم التصميم والبناء وهي ذلك المركب Hellmanيشير هيلمان وهذه الثنائية موجودة ضمنا في . مؤلف من الفن والعلم أو التكنولوجيا الذي يهدف إلى خلق بيئة مناسبة لحياة اإلنسانال

. الوظيفة والديمومة والجمال: رؤية فيتروفيوس للعمارة بأنها ذلك المركب الذي يجب أن يضمن تحقق ثالثة أشياء هي(Hellman,p.2) ي العمارة من توسطه بين اإلبداع في الفن واإلبداع في العلم موضحا وتتوضح أهمية دراسة اإلبداع ف

ويمكن التمييز بشكل عام بين نوعين مستقلين من األنشطة ) 227ص،عيسى. (خصائص المبدعين في كال المجاليننما النوع الثاني فالنوع األول ينزع إلى تحقيق توق اإلنسان إلى الجمال بي، التشكيل الجمالي والكمال التقني : اإلنتاجية

يتجه الجمال نحو التنوع والفردية ويتجه الكمال التقني نحو التماثل . يتجه إلى مواجهة احتياجات اإلنسان الوظيفيةوالتصميم المعماري الذي هو تعبير جمالي فقط دون االهتمام بالوظيفة ال يتجاوز كونه زخرفة مجرده . واالطراد

، بيجوفيتش . (كمال التقني الخالص في العمارة ال ينتج أال مباني متماثلة مملةوبالمقابل ال، كالديكور المسرحي والمتعلقة ، وفي منهجيات التصميم يشير جيلي رنتر إلى ما أسماها بالمشكلة المركزية في نظرية التصميم) 170ص

the subject – objectوقد عبر عنها أيضا بمشكلة الذات والموضوع ، بمصدر األفكار التصميمية عند المعماريproblem وهي تدور حول عالقة الفرد بالعالم الخارجي . العميقة في منشئها في نظريات التصميم والتعلم المعماري ،

والمنطق ، فالثنائية المتالزمة المتمثلة بالتفكير الحر واالندفاع الشخصي الداخلي بعيدا عن التحديدات الخارجية من جهة ألشكال والحلول الموجودة في العلم الخارجي والتي وظفت واستعملت بنجاح في المشاكل الذي يرجح استعمال ا

يوضح dual conceptionوهذا المفهوم الثنائي (Gelerenter,p.1,27). التصميمية المتكررة غالبا من جهة مقابلةفي خلقه artisticكون كالفنان أما أن ي، فالمصمم يمكن أن يختار أحد مكافئين ممكنين ، مصدر األفكار التصميمية

أو أن يكون ، لألشياء الجديدة التي يسعى لتقديمها إلى العالم الخارجي من حوله معتمدا في أفكاره على مصادره الداخلية في اعتماده على المعلومات الصحيحة المستلمة باألصل من العالم الخارجي وليس من ذاته للمشاكل scientificكالعالم ولهذا فقد تراوحت مناهج ومدارس التصميم بين خطين فكريين رئيسيين اتخذا (Gelerenter,p.28). المتماثلة المتكررة

والتوجه ) أو الصندوق األسود( Intuitional approach. التوجه الحدسي: وهما ، اتجاهين متباينين إلى حد ما فالعمارة ذلك المزيج الصعب من الفن ) 8ص، ي القيماقج) (أو الصندوق الزجاجي( Rational approach. العقالني

والعلم معا ، والذي قد يظهر اخيرا بمظهر المركب الغالب فيه ، ولكن ال يمكن أبدا انتفاء المركب االخر الذي البد وأن .يتواجد بشكل ما


81

)المعماري القائم باإلبداع( الثنائية األساسية في الشخصية اإلنسانية. 3.3.1. اهوم على جانب كبير من التعقيد والغموض رغم التوصل إلى نتائج جوهرية وأساسية في توضيحهالشخصية مف

وتختلف تعاريف الشخصية باختالف المنظرين لها وليس ببعيد عن الصواب القول الشائع أن تعاريف ) 46صالح ، ص(فريس ، ) (5العاني ، ص(لتعاريف الشخصية بعدد من كتب فيها ، ومع ذلك يمكن تلمس بعض الخطوط العامة في هذه ا

:فمن تعاريف الشخصية المهمة للبحث الحالي ) 167صالكمية الكلية من االستعدادات والميول والغرائز والدوافع والقوى البايولوجية الفطرية والموروثة وكذلك الصفات " -

حنا ، . (المكتسب في الشخصيةوالتركيز هنا على الجانب الفطري و" واالستعدادات والميول المكتسبة من الخبرة ).10ص

للفرد وتحدد طريقته مميزة النظام الكامل من الميول واالستعدادات الجسمية والعقلية الثابتة نسبيا والتي تعد " -والتركيز هنا على فكرة تكامل الشخصية في وحدة مندمجة " الخاصة في التوافق مع البيئة المادية واالجتماعية

).11حنا ، ص(رد مجموعة صفات تعمل كلها وليست مجوالتركيز هنا على ديناميكية " التنظيم الديناميكي لنواحي الفرد المعرفية والعاطفية والفيزيولوجية والمورفولوجية" -

).167فريس ، ص. (على إمكانية تحليلها بردها إلى مركبات أو سماتوالشخصية / العقلية أو المعرفية / ايولوجية أو الفسيولوجية الب( :وتتكامل في الشخصية بشكل عام أربع منظومات هي

وتتضمن المنظومة الوجدانية الميول ) االجتماعية/ االنفعالية أو الوجدانية Interests واالتجاهات Attitudes والقيم

Values وتعتبر الميول ) 253، 243حنا ، ص. (وتفسر بالدوافع المختلفة مظهرة رغبات الشخص وسماته المزاجية جانبا هاما من جوانب الشخصية وقد اهتمت بها الدراسات النفسية الرتباطها الوثيق باإلقبال على نواحي معينة من

ورغم الصعوبة في تصنيف السلوك ) 487الشيخ ، ص. (النشاط في مجاالت الدراسة والعمل وما يفضلونه منها

لستة أنماط من ةمن الناس ، مناظر) مثالية(سية فهناك من يقرر وجود ستة أنماط أسا) 61ديسكون ، ص(اإلنساني القيم في الحياة اإلنسانية ، وكل شخص يمكن النظر إليه على انه اقرب ما يكون إلى قيمة أو أكثر من هذه القيم ،

- 526الشيخ ، ص ) (الديني/ االجتماعي / الجمالي / السياسي / االقتصادي / النظري : (وأنماط الناس المثالية هي

وبشكل عام وبناءا على خصائص هذه األنماط يمكن اختزال األنماط الثالثة األولى بالنمط العقالني المنطقي ) 529 ،ينقسم المبدعون في أي مجال بشكل عام، وبهذا العملي واختزال األنماط الثالثة األخيرة بالنمط الخيالي العاطفي الجمالي

:بشكل خاص إلى طرازين رئيسيين هما )وفي مقدمتها العمارة(م وفي المجاالت المتضمنة لثنائية الفن والعل

Speculative type الطراز التأملي أو التخيلي - Systematic type الطراز المنهجي المنظم -

طراز حدسي يعتمد في إبداعه على : حيث ينقسم المبدعون فيه إلى، ويمكن التوصل إلى تصنيف أخر مشابه ويؤكد الكسندرو ) 30ص، عيسى . (راز منطقي يعتمد في إبداعه على التطور المنطقي لألفكاروط، الحدس أو اإللهام

)15ص، روشكا : (روشكا على ذلك بتحديده نمطين للشخصية اإلنسانية هماالذي يمكن أن يندرج في إطاره أولئك الذين يتمثلون الواقع الحي من دون قيد ومن دون أي : النمط الفني -

هؤالء هم الفنانون بأنواعهم كافه حيث يستعملون األحاسيس واألدراكات في نظامهم التواصلي ومثل، انفصال .األشاري

، الذي يندرج ضمنه أولئك األشخاص الذين يجزئون الواقع من التحليل إلى التركيب وبالعكس : النمط المفكر - .شاريومثل هوالء هم العلماء الذين يستعملون اللغة في نظامهم التواصلي األ

تحديد مشكلة البحث وهدفه. 4.1

من المفيد البحث عن القربى القائمة بين االفراد وبيان األنواع المميزة من الشخصية االنسانية تبعا لوجود سمات معينة من عدمها كما في حالة تصنيف الناس حسب العمر أو الجنس ، أو تبعا لما اذا كانت تلك السمة قوية أو

الة تأليف المجاميع االنسانية الناتجة عن طبيعة نفسية حين يصنف االفراد كميا أو نوعيا تبعا لالبعاد كما في ح، ضعيفوتوصل البحث في جزءه النظري السابق إلى عدد من ) 182، 40فريس ، ص. (االساسية للذكاء والطباع والشخصية

واإلبداع ينقسم إلى أبداع فني والى أبداع علمي ، عا فالعمارة تتميز بخصوصيتها المركبة من الفن والعلم م، المؤشراتوالطبيعة اإلنسانية . والشخصية اإلنسانية تنقسم إلى شخصية ذات ميل عاطفي وشخصية ذات ميل منطقي، بشكل عام

بداع واإل. باستنادها على المواهب والقدرات واالستعدادات والميول الشخصية عند األفراد تمثل األرضية الواسعة لألبداعكسمة عامة يتكون من قدرات الطالقة والمرونة واألصالة والحساسية للمشكالت والقدرة على أعادة تعريف وتحديد

من القدرات اإلبداعية المهمة Fluencyوالطالقة . وهذه القدرات تتمايز بعضها عن البعض األخر بوضوح،المشاكل


82

لحصول على عدد كبير من بدائل الحلول للمشاكل التصميمية وهي قدرة لصيقة بالممارسة المعمارية ، فسهولة ا، وتمتاز قدرة الطالقة اإلبداعية بإمكانية وسهولة . المطروحة ، يوفر األرضية الواسعة للمعماري إليجاد الحل األمثل بينها

بة وجود هذه القدرة وبالتالي أمكانية التحديد الكمي حول مدى ونس، العتمادها على كمية النتاج ال نوعيته، دراستها .عند األشخاص المختلفين ألغراض البحث والدراسة

وباالعتماد على كل هذه المسائل تحددت مشكلة البحث العامة بعدم وضوح أثر االستعدادات الشخصية في الطالقة امعة الموصل وتم تناول هذه المشكلة عند طلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية في ج. اإلبداعية للتصميم المعماري

وتحدد هدف البحث بمحاولة الكشف عن طبيعة هذا . كحالة دراسية خاصة ، باعتباره مؤسسة أكاديمية عريقة في العراقاألثر ، وبالتالي الوصول إلى أمكانية التنبوء عن مديات الطالقة اإلبداعية عند الطلبة والمتقدمين لدراسة العمارة في قسم

وبالتالي في باقي األقسام المعمارية في ، بمعرفة قسم من استعداداتهم السابقة ة الموصلالهندسة المعمارية في جامعوبتفصيل أكبر سيسعى البحث للكشف عن خصوصية العالقة واالرتباط . العراق لتشابه الظروف والمناهج فيما بينها

سة العمارة وبالميول الشخصية الغالبة الرقمي بين االستعدادات المتعلقة بالعمر والجنس والدافعية الكامنة وراء درادون السعي إلى تنمية ، العاطفية والمنطقية ألفراد العينة من جهة ، وبين مؤشر الطالقة اإلبداعية عندهم من جهة أخرى

وهنالك جملة من الفرضيات التي سبق ذكر بعضها . القدرات اإلبداعية عندهم حيث أنها تقع خارج أطار هذا البحث

يفترض أن أصحاب الشخصيات العاطفية والشفافة Sullivanفسوليفان ، )1() نت استقرائية أو استنتاجيةسواءا كا(

في دراسته الرائدة عن Mackinnonوماكينون ) 31ص، رزوقي . (مؤهلين بل ضروريين ألتناج عمارة مبدعةوهم األذكياء وذوي الشخصيات التي لها المعماريين المبدعين أستنتج أن المعماريين األكثر إبداعا هم األكثر أنتاجا

دوافع لإلنجاز وهم الناس الحريصون على استقالليتهم والمرنون أو الغامضون بنسب عالية وهم المهتمون بالمسائل أن االستعدادات والعوامل الشخصية والدافعية مهمة جدا ومؤثرة في Bloomوذكر بلوم ) 38ص، رزوقي . (الفكرية

ومن جهة اخرى في تحديد القابلية على التعلم حيث يتوقف اكتساب الفرد ) 81محمد سعيد ، ص(جهة تحديد االنجاز من ) 40فريس ، ص) (253الشيخ ، ص. (وتعلمه الى حد كبير على استعداداته وميوله نحو العمل وعلى دوافعه واهدافه

) 270ص، إبراهيم . (توزيعا أعتداليا طبيعيا وهناك القناعة المستقرة القائلة أن القدرات اإلبداعية تتوزع بين األفرادوايضا هناك التصور الذي سبق بيانه عن دور الخبرة المكتسبة في زيادة الطالقة اإلبداعية فهي في جوهرها عملية

فهل تتحقق أي منها عند طلبة وخريجي ، والسؤال قائم في هذا البحث حول هذه الفرضيات . تداعي واسترجاع لألفكار هندسة المعمارية في جامعة الموصل؟ قسم ال

الدراسة العملية .2على التجريب والقياس وإتباع أسلوب البحث 19أعتمد علم النفس منذ استقالله عن الفلسفة في منتصف القرن

ميول س بالنواحي المعرفية كالذكاء وتاله قياس السمات المزاجية لالفراد ، وتاله الحقا قياس الاي ، وقد بدا القيلمالعوفي قياس الشخصية تستخدم ألفاظ مثل مقياس أو استفتاء أو استخبار أو ما إلى ذلك بدال من لفظة . واالتجاهات والقيم

وما يكرهه وليس كاالختبار الذي فيه إجابة اختبار ، فاإلجابة في القياس تكون عن ما يشعر به الفرد وما يفضلهدون محاولة إصدار احكام ةر على مجرد الوصف الكمي للظاهرفالقياس يقتص) 21هنا ، ص(صحيحة أو خاطئة

).333حنا ، ص(تقويمية

الخلفية النظرية الختبارات الذكاء ومقاييس اإلبداع . 1.2بين جيلفورد إن اختبارات الذكاء بالشكل التي هي عليه سواء كانت لفظية أو شكلية غالبا ما تطلب من المفحوص

ح ووحيد لسؤال محدد ومباشر ومتعلق بنمط التفكير األتفاقي الذي يفترض طريقة معيارية اإلدالء بجواب محدد وصحيولهذا يكون هذا االختبار في مصلحة األفراد من ذوي هذا التفكير أكثر من أولئك الذين ) 1شكل رقم . (قياسية لإلجابة

، بداع اللفظية أو الشكلية على حد سواء يمتازون بالتفكير األفتراقي المبدع بطبيعته حيث يهتم به في اختبارات اإل، روشكا. (والتي تتطلب التعددية والخيال والطرافة واالستقاللية في التفكير عن كل ما هو مألوف وشائع) 2شكل رقم (

على يد جيلفورد وتطورت على يد تورانس 1955وقد بدأت اختبارات اإلبداع سنة ) 268ص، إبراهيم ) (14صTorrance تى غطت مجاالت متسعة من القدرات اإلبداعية ووفرت الوسيلة للوصف الكمي الدقيق للفروق بين وغيره ح

ورغم أن القدرة التنبوئية لهذه االختبارات ال تزال ) 268ص، إبراهيم . (األفراد في هذه القدرات العقلية المكونة لألبداعامها بالخصائص الشخصية واالجتماعية لألفراد ورغم عدم اهتم، موضع عدم يقين كبير لدى العديد من الباحثين

فقد ساهم استخدامها في أنجاز أعداد هائلة من البحوث ، واقتصارها على دراسة الخصائص العقلية أو المعرفية عندهم

والفرضيات االسـتنتاجية وهـي ، ة فقطالفرضيات االستقرائية وهي خاصة تنطلق من وقائع مالحظ:هناك صنفان كبيران من الفرضيات *1)(

).*36فريس ، ص(االستنتاجية –الناتجة من نظريات معروفة أو من سلسلة من المسلمات وتسمى عندئذ بالطريقة الفرضية


83

وال ) 41ص،جروان. (والدراسات وساهم إلى حد كبير في توسيع أفاق المعرفة في مجاالت اإلبداع والتفكير المختلفةحيث يجب تحديد الهدف من عملية القياس بدقة ووضوح في ، أبدا التعامل بعمومية في عملية االختبار والقياس يجوز

حتى يمكن اختيار األداة أو المقياس ، ويجب تحديد القدرة اإلبداعية التي يراد دراستها ، أي تجربة لقياس اإلبداع : وكاألتي، بداعية مقاييس وأساليب دراسية خاصة بها فلكل قدرة أ) 154ص،جروان. (المناسب للهدف من دراستها

ويمكن قياسها عن طريق كمية االستجابات المقبولة ألسئلة وبنود االختبار والتي تمتاز بعدم مألوفيتها : األصالة -اختبار النتائج والمترتبات البعيدة عند افتراض : وهناك عدة اختبارات لقياس األصالة منها. وجدتها وطرافتها

وفي هذه االختبارات يقاس عدد وحاالت ، واختبار عناوين القصص وغيرها ، قوع فرض غير مألوف و) 269ص، إبراهيم ) (87ص، عيسى( )أ، ب -2شكل رقم. (االستجابات النادرة والغريبة وغير المألوفة

).164ص، جروان (صحيحة من خالل األطر الشائعة وتقاس من خالل االختبارات التي ال يمكن اإلجابة عنها إجابة : المرونة -

ومن أشهر اختبارات المرونة اختبار ذكر أكبر عدد ممكن من االستعماالت الغير مألوفة ، والمألوفة للتفكير ويعد تنوع فئات ، ألشياء شائعة االستعمال في وقت محدد مثل استعماالت أخرى للكتاب غير القراءة

)أ ، د ، هـ – 2شكل رقم . (داللة كبيرة للمرونة اإلبداعيةاالستعماالت المذكورة من قبل المفحوص ذو ).164ص، جروان ) (269ص، إبراهيم ) (87ص، عيسى(

ويمكن االستدالل عليها في كل االختبارات اإلبداعية بالتركيز على عدد االستجابات غير المتكررة : الطالقة -وقد أقترح جيلفورد اختبارات متعددة . قة اإلبداعيةأما نوعيتها وكيفها وتباينها فال يعتبر ذا قيمة للطال، فقط

ذكر أكبر عدد ممكن من الكلمات أو األسماء ألشياء تجمعها خصائص معينة في وقت : للطالقة اإلبداعية منهاكطلب ذكر كلمات تبدأ أو تنتهي بحرف معين أو ذكر أسماء أشياء مستديرة أو حمراء اللون وما إلى ، محدد وذلك ، س الطالقة أيضا باختبار عناوين القصص أو النتائج البعيدة السابق ذكرها في األصالة ويمكن قيا. ذلك

هناك اختبار ، وفي اختبار األشكال . بالتركيز على العدد الكلي لالستجابات دون االهتمام بنوعيتها وغرابتهامن أهم االختبارات وهو Horn Art Aptitude Inventoryأو اختبار هورن (تكملة األشكال الناقصة الذي تقوم فكرته على تقديم مجموعة من الخطوط ويطلب استخدام هذه الخطوط كجزء ) المهتمة باإلنتاج الفني

من رسم له معنى بربط الخطوط بعضها بالبعض األخر أو بإضافة التفاصيل الكافية لكل منها لتصبح ذات وهناك اختبار األشكال المصورة الذي هو عبارة عن . معنى ، أو وفق المعايير التي يحددها واضع االختبار

أشكال ناقصة أساسية تعطى مطبوعة على كراس ويطلب أنتاج أكبر عدد ممكن من األشكال ذات المعنى منها ويعتمد في كل هذه االختبارات على عدد االستجابات ، باإلضافة عليها أو تحويرها أو تدويرها وما إلى ذلك ،

، جروان ) (285ص، الشيخ ) (88ص، عيسى( ).جـ ، د ، هـ – 2شكل رقم . (فقط المحققة لشروطها ).164ص

- تصميم التجربة العملية . 2.2

عينة البحثأفراد تحديد . 1.2.2وقد تم . باالعتماد على الهدف من البحث تحدد مجتمعه بطلبة وخريجي قسم الهندسة المعمارية في جامعة الموصل

من الذي(تمارة خاصة باستبيان وتجربة الطالقة اإلبداعية على أعضاء الهيئة التدريسية اس 160توزيع أكثر من

وتم ضمان الحرية الكاملة )2( .والطلبة في الدراسات األولية بمراحلها الخمسة) أكملوا دراستهم األولية في نفس القسم

وللحصول ، 25ومن الطالب 27من األساتذة فكان عدد المشاركين . ألفراد العينة في المشاركة في التجربة من عدمهاتم استبعاد أخر استمارتين من أستمارات ) مشترك 50التي ستتألف أخيرا من (على عدد كلي صحيح ألفراد العينة

والفترة الزمنية التي غطتها التجربة تمثلت بسنوات التخرج ألفراد العينة من االساتذة وبخمس سنوات دراسية . األساتذةالتي توزع عليها للتجربة وقد تم تقسيم الفترة الزمنية المتصل، لمراحل الدراسية الخمسة ألفراد العينة من الطالبمثلت ا

والهدف من التوسيع الزمني الذي تغطيه التجربة هو توفير اإلمكانية ، أفراد العينة ابتداءا إلى ثمانية فترات زمنية أصغر ).1جدول رقم . (ات والدافعية وغيرها من المؤثرات على الطالقة اإلبداعيةلبيان التغيرات الناتجة عن أثر الخبر

)*15ص،المشهداني. (عينة البحث تصنف على أنها عينة احتمالية وبشكل اكثر تحديد عينة طبقية اعتباطية*2)(


84


85

مقياس االستعدادات الشخصية الفراد العينةتحديد . 2.2.2 الخلفية النظرية لمقاييس الشخصية : أوال

الشخصية تاالستعداد مصطلح واسع ويتضمن العديد من القدرات الطبيعية للفرد كالذكاء والميول واالتجاها) 29جروان ، ص) (257-251الشيخ ، ص. (والدوافع وأي مهارات أخرى تتجه وتشجع عملية التعلم وبالتالي اإلنتاج

ومن هنا تتوضح الصعوبة في التمييز بين االستعداد والتحصيل ، فوجود االستعداد أحيانا قد ال يحتم التحصيل واإلنتاج ، ) 282شيخ ، صال( .رات التي يتضمنها اإلنتاج الفنيوجود القد حتملفني قد ال تفمثال القدرات التي يتضمنها التذوق ا

ورغم أن الشخصية اإلنسانية تتنوع بشكل كبير وتتغير نسبيا بشكل ) 487الشيخ ، ص(بالتأكيد تساعد عليه و هاولكنعن أواصر القربى وفائدة البحث) 9عاقل ، ص. (مستمر ، فان لها أساس ثابت يستطيع علم النفس التعرف عليه

والتشابه بين الناس كبيرة حيث يمكن تمييزهم إلى مجاميع ذات سمة واحدة مشتركة تبعا لوجود أو عدم وجود تلك ).184-182فريس ، ص. (أو تبعا لقوة وكمية وجودها ،السمة

فت بتركيزها على هذا ومن هنا كان هناك العديد والعديد جدا من المقاييس النفسية الشخصية ، والتي تنوعت واختل). 345حنا ، ص. (الجانب أو ذاك من جوانب الشخصية ، وتبعا لذلك تنوعت طرق تصنيف ودراسة هذه المقاييس

المقياس من ذاك هو الهدف من وراء عملية القياس وقدرة المطبق على توظيف المقياس اواألمر الحاسم في تحديد هذومن تصانيف مقاييس ) 31ص، هنا) (362ص، حنا( .ة المقياس ذاتهعومن ثم تفسير النتائج بغض النظر عن طبي

:الشخصية مايلياختبارات االستعدادات للدراسة الجامعية الهادفة إلى التنبؤ المستقبلي عن مدى إجادة الطلبة لذلك النوع من الدراسة -

).460-254الشيخ ، ص. (والتخصص ، وهي عديدة جدا )377-348حنا ، ص: (لوسيلة العالجية إلى تصنيف المقاييس الشخصية حسب ا -

قائمة / اختبار برنرويتر للشخصية /MMPIاختبار مينوسوتا (ومن اختباراته ) قياس نفسي(أدوات سيكومترية * .)ويستخدم فيها تفضيل األشكال لقياس الشخصية ACLالصفات الشخصية

/ مقياس الشخصية الشامل / صية التصنيفي اختبار الشخ(ومن اختباراته ) قياس تربوي(أدوات اديومترية * التصنيفي لقياس الشخصية المتوافقة أو غير المتوافقة والذي يعتمد على اختيار الفرد للعبارات االيجابية -أسلوب ك

.)عبارة سالبة 13عبارة موجبة و 13عبارة فيها 26بالنسبة للتوافق من االختبارات / المقابلة / المالحظة الحرة أو المقننة / الحالة تاريخ(ومن اختباراته ) سريرية(أدوات كلينيكية *

.)CATوللصغار TATتداعي الصور للكبار و) بقع الحبر(االسقاطية كاختبار الرورشاخ )98-8العاني ، ص: (تصنيف المقاييس حسب وجهات النظر إلى الشخصية ، وهي -

.TAT)واختبار تداعي الصور ) بقع الحبر(شاخ الروركاالختبارات االسقاطية (الفرويدي ومن اختباراته • CPIوقائمة كاليفورنيا MMPIاالختبارات والقوائم الشخصية كقائمة ميونوسوتا (ليونك ومن اختباراته السمات •

.اختبارات لوجهة النظر السلوكية ولوجهة النظر االنسانية يولم يذكر ا )وعوامل الشخصية الستة عشر )38-32هنا ، ص: ( كاالتيمفهومي بنية الشخصية وتصنيف المقاييس حسب -

تاريخ الحالة المعتمد على السجالت (المفهوم الكلي الذي يعتبر الشخصية وحدة مركبة معقدة ، ومن مقاييسه •المقابلة / التقديرات القياسية لالساتذة والمتصفة بدرجة من الموضوعية لطلبتهم / المالحظة / السابقة ).الشخصية

مقاييس االتجاهات(م التحليلي الذي يعتبر ان الشخصية تتكون من عدة اجزاء مترابطة ، ومن مقاييسه المفهو •حيث يوجد سلم ،كون من مجموعة من العبارات التي تعالج موضوع معين بمنهج معينتويطبق فيه استفتاء ي

العبارات بوضع عالمة صح ثالثي أو خماسي أو سباعي الدرجات ويطلب من المختبر اظهار استجابته على تلكة ينوهي عديدة مه مقاييس الميول/ العبارة التي تتناسب مع رغبته أو اتجاهه وميله مفي سلم الدرجات اما

ودراسية ومتعلقة بانواع النشاط أو التسلية وغيرها ويطلب من المختبر وضع عالمة صح امام المهنة التي المقاييس االسقاطية كمقياس الرورشاخ / فضلها اكثر وهكذا وضع عالمتي صح امام المهنة التي يويفضلها .)TATومقياس

)146ريس ، صف: (فع والحاجات البشرية وكاالتي تصنيف المقاييس حسب الدوا -


86


87

والدوافع المكتسبة المنطلقة من )البايولوجية والنفسية المنشأ كالحاجة إلى تحريك اليدين(الدوافع والحاجات األولية •

غير مكر إذا ما كان الطعام مثال جيد أيلجأ فيها إلى طريقة التفضيل بين مثيرين أو أكثر ، أو ذوع أو األلم الجو .جيد أم ال هذا وال ذاك

األول الطرائق المباشرة وفيها يستجوب المختبرين عن دوافعهم : الدوافع البشرية المعقدة وتدرس بأسلوبين •المقارنة الزوجية وتفضيل احد الزوجين مثل ماذا تفضل /تقدير المختصين / المقابلة(اته وميولهم ، ومن اختبار

3التقدير على سلم من / االطعمة التالية الترتيب حسب األفضلية فمثال رتب حسب األفضلية/ من س أو من ص مباشرة ومن والثاني الطرائق غير ال) الخ.... أكره –محايد –أحب : درجات أو مثال تحديد األوزان 5أو

واختبار تداعي الصور ) بقع الحبر(الطرق االسقاطية المستندة على أفكار فرويد كاختبار الرورشاخ (اختباراتها TAT.(

وطريقة التفضيل من الطرق المعتبرة والمهمة في مقاييس الشخصية وفي بيان ميولها واتجاهاتها ، فإضافة إلى ما :هناك تأكيدات إضافية حول جدوى استخدامها طريقة التفضيل لسبق ذكره من استعمال

فسترونج في اختباره للميول المهنية يعتبر ان كال التقبل أو الرفض للعبارات المختلفة في اختباره هامه وذلك على أساس افتراضه ان الميل يتضمن األشياء التي نحبها أو التي ال نحبها واإلنسان ال يميل إلى األشياء التي ال تحدث له

/ النظري المفكر (وسبرانجر الذي يؤكد على توزع الناس على ستة أنماط رئيسية ) 488الشيخ ، ص. (انفعاال بالحبيحدد ويقيس نمط شخصية الفرد من خالل تفضيالته وترجيحه ) الديني/ االجتماعي / الجمالي / السياسي / االقتصادي

2والخيار الثالث درجة 3والخيار الثاني درجة 4ألول درجة إلحدى القيم الستة المناظرة ألنماطه ويعطي الخيار ادرجة التفضيل ويقوم بعدئذ بالجمع الجبري لهذه الدرجات ، واختباره بهذا ل بترتيب تنازلي 1والخيار الرابع درجة

الشيخ ، . (ضوعية وصدق الوصف ليس شفافا والشخص المختبر ال يعرف دالله التفضيل وهو بهذا يزداد مو )531-530ص

وبوجاردس في مقياسه لالتجاهات الشخصية المؤلف من سبع عبارات تعكس درجات مختلفة من النفور والتقبل لمسالة معينة ، وبعدد موافقة المختبر أو رفضه لهذا أو ذاك من العبارات يحدد اتجاهه الشخصي تجاه تلك

من عدة جمل في موضوع معين قام بوضع وثرستون في مقياسه المؤلف). 507الشيخ ، ص. (المسالة المفحوصةأوزان نسبية لهذه الجمل سلبا أو إيجابا وبموافقة المختبر على قسم منها بوضعه عالمة صح أمامها يحدد اتجاه الشخص

وليكرت وضع ) 172، ص سيفر) (509الشيخ ، ص. (وذلك بحساب متوسط أوزان الجمل التي فضلها ووافق عليهالق باالتجاه النفسي الذي يريد قياسه وطلب من المختبرين ان يختاروا لكل عبارة في المقياس احد عبارات تتع هفي مقياس

ووضع األوزان لهذه التقييمات على الترتيب ) ال أوافق بشدة/ ال أوافق / متردد / أوافق / أوافق بشدة (التقييمات التالية وشلدون في ) 511الشيخ ، ص. (وزان لكل العباراتونتيجة الفرد هو حاصل الجمع هذه األ) 1، 2، 3، 4، 5(

7مقياسه لالمزجة حاول أن يحدد بشكل كمي إلى أي مدى تظهر السمات المدروسة عند المختبرين على سلم من درجات بدل تقسيمه السمة إلى قسمين متقابلين فقط ، وأصبح باإلمكان حينها تحديد الدرجة التي يمتلكها المختبر من تلك

).182، 172فريس ، ص. (موضوع البحث السمة

تصميم مقياس االستعدادات الشخصية الفراد العينة: ثانيا وقد ) ب -4شكل رقم . (لغرض كشف االستعدادات المهمة للبحث عند أفراد العينة تم أعداد استمارة استبيان

وذلك عن طريق سؤالهم ، اد العينة تضمنت بشكل رئيسي محاولة لكشف الميول الشخصية العاطفية أو المنطقية ألفروالذي أشار إلى وجوب ، عن تفضيالتهم لعدد من االختصاصات والمجاالت والتي أكد على قسم كبير منها فيتروفيوس

وتم الطلب من أفراد العينة ذكر وكتابة (Gelernter,p.66). تعلمها بشكل كافي كشرط لنجاح المعماري في عملهمن ، ول فالثاني والثالث وهكذا لالختصاصات والمجاالت المذكورة في استمارة االستبيان تسلسل تفضيالتهم من األ

: وهي()3(ولما كانت السمة الغالبة لقسم من هذه االختصاصات والمجاالت عاطفية . األكثر تفضيال وإعجابا وإلى األقل

، االختصاصات العلمية يمكن ان تنقسم بشكل عام إلى علوم طبيعية تهتم بالمظاهر المادية ومعيارها المنطـق والحقيقـة من المعروف أن *3)(

الفيزيـاء : ومن العلوم الطبيعية . وعلوم اجتماعية تهتم بالعوامل المعنوية وتسمى احيانا بالعوم االنسانية ومعيارها عاطفة االنسان وخيالهالجابري . (وبالتاكيد هناك تطابق بين الرياضيات والمنطق) 5فريس ، ص) (17عاقل ، ص(يا والفلك وعلم الحياة ، والكيمياء والجيولوج

فـال ) 185الجبـري ، ص . (ورغم تاكيد الجابري على وجود منهجين عند الرياضين احدهما منطقي واالخر حدسي خيالي) 176، صومـن العلـوم . فالخيال هو القفزة اإلبداعية المطلوبة في كل االختصاصات، مية تعارض مع التقرير السابق من أن سمة الرياضيات عل

وبالتاكيد هناك وضوح وبداهة في عاطفية وانسـانية ميـادين ) 17عاقل ، ص. (التربية وعلم االجتماع وعلم النفس: االنسانية العاطفية )*15صالح ، ص. (والفنون التشكيلية والفنون المسرحية والسينمااإلبداع الفني المختلفة كالموسيقى واالدب والشعر والرواية والقصة


88

/ التأريخ : وهي(واألخرى منطقيه ) فةالخط والزخر/ الشعر / الموسيقى / النحت / الرسم / التصوير الفوتوغرافي فقد توصل البحث إلى طريقة للكشف عن الميول ، ) الهندسة المدنية/ الرياضيات / الفلك / القانون / الطب / الفلسفة

)2جدول رقم: (الشخصية ألفراد العينة وذلك بأتباع الخطوات التاليةذات (ن العاطفي والمنطقي بإلغاء التفضيالت الزائدة يساوى بين عدد التفضيالت للشخص الواحد بالنسبة للميلي . أ

.من الميل الذي فيه تفضيالت اكثر إذا لم يكونا متساويين بالعدد) التسلسل والقيمة األكبريعاد تصحيح تدرج التفضيالت بتزحيفها وكأن التفضيل الملغي غير موجود وبنفس ، إذا حدثت العملية أعاله . ب

.طفي والمنطقيالترتيب ولكال الطرفين العاويكون ميل الشخص تبعا للطرف ذو المجموع ، يحسب مجموع التسلسالت لكل طرف عاطفي أو منطقي . ج

.األقل .إذا تساوى مجموع تسلسالت الطرفين العاطفي والمنطقي يؤخذ الطرف الحاوي على التفضيل األول للشخص. د .اضح من الطرف األخر ذو عدد التفضيالت األقليؤخذ الطرف ذو التفضيالت األكثر بالعدد بشكل و. هـ

وذلك بسؤال أفراد العينة عن الدرجات النهائية التي ، وأقترح البحث وسيلة أخرى للكشف عن هذه الميول في المرحلة الدراسية (ومادة الرسم اليدوي ) في المرحلة الدراسية األولية األولى(حصلوا عليها في مادة الرياضيات

وتم السؤال واالعتماد أيضا على درجات السعي السنوي في هذه المواد لبعض أفراد العينة من الطلبة ، ) ثانيةاألولية الدرجات السعي السنوي في مادة الرسم اليدوي متوفرة أصال لدى الباحث . (الذين ال زالوا مستمرين في دراستهم األولية

والهدف من ) ة الماضية في القسم المعماري في جامعة الموصللكونه المكلف بتدريس هذه المادة طوال السنوات السبعالتعرف على درجات الرياضيات والرسم اليدوي هو الحصول على مؤشر كمي يحمل درجة مقبولة من الموضوعية

وموضوعية هذا المؤشر تتوضح من كونه المحصلة . للميل الشخصي المنطقي أو العاطفي على الترتيب ألفراد العينةوهذا األسلوب في ) 3جدول رقم. (ية الختبارات علمية تمت خالل عام دراسي كامل في مؤسسة أكاديمية معتبرةالنهائ

البحث العلمي الذي يعتمد على تقييمات الكادر التعليمي في المؤسسات األكاديمية موجود ومعتمد علميا حسب ما أشار كسنة ، راد العينة عن مسائل أخرى مهمة للبحث وتم أيضا سؤال أف) 151ص،روشكا. (إلى ذلك الكسندرو روشكا

التخرج أو المرحلة الدراسية بالنسبة للطالب وعن الجنس وعن الدافع وراء دراستهم للعمارة وغيرها من المسائل ذات .العالقة

تحديد وتصميم مقياس الطالقة اإلبداعية ألفراد العينة. 3.2.2

فقد تم التوجه نحو االختبارات الشكلية في فحص ، ط المعماري لما كانت لغة الشكل هي اللغة األقرب للوسوبالتحديد نحو اختبارات أكمال األشكال وإنتاج بدائل متعددة ذات معنى للشكل األولي المعطى ، قدرة الطالقة اإلبداعية :ع الخطوتين التاليتينفقد تم أتبا، ولتحوير وتكييف هذه االختبارات بما يتناسب والعمارة . ألفراد العينة المختبرين

تحديد المفردات األساسية للعمارة: أوال

تكلم فيتروفيوس عن ما أعتبره المبادئ الجوهرية في العمارة أو المبادئ الخالدة الكامنة وراء المظاهر فكما يجب على الشخص فهم ، محاكاة بين اللغة والعمارة Chingوأجرى جنك (Gelernter,p.61). الخارجية لها

فعليه ، ألبجدية ليكون الكلمات وفهم قواعد النحو والتركيب قبل نطقه الجمل وفهم مبادئ التكوين قبل كتابته أي نص ا primaryوقد حدد جنك العناصر األولية (Ching,p.IX). وبنفس الطريقة أدراك العناصر األساسية المكونة للعمارة

elements ومن الخط إلى ، ام نموها من النقطة إلى الخط ذو البعد الواحد فاألشكال تنتج منها في نظ، في العمارةوهذه العناصر هي مفردات مفاهيمية وبصرية في . ومن المستوي إلى الحجم ذو الثالثة أبعاد، المستوي ذو البعدين هرة ورغم أن العناصر االولية ال توجد ظا) أ - 3شكل رقم ( vocabulary of architectureالتصميم المعماري

، أال أنها تدرك ويشعر بحضورها من خالل خصائصها الجوهرية التي تظهر بها ، بشكلها المجرد في الغالب وخصائص المستوي الطول ، وخصائص الخط الطول واالتجاه والموقع ، فخصائص النقطة تأشير الموقع في الفضاء

العرض والعمق والشكل والفضاء والسطح وخصائص الحجم الطول و، والعرض والشكل والسطح والتوجيه والموقع المؤلفة من عالم design worldsتكلم عن عوالم التصميم Mitchellوميتشل (Ching,p.2-3). والتوجيه والموقع

وأشار إلى استعمال المعماريون في بعض (Mitchell,p.37-49). النقطة وعالم الخط وعالم السطح وعالم الحجمفلي كوربوزيه مثال يقترح ذلك في تخطيطه ، مباشرة كعناصر أولية في تكويناتهم المعمارية األحيان للحجوم األساسية

وفرانك ) ب - 3شكل رقم . (حيث يقدم المفردات الحجمية األساسية مجتمعة معا في تكوين معماري معقد، المشهور


89


90

جوم بسيطة وعمل على معالجتها لويد رايت له عدة تكوينات معمارية ناضجة أشتقها باألساس وبوضوح من ح .(Mitchell,p.49). فضائيا محوال إياها إلى أشياء أكثر نضجا وغنى

الصياغة الشكلية للمفردات األساسية لغرض أجراء التجربة: ثانياباالعتماد على خصائص المفردات األساسية في العمارة تم صياغة استمارة تجربة الطالقة اإلبداعية التي

احتماالت 5فللنقطة احتمال واحد وللخط : وحسب الترتيب األتي، احتمال شكلي للمفردات األساسية 25 تألفت منوتم اقتراح أمكانية طرح أربع بدائل شكلية لكل احتمال ) أ - 4شكل رقم . (احتمال 11احتماالت وللحجم 8وللمستوي

وتم الطلب من أفراد العينة المختبرين أكمال ما يمكن ) د - 4شكل رقم . (هليصبح العدد الكلي لبدائل االحتماالت مائ، واألشياء الجديدة ذات . وذلك في وقت تم تحديده بساعتين كأقصى حد، أكماله من هذه البدائل إلى أشياء ذات معنى

ون بالنتيجة وقد تك، المعنى يمكن الوصول أليها عن طريق أكمال البدائل باإلضافة أو التحوير أو التدوير أو ما إلى ذلك وقد سمح أيضا ألفراد . مبنى معروف أو عنصر معماري أو رمز معين أو قطعة أثاث أو أي شيء يستعمله اإلنسان. وهذا حل اضطراري، العينة باإلشارة إلى الشيء ذو المعنى الذي يريدونه بكتابته إذا لم يتمكنوا من رسمه وتوضيحه

مسائل للمختبرين من أفراد العينة في استمارة التعريف بتجربة الطالقة وقد جرى توضيح كل هذه ال) هـ –4شكل رقم (بشكل صحيح ووفق الشروط المحددة ةوسيمثل العدد الكلي المنجز من البدائل المائ) جـ – 4شكل رقم . (اإلبداعية .هالقيمة الرقمية لمؤشر الطالقة اإلبداعية لذلك المشترك في التجربة من مائ، بالتجربة

التطبيق وإجراء التجربة. 4.2.2

على أساتذة وطلبة قسم ) 4شكل رقم (تم توزيع استمارات االستبيان واستمارات تجربة الطالقة اإلبداعية وتم تحديد تأريخ أخير ، 2008-2007الهندسة المعمارية في جامعة الموصل في بداية الشهر األخير من العام الدراسي

وتم وبشكل موجز شرح وتوضيح . بر كل من تجاوزه غير راغب بالمشاركة فيهاحيث أعت، إلكمال أنجاز التجربة وتم أيضا التأكيد على األلتزام بشروط التجربة وبالذات ، الفكرة والهدف من أجراء االستبيان والتجربة وطريقة أجرائها

.على األلتزام بالوقت المحدد إلنجاز ما يمكن إنجازه منها

اإلحصائية المالئمة لتحليل البياناتتحديد المناهج . 5.2.2توصل البحث إلى تحديد عدد من البيانات أو المتغيرات الوصفية والكمية ذات العالقة بالمشكلة البحثية والهدف

وقد شملت الوصفية منها تحديد ميولهم الشخصية العاطفية أو المنطقية وجنسهم والفترة . من البحث والعائدة ألفراد العينةوقد شملت . التي ينتمون أليها والدافعية وراء دراستهم للعمارة وصنفهم سواء كانوا خريجين أو طالب الزمنية

والمتمثل بالدرجات النهائية (المتغيرات الكمية منها تحديد المؤشر الكمي للميل العاطفي والمؤشر الكمي للميل المنطقي والمؤشر ) انية ومادة الرياضيات في المرحلة األولى على الترتيبفي الدراسة األولية لمادة الرسم اليدوي في المرحلة الث

لمؤشر meanوتم حساب المعدل الحسابي . الكمي للطالقة اإلبداعية الناتج عن تجربة الطالقة اإلبداعية ألفراد العينةلنسبة للطالقة وبيان خصوصية كل منها با، الطالقة اإلبداعية ألفراد العينة حسب المتغيرات الوصفية المختلفة

بين المتغيرات الكمية المتمثلة بمؤشر الميل الشخصي العاطفي أو correlationوتم أيضا حساب األرتباط . اإلبداعيةوفي مرحلة الحقة تم مقاطعة القيم المختلفة لمعامل . المنطقي من جهة ومؤشر الطالقة اإلبداعية من جهة أخرى

.سابقة الفراد العينة ، وذلك الختبار فرضيات البحث المختلفةاألرتباط مع بعض المتغيرات الوصفية الأو نتيجة لتوافق عرضي ليس ، والتغير المتزامن في ظاهرتين قد يكون نتيجة لعالقة سببية أو لعالقة غير مباشرة بينهما

سير منطقي إلمكانية وال بد من تف، واألرتباط بين متغيرين هو قياس لمدى التالزم بينهما ) 155ص، المشهداني . (أالوتسمى العالقة بين المتغيرين خطية بسيطة إذا أمكن تمثيلها رياضيا بخط مستقيم ) 425ص،الراوي. (أرتباطهما بعالقة

ويسمى المقياس الذي تقاس به درجة األرتباط بين متغيرين بمعامل األرتباط ) 156ص، المشهداني . (والعكس بالعكس، rويرمز لمعامل األرتباط بالحرف ، بسيط إذا كانت العالقة بين المتغيرين خطية بسيطة ويسمى بمعامل األرتباط ال،

(x1,y1)على الترتيب x,yمن األزواج المتناظرة من قيم المتغيرين nوهو تقدير غير متحيز لعينة عشوائية حجمها (x2,y2) ----- (xn,yn) فإذا كانت 1-،1+وقيمه تتراوح بين . ويتم حسابه بمعادلة رياضية خاصةr موجبة كان

-= rسالبه كان األرتباط عكسي وإذا كانت rوإذا كانت ،فاألرتباط تام وطردي r + =1األرتباط طردي وإذا كانت مساوية للصفر فهذا يعني انعدام األرتباط بين المتغيرين والظاهرتان مستقلتان rوإذا كانت ، فاألرتباط تام وعكسي 1

أو أصغر 0,5+أكبر من rويعتبر األرتباط قويا ومعتمد إذا كانت قيمة . يوجد ترابط خطي بينهما عن بعضهما أو ال )157ص،المشهداني) (443ص،الراوي( 0,5- من


91


92


93

النتائج واالستنتاجات. 3.2


94

أن معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية ألفراد العينة يرتفع تدريجيا من المرحلة الزمنية األولى ) 5شكل رقم (يالحظ في -طبيعية والزيادة غير ال، وصوال إلى ذروته في المرحلة الخامسة ثم يأخذ بالهبوط الحاد نسبيا نحو المرحلة الثامنة

ويمكن تفسير هذه النتيجة بمسألة الدافعية ). اثنان فقط(في المرحلة الثانية تعتبر شاذة لمحدودية أفراد العينة فيها فالدافعية كلما قدمت الفترة الزمنية نقصت والدليل هو ترك بدائل عديدة دون بذل جهد مالحظ فيها في ، والخبرة

ص الخبرة يتوضح بشكل أكبر في الفترات المتأخرة حيث البساطة ونق، أستمارة التجربة في تلك الفترات .المالحظة في إجابات الطلبة

ويمكن تفسير هذه . أن معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية عند النساء أكبر من الرجال) 6شكل رقم (ويالحظ في -ال والمتوضح من خالل الحرص النتيجة بمسألة الدافعية واالجتهاد الذي يوجد عند النساء أكثر مما هو عند الرج

.الملموس في اإلجابة عند النساء في استمارات التجربة اكثر من الرجالأن معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية عند الدارسين للعمارة بناءا على رغبتهم الشخصية ) 7شكل رقم (ويالحظ في -

المركزي لطلبة البكلوريا في الدراسة أكبر من أولئك الدارسين لها بسبب قبولهم فيها بنظام القبول والتوزيعويمكن تفسير هذه النتيجة بأن الراغبين . الجامعية المعمول به في العراق والمعتمد أساسا على معدل النجاح فيها

بدراسة العمارة تتوفر لديهم الدافعية والقدرة الفنية والخيال أكثر من اآلخرين ومن المرجح أنهم رغبوا بالعمارة من قدرات فنية وعلمية أكثر من اآلخرين الذين كما يبدو تعاملوا بمنطق هعوا على طبيعتها وما تحتاجبعد أن أطل

.براكماتي عقالني عند التحاقهم بدراسة العمارةأن معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية عند الخريجين من أعضاء الهيئة التدريسية في القسم ) 8شكل رقم (ويالحظ في -

ويمكن تفسير هذه النتيجة بدور الخبرة في زيادة الطالقة اإلبداعية فهي توفر خزين . الطالبالمعماري أكبر من .كبير يساعد الخريج على طرح عدد أكبر من البدائل

أن معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية عند العاطفيين من أفراد العينة والذين جرى ) 9شكل رقم (ويالحظ في -ويمكن تفسير هذه النتيجة بأن العاطفيين ذوي خيال . أكبر من المنطقيين) 2م جدول رق(تشخيصهم في فترة سابقة

خصب متحرر بينما يعد المنطق الواضح عند المتصفين به المرشح والمعطل لألفكار الجديدة والغريبة وغير حتى أصبح المألوفة والتي تحتاج ألن تختبر بالمقارنة مع المألوف الذي سبق وان اختبر وتأكد نجاحه واستخدم

.مالوفاوالمتعلقين بأفراد العينة العاطفيين والمنطقيين أنهما ال يختلفان بالنتيجة عن ) 11، 10الشكلين رقم (ويالحظ في -

ولكن الشيء الالفت للنظر فيها هو أن معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية عند الخريجين المنطقيين أكبر ) 8شكل رقم (ويمكن تفسير هذه النتيجة أن الخبرة مارست دورها . الة معكوسة تماما عند الطلبةمن الخريجين العاطفيين والح

االيجابي بالنسبة للخريجين المنطقيين كخزين كبير للبدائل دون االهتمام بأصالتها وجدتها ألن طبيعتهم العقالنية ا طرح بدائل تمتاز بالجدة البراكماتية تدفعهم إلى الطريق المألوف السهل بعكس العاطفيين الذين ربما حاولو

وهذا ما يتأكد من ، واألصالة مما جعل المهمة صعبة أمامهم فالخبرة اصبحت سلبية وربما عائق امام خيالهم تفسير نتائج الطلبة المعكوسة حيث أن محدودية الخبرة لم تقيد الخيال الذي رفع معدل مؤشر الطالقة اإلبداعية عند

نطقيين الخبرة الالزمة وال الخيال المحلق لطرح البدائل فأنخفض معدل مؤشر الطالقة العاطفيين منهم ولم يملك الموألن مسألة أصالة البدائل ال تقع ضمن حدود تعاريف الطالقة ، فقد ساعد ذلك كثيرا في تفسير . عندهم كثيرا جدا

.هذه النتائجأن نتائج معامل االرتباط المعتمدة ) والمنطقيين العاطفيين(والمتعلق بجميع أفراد العينة 3ويالحظ في جدول رقم -

:هي) 0,5-أو التي تقل عن 0,5+التي تزيد عن (إحصائيا عدم وجود عالقة بين مؤشر الطالقة وبين مؤشر الميل الشخصي المنطقي المتمثل بدرجات الرياضيات عند . أ

لطالقة وبين مؤشر الميل الشخصي وعدم وجود عالقة بين مؤشر ا، ) 0,069-= معامل االرتباط (الخريجين ويمكن تفسير هذه النتائج بأن ، ) 0,006=معامل االرتباط(المنطقي المتمثل بدرجات الرياضيات عند الطالب

.الميل الشخصي المنطقي ال يؤثر سلبا أو إيجابا على الطالقة اإلبداعيةعاطفي المتمثل بدرجات الرسم اليدوي وجود عالقة طردية بين مؤشر الطالقة وبين مؤشر الميل الشخصي ال. ب

ويمكن تفسير هذه النتيجة بأن التفكير والميل الشخصي العاطفي ، ) 0,557= +معامل االرتباط (عند الطالب والمهارة في الرسم اليدوي وفرت للطلبة وسيلة التعبير عن األفكار وساهمت في ، يؤثر إيجابا على الطالقة

.وبالتالي ساهمت في زيادة الطالقة اإلبداعية، متنشيط القدرات التخيلية عندهوالمتعلق بأفراد العينة العاطفيين أن هناك نتيجة واحدة فقط لمعامل االرتباط يمكن 4ويالحظ في جدول رقم -

فهناك عالقة طردية بين مؤشر الطالقة وبين مؤشر الميل الشخصي العاطفي المتمثل ، أن تعتمد إحصائيا وهو أقرب ما يكون ألن يعتمد 0,467= +معامل االرتباط (ي عند الطالب العاطفيين بدرجات الرسم اليدو )0,5+إحصائيا القترابه من


95


96

وتعزز هذا ، ويمكن تفسير هذه النتيجة بأن هؤالء الطالب جرى تشخيص ميولهم العاطفية في خطوة سابقة

ويتوضح من ، الشخصي العاطفي عندهم التشخيص بالعالقة الطردية بين مؤشر الطالقة وبين مؤشر الميلومهارة الرسم اليدوي ، ذلك أن التفكير والميل العاطفي يؤثر إيجابا والى حد كبير على الطالقة اإلبداعية


97

وفرت للطالب وسيلة التعبير عن األفكار وساهمت في تنشيط القدرات التخيلية عندهم وساهمت في زيادة .اطالقتهم اإلبداعية كما تقدم سابق

التي (والمتعلق بأفراد العينة المنطقيين أن نتائج معامل االرتباط المعتمدة إحصائيا 5ويالحظ في جدول رقم - :هي ) 0,5- أو التي تقل عن 0,5+تزيد عن

وجود عالقة عكسية بين مؤشر الطالقة وبين مؤشر الميل الشخصي المنطقي المتمثل بدرجات الرياضيات عند . أ )0,646-=معامل االرتباط(الخريجين المنطقيين

وتعزز هذا ، ويمكن تفسير هذه النتيجة أن هؤالء الخريجين جرى تشخيص ميولهم المنطقية في خطوة سابقة ويتوضح من ذلك ، التشخيص بالعالقة العكسية بين مؤشر الطالقة وبين مؤشر الميل الشخصي المنطقي عندهم

فالمنطق يقيد الخيال الفني الالمنطقي بطبيعته ، قة اإلبداعية أن التفكير والميل المنطقي يؤثر سلبا على الطالويعمل كضابط ومرشح لألفكار من أن تنطلق بعيدا لتتجاوز المألوف الذي بطبيعته يحمل درجة من القبول

وبالتالي هناك أمكانية لتكراره كحل ، والموضوعية والتي مكنته من أن يوجد باألساس بعد أن ثبت نجاحه المشاكل ذات الطبيعة المتكررة وبالتالي فليس هناك من داعي للتنويع ومن طرح الجديد الذي يحتاج للظروف و

.إلى عمل ليتأكد نجاحه وهذا يؤدي بالتالي إلى انخفاض مستوى الطالقة اإلبداعيةدوي وجود عالقة طردية كبيرة بين مؤشر الطالقة ومؤشر الميل الشخصي العاطفي المتمثل بدرجات الرسم الي . ب

والتي ساهمت في زيادة معامل االرتباط الكلي ما بين ) 0,82= +معامل االرتباط (عند الطالب المنطقيين ألفراد العينة من الخريجين وللطالب المنطقيين إلى مؤشر الطالقة ومؤشر الميل الشخصي العاطفي

للخريجين المنطقيين عاطفيحيث أن معامل االرتباط بين مؤشر الطالقة ومؤشر الميل الشخصي ال) 0,554(+ )0,264-(غير معتمد إحصائيا

طالب اشترك في التجربة ، وبالتالي 25فقط من مجموع 3وفي البدء يجب ذكر أن عدد الطالب المنطقيين كانوا في وعلى العموم يمكن تفسير هذه النتيجة بأن المهارة، فالنتائج التي توصلوا اليها ربما لن تكون ذات مصداقية كبيرة

، الرسم اليدوي لها دور كبير جدا في زيادة القدرة على التعبير عن األفكار وبالتالي تؤدي إلى زيادة الطالقة اإلبداعية والشيء المرجح عند الطالب المنطقيين هو السهولة النسبية في طرحهم لألفكار المألوفة والشائعة دون أي صعوبة أو

ولما . والذي لن يكون سهل المنال بالتأكيد، ذين يحاولون طرح الجديد واألصيل بالعكس من العاطفيين منهم ال، تردد يتوضح التفسير وراء زيادة الطالقة عند ، كانت الطالقة اإلبداعية تهتم وتركز فقط على كمية األفكار ال نوعيتها

.الطالب المنطقيين بزيادة مهاراتهم التعبيرية عن األفكار بغض النظر عن أصالتها

:خالصة االستنتاجات والطالقة اإلبداعية عند المعماريين من ذوي الميول الشخصية العاطفية أكبر من الطالقة اإلبداعية عند المعماريين .1

.من ذوي الميول الشخصية المنطقيةواختيار ، حيث أنه يوفر الخزين الالزم لتوليد األفكار ، لعامل الخبرة األثر الكبير في زيادة الطالقة اإلبداعية .2

وال يعني ذلك بحال أن هذه البدائل ستمتاز جميعها . العدد األكبر من بدائل الحلول للمشاكل التي يواجهها المعماريوقد يكون للخبرة دور سلبي . فالطالقة اإلبداعية معنية فقط بكمية البدائل دون االهتمام بنوعيتها، بالجدة واألصالة

األصالة اإلبداعية هي التي تهتم . (ة اهتمام المعماري بطرح االفكار االصيلةبالنسبة للطالقة اإلبداعية في حال ).بنوعية األفكار وهي ليست ضمن حدود هذا البحث

والعكس ، للدافعية والجدية والرغبة والقناعة بالعمل الدور الكبير في زيادة الطالقة اإلبداعية عند المعماري .3 .صحيح

وي لدى المعماري تساهم والى حد كبير في زيادة طالقته اإلبداعية سواء كانت الكفاءة والمهارة في الرسم اليد .4 .شخصيته ذات ميل عاطفي أو ذات ميل منطقي

التوصيـــات -

:يوصي البحث بالنقاط التالية ضرورة تحديد معايير خاصة للقبول في أقسام الهندسة المعمارية في العراق بما يتناسب وخصوصية العمارة .1

وعدم األكتفاء بنتائج توزيع القبول المركزي الذي تقوم به وزارة التعليم العالي والبحث ، ا المختلفة في جوانبهوالمعتمد أساسا على مبدأ التنافس بمعدالت النجاح في دراسة البكلوريا دون االلتفات الكافي إلى باقي ، العلمي

وبالتالي يوصي البحث بضرورة . ام المعماريةالمؤهالت واالستعدادات والميول الشخصية للمقبولين في األقسأعادة العمل بنظام اختبارات القبول التمهيدية باإلضافة إلى معدل دراسة البكلوريا للمتقدمين لدراسة العمارة في

.األقسام المعمارية


98

م فيها على يوصي البحث باجراء اختبارات للطالقة اإلبداعية للمتقدمين للدراسة في االقسام المعمارية وقبوله .2 .ضوء نتائج تلك االختبارات وغيرها ، لما للطالقة من اهميه في اإلبداع المعماري بشكل عام

يوصي البحث بزيادة االهتمام بوسائل التعبير عن األفكار المعمارية المختلفة بشكل عام وبمادة الرسم اليدوي .3لتحفيز الطلبة ، لوحدات في التقييم النهائي وإعطائها عدد أكبر من ا. بشكل خاص في أقسام الهندسة المعمارية

وإعادة العمل بالمنهج الدراسي السابق المتضمن تدريس مادة الرسم اليدوي والتخطيط الحر ، على االهتمام بها وعدم األكتفاء بالسنتين األولى والثانية كما هو حاصل ، في السنوات الثالثة األولى من الدراسة األولية للعمارة

.األنسواء بالمناهج الدراسية أو ، وصي البحث باالهتمام بمسألة اإلبداع بمختلف جوانبها في األقسام المعمارية ي .4

، بعملية اكتشاف المواهب اإلبداعية وتحفيزها وتنميتها أو بوضع المعايير اإلبداعية وتحديثها باستمرار ية لتحفيزهم على السعي نحو العمل المبدع بعد واإلعالن عن طبيعتها أمام الطلبة واألساتذة في األقسام المعمار

.زوال ضبابيتهويؤكد على ضرورة االقتراب بهذه ، يوصي البحث بالتوسع في الدراسة لموضوع اإلبداع بمختلف جوانبه .5

في األوساط اإلبداعيةإلعادة أحياء الروح ، البحوث والدراسات من المشاكل العملية في حياتنا المهنية .في المجتمعاألكاديمية و

المصـــادر -

المجلس الوطني للثقافة والفنون ، موسوعة عالم المعرفة ، " اإلنسان وعلم النفس"، عبد الستار . د، إبراهيم - 1985، الكويت ، واآلداب

مؤسسة ، 1ط، محمد يوسف عدس . د: ترجمة، " اإلسالم بين الشرق والغرب"، علي عزت ، بيجوفيتش - 1994، الكويت ، مجلة النور الكويتية –عالم والخدمات بافاريا للنشر واأل

مركو / 5، ط" مدخل إلى فلسفة العلوم العقالنية المعاصرة وتطور الفكر العلمي "محمد عابد ، . الجابري ، د - .2002دراسات الوحدة العربية ، بيروت ،

دار الفكر للطباعة ، 1ط، " قياسه –ته نظريا –معاييره –مفهومه : اإلبداع"، فتحي عبد الرحمان . د، جروان - 2002، عمان ، والنشر والتوزيع

، جامعة بغداد ، كلية التربية االولى ، بغداد ن " علم نفس الشخصية"ناظم هاشم العبيدي ، . عزيز ود. حنا ، د -1990.

اليونسكو ، سلسة : ، ترجمة" العلم والمشتغلون بالبحث العلمي في المجتمع الحديث"جون ، ب ، . ديسكون ، د - .1987، المجلس الوطني للثقافة والفنون واالداب ، الكويت ، 112عالم المعرفة ،

، جامعة الموصل –دار الكتب للطباعة والنشر ، 2ط، " المدخل إلى اإلحصاء"، خاشع محمود . د، الراوي - 2000، الموصل

وزارة –دار المأمون للترجمة والنشر ، لواسطي سلمان ا. د: ترجمة، " بين الفن والعلم"، دولف ، رايسر - 1986، بغداد ، الثقافة واألعالم

قسم الهندسة المعمارية ، أطروحة دكتوراه غير منشوره ، " فكر اإلبداع في العمارة"، غاده موسى ، رزوقي - 1996، بغداد ، جامعة بغداد -

موسوعة عالم المعرفة ، غسان عبد الحي أبو فخر .د: ترجمة، " اإلبداع العام والخاص"، الكسندرو ، روشكا - 1989، الكويت ، المجلس الوطني للثقافة والفنون واآلداب ،

1981، العدد األول ، مقالة منشورة في مجلة فنون عربية ، " الحالة المعمارية"، محسن محرم . د، زهران -، مكتبة االنجلو 1، ط" فروق الفرديةولوجية السايك"د وجابر عبد الحميد جابر ، الشيخ ، يوسف محمو -

.1964المصرية ، القاهرة ، ، دار الرشيد للنشر ، وزارة الثقافة واالعالم العراقية ، دار الطليعة " االبداع في الفن"م حسين ، سصالح ، قا -

.197881للطباعة والنشر ، بيروت ، .1979، دار العلم للماليين ن بيروت ، 1، ط" أسس البحث العلمي في العلوم السلوكية"فخري ، . عاقل ، د -، دار 1، ط" قياسها –نظريتها –تعريفها –اضواء على الشخصية االنسانية "نزار محمد سعيد ، . العاني ، د -

.1989الشؤون الثقافية العامة، وزارة الثقافة واالعالم العراقية ، بغداد ، المجلس الوطني للثقافة والفنون ، موسوعة عالم المعرفة ، " اإلبداع في الفن والعلم"، حسن أحمد . د، عيسى -

1979، الكويت ، واآلداب


99

، منشورات 2موريس شربل وميشال ابي فاضل ، ط: ، ترجمة " علم التفس التجريبي"فريس ، بول ، - .1983عوديات ، بيروت ،

قسم ، حة دكتوراه غير منشورة أطرو، " البنية المنطقية لعملية التصميم"، ناهض طه عبداهللا ، القيماقجي - 2008، بغداد ، الجامعة التكنولوجية –الهندسة المعمارية

.1990كلية الفنون الجميلة ، بغداد ، –، جامعة بغداد " علم النفس الفني"ابو طالب ، . محمد سعيد ، د -تونس ، لدار العربية للكتاب ا، " نحو بديل السني في نقد األدب: األسلوبية واألسلوب "، عبد السالم ، المسدي -

،1977 1979، بغداد ، مطبعة دار السالم ، " أصول اإلحصاء والطرق اإلحصائية"، محمود . د، المشهداني - .1960مكتبة االنجلو المصرية ، القاهرة ، ،" الشخصية والصحة النفسية"عطية محمود واخرون ، . هنا ، د -/ 2/ 24في 1119العدد ، في موقع الحوار المتمدن " الذكاء اإلنساني أنواع –الذكاء المتعدد "، أحمد ، هيبي -

2005. - Antoniades , Anthony C. , "Poetics of Architecture – Theory of design" , John

Wiley & Sons , Inc. , USA ,1992 - Ching , Francis D.K. , "Architecture : Form , Space , and Order", second edition ,

John Wiley & Sons , Inc. , USA , 1996 - Gelernter , Mark , "Sources of Architectural Form : a critical history of western

design theory" , Manchester University press , Manchester , UK , 1995 - Hellman , Louis , "Architecture A-Z : a rough guide" , Wiley – Academy,

London , UK , 2001 - Mitchell , William , " The Logic of Architecture" , the Mit press , Cambridge

Mass. , 1992

جامعة الموصل –م اجراء البحث في آلية الهندسة ت


100

ثاني إبداع في العمارة اإلسالمية )صلى اهللا عليه و سلم( بيوت الرسول

أنوار مشعل الغبشة حفصة العمري

ةالمهندس األستاذ المساعد كلية الهندسةقسم الهندسة المعمارية/ جامعة الموصل

الخالصة

يهدف البحث إلى ) المعنوي والمادي(ي إسالمي في تصميم المسكن في الجانب إبداع معمار تعد بيوت النبي ومن ثم استنباط المفاهيم الخاصة بالبيت النبوي .ومكوناتها وخصائصها التوصل إلى تصور افتراضي عن بيوت النبي

ستحضارا للسنة النبوية فاسترجاع صورة هذه البيوت يعد ا) والتي تمثل المرجعية واألصالة والقدوة في بناء المساكن( .الشريفة وهنا تكمن أهمية البحث

ومكوناتها قسم البحث إلى ثالث مباحث تمثل األول بدراسة األدبيات التاريخية التي وصفت بيوت النبي و في المبحث . وخصائصها ،وتم في الثاني طرح التصورات االفتراضية الحديثة الموضحة لتصميم بيوت النبي

تم استنباط مكونات البيوت وخصائصها ومناقشة التصورات الموضوعة ثم وضع تصور افتراضي وفق الوصف الثالث في تصميم بيوته سنة الرسول أهمية دراسةتوصل البحث إلى . التاريخي جديد يعالج النقص في التصورات السابقة

وساهمت ، ة اإلسالمية ووحدت معايير جديدة للسكنالتي أثرت العمار األخالقية واثر منهجه في إشاعة المفاهيم والقيم ).ال إفراط وال تفريط( في إشاعة المسكن اإلسالمي الوسطي

.المسجد النبوي العمارة االسالمية ، بيوت النبي،: لكلمات الدالة

The homes of the Prophet (may Allah bless him and grant him salvation) are the second innovation of Islamic Architecture

Hafsa Ramzi Alomari Anwar Meshal

Assistant professor Architect

E - mail : hafsa_alomari2004@yahooCom E-mail:[email protected] Mosul University / Collage of engineering/ Architectural department

Abstract

The homes of the Prophet () are innovation of Islamic architectural in home design in the (mental and physical) sides. Research aims to find a scenario for the homes of the Prophet (), their components and their properties. The development of the Prophet's House concept represents the reference and the original and the example in the construction of housing. Return of the image of the house is evoke for the Sunni of، the Prophet Muhammad and here lies the importance of the research. Research has been divided into three parts, the first study the historical literature that described the homes of the Prophet () and their components and characteristics. The second clarify the modern scenarios of the Prophet houses design().Then offering the derived components and characteristics of the homes and discuss the scenarios according to the literatures . then in the third topic offering a new scenario as described in historical literatures (closer to the real). the research in sure the importance of studying the Sunni of the Prophet () in the design of his homes, which stabilize the morals and spirituals constructive of the house design standards and concepts. To promote Central Islamic housing (not forsake nor excessive) Key word: Islamic Architectural- The Prophet's Houses

2009/6/15قبل في 2009/1/22أستلم في

ثاني ابداع في العمارة االسالمية) صلى اهللا عليه وسلم ( بيوت الرسول :العمري

101

مقدمةال تجسيدا و في المدينة المنورة و تمثل نموذجا للمسكن االسالمي ثاني بناء قام به الرسول تعد بيوت النبي

الى وضع تصور عن هذه ) المستشرقين و المسلمين(لقد سعى العديد من الباحثين .ومبادئه وقيمه لحياة الرسول و نظرا الهمية الموضوع وما يحمله من قيم .لم تكن بالدقة المطلوبة) مخططاتال(البيوت اال أن جميع هذه التصورات

عمرانية و فكرية و فلسفية فقد تمت دراسة المصادر التاريخية المتعلقة بالموضوع من مصادر تاريخية ادبية ومصادر شة التصورات الموضوعة و من ثم مناق) البناء النظري(دينية واهمها كتب الحديث لالحاطة بكافة جوانب الموضوع

واستنادا على المبحث االول ، قديما و حديثا بأسلوب موضوعي و علمي تبعا لما تم التوصل اليه فى البناء النظري و قيمه و ) (للبيوت والذي يجسد حقيقة بناء الرسول ) واهللا أعلم(والثاني تم التوصل الى التصور االقرب للصحة

.مفاهيمه عن المسكن :االدبيات التاريخية في وصف بيوت النبي :لمبحث االولا-1

يتناول المبحث دراسة المصادر التاريخية التى وصفت البيوت الستقراء حجمها ومكوناتها وخصائصها التصميمية :والشكلية

: فى مكة هوبيت خديجةان اول بيوت النبى 1-1بيت وعلى اليمين باب صغير، يصعد اليه بدرجتين ، يؤدي الى طرقة وهو مستطيل الشكل يحوي عند الدخول الى ال

يفتح اولها من الجانب األيسر على غرفة صغيرة مساحتها نحو ستة : ضيقة عرضها نحو مترين ، وفيها ثالث ابوب عرضه اربعة محرابا ومعبدا ، ويؤدي الباب األمامي الى بهو متسع طوله ستة أمتار ،و كانت للنبي المختار ، امتار

،وقد جعل مخدعا للزوجين ، اما الباب الثالث، فعلى يمين الداخل وهو يفتح على غرفة مستطيلة، طولها سبعة امتار وعلى طول هذا المسكن من الشمال فضاء واسع ،مساحته ستة عشر )(وعرضها اربعة، وقد جعلت لبنات محمد

وفيه كانت السيدة خديجة تخزن تجارتها قبل الزواج ، فلما مترا في سبعة امتار ، ويرتفع عن االرض بنحو متر، )1ص\في بيته رسولال.(تزوجت واعتزلت التجارة ،استعملت هذه المساحة كمضيفة الستقبال الضيوف

)136ص/اثار مكة والمدينة/م( خديجة السيدة دارلخريطة ) 1(شكل

:ي المدينةف وصف بيوت النبي-1-2 )):خالصة الوفا باخبار دار المصطفى (كما جاءت في كتاب : رواية السمهودي -1- 1-2

محددة لعدد الحجرات وموقعها اجماال ولكن لم تعط اي تفاصيل عن مساحتها او وصفها وترتيب جاءت الرواية نى بيتين لزوجتيه على نعت بناء المسجد ب وضعها من حيث المجاورة او الممرات بينها وهذه الرواية كما جاءت انه

قال محمد . اذ كانت عائشة زوجه حينئذ وان تاخر البناء بها ثم بنى بقية الحجر عند الحاجة اليهايعني سودة وعائشة اهال نزل له حارثة عن منزل بن عمر كانت لحارثة بن النعمان منازل قرب المسجد وحوله وكلما احدث رسول اهللا

:وفق التسلسل الزمني وبيوته )48ص/الكوكب الدري( ره حتى صارت منازله كلها لرسول اهللاي محل حج بيت أم المؤمنين عائشة -1 .بيت أم المؤمنين سوده -2 بيت أم المؤمنين حفصة -3 بيت أم المؤمنين زينب بنت خزيمة -4


102

بيت أم المؤمنين أم سلمة -5 بيت أم المؤمنين زينب بنت جحش -6 بيت أم المؤمنين أم حبيبة -7 بيت أم المؤمنين جويرية -8 بيت أم المؤمنين صفية -9

يصل الـى المسجد فقد اختلفت الروايات في دقة تحديدها ولكنها اكدت انها في الجهة الشرقية من :اما عن موقع البيوت )48ص/وكب الدريالك.( الجنوب الشرقي منه

كانت من لبن ولها حجر من جريد مطـرود فعن عبد اهللا بن يزيد الهذلي رايت بيوت ازواج النبي : د البناءااما مو الى منزل اسـماء بنـت بالطين عددت تسعة ابيات بحجرها وهي مابين بيت عائشة الى الباب الذي يلي باب النبي

كانت )(ادركت بيوت ازواج النبي :بن هالل وزي وابن زبالة عن محمدوذكر ابن الج) 49ص/الكوكب الدري(حسن من جريد مستورة بمسوح الشعر مستطيرة في القبلة وفي المشرق والشام ليس في غربي المسجد شي منها وكان بـاب

بلـبن كان فيها اربعة ابيـات :قال عمر بن ابي انس.يواجه الشام وكان بمصراع واحد من عرعر او ساج عائشة الكوكـب .(ولها حجرا من جريد وكانت خمسة ابيات من جريد مطينة ال حجر لهـا علـى افواههـا مسـوح الشـعر

)48ص/الدريذرع السيد السمهودي رحمه اهللا الحجـرة : ذكر االستاذ علي حافظ نقال عن السمهودي حيث يقول : االبعاد والمساحة

) الشـمال (عشرة اذرع وثلثي ذراع ، وجهة الشـام )الجنوب(لقبلة المطهرة فبلغت طوال من الشرق الى الغرب جهة اعشرة اذرع وربع ذراع وسدس ذراع ، وعرضا من الشمال للجنوب جهة الشرق والغرب سبعة اذرع ونصف وثمـن

م وفـي ) 4،5-4(اي كان كل بيت عبارة عن مربع طول ضلعه )39ص/المسجد النبوي عبر التاريخ.(ذراع بذراع اليدالمظاهر الحضـرية (م ، اي ان لكل بيت مدخل صغير قبل الولوج الى الحجرة ) 3,5-3(جره طول ضلعها كل بيت ح

وياتي في مقدمة الدور في الجانب الشرقي بعد بيت رسول اهللا بيت علي بـن )43ص \في عصر النبوة للمدينة المنورةوتحدد الروايات التاريخية ان بيت فاطمـة ، ابي طالب، اي بيت فاطمة بنت رسول اهللا الذي يقع خلف بيت الرسول

وكان رسول اهللا اذا قدم من سفر بدا بالمسجد فصلى فيه ركعتين ، ثم يمر على ) فتحة(لبيت عائشة وبينهما كوة جاورموجاء في كتاب )46ص/ في عصر النبوة المظاهر الحضرية للمدينة المنورة(بيت فاطمة وبعد ذلك يدخل بيت ازواجه

كان اذا قام الى المخرج اطلع من الكوة الى السـيدة ان الرسول ) 104-103ص/تاريخ المدينة المنورةفصول من (فاطمة فعلم خبرها وقد دخلت السيدة عائشة من المخرج مرة جوف الليل فجرى بينهما كالم من هذه الكوة فسالت السيدة

فـي ضـوء روايـة .من جهة الشام يتصل بالطريق ان يسد الكوة فسدها،وكان لبيت السيدة عائشة باب فاطمة النبيكان مربدا ولم تقم فيه بيوت في عصر النبوة ، حيث اتخـذ محـال من المسجد السمهودي يبدو لنا ان الجانب الجنوبي

وكانت كل الحجرات فـي ) 49ص/ المظاهر الحضرية للمدينة المنورة في عصر النبوة( لوضوء ازواج رسول اهللا .رج المسجد بابواب شارعة الى المسجدالجانب الشرقي خا

:وصف ابن هشام-1-2-2

فتذكر بعض ،الرواياتبعض لم تكن مالصقة للمسجد بالشكل الذي تصفه لنا ذكر ان بعض بيوت نساء الرسول سجدالروايات ان بيت صفية بنت حيي وهي من سبايا خيبر ، كان في دار اسامة بن زيد ، وهو من الدور المجاورة للم

فقـال ، في المسجد وعنده ازواجه فـرجعن كان رسول اهللا (): 65ص/3ج/صحيح البخاري(وجاء في . من الشمالقضـاء كـان و )...معهـا ال تعجلي حتى انصرف معك ، وكان بيتها في دار اسامة، فخرج النبي :لصفية بنت حيي

خروج النساء ليال الى ( بابفي ) 49ص/1ج/يكما جاء في صحيح البخار(على عادة اهل القرى ارج البيوتالحاجة خوالذي يبدوان اهل المدينة اتخذوا االكناف قرب بيوتهم ، ويمكن تحديد ذلك زمنيا قياسـا الـى ).المناصع لقضاء الحاجة

م، 627-هجرية6شا قرب البيوت بعد عام ناي ان هذا المظهر الحضري . بعد حادثة االفك رواية عائشة ام المؤمنين/ المظاهر الحضرية للمدينة المنورة في عصـر النبـوة (ا االمر قد تم بعد فرض الحجاب على نساء المؤمنين ويبدو هذ

.يقع خلف حجرة عائشة ، وقد كان موضع الكنيف الخاص ببيت رسول اهللا )45ص :وصف الكتاني-1-2-3

جرة باب شارع الى المسـجد ، تبدو بانها حجرات ضيقة ولكل ح من وصف الروايات حجرات ازواج النبي ان ولكن الذي يبدو لنا ان هذه الحجرات بنيت تباعا في فناء واسـع بالجانـب . اي هناك تسعة ابواب شارعة الى المسجد

بـالقواطع الشرقي من المسجد ، وقد تنازل عن ارض هذا الفناء حارثة بن النعمان ، وحددت غرف ازواج النبـي اليوجد في هذا الفناء محل لقضاء الحاجة ، ومحل للطبخ ، ومحل للقاء الناس ، وفنـاء نمن غير المعقول اوواالكسية

المظاهر الحضرية للمدينة ( ،يعتز بها والى غير ذلك من حاجات البيوت لتربية بعض الحيوانات التي كان رسول اهللا شارعة الى ات ازواج الرسولثم كيف لنا ان نتصور ان هناك تسعة ابواب لحجر) 44ص/المنورة في عصر النبوة


103

كان االستحمام في البيوت ، . المسجد، والمسجد هو المركز الديني واالداري والحربي لعموم المسلمين في عصر النبوة بعد رجوعه من غزوة الخندق والذي يبدو ان البيت الذي يستحم فيه يسمى المغتسل، فالرواية تخبرنا بان رسول اهللا

المظاهر الحضـرية (بيته ،وكان في المغتسل عندما جاءه جبريل يامره بالذهاب الى يهود بني قريظة الى المدينة دخلان :عن عائشة)(باب الغسل بعد الحرب/25ص/4ج/وجاء في صحيح البخاري()44ص/للمدينة المنورة في عصر النبوة

، وكانت تستعمل )لذهاب الى بني قريظةلما رجع يوم الخندق ووضع السالح واغتسل فاتاه جبريل يامره با رسول اهللاوكان اهل المدينة يوفرون الماء لبيوتهم بواسطة االبار الخاصة بالبيوت ، والتـي . في االستحمام) الطشوت(المخاطب

المظاهر .(ودعى الى عمل حوض خاص بجانب البئر يمال كل يوم ويغطى البئر، الى االهتمام بها دعى رسول اهللا ) 71-70ص/ عصر النبوة نة المنورة فيالحضرية للمدي

:وصف ابن سعد وابن النجار-1-2-4شارع المسـجد فيما يليبعائشة ثم بنى ) ناقة الرسول(كان بناء المسجد في نفس المكان الذي بركت فيه الناقة

ل الزواجه وكانت كلها في واقام من حول المسجد مناز. وجعل بابا في المسجد تجاه باب عائشة يخرج منه الى الصالة ان حجـر ازواج :عن االمام مالك:وقال ابن النجار الشق االيسر اذا قمت الى الصالة الى وجه االمام في وجه المنبر

باللبن ولها حجر من جريد (ليست في المسجد ولكن ابوبها شارعة في المسجد وكانت هذه البيوت تسعة بيوت النبي مسـاجد القـاهرة .(ان بعضها في الجهة الشرقية من المسجد وبعضها في الجهة الشـمالية وفي قول ك) مطرود بالطين

)168ص/ ومدارسها :وصف ابن رستة-1-2-5

جاء كتاب الوليد بن عبد الملك الى عمر بن عبد العزيز بهدم المسجد والزيادة فيه فبعث الى رجال من ال عمر فقال تاع بيت حفصة وكان عن يمين الخوخة وكان بينه وبين بيت عائشة طريـق كانتـا ان امير المؤمنين كتب الي في ان اب

تتهاديان الكالم وهما في منزلهما من قرب ما بينهما فلما دعاهم قال ان اميرالمؤمنين قد امرني ان ابتاع هـذا المنـزل طريقنا فانا النقطعه فهـدم البيـت وادخله في المسجد قالوا مانبيعه بشئ قال اذن ادخله في المسجد قالوا انت وذاك فاما

) 99-98ص/مدينة لندن،مطبعة بريل/ابن رستة.(واعطاهم الطريق ووسعه لهم :وصف العمري -1-2-6

مسجده سبعين ذراعا الى ستين ذراعا او يزيد وقال السهيلي في وصف بيوت النبي انها كانـت بنى رسول اهللا ا جريد وبعضها من حجارة موضوعة بعضها على بعض مسـقفة بالجريـد تسعة بعضها من جريد مطين بالطين وسقفه

بنى تسعة ابيات حين بنى المسجد وال احسبه فعل ذلك انما كـان ايضا وقال الحافظ ابو عبد اهللا الذهبي لم يبلغنا انه للهجرة اي بناها فـي 2 في شوال سنة اوال لسودة ام المؤمنين ثم لم يحتج لبيت اخر حتى بنى بعائشة . يزيد بيتا بيتا

وانا مراهق فانال السقف بيدي وكـان وقال الحسن بن ابي الحسن كنت ادخل بيوت النبي ، اوقات مختلفة واهللا اعلم كسية من شعر مربوطة بخشب عرعر وفي تاريخ البخاري ان بابه يقرع باالظـافر ا وكانت حجرته لكل بيت حجرة

والحجر بالمسجد وذلك بخالفة عبد الملك بن مروان فلما ورد كتابه بذلك ضج خلطت البيوت ولما توفي ازواج النبي ).86ص/ 1ج/العمري/مسالك االبصار في ممالك االمصار اهل المدينة بالبكاء كيوم وفاته

:اهم التوسعات التي مر بها المسجد النبوي الى العصر العباسي -1-3سنوات حتى كان المسجد قد ضاق باهله فجددت سقفه وزيد فيـه لم تمضي سبع: وصف توسعة المسجد للسمهودي

اي (وكانت هذه الزيادة في شرقيه بمقدار عشرة اذرع او اسطوانة ) اشترى النبي بقعة من انصاري زيدت في المسجد (دار وفي غربيه بمقدار عشرين ذراعا او اسطوانتين وفي شماله بمق) اضيف شارع المسجد الى المسجد من جهة الشرق

ثالثين ذراع واصبح ذرع المسجد قريب من المربع طول جدار القبلة فيه تسعون ذراعا ومنه الى جدار المـؤخر مئـة اختلف الرواة في الزيادة في المسجد من الجهة الغربية لكن السمهودي خرج بان الجمهور اجمع على ان المسجد (ذراع

شرق الى المغرب مئة وعشرين ذراعا ومابين جدار القبلة وجـدار جعله من الم )(اما زيادة عمر) .كان مئة في مئة اما زيادة الوليد بن عبد الملك اذ بعث بمال الى عمر بن عبد العزيز وامـر بهـدم المسـجد مؤخره مئة وثالثين ذراعا

وادخالها بالمسجد وزيادته مـن المشـرق والمغـرب والشـام سـنة وبناءه من جديد وهدم حجر زوجات الرسول كانت زيادة الوليد في جدار القبلة تقرب من ستين ذراعا وهـي فـي ) م709(وفرغت عملية العمارة ) م706(هجري88

الحقيقة اقل من ذلك اذ بلغت اربعين ذراعا وذلك الن صحة الزيادة اسطوانة واحدة غربا وثالثة شرقا فاصـبح طـول مسـاجد .(ذا الجدار على هذه الصفة منذ ذلـك العهـد ذراعا وقد استقر طول ه165جدار القبلة من الشرق الى الغرب

:ويمكن ايجاز اهم التوسعات وعالقتها بالبيوت بما يلي) 175ص/القاهرة ومدارسها


104

: زيادة عمر بن الخطاب-1بمقداراسطوانة ومـن الغـرب زادعمر بن الخطاب في المسجدالنبوي من الناحية القبلية(يقول االستاذ علي الحافظ

المسجد اسطوانتين وزاد من الشمال نحو ثالثين ذراعا فصار طولبمقدار زادعمر بن الخطـاب فيـه عـام (اما االنصاري فيذكر زيادة عمر باالمتار فيقول )ذراعا 120ذراعا وعرضه 140وسع عمر ولم يدخل شي من حجـرات )مترفي الشمال 15امتار في الغرب و 10امتار في الجنوب و 5هجرية نحو 17

وقد دخلت دار أبي بكر في هذه الزيادة ويقال أن هذه الـدار ) 67ص/المسجد النبوي عبر التاريخ /(المؤمنين فيه امهاتأم المؤمنين (أخرجت من ملك أبي بكر في حياته حين احتيج إلى شي يعطيه بعض من وفد عليه فباعها حفصة بنت عمر

ويقـول . دخل جزء منها في زيادة عثمـان بـن عفـان ا منها ادخل في زيادة عمر واءبأربعة آالف درهم وان جز) وكان لهـذه الـدار )تعرف بدار آل عمر(السمهودي أن دار عبد اهللا بن الخطاب آلت إليه عن أخته حفصة أم المؤمنين

)224ص/المدينة المنورة(من الهجرة إذ سد هذا النفق وردم بالتراب 888نفق يصلها بالمسجد سنة

: انزيادة عثمان بن عف-2–وزاد من القبلة:(النجار الجنوب والشمال والغرب قال بن –لقد زاد عثمان في المسجد من جهاته الثالث

المسجد ()ذراعا 50وزاد فيه من الشام من الغرب اسطوانا بعد المربعة، الى موضع الجدار اليوم وزاد فيه-الجنوب )101ص/النبوي عبر التاريخ

زاد فيه عثمان بن عفان من جهة القبلة قدر اسطوانة ومن الغرب قدر اسطوانة ايضا :(لحافظ ثم يقول االستاذ علي ا )(101ص/المسجد النبوي عبر التاريخ() ذراعا 50اذرع ووهم من قال انه زاد في الشمال 10ومن جهة الشمال نحو

ضت الزيادة ان يشتري عثمان اقتحيث والدور التي ادخلها عثمان في المسجد. )69ص/فصول من تاريخ المدينة :من هذه الدور واجزاء من الدور التي كانت محيطة بالمسجد ليوسعه بها

.دار حفصة بنت عمر بن الخطاب في الجنوب - ا جزء من دار مروان بن الحكم -ب .جزء من دار جعفر بن ابي طالب-جلما احتيج الى بيت حفصـة :(سمعت ابي يقول فاما دار حفصة فقد روى ابن زبالة عن عبداهللا بن عمر بن حفص قال

وفا الوفـا الجـزء ) (فكيف بطريقي الى المسجد ؟ فقال لها نعطيك اوسع من بيتك ونجعل لك طريقا مثل طريقك: قالت )14(انظر الى توسعات المسجد في شكل)508ص/الثاني

:زيادة الوليد بن عبد الملك -3

انت منه التفاتة كإذ الملك حاجا فبينما هو يخطب الناس على منبر رسول اهللا يقول السمهودي قدم الوليد بن عبد رسل إلى عمر بـن عبـد العزيـز فإذا بحسن بن علي بن أبي طالب في بيت فاطمة في يده مرآة ينظر فيها فلما نزل أ

1السـمهودي ج -فـا وفـاء الو (في المسـجد هذه المواضع وادخل بيت النبي يال أرى هذا قد بقي بعد ،اشتر:فقالوفي رواية أن الوليد بن عبد الملك كان يبعث كل عام رجال إلى المدينة يأتيه بأخبار الناس وما يحدث بها ، ) 363ص/

كنت في مسجد : فقال له الرجل يوما لقد رأيت أمرا واهللا مالك معه من سلطان وال رأيت مثله قط قال الوليد وماهو؟قالفلما أقيمت الصالة رفعت الكلة واتي بالغداء فتغدا هو وأصحابه فلما أقيمت الصالة فعـل فإذا منزل عليه كله النبي

قال ويحك فما اصنع هو في بيته وبيت .انظر فسالت فقيل هذا حسن بن حسن مثل ذلك وإذا هو يأخذ المرآة والكحل وأنالوليد إلى عمر بن عبد العزيز يأمره بالزيادة فكتب ا.البيت فيهأمه فما الحيلة في ذلك ؟ قال تزيد في المسجد وتدخل هذا

وقال حسن واهللا ال ناكل له ثمنـا فكتـب عمرإلـى . في المسجد ويشتري هذا المنزل فعرض عليهم أن يبتاع منهم فأبوابنـت فاطمـة الوليد في ذلك فأمره بهدمه وإدخاله في المسجد وطرح الثمن في بيـت المـال ففعـل وانتقلـت منـه

بعد أن أمعن الفكر أن يدخل في المسجد بيوت الرسول جميعا وكانت هذه البيوت ممتـدة مـن شـرق الوليد قرر.حسينوقد خلت كلها من . ع ليس تحديده اليوم باألمر الهينالمسجد حيث الحجرة النبوية الشريفة متجهة نحو الشمال إلى موض

يحيطونها فيما وراء ذلك برعايتهم على اعتبار ساكنيها كان الناس يهرعون لصالة الجمعة فيها مؤتمين بإمام المسجد ثم .علموا بـأمر هـدمها عندما لذلك حزنوا حزنا عميقا أنها من اآلثار التاريخية الباقية للرسول الكريم ولحياته في المدينة،

فمـا حضرت كتاب الوليد بن عبد الملك يقرا ويأمر بإدخال حجرات أزواج النبي: روي عن نصار الخراساني قوله)) واهللا لوددت أنهـم تركوهـا علـى حالهـا ((:ليوم وسمعنا سعيد بن المسيب يقولأيت يوما كان أكثر باكيا منذ ذلك اررايت الرسول الذي بعثه الوليد بـن عبـد :بن جعفر بن وردان البناء قال ذكر محمد )230 -228ص/المدينة المنورة(

فـي المسـجد وان مر بادخل حجرات ازواج رسـول اهللا الملك قدم فدخل على عمر بن عبد العزيز بكتاب الوليد ياذراع ويقول له قدم القبلة ان قدرت وانـت تقـدر لمكـان 200ذراع في 200يشتري مافي مؤخره ونواحيه حتى يكون

اخوالك فانهم ال يخالفونك فمن ابى منهم فمر اهل المصر فليقوموا له قيمة عدل ثم اهدم عليهم وادفع اليهم االثمان فـان متر منها فـي الجهـة الغربيـة 19في عرض المسجد هي :كانت زيادة الوليد.عمر وعثمان في ذلك سلف صدق لك


105

كان بيت ).123ص/ المدينة المنورة(متر15متر منها في الجهة الشرقية وهي التي ادخل بها الحجرات وفي الشمال 10وطريق ضيقة حتى انهمـا كانتـا يدة عائشةوكان بينه وبين بيت السحفصة بنت عمرفي الجنوب اي في جهة القبلة

فلما كتب الوليد الى عمر يامره بالهدم والزيادة دعا رجاال من بيتهما لقرب المسافة بين البيتين،تتهاديان الكالم وهما في ثر الكـالم قالوا مانبيعه ، فلما ك ان امير المؤمنين قد امرني ان ابتاع هذا المنزل وادخله في المسجد: آل عمر وقال لهم

ريق ومابقى من الدار فهو لكـم طالرفيق مكان هذا الابا تدخلون منه واعطيكم داربينهما قال عمراجعل لكم في المسجد ب وهـو منه في المسجد ان يدخل جزء دب معترضا فكان ال حفصة فان بيت السيدة) 168ص / المدينة المنورة (ففعلوا

)4-3(شكل.جدار الجنوبيالشرقي بالالذي يلتقي فيه الجدار الجزء

:التصورات االفتراضية الحديثة المطروحة لتصميم بيوت النبي :المبحث الثاني-2 :التصورات هذه عدة تصورات وفيما يلى اهم والبيوت لقد وضعت للمسجد ):كريسويل(تصور -2-1فوضع رة لتخطيط مسجد المدينة في عهد الرسول حاول بعض المشتغلين باالثار االسالمية ان يرسموا صو

كريسويل البيوت وهي تسع حجر كل واحدة منها مربعة ال يتعدى ضلعها ثالثة امتار او ستة اذرع صفت الواحدة بجوار االخرى ولكل منها باب وينفذ بابان منها الى الظلة وتنفذ االبواب االخر الى رحبة واسعة اعدت من ركنها

تعبر عن منزل اهل الصفة وجعلت الظلة االولى في هذا الرسم طويلة عرضها عشرة اذرع ربي ظلة اخرىالشمالي الغوقد اهمل كريسويل روايات المؤرخين او لعله تجاهلها النه اليعترف . وطولها مئة يمتد فيها صفان من جذوع النخل

ئة ذراع معتمدا على زاوية واحدة دون وجعل كل ضلع من اضالعه يعادل م بمسجد جامع للصالة في عهد الرسول ) 182ص /مساجد القاهرة ومدارسها(تمحيص

صورة من تخيل كريسول للرسم التخطيطي للمسجد ) 5(شكل

)182ص/ةومدارسهامساجد القاهر(النبوي في عهد الرسول

تصور لمراحل توسعة المسجد ) 3(شكل النبوي منذ إنشائه الى عهد الوليد

مساجد القاهرة (التوسعة في عهد الوليد)4(شكل ) ومدارسها


106

:وصف وتصور محمود عكوش-2-2، وهناك اخطاء مثال )6(كما في شكل وحجر زوجاته وضع رسما تخطيطيا للمسجد النبوي في عهد الرسول

مسجد في حين ان المعروف انه الظلة قبل تغيير القبلة تمتد من جعل الهل الصفة ظلة صغيرة محددة في ركن شمالي الالمشرق الى المغرب والخطا االخر انه جعل حدود المسجد بعد زيادته االولى مئة ذراع وقد اوضحت انها تسعون ذراع

جد قدر للمس من الشرق الى الغرب ال مئة وكان مئة من القبلة الى الشام ، والخطا الثالث انه زيادة الرسول في شرقيه بمقدار عشرة اذرع او اسطوانة وفي (اسطوانتين في شرقيه واسطوانة في غربيه وكانت الزيادة بالعكس

، والخطا الرابع االبوب مفتوحة في غير موضعها صورة من الرسم التخطيطي لمسجد )غربيه بمقدار عشرين ذراع )186ص/امساجد القاهرة ومدارسه(عن محمود عكوش الرسول

: )59ص/الكوكب الدري(تصور المهندس عبد الرحيم الخولي-2-3

جمع المهندس عبد الرحيم روايات عدة خلص منها للوصف الذي سيرد ذكره مع وضع مخططا تقريبيا لعالقة من تسع حجرات الحجرات الطاهرات تشمل بيت النبوة بالكامل والمكون :الحجرات بالمسجد النبوي الشريف حيث قال

الحجرات حسب هذا وقد بنى .لكل زوجة منهن حجرة خاصة بها وامهات المؤمنين خاصات بزوجات النبي وفيمايلي وصف للبيوت حسب كان يعد بيتا لكل زوجة قادمة عنده بالترتيب حسب قدومها دخوله بهن حيث انه

:تصور المهندس من جوانب عدة منهان البيوت بناؤها من الطين واللبن وجريد النخل وهوبناء طابعه التواضع وهو خير وبركة وكان لبيت وكا: مواد البناء - ا

مصراع واحد من خشب العرعر او الساج وجميع الحجرات كانت من الجهة الشرقية من المسجد السيدة عائشة تنالمخالفا لما ثبت بانها(م 3حوالي م عرضا وبارتفاع 3،5م طوال و 3،5النبوي الشريف مساحة كل منها ال تزيد عن

) بيد رجل طويل القامةوقد كان لكل بيت بابان احدهما في المسجد واالخر مشرعا في الطرقات عليه مسوح من جلد اما : وصف الفتحات -ب

بن فكان له باب في المسجد وباب اخر يفتح جهة الشام كما جاء في رواية ابن زبالة عن محمد بيت السيدة عائشة كانت من جريد مستطيرة من القبلة وفي المشرق والشام وليس في غربي ادركت بيوت النبي (:هالل حيث قال

حيث لم يعد من المنطق استخدام أي كان ذلك بعد وفاته ) وكان باب عائشة مواجهة للشام . المسجد شئ منها .ذا الباب السيدة عائشة لباب بيتها المشرع في المسجد ، فكانت تستخدم ه

م عرضا تقريبا 3،5م طوال و 3,5قد بنى المهندس تصوره على اساس ان البيت عبارة عن :مساحة وابعاد البيوت-ج )7(شكل ويفصلها ممر داخلي خاص بهذه البيوت كما هو في المخطط الذي وضعه

عمربن يصفو )).7(ي المخططاال انه لم يحدد موقع الكنيف ف( كان خلف بيت السيدة عائشة كنيف:موقع الخدمات - دكان منها اربعة ابيات بلبن لها حجر من جريد وكانت خمسة ابيات من جريد :الحجرات الشريفة فيقول ابي انس

))56ص/الكوكب الدري.(اذرع في ذراع 3مطينة ال حجر بها على ابوابها مسوح الشعر وذرعت الستر فوجدته

تصورمحمودعكوش )6(شكل


107

):تم عمرطهحا(تصور الدكتور المهندس --2-4ليوضح المراحل التي مرت على المسجد النبوي في عصر النبوة ويالحظ وجود فراغ ) 8(وضع الدكتورحاتم شكل 7اذرع حيث تم توسعة المسجد في السنة 10طريق خاص بين الحجرات وبين المسجد النبويالشريف يقدر بحوالي او

بيوت بعض اذرع فاصبحت من هذه التوسعة 10االتجاه مقدار من غزوة خيبر في هذا للهجرة بعد عودة الرسول )59ص\ الكوكب الدري.(مالصقة للمسجد النبوي الشريف من جهة الشرق النبي

)54ص/الكوكب الدري/(لعدد ومواقع البيوت المهندس عبد الرحيم الخولي مخطط حسب تصور)7(شكل

رسم يوضح المراحل الثالث التي مرت على المسجد النبوي )60ص/الكوكب الدري( ) 8(شكل

الشريف في العمارة النبوية ويالحظ ان هناك ممر او فراغ يفصل المسجد عن البيوت اضيف للمسجد

بعد غزوة خيبر ـه7في سنة


108

كما في مع المقصورة الحالية وفي وسطها بيت عائشة مخطط تجميعي يوضح عالقة بيوت النبيثم وضع 10شكل-تصور تقريبي ناتج من دراسة عالقات البيوت بالمسجدوكذلك وضع )60ص /لكوكب الدريا)(9(شكل

:الحكيم محمدتصور فضيلة االستاذ منصور عبد -2-5

م طوال متراصة ومتجاورة ال يفصل 5م عرضا وحوالي 3،5وضع تصوره على اساس ان مساحة كل بيت حوالي كما اجمع بذلك المورخون واصحاب السير انها ان حجرات النبي :وكان وصفه كما يلي) 11(شكل بينها أي ممرات

نا وبناءا هي حجرة السيدة سودة بنت زمعة وحجرة السيدة في الجهة الشرقية من المسجد النبوي واول الحجرات سكهي ،تم بناؤها على التوالي عائشة التي هي موضع القبرالشريف االن والحجرتان متجاورتان وباقي حجرات النبي

.وهي على الجانب االيسر للمصلى في المسجد النبوي الى الباب الذي يلي باب النبي مابين بيت عائشة

تصور)11(شكل

الحكيم محمد االستاذ منصور عبد

لعدد ومواقع الحجرات وعالقتها

)58ص/الكوكب الدري(بالمسجد

تصور تقريبي ناتج من دراسة عالقات البيوت )10(شكل بالمسجد واالحاديث الواردة في مناسبات مختلفة اوضحت حركة امهات المـؤمنين والرسـول وقـد اخـذ الرسـم

محمدهزاع لشـهري .التخطيطي للحجرة الشريفةوضعه داليه باقي الحجرات فـي عن محمد لبيب البتوني وضيف

شرق وجنوب بيت السيدة عائشة وهو مايتفق مـع تصـو .المهندس عبد الرحيم

مخطط تجميعي يوضح عالقة البيـوت بـاللون )9(شكل االزرق مع المقصورة الحالية باللون االحمروفي وسـطها

الواقف للزيارة يكون واقفا في بيـت . بيت السيدة عائشة .ة حفصة اوبيوت احد اخواتها من امهات المؤمنينالسيد


109

في الجهة الجنوبية الشرقية وتاتي حجرة السيدة حفصة بنت عمر ، وتاتي الحجرات شرق المسجد وعلى يسار القبلة ثم وراءها حجرة السيدة عائشة وبجوار حجرة السيدة سودة بنت زمعة وخلفهما حجرتان للسيدة فاطمة بنت رسول اهللا

زينب بنت خزيمة التي توفيت في حياة النبي جهة المسجد واالخرى للسيدة ثم عاشت في حجرتها من بعدها ثم تاتي باقي الحجرات المهات المؤمنين الخمس خلف حجرتي السيدة فاطمة وام سلمة السيدة ام سلمة

م 5غم والطول يبل3,5ومساحة الحجرة الواحدةعرضا من باب الحجرة الى داخل البيت) 57ص /الكوكب الدري .( )57ص/الكوكب الدري(م والبيت عبارة عن حجرة للنوم وصالة 4وعرض الحجرة

نقالعن)/الرحالت الحجازية(مراة الحرمين الشريفين/وصف اللواء رفعت باشا في كتاب-2-6 ):52ص/الكوكب الدري

يفصله عنه بيت في الجنوب الشرقي للمسجد يعرف ببيت عائشة وكان جنوبيه بيت حفصة كان لرسول اهللا طريق ضيق وكانت بقية البيوت التي يسكنها ازواجه التسع جنوبي المسجد الى محاذاة محرابه االن وشرقيه الى مابعد

بين باب الرحمة وباب النساء ولم يكن مالصقا للمسجد منها اال بيت باب النساء وفي شماليه الى مايحاذي منبره : االخر شمالي وكان في كل بيت من بيوت ازواج النبي وي داخل المسجد احدهما غرب: وكان له بابان ) (عائشة مبنية بالجريد عليه اكسية الشعر اما البيوت فكانت من اللبن والجريد ولم تكن السقوف مرتفعة بل كانت قصيرة حجرة

.تنال باليد :)السيد محمد النفيسي(وصف وتصور الدكتور-2-7

ومن ثم رسم مخطط ) 13(فقا للروايات تصور يوضح عالقة البيوت بالمسجد شكلوضع السيد محمد النفيسي و )15ص/بيوت الصحابة()/12(تفصيلي للحجرات شكل

مسجد مع المخطط يوضح عالقةالبيوت )13(لشك مخطط يوضح تفاصيل الحجرات) 12(شكل وضع تصور وات البيوت وخصائصها ثم مناقشة التصورات استنباط مكون: المبحث الثالث-3

افتراضي للبيوت :استنباط مكونات البيوت وخصائصها-3-1 :عدد البيوت وموقعها-3-1-1

وأما بيوتـه ) 51ص/ رسول اهللا قي بيته(في مكة وهو مستطيل الشكل أن أول البيوت هو بيت السيدة خديجة وفق التسلسل الزمني السابق الذكر، أمـا موقـع ....) العمري، السمهودي ،(الرواياتفي المدينة فهي تسعة على اغلب


110

/ السمهودي/وفاء الوفا(البيوت فقد اختلفت الروايات في دقة تحديدها ولكنها أجمعت بأنها في الجهة الشرقية من المسجد أي أن البيـوت . المسجد منها شي وقد أجمعت الروايات أنها إلى شمالي الخط األفقي للمسجد وليس في غربي ) 48ص

وفق وصف السمهودي والكتاني وابن النجار كانت في الجانب الشرقي خارج المسجد بأبواب شـارعه إلـى المسـجد وعن محمد بن ) 21ص -16ص/وبيوت الصحابة ) (48-43ص/المظاهر الحضرية للمدينة المنورة في عصر النبوة (

؟ فاخبرني عن ابيه عن امه انها كانـت فـي اين كانت منازل ازواج النبي(: سالت مالك بن ابي الرجاء : عمر قالالبـن /257ص/الوفا باحوال المصـطفى )(الشق االيسر اذا قمت الى الصالة الى وجه االمام في وجه المنبر هذا ابعده

).الجوزين هناك فراغ بين المسجد وقد بين صاحب الكوكب الدري ا)بيت عائشة( ويأتي في مقدمة الدور بيت رسول اهللا

هجرية باتجاهها )7(اذرع حيث تم توسعة المسجد بعد عودة الرسول من غزوة خيبر سنة 10والبيوت يقدر بحوالي الكوكب الدري (وضم الطريق الى المسجد فاصبح بيت السيدة عائشة مالصق للمسجد النبوي الشريف من جهة الشرق

ان المسلمين بينما هم في (عن انس بن مالك: ت السيدة عائشة بالمسجد منهاوهناك عدة احاديث تؤكد التصاق بي)59ص/صالة الفجر وابو بكر يصلي لهم لم يفجاهم اال رسول اهللا قد كشف ستر حجرة عائشة فنظر اليهم وهم في صفوف

انها كانت ترجل تعني راس رسول اهللا :وعن عائشة) 15ص/6ج/صحيح البخاري...)(الصالة ثم تبسم يضحكرايت :وعن عائشة قالت )82ص/1ج/صحيح البخاري(ورسول اهللا حينئذ في المسجد يدني لها راسه وهي في حجرتها

صحيح (رسول اهللا يوما على باب حجرتي والحبشة يلعبون في المسجد ورسول اهللا يسترني بردائه انظر الى لعبهمأي بيت فاطمة بنت رسول اهللا حيث يقع بيت علي بن أبي طالب ، وياتي بعد بيت الرسول) 123ص/1ج/البخاري

) فتحة(،وتحدد الروايات أن بيت فاطمة مجاور لبيت عائشة في جانبه الشمالي وبينهما كوة خلف بيت رسول اهللاإذا قدم من سفر بدأ بالمسجد فصلى وكان رسول اهللا ). 56ص/المسجد النبوي عبر التاريخ(وكان محاذيا للحجرات

المظاهر الحضرية للمدينة المنورة في عصر النبوة (مر على بيت فاطمة وبعد ذلك يدخل بيت أزواجه فيه ركعتين ، ثم ييخرج حصيرا كل ليلة اذا انعكفت كان رسول اهللا (وروي عن يحيى عن عيسى بن عبد اهللا عن ابيه قال ) 46ص/

والزال خلف بيت راب الرسول اي كان هناك مح.........)الناس فيطرحه وراء بيت علي ثم يصلي صالة الليلحدثنا محمد،حدثنا حسين عن زائد عن )23ص/5ج/وفي صحيح البخاري) (450ص/وفا الوفا الجزء الثامن( علي

جاء رجل الى ابن عمر فساله عن عثملن فذكر عن محاسن عمله قال لعل ذاك (قال :ابي حصين عن سعد عن عبيدة ساله عن علي فذكر محاسن عمله،قال هو ذاك بيته اوسط بيوت النبييسوؤك قال نعم قال فارغم اهللا انفك ثم

في الجهة الشرقية من الروضة الشريفة مطلة عليها وتحدها وقد بينت الروايات السابقة أن حجرة عائشة ....)في حجرة عائشة ودفن وقبض رسول اهللا ) . (جنوبا حجرة حفصة وشماال حجرة فاطمة وشرقا حجرة سودة

بعد بناء المسجد في وقت ) أي حجرة سودة وعائشة(الحجرتين وقد بنى الرسول ) . 26-25ص/ بيوت الصحابة(هافيوبينهما طريق ضيق ) (وكان جنوب بيت عائشة )(اما بيت حفصة ) 2/459وفاء الوفا ) (واحد وعلى هيئة واحدة

وبيت ). 99-98ابن رستة ص(هما من قرب ما بينهماقدر ما يمر الرجل منحرفا وكانتا تتهاديان الكالم وهما في منزليالمسجد )(279خالصة وفاء الوفا (حفصة اليوم داخل المقصورة وخارجها وهو موقف الزائرين بالمواجهة الشرقية

عن )100ص/4ج/وجاء في صحيح البخاري) (105ص/فصول من تاريخ المدينة المنورة)(39ص/النبوي عبر التاريخ كان عندها وانها سمعت صوت انسان يستاذن في بيت حفصة فقلت يارسول اهللا هذا رجل ان رسول اهللا:(عائشة

. وهذا يدل على قرب بيت حفصة من بيت عائشة)يستاذن في بيتك، فقال رسول اهللا اراه فالنا لعم حفصة من الرضاعةالمدينة )(ائشة وأم سلمةانه كان يغشى عليه من الجوع فيما بين بيت ع–يحدث أبو هريرة وهو من أهل الصفة(

وقد ورد ان حجرة أم سلمة كانت في الجهة الشرقية من حجرة فاطمة وإنها كانت مطلة على الطريق ) 59ص/المنورة) في بيتها بعد وفاتها وهي حجرة أم المؤمنين زينب بنت خزيمة حيث ادخلها(الخارج من باب جبريل من الشمال

من المسجد وفي حديث توبة ابي لبابة دليل على قرب حجرتها ) 28ص/بيوت الصحابة) (2/459(وفاء الوفا (من السحر وهو في ان توبة ابي لبابة نزلت على رسول اهللا : والروضة الشريفة حيث روي عن يزيد بن قسيط

فقلت مم تضحك يارسول اهللا اضحك اهللا سنك. من السحر وهو يضحك فسمعت رسول اهللا : قالت بيت ام سلمة –فقامت على باب حجرتها : قال يزيد)بلى ان شئت:(افال ابشره يارسول اهللا ؟ قال:قلت ) تيب على ابي لبابة:( ؟ قال

) 29-28ص/بيوت الصحابة.....) (وقالت ياابا لبابة ابشر فقد تاب اهللا عليك -وذلك قبل ان يضرب عليهن الحجاباخبرته انها جاءت الى ان صفية زوج النبي ( عن علي بن الحسين ) 64ص/3ج(وروى البخاري في صحيحه

تزوره في اعتكافه في المسجد في العشر االواخر من رمضان فتحدثت عنده ساعة ثم قامت تنقلب فقام معها الرسول مر رجالن من االنصار فسلما على رسول اهللا معها يقلبها حتى اذا بلغ باب المسجد عند باب ام سلمة )(النبي

ان الشيطان يبلغ رسلكما انما هي صفية بنت حيي فقاال سبحان اهللا يا رسول اهللا وكبر عليهما فقال النبي فقال علىقريب من باب وهذا يدل على ان باب السيدة ام سلمة ) من ابن ادم مبلغ الدم واني خشيت ان يقذف في قلوبكما شيئا

. يقلبها بينما بيوت رفقتها كانت اقرب هذا قام الرسول بعيد عن المسجد ل وان بيت صفية ) باب جبريل(المسجد


111

اال انها وفق ) ام حبيبة وجويرية وصفية وزينب وميمونة (اال ان الروايات لم تحدد موقع بيوت امهات المؤمنينادركت بيوت ازواج :(الروايات في الجهة الشرقية والشمالية الشرقية من المسجد فقد روي عن محمد بن هالل قال

كانت من جريد مستورة به بمسوح الشعر مستطيرة في القبلة وفي المشرق والشام وليس في غربي المسجد لنبيا )19ص/بيوت الصحابة) (2/460,459وفاء الوفا) (شي منها

:وصف البيوت وابعادها ومساحتها -3-1-2

يؤدي الى غرف )مرفق(على اليمين باب صغير . م مدخله يقود الى فناء 17×م 15مستطيل بيت خديجة في اما بيوت النبي . النوم وعلى اليسار غرفة الستقبال الضيوف والى االمام مخزن لتجارة السيدة خديجة

بانها حجرة وصالة مدخل صغير ) 44ص/المظاهر الحضرية للمدينة المنورة في عصر النبوة (المدينة فقد وصفت فيوضرب ): (71ص/وجاء في كتاب المسجد النبوي عبر التاريخ)(21/بيوت الصحابة (ابوابها شارعة في المسجد

ولم يضربها في غربيه وكانت خارجة عن المسجد مديرة به اال )الشمال(الحجرات ما بينه وبين القبلة والشرق والشام اثبت وهذا النص يدل على ان الحجرات لم تكن ملتصقة بالمسجد اال م(من الغرب وكانت ابوابها شارعة في المسجداي صار على ):دار شارعة ومنزل شارع(وجاء في القاموس المحيط - التصاقه به منها وهو ما كان في شرقي المسجد

وكان كل بيت عبارة عن مربع طول ). 44ص/الجزء الثالث/القاموس المحيط(الشارع كل قريب:طريق نافذ، ثم قال ) م3،5-3(اذرع 7-6ي كل بيت حجرة طول ضلعها وسقفه يمكن مالمسته من الداخل وف)م4,5- 4(اذرع 9-8ضلعه

ذرع السيد السمهوي رحمه (ونقل االستاذ علي الحافظ عن السمهودي . أي ان لكل بيت مدخل قبل الولوج الى الحجرة) الشمال(اهللا الحجرة المطهرة فبلغت طوال من الشرق الى الغرب من جهة القبلة عشرة اذرع وثلثي ذراع ،وجهة الشام

رع وربع ذراع وسدس ذراع ، وعرضا من الشمال الى الجنوب جهة الشرق والغرب سبعة اذرع ونصف عشرة اذالمسجد (مترا مربعا تقريبا 20وحسب هذه الذرعة تكون مساحة بيت السيدة عائشة تساوي ) وثمن ذراع بذراع اليد

عن ) 137ص/1ج/لبخاريصحيح ا(وفي)103ص/فصول من تاريخ المدينة المنورة)( 39ص/ النبوي عبر التاريخوهذا يدل على مدى )قالت كنت انام بين يدي رسول اهللا ورجالي في قبلته فاذا سجد غمزني فاذا قام بسطتهما:(عائشة

وانا غالم مراهق كنت ادخل بيوت رسول اهللا(فقد قال الحسن البصري:صغر البيت الشريف،اما ارتفاع الحجرات ويصف الكتاني ) 278ص/الوفا للسمهودي )(من اكسية من خشب عرعر وانال السقف بيدي وكان لكل بيت حجرة

ولكل حجرة باب شارع الى المسجد،ولكن ضيقة بانها كانت حجراتمن وصف الروايات ، حجرات ازواج الرسول ة يبدو ان هذه الحجرات بنيت تباعا في فناء واسع بالجانب الشرقي من المسجد ، وقد تنازل عن ارض هذه الفناء حارث

بن النعمان ، وحددت غرف ازواج الرسول بالقوطع واالكسية وال بد من وجود فناء او عدة فناءات تحوي محل لقضاء يعتز بها والى غير ذلك من الحاجة ومحل للطبخ ومحل للقاء الناس وفناء لتربية الحيوانات التي كان رسول اهللا

ويرجح البحث هذا القول لثبوت وجود ) 44ص/ ي عصر النبوةالمظاهر الحضرية للمدينة المنورة ف(حاجات البيوت واظن : واخرج البخاري في االدب المفرد عن داؤد بن قيس قال.هذه االماكن في السنة النبوية الشريفة كما سيرد الحقا

عرض البيت من باب الحجرة الى باب البيت نحو من ستة اوسبعة اذرع ، وحزر البيت الداخل عشرة اذرع واظن )22-21ص/بيوت الصحابة ()45حديث رقم –باب التطاول في البنيان – للبخاري.( مكه بين الثمان والسبعس :مكونات البيوت -3-1-3يتالف من الفناء والحجرة وقد ذكر الواحد يتبين لنا من الروايات ان البيتو) مجلسالالحجرة ، الفناء ، المطبخ ، (

والفضاءات التي اشارت .)..هشام ابن السمهودي، العمري،) (اذرع 7-6(م 3 ×3،5سابقا ابعاد الحجرة وهي بحدود :لها المصادر هي

الرقعة من االرض المحجورة بحائط : الحجرات جمع حجرة كالغرفات جمع غرفة والحجرة :الحجرات الشريفة-1 )1ج/107ص/المعجم الوسيط(هي الغرفة:الحجرة ) 15ص/بيوت الصحابة(يحوط عليها،

المجلد /237ص/الصحاح(بضم الحاء ارض موشع عليها او مسيج عليها االرض التي يحيط بها سياج او جدار : حجر ان الذين ينادونك من وراء الحجرات اكثرهم (وقد جاء ذكر الحجرات في القران الكريم في قوله تعالى ) ص -1االول

من الحجرات بينما حينما جاء مصطلح بيت في اية وقد استمدت السورة اسمها ) 4االية/سورة الحجرات) (ال يعقلونياايها الذين امنو ال )(بسم اهللا الرحمن الرحيم (اخرى دليل على البيت ككل بحجرته وخدماته كما جاء في قوله تعالى

ورة س)(تدخلوا بيوت النبي اال ان يؤذن لكم الى طعام غير ناظرين اناه ولكن اذا دعيتم فادخلوا فاذا طعمتم فانتشروا ) 53اية /االحزابعن عبد -) ص-1/المجلد االول/129ص/الصحاح(المنزل او الدار:والبيت) 1-ج/77ص/المعجم الوسيط(المسكن:فالبيت

كانت من لبن ولها حجر من حين هدمها عمر بن عبد العزيز قال رايت بيوت ازواج النبي : اهللا بن يزيد الهذلي: وقال عطاء الخرساني *بحجرها ورايت بيت ام سلمة وحجرتها من لبنجريد مطرورة بالطين عددت تسعة ابيات


112

) 1/406الوفا باحوال المصطفى (من جريد النخيل على ابوابها المسوح من الشعر ادركت حجر ازواج رسول اهللا فيرى ،م قادم واهللا لوددت لو انهم تركوها على حالها ينشا ناشئ في المدينة ويقد(وقال سعيد بن المسيب عند هدمها .

بيوت ) (2/461(وفاء الوفا ) (في حياته ويكون ذلك ما يزهد الناس في التكاثر والتفاخر بها مااكتفى به رسول اهللا )23-22ص/الصحابة

ذكر الكتاني ان بناء الحجرات تم تباعا في فناء واسع بالجانب الشرقي من المسجد ، وقد تنازل عن ارض :الفناء -2

بالقواطع واالكسية ، وفي هذه البيوت فناء فيه محل لقضاء ارثة بن النعمان وحددت غرف ازواج النبي هذا الفناء حيعتز بها والى غير الحاجة ومحل للطبخ ،ومحل للقاء الناس ، وفناء لتربية بعض الحيوانات التي كان رسول اهللا

مفتوحة الى المسجد ب لحجرات ازواج النبي حيث ال يمكن ان تكون هناك تسعة ابوا* ذلك من حاجات البيوت مباشرة والمسجد هو المركز الديني واالداري والحربي لعموم المسلمين في عصر النبوة اذ البد من وجود فناء قبل

وقد دلت الروايات ) 44ص/المظاهر الحضرية للمدينة المنورة في عصرالنبوة(الدخول الى الحجرات يحوي الخدمات :ئينعلى وجود فنا

:هي فضاءات للخدمة ويحوي الفناء الخاص بكل بيت- 2-1 :المغتسل- ا

يبدو ان البيت الذي يستحم فيه كان يسمى المغتسل ويكون موجود ضمن فناء البيت الخاص فالرواية تخبر بان ل يامره بالذهاب بعد رجوعه من غزوة الخندق الى المدينة دخل بيته وكان في المغتسل عندما جاءه جبري رسول اهللا

تتحدث عن الغسل /78-73ص/1ج/عدة احاديث في صحيح البخاري (وهناك ) رواها البخاري(الى يهود بني قريظةوكان اهل المدينة يوفرون الماء لبيوتهم بواسطة االبار الخاصة بالبيوت ) والتستر اثناء الغسل واستعمال اناء لالغتسال

.الى االهتمام بها والتي دعى الرسول ):مجلس(مكان للطبخ ومكان للجلوس -بياايها الذين امنوا التدخلوا بيوت النبي اال ان يؤذن لكم الى طعام غير نـاظرين (بسم اهللا الرحمن الرحيم : قال تعالى

فيستحي مـنكم واهللا اناه ولكن اذا دعيتم فادخلوا فاذا طعمتم فانتشروا وال مستانسين لحديث ان ذلكم كان يؤذي النبي ) 53ايـة -سورة االحزاب....)(ال يستحي من الحق واذا سالتموهن متاعا فاسالوهن من وراء حجاب ذلكم اطهر لقلوبكم

لما تزوج زينب بنت جحـش دعـا ما ورد في الصحيحين من حديث انس بن مالك ان رسول اهللا :باب نزول االية قام من القوم مـن قـام ،قام م يقوموا فلما راؤا رسول اهللافل، القوم طعموا ثم جلسوا يتحدثون فاخذ كانه يتهيا للقيام

انهـم قـد ثم قاموا فانطلقوا ،وجئت فاخبرت النبـي ،فدخل فاذا بالقوم جلوس فرجع وقعد ثالثة فجاء رسول اهللا صـحيح (انطلقوا فجاء حتى دخل وذهبت ادخل فالقى الحجاب بيني وبينه وانـزل اهللا هـذه االيـة وانـزل الحجـاب

فيدخلون عليـه قبـل ان اناسا كانوا يتحينون طعام النبي : ، ومما قيل في سبب نزول االية )149ص/6ج/خاريالبيتاذى بهم فنزلت االية وهذا يدل على وجود مكان ثم ياكلون ، وال يخرجون فكان رسول اهللا ،الطعام الى ان ينضج

بـاب اذا /179ص/3ج/صحيح البخاري ( وفي. لوس واالكلمكان للج للطبخ ضمن الفناء الخاص بالبيوت باالضافة الىواصحابه كان عند بعـض نسائه،فارسـلت احـدى امهـات ان رسول اهللا : عن انس)كسر قصعة او شيئا لغيره

وحبس ) وقال كلوا(المؤمنين مع خادم لها بقصعة فيها طعام فضربت بيدها فكسرت القصعة فضمها وجعل فيها الطعام ، هذا يدل على وجود مكان يسـتخدم للطـبخ ومكـان . ة حتى فرغوا، فدفع القصعة، وحبس المكسورةالرسول والقصع

جلس احدنا حيث ينتهي رواه ابـو داؤد والنسـائي كنا اذا جئنا اليه يعني : عن جابر بن سمرة قال ) مجلس(للجلوسالكتاب والسـنة اسـاس ( فن فيها مستطيلة الشكل وهي مجلسه والتي د وان الحجرة التي كان يجلس فيها الرسول

ان ابا هريرة ناداه رسول اهللا فقال الحق الى اهل الصـفة :120ص/8ج/وفي صحيح البخاري ) تاويل العمارة االسالميةياابا هر قلت لبيـك رسـول اهللا فادعهم لي فاتيتهم فدعوتهم فاقبلوا فاستاذنوا فاذن لهم واخذوا مجالسهم من البيت قال

وهـذا ... )م قال فاخذت القدح من اللبن فجعلت اعطيه الرجل فيشرب حتى يروىثم يرد فاعطيه الرجـل قال خذ فاعطه يدل على وجود مجلس في بيت الرسول

:فناء عام مشترك بين البيوت ويحوي فضاءات مشتركة منها-2-2يصنع كان رسول اهللا ما سالت عائشة : روى االمام البخاري عن االسود بن يزيد قال :فضاء للحيوانات -ا

ويخصف نعله ويعمل ما ، يفلي ثوبه، ويحلب شاته، ويخيط ثوبه، ويخدم نفسه ، في بيته ؟ قالت كان بشرا من البشرفاذا : وفي لفظ.تعمل الرجال في بيوتهم ويكون في مهنة اهله يعني في خدمة اهله فاذا سمع المؤذن خرج الى الصالة

وعن )) 676(باب من كان في حاجة اهله فاقيمت الصالة فخرج/البخاري في االذان( حضرته الصالة، قام الى الصالةوسيفه ذو الفقار ودرعه ذات ، دلول وحمار يقال له عفير:فرس يقال لها المرتجز، وبغلة يقال لهاكان للنبي: علي قال

صحيح )(تسمى العضباء كانت ناقة الرسول(وعن انس قال) 124ص/اخالق النبي وادابه (الفضول وناقته القصواء


113

كان للنبي في حائطنا فرس يقال لها ( وعن ابي بن عباس ابن سهل عن ابيه عن جده قال)130ص/8ج/البخاري وهذا يشير الى وجود )39- 35ص/4ج/صحيح البخاري (بغلة بيضاءاهدى ملك ايلة للنبي: وعن انس قال) اللحيف

.مكان لالحتفاظ ببعض الحيوانات ضمن الفناء : لمشربةا -ب

باب الغرفة والعليا /174ص/3ج/صحيحه(نساءه التي رواها البخاري في جاء في قصة اعتزال الرسول كان معتزال في مشربة وانها لم تكن طابق ثاني فوق احد ابياته ان رسول اهللا )المشرفة وغير المشرفة في السطوح

هو في خزانته في المشربة فدخلت فاذا انا برباح غالم ؟ قالتفقلت لها اي حفصة اين رسول اهللا ،يقول عمر قاعدا على اسكفة المشربة مدل رجليه على نقير من خشب وهو جذع يرقى عليه رسول اهللا رسول اهللا

، قرظ(وانما لتكون خزانة لبعض ما تحتاجه الحياة ، وهي خزانة يرقى اليها بجذع واخالها لم تهيا للمعيشة .وينحدروانه ) اي غرفة(في مشربة جئت فاذا رسول اهللا (( قال عمر وفيما رواه الشيخان عن ابن عباس )--جلود،

وهذا ....)) لعلى حصير،ما بينه وبينه شي، وتحت راسه وسادة من ادم حشوها من ليف وان عند رجليه قرظا مضبورا ) 26-24ص/في بيته ل الرسو. (ضمن الفناء العام التابع للبيوت) غرفة(يدل على وجود مشربة

:الخيمة - جوجاء ذلك فيما رواه الطبراني من معاجمه الثالثة وابو ، من سعف ) خباء(كان ملحقا بالبيوت النبوية بالفناء خيمة

حين قصة دعابة طريفة كانت بين عائشة وحفصة،وبين يعلى الموصلي عن رزينة مواله صفية زوج رسول اهللا الرسول)( عليك بالخيمة(بان الدجال قد خرج فاخذت ترتعد وتسال عن مخبا فقالت حفصة، سودة اذ روعتا)(سودة

خيمة تاوي اليها نساؤه عندما ملحقا بها وهي خيمة من سعف فهذا يشير ان بيوت النبي)صحيح مسلم-24ص/في بيته .يكون عنده الصحابه وربما كانت تسع بعض متاع البيت مثل الرحى

:الكنيف -دكان قضاء الحاجة خارج البيوت على عادة اهل القرى ولكن الذي يبدو ان اهل المدينة اتخذوا االكناف قرب بيوتهم

قالت خرجت مع ام مسطح قبل المناصع وكان متبرزنا وكنا ):((فعن عائشة ،ويمكن تحديد ذلك زمنيا بعد حادثة االفكك قبل ان نتخذ الكنف قريبا من بيوتنا قالت وامرنا امر العرب االول في البرية قبل الغائط ال نخرج اال ليال الى ليل وذل

اي ان هذا المظهر الحضري ) باب حادثة االفك/150ص/5ج/صحيح البخاري)(وكنا نتاذى بالكنف ان نتخذها عند بيوتناالمظاهر (اب على نساء المؤمنينم ويبدو ان هذا االمر تم بعد فرض الحج627/هجرية6نشا قرب البيوت بعد عام

في ذكر ما كان يقول ): 487ص/باحوال المصطفىالوفا (وفي كتاب .)45ص/الحضرية للمدينة المنورة في عصر النبوة) اللهم اني اعوذ بك من الخبث والخبائث: (كان اذا دخل الكنيف قلرسول اهللا اذا دخل الكنيف عن انس ان رسول اهللا

الوفا باحوال (اذا خرج من الخالء قال غفرانك كان رسول اهللا : قالت عن عائشة وفيما يقول اذا خرج،

محتويات البيوت تنقسم الى

فضاءات عامة بين البيوتمشترآة

مختلف فضاءات عامة على مواقعها

فضاءات في آل بيت:

- فناء للخدمات2ويتضمن:

مغتسل

فناء عام مشترك:- الخيمة المجلس

ممرات حرآة

آنيف

بئر

مشربة

مكان للطبخ

لتربية مكان الحيوان

-حجرة(للنوم) 1

ε) مخطط يوضح محتويات بيوت النبي17شكل (

ذ


114

دخلت المخرج جوف الليل فجرى بينها وبين :وعن عائشة قالت )هذا دليل على وجود الكنيف) (487ص/المصطفىنيفك فال نرى شي من يارسول اهللا ندخل ك: ان يسد الكوة فسدها واردفه بقول عائشة فاطمة كالم فسالت فاطمة النبي

االذى فقال االرض تبلع ما يخرج من االنبياء من االذى ، فاشعر بان المخرج موضع الكنيف كان خلف حجرة عائشة وليحيى عن عيسى بن عبد اهللا عن ابيه ان بيت )المظاهر الحضرية للمدينة المنورة(بينها وبين بيت فاطمة في الزور

كان هناك ان مخرج النبي :خوخة اي كوة ثم روى ر بينه وبين بيت النبيفي الزور الذي في القب فاطمة )51ص/الكوكب الدري .(فعلم خبرهم فكان اذا قام الى المخرج اطلع من الكوة الى فاطمة

:العامة والخاصة)(ومن العرض السابق لمحتويات البيوت تم استنباط مخطط يوضح محتويات بيوت النبي-

:التصورات مناقشة– 3-2ان التصورات السابقة بشكل عام لم ترسم بمقياس صحيح فاعطت صورة غير واضحة عن حجم ومساحة وموقع

-:هذه البيوت حيث انال يتفق مع الروايات السابقة في توقيع وحجم البيوت فلم تكن كلها على نفس االستقامة ) 5(تصور كريسول في شكل -

.عها مالصقة للمسجد كذلك لم تكن مفتوحة على المسجد مباشرةولم تكن مربعة الشكل وجميال يتفق مع الروايات في الحجم والتوقيع الكثر البيوت اضافة ) 6(ايضا نالحظ في تصور محمود عكوش شكل رقم -

.انه غير مكتملزينب بنت خزيمة يوجد خطا في حجرة ام سلمة هي حجرة ) 7(اما في تصور المهندس عبد الرحيم الخولي في شكل -

.وقد اعطتها لفاطمة مما يدل انها قريبة او مالصقة لحجرتها وهي مطلة على الشارع ولم تذكر الروايات وجود هناك خطا فلم تذكر الروايات هناك حجر بعد حجرة حفصة ) 10(وشكل ) 9(اما في شكل

وفي . وتوقيعا وعليه اليمثل التصور الصحيح فلم يرسم بمقياس دقيق حجما) 11(اما الشكل رقم . حجر بعد باب النساء .تصور السيد محمد النفيسي هناك خطا في الحجم واالبعاد والتوقيع) 13)(12(شكل رقم

.ولم تتضمن جميع التصورات الخدمات العامة التي اشارت اليها االدبيات التاريخية

:وضع التصور االفتراضي-3-3تقع جميعها شرقي المسجد جهة الجنوب الى باب ، وفى وسطها بيت فاطمة مما سبق تبين ان عدد البيوت تسعة

جنوب المسجد من الجهة ) (حفصة ى يقع شمال المسجد من الجهة الشرقية وبيت ذال)(النساء عدا بيت صفية بقي جزء الشرقية حيث نالحظ في ذكر التوسعات انه اضيف جزء منه الى المسجد النبوي في توسعة عثمان والوليد و

فقط مالصقان لجدار ) ا(واجمعت المصادر ان بيتى عائشة وفاطمة . منه الل عمر وعمل لهم طريق الى المسجدواشارت المصادر ان التوسعة التى ضمت البيوت هى بحدود عشرة .المسجد ولهما باب يفتح مباشرة على المسجد

لقد توصل البحث الى .مت عدد من الخدمات العامة وان بين البيوت فضاء او فضاءات ض،)اسطوانتين)(ذراع20(متروفيما يلي .تصور افتراضى لتوقيع البيوت وعالقتها بالمسجد وعالقتها مع بعضها وفقا للمصادر والروايات واالحاديث

الفضاء في الشكل واثرها في توقيع ) والتي تمت االشارة الى مصادرها في المبحث الثالث(ذكر لكل رواية او حديث)17:( كانت من لبن ولها حجر من جريد مطرود بالطين عددت رايت بيوت ازواج النبي :عن عبد اهللا بن يزيد الهذلي -

)17شكل). (باب النساء(تسعة ابيات بحجرها وهي مابين بيت عائشة الى الباب الذي يلي باب النبي ؟ فاخبرني عن ابيه عن امه ل ازواج النبياين كانت مناز: (سالت مالك بن ابي الرجاء : عن محمد بن عمر قال-

)17شكل ) (انها كانت في الشق االيسر اذا قمت الى الصالة الى وجه االمام في وجه المنبر هذا ابعدهشارع المسجد وجعل بابا في المسجد تجاه باب عائشـة فيما يليبعائشة بنى . دبناء المسج تذكرالروايات انه بعد -

بعـد بنـاء ) أي حجرة سودة وعائشة(الحجرتين وروي انه بنى الرسول –)) 19(فضاء.( يخرج منه الى الصالة ))2)(1(فضاء.( المسجد في وقت واحد وعلى هيئة واحدة

اي (وكانت هذه الزيادة في شرقيه بمقدار عشـرة اذرع )بقعة زيدت في المسجد اشترى النبيانه (لسمهوديروى ا - ))1(فضاء.( فاصبح بيت عائشة مالصق للمسجد)19(فضاء)(الشرق اضيف شارع المسجد الى المسجد من

كانت مستطيرة في القبلة وفي المشرق والشام ليس في غربـي )(ادركت بيوت ازواج النبي :بن هالل عن محمد - ))1(فضاء .( ساج او المسجد شي منها وكان باب عائشة يواجه الشام وكان بمصراع واحد من عرعر

ان المسلمين بينما هم في صـالة الفجـر (عن انس: يث تؤكد التصاق بيت السيدة عائشة بالمسجد منهاهناك عدة احاد -وابو بكر يصلي لهم لم يفجاهم اال رسول اهللا قد كشف ستر حجرة عائشة فنظر اليهم وهم في صفوف الصالة ثم تبسـم


115

ينئذ في المسجد يدني لها راسه وهـي ورسول اهللا ح انها كانت ترجل تعني راس رسول اهللا :(وعن عائشة..)يضحكرايت رسول اهللا يوما على باب حجرتي والحبشة يلعبـون فـي المسـجد ورسـول اهللا :(وعن عائشة قالت)في حجرتها

.))1(فضاء.(يسترني بردائه النظر الى لعبهم وان :كـوة يت النبيفي الزور الذي في القبر بينه وبين ب ان بيت فاطمة :وليحيى عن عيسى بن عبد اهللا عن ابيه-

)12(فضاء .مخرج النبي كان هناك فكان اذا قام الى المخرج اطلع من الكوة الى فاطمة فعلم خبرهمان رسول اهللا اذا قدم من سفر بدا بالمسجد فصلى فيه ركعتين ، ثم يمر على بيت فاطمة وبعد ذلـك (تحدد الروايات -

قام الى المخرج اطلع من الكوة الى السيدة فاطمة فعلم خبرها وقـد كان اذا ان الرسول : (وروي )يدخل بيت ازواجهان يسد دخلت السيدة عائشة من المخرج مرة جوف الليل فجرى بينهما كالم من هذه الكوة فسالت السيدة فاطمة النبي

لكنيـف قبـل الـدخول الـى ا )فتحـة (لبيت عائشة وبينهمـا كـوة جاوربيت فاطمة موهذا يشير الى ان )الكوة فسدها ))12)(5)(1(فضاء.(يخرج حصيرا كل ليلة اذا انعكفت الناس فيطرحه وراء بيت علي ثم يصلي كان رسول اهللا (:روي عن يحيى قال -

.))11(فضاء.( والزال خلف بيت علي اي كان هناك محراب الرسول ...)صالة الليلعن علي فذكر محاسن عمله،قال هو ذاك بيته اوسط جاء رجل الى ابن عمر فساله عن عثملن ثم ساله (قال:عن عبيدة-

.))5(فضاء....) ( بيوت النبيكنت فـي : في رواية أن الوليد بن عبد الملك كان يبعث كل عام رجال إلى المدينة يأتيه بأخبار الناس فقال له الرجل -

تغدا هو وأصحابه فلما أقيمت الصالة فإذا منزل عليه كله فلما أقيمت الصالة رفعت الكلة واتي بالغداء ف مسجد النبي هذا يدل على مالصقة بيت فاطمة (فعل مثل ذلك وإذا هو يأخذ المرآة والكحل وأنا انظر فسالت فقيل هذا حسن بن حسن

))5(فضاء ) .(للمسجدريق ط كان بيت حفصة بنت عمرفي الجنوب اي في جهة القبلة وكان بينه وبين بيت السيدة عائشةانه :في رواية -

.( حتى انهما كانتا تتهاديان الكالم وهما في بيتهمـا لقـرب المسـافة بـين البيتـين قدر ما يمر الرجل منحرفا ضيقة )) 3)(1(فضاء

كان عندها وانها سمعت صوت انسان يستاذن في بيت حفصة فقلت يارسول اهللا هـذا ان رسول اهللا:(عن عائشة - )3)(1(فضاء) ( راه فالنا لعم حفصة من الرضاعةرجل يستاذن في بيتك، فقال رسول اهللا ا

ال تعجلـي حتـى :فقال لصفية بنت حيي في المسجد وعنده ازواجه فرجعن كان رسول اهللا ):(صحيح البخاري(في - ))10(فضاء)(دليل على بعد بيت السيدة صفية)(معها وكان بيتها في دار اسامة فخرج النبي انصرف معك

تزوره في اعتكافه في المسجد اخبرته انها جاءت الى الرسول ان صفية زوج النبي ( عن علي بن الحسين -معها يقلبها حتى اذا بلـغ بـاب )(في العشر االواخر من رمضان فتحدثت عنده ساعة ثم قامت تنقلب فقام معها النبي

) بـاب جبريـل (باب المسـجد قريب من وهذا يدل على ان باب السيدة ام سلمة ...) المسجد عند باب ام سلمة .( يقلبها بينما بيـوت رفقتهـا كانـت اقـرب بعيد عن المسجد لهذا قام الرسول وان بيت صفية ))20)(4(فضاء(

))10(فضاءوهذا يدل على ) انه كان يغشى عليه من الجوع فيما بين بيت عائشة وأم سلمة–يحدث أبو هريرة وهو من أهل الصفة(-

))21(فضاء.( اك وجود فناء عام مشترك هنورد ان حجرة أم سلمة كانت في الجهة الشرقية من حجرة فاطمة وإنها كانت مطلة على الطريق الخارج مـن بـاب -

))4)(20(فضاء) (في بيتها بعد وفاتها وهي حجرة أم المؤمنين زينب بنت خزيمة حيث ادخلها(جبريل من الشمالفسـمعت : قالـت وهو في بيت ام سلمة زلت على رسول اهللا ان توبة ابي لبابة ن: روي عن يزيد بن قسيط -

قلت ) تيب على ابي لبابة:( فقلت مم تضحك يارسول اهللا اضحك اهللا سنك ؟ قال. من السحر وهو يضحك رسول اهللا -ابفقامت على باب حجرتها وذلك قبل ان يضرب عليهن الحج: قال يزيد)بلى ان شئت:(افال ابشره يارسول اهللا ؟ قال:

وهذا يدل على وجود فناء مفتوح عليه باب ام سلمة باتجاه المسجد قبـل .....) وقالت ياابا لبابة ابشر فقد تاب اهللا عليك ))21(فضاء.(الحجاب واستحداث الكنيف هناك

لما تزوج زينب بنت جحش دعا القوم حتى قال انس لم اجد احـدا اال دعوتـه ان رسول اهللا :(عن انس بن مالك - ))8(فضاء).( وهذا يدل على كبر بيت زينب.....)(عموا ثم جلسوا يتحدثونفطاال انها وفق الروايات ) ام حبيبة وجويرية وصفية وزينب وميمونة (لم تحدد الروايات موقع بيوت امهات المؤمنين -

))10)(9)(8)(7)(6(فضاء.(في الجهة الشرقية والشمالية الشرقية من المسجد دخلت دار أبي وا) بمقداراسطوانة النبوي من الناحية القبلية زادعمر بن الخطاب في المسجد(علي الحافظيقول االستاذ -

ا ءوان جـز باعها حفصة بنت عمـر حيث ويقال أن هذه الدار أخرجت من ملك أبي بكر في حياته عمر زيادة بكر في ))15(فضاء( .منها ادخل في زيادة عمر

))16(فضاء( ).بمقدار اسطوانة الى موضع الجدار اليوم-الجنوب–ن القبلة م عثمانزاد:(النجار قال ابن -


116

فكيف بطريقي الى المسجد ؟ فقال لها نعطيك : قالت في زيادة عثمان لما احتيج الى بيت حفصة:(انه روى ابن زبالة - ))16(فضاء( )اوسع من بيتك ونجعل لك طريقا مثل طريقك

ان امير المؤمنين قد امرني ان ابتـاع : والزيادة دعا رجاال من آل عمر وقال لهم كتب الوليد الى عمر يامره بالهدم -قالوا مانبيعه ، فلما كثر الكالم بينهما قال عمراجعل لكم في المسـجد بابـا )) 17(فضاء( هذا المنزل وادخله في المسجد

))18(فضاء.( علواريق ومابقى من الدار فهو لكم ففطتدخلون منه واعطيكم دارالرفيق مكان هذا الوكان لهذه )تعرف بدار آل عمر(ويقول السمهودي أن دار عبد اهللا بن الخطاب آلت إليه عن أخته حفصة أم المؤمنين -

))18)(17(فضاء .(الدار نفق يصلها بالمسجد الـذي يلتقـي فيـه الجـزء وهـو منه في المسـجد ان يدخل جزء بد معترضا فكان ال حفصة ان بيت السيدة -

))17(فضاء.( الجدارالشرقي بالجدار الجنوبي .)17شكل )(متر في الجهة الشرقية والتي ادخل بها الحجرات10في عرض المسجد هي :كانت زيادة الوليد(-كـان معتـزال فـي ان رسول اهللا )باب الغرفة والعليا المشرفة وغير المشرفة في السطوح/صحيح البخاري (في -

؟ قالت هـو فـي فقلت لها اي حفصة اين رسول اهللا ثاني فوق احد ابياته، يقول عمر مشربة وانها لم تكن طابققاعدا على اسكفة المشربة مدل رجليه علـى نقيـر مـن فاذا انا برباح غالم رسول اهللا فدخلتخزانته في المشربة

ة حيث كان عمر فـي وهذا يدل على قرب بيت حفصة من المشرب.(وينحدر خشب وهو جذع يرقى عليه رسول اهللا ))13(فضاء). (الى فناء فيه المشربة)فدخلت(كما تقول الرواية(بيت حفصة ثم دخل

حين قصة دعابة طريفة كانت بين عائشة وحفصـة،وبين سـودةاذ فيمارواه الطبراني عن صفية زوج رسول اهللا - )14(فضاء) ك بالخيمةعلي(روعتا سودة بان الدجال قدخرج فاخذت ترتعد وتسال عن مخبا فقالت حفصة


117

: )15(شكل (


118

من الخارج)ص(منظور يوضح بيوت النبي):16(شكل


119

:االستنتاجاتإن دراسة األدبيات التاريخية بينت أن هناك أساسيات اجمعت عليها كل المصادر في حجم البيوت ومواقـع بعضـها -1ك أجمعت المصادر على أن البيوت المالصقة للمسجد هـي بيـت عائشـة، مثل حجرة عائشة وحفصة وأم سلمه وكذل،

وفاطمة ولم يتم ذكر مالصقة أي بيت آخر، وحددت المصادر موقع باب جبريل قرب باب بيت أم سلمة وان بيتها كـان زينـب وبينت قصـة زواج . قرب بيت عائشة وكان به انفتاح واضح باتجاه المسجد كما جاء في حديث توبة أبي لبابه

ومـن دراسـة .أن بيتها ربما أوسع من باقي البيوت وانه قريب من المسـجد ) (واجتماع القوم على الطعام في بيتها وعليه تم التوصل إلى المخطط األقـرب صـحة ، توسعة المسجد تم تحديد االبعاد االجمالية لكل البيوت طوال وعرضا

).17)(16(و) 15(و)14(بالنسبة للروايات التاريخية شكل نموذج لمسكن بمستوى الكفاية وربما التحسينيات حيث تميز بالسعة وتعـدد )بيت خديجة(مثل بيت الرسول في مكة -2

في المدينة المنورة مستوى الكفاف و الزهـد مثلت بيوت الرسول .متر في حين 16× 18الفضاءات فقد بلغت مساحتهوبمسـتوى ،متر مربع اذا أضفنا منطقة الخدمات العامـة 23لى ا 22متر مربع أو ما يعادل 20حيث لم يتجاوز حجمها

. الحد االدنى من المساحات مع تحقيق المتطلبات االنسانية واالجتماعيةبشكل تدريجي مع نزول االحكام وبعد نزول حكم السترة تم عزل البيوت لتحقيـق السـترة بنيت بيوت الرسول -3

.وضع بعض الخدمات قريبة من المسكن مثل الكنيف ووضع السياج ، وايضا تمالتـى االخالقية فى تصميم بيوته واثر منهجه فى اشاعة المفاهيم والقيم سنة الرسول بين البحث اهمية دراسة-4

الافـراط سـطي الو اإلسـالمي مسـكن ال وساهمت فى إشاعة، اثرت العمارة االسالمية ووحددت معايير جديدة للسكن . والتفريط

).المقياس االنساني(بالتواضع باالرتفاع وباقل ارتفاع لضمان الراحة النفسية اتسمت بيوت النبي -5 .عدم تقابل االبواب لمنع الشرفية من باب البيت والحجرة -6 لم يذكر أي مصدر وجود الكوى في البيوت نحو الخارج اتخذت البيوت تخطيط النمط المفتوح نحو الداخل ومغلـق -7

.من الخارج في السكن قرب المسجد وراء استمرار هذا النهج التصميمي الى العصر العباسي حيث كانت كان قرار الرسول -8

ورعاية اهل بيتهم)ادارة الدولة(بيوت الخلفاء قرب المسجد الجامع المامة المسلمين ورعاية حقوقهم .ها والعدل بينهن في بساطة العيش والسكنفي اعطاء كل زوجة بيت خاص ب نهج الرسول بين البحث -9

وحتى مستوى الزهد ) يوصى البحث بحث المعماريين واألغنياء على التوسط في البناء والتأسي بسنة الرسول -10 .الذي اختاره الرسول

:لمصادر ا .ينة في اخبار المدينة الدرة الثم/االمام الحافظ ابي عبد اهللا محمد بن محمود بن النجارالبغدادي/بن النجارا-1دار /صـحيح البخـاري ) /((ابي عبد اهللا محمد بن اسماعيل بن ابراهيم ابن المغيرة بن بردزبة البخاري الجعفي -2

9ج-8ج-7ج-6ج-5ج-4ج-3ج-2ج-1ج/لبنان-بيروت/احياء التراث العربي .الوفا باحوال المصطفى/ابن الجوزي -3 م1965مدينة لندن ،مطبعة برلين ، ابن علي ،ابن رستة -4 .1989نجد التجارية /الكتاب والسنة اساس التاويل العمارة االسالمية /،ابا الخيل عبد العزيز -5 كتاب مساجد القاهرة ومدارسها/1940سنة /احمد فكري -6 1967مدينة لندن–مطبعة برلين /مسالك االبصار في ممالك االمصار ،ابن فضل اهللا ،العمري -7 .اخالق النبي وادابه/ي االصبهان -8المعجـم الوسـيط / محمـد علـي النجـار -حامد عبد القادر-احمد حسن الزيات–ابراهيم مصطفى/:قام باخراجه -9 .طهران -المكتبة العلمية/1ج

.المدينة المنورة/مؤسسة دار الشعب 1976/الشرقاوي محمود -10 .بمصرالمكتبة التجارية /الجزء الثالث/ القاموس المحيط -11الطبعـة االولـى / وشارك في االعداد المهندس فريـد عبـد السـالم ميمنـي / مهندس حاتم عمر طهالدكتور ال -12

) الحجرات بيوت النبي عليه الصالة والسالم/ الكوكب الدري (هجرية1436ضرية للمدينـة المظاهر الح/ 632-622 –هجرية 11 -1/ ثامر حامد محمد -الدكتور خليل ابراهيم السامرائي -13

. المنورة في عصر النبوة


120

فصول مـن تـاريخ المدينـة /جدة المملكة العربية السعودية/ شركة المدينة المنورة للطباعة والنشر/ علي حافظ -14 .المنورة

.في بيته الرسول / الوفاء للطباعة والنشر/الدكتور عبد العظيم محمود الديب -15اسـامة –نديم مرعشـلي /اعداد وتصنيف – العاليلي تجديد صحاح العالمة الجوهري تقديم العالمة الشيخ عبد اهللا -16

.المجلد االول/ الصحاح في اللغة والعلوم/بيروت -دار الحضارة العربية/مرعشلي . تاريخ اثار مكة والمدينة/قائدان اصغر -17الطبعـة االولـى / دار المجتمع للنشر والتوزيع/4-موسوعة المدينة المنورة التاريخية/الدكتور محمد السيد الوكيل -18

.المسجد النبوي عبر التاريخ/ م 1988-هجرية1409 كتاب ازواج النبي ) / 942(تصنيف االمام محمد بن يوسف الصالحي الدمشقي المتوفي -19الوفـا باخبـار دار وفاء / مطبعة االداب والمؤيد بالقاهرة 1908-م 1869/ نور الدين علي بن احمد السمهودي -20

. المصطفى



121

لألبنية واإلنسانية والبنائية التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات البيئية

كلية اإلدارة واالقتصاد في جامعة الموصل أنموذجا/الجامعية

نسمة معن محمد ثابت جامعة الموصل/كلية الهندسة/ قسم الهندسة المعمارية

الخالصةفهوم التمكنن الذاتي للتحكم بشكل واضح في الفكر المعماري المعاصر في النصف الثاني مـن القـرن برز مللسـلوك متباينـة نمـاذج تضم نها الالمهمة والبنائية البيئية واإلنسانية عد األبنية الجامعية من المنظوماتتالعشرين ، و

في مفهومهـا ختلفمل المتغيرات أحد أشكال السلوك التي تبمج الجامعي مثل التمكنن الذاتي لتحكم الطالبيو ،اإلنسانيإلى التعرف على تأثير هذه المتغيرات في يهدف البحث بالطالب ، واإلنسانية والبنائية التي تحيط وفق المتغيرات البيئية

وحقيقة المعرفـة تحكم لل أهمية مفهوم التمكنن الذاتي البحث ناقش،الفردية بين الطلبة لتبايناتتنوع احسب المفهوم بلورة في الواقع المعماري وأفرز تقويم هذه الطروحات عن النقص المعرفي حول هـذا المفهـوم ، وبـذلك هالمطروحة عن

والتي بـدورها ثالث مفردات رئيسية تبلورت مشكلة البحث وتحدد هدفه ومنهجه متمثال ببناء إطار نظري شامل يضم الب بمجمل المتغيرات أوال ، ثم تم اختبار فرضية البحث في دراسة عملية ميدانية تحدد مستوى التمكنن الذاتي لتحكم الط

لواقع حال األقسام الستة لكلية اإلدارة واالقتصاد في جامعة الموصل ضمن ثالث حاالت اختبار ألنـواع مختلفـة مـن الذين يشغلونها ، وقد توصل البحـث القاعات الدراسية المتباينة في حجمها وعدد المقاعد الدراسية ونوع الدراسة للطلبة

إلى استنتاج أن تحديد مستويات التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات ضمن بيئة فيزياوية تدريسـية مصـممة لتحقيق مستوى معين من التأقلم وفق متطلبات المنظومة اإلنسانية التي يتعامل معها الطالب تؤثر بنسبة كبيرة على تقييم

مما يؤثر بالتالي على تدني أو رفع البيئية واإلنسانية والبنائية ، لتحكم بمجمل المتغيراتللمستوى التمكنن الذاتي الطالب .هذه االعتباراتمستوى التحصيل الدراسي له وفقا لمدى تحسسه بمجمل

.اإلنسان ، المبنى، األبنية الجامعية ، جامعة الموصل ، البيئة، لتحكملالتمكنن الذاتي : الكلمات الدالة

Student Interpersonal Control Mechanization in Environment,

Human and Build Variables of University Buildings, Assessment of Local Reality in College of Administration & Economic in

Mosul University As A model.

Nasma M.M. Thabit \Department of Architecture\ University of Mosul

Abstract

Interpersonal control mechanization as concept is a proposition presented clearly in the architectural thoughts in the second half of 20th century. The environment, human and build variables of university buildings is one of the important physical environments, which integrate and combine multifunction of human behavior, student control mechanize determined by interpersonal change of surrounding social/physical environment, This article represents the effects of environment, human and build variables which interface students personal differences, by testing three types of educational halls in six departments in College of Administration and Economic in Mosul University As A model, the result indicates the manipulation of physical environment to get accepted level of student interpersonal control mechanization doesn't work without study human interaction between student's together, educational staff where those have affects in student assessment of interpersonal control mechanization level.

Key words: Interpersonal Control Mechanization, University buildings, Mosul University, Environment, Human,Building.

2009/6/21قبل في 2008/9/20أستلم في

...كلية اإلدارة /لألبنية الجامعيةواإلنسانية والبنائية التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات البيئية : ثابت

122

:المقدمة-1في الوطن العربي والتي التي يعاني منها قطاع التعليم العالي مشاكل تدور مسألة هذا البحث حول أنه حان الوقت لحل ال

لذلك فقد أصبح مـن ، أوالفيزياويةبعدة عوامل منها النفسية واالجتماعية فضال عن ارتباطها بالبيئة المعمارية ارتبطت الضروري السعي الجاد لمعالجة المعوقات التي تواجه الطالب الجامعي االجتماعية منهاواألخالقية بشكل خاص ،وجعل

. ية التدريسية لخلق حالة من التطور الذهني المباشر لدى الطلبة وزيادة استيعابهم للمنهاج الدراسـي األبنية مالئمة للعملمستوى التأقلم الذي توفره البيئة ب ما يدعىعتبر التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات في األبنية الجامعية أويو

النفسية المؤثرة بشكل كبير على رفع أو تدني مستوى التحصيل ونسانيةاإلة والتدريسية المحيطة به أحد أهم العوامل البيئي لمجمل الظـروف والمتغيـرات البيئيـة الطالب نفسه وفقا لمدى تحسسي والذي يمكن تحديده الدراسي للطالب الجامع

في خلفيات الطلبـة وضمن المدى الواسع للتنوع يةبالتجربة الطالالفهم الصحيح لتفاصيل خالل ية منئالبنا واإلنسانية و .اإلنسانيةفضال عن متطلباتهم النفسية منها والفكرية

:أهمية الموضوع/التمكنن الذاتي لتحكم الطالب الجامعي بمجمل المتغيرات -2

في الفترة التي أعقبت الحرب العالمية الثانية وجهت كثير من الدول ومنها العراق اهتمامها إلـى المؤسسـات وأعطتها األولوية على غيرها من المشاكل كالسكنية مثال ، "بصورة خاصة )4(امة واألبنية الجامعية التعليمية بصورة ع

فالطالـب "، )133ص، 2001الهاشـمي ، ( " ناهتمام كثير من المعماريي –حتى إن األبنية التعليمية اجتذبت في السنوات األخيرة مية باالعتماد على انطباعاته تجاه البيئة الجامعية والعـاملين فيهـا الجامعي يتفاعل مع عملية تلقي واستيعاب المادة العلـ اندماجه ا تساهم في تشكيل ستوعبهوردود أفعاله فضال عن حجم المادة العلمية التي سي )5( "همع المحـيط الـذي حول

Tang,1996,p183) (المرتبطـة ببيئـة األبنيـة نفسيةال/إلنسانيةالبد من األخذ بنظر االعتبار أهمية المتغيرات البيئية وا ، إذوتحقيـق نفسـية الجامعية كأحد أهم مظاهر االهتمام بمستوى التحصيل الدراسي للطالب وتجنب تأثيرات الضـغوط ال

حيـث ،)Canter,1974,p118()6(للوصول إلى المستوى المطلوب للتأقلم المالئمة والتكيف الذاتي فضال عن الراحة الشخصيةلبات الوظيفية واالحتياجات الفضائية باإلضافة لتغير المقاييس الجمالية أدت إلى إيجاد أنظمة مرنة إن سرعة تغير المتط"

م المتطلبات الجديدة واألساليب التدريسية المتغيرة كلما دعت ئتخطيطيا وإنشائيا تجعل باإلمكان تكييف وتعديل المبنى لياليعطى لكل فـرد "تتجنب كليا الفضاءات التقليدية والجو المزدحم حيث من خالل خلق أبنية، )134ص، 2001الهاشـمي ، ("الحاجة

خلق تداخل بين المبنـى "كما إن )156،ص1986تبوني،("الفرصة للوجود كشخص مستقل وبنفس الوقت العيش في حياة تعاونيةرات نفسية ، فالطالـب الـذي فضال عن استعمال ألوان ذات تأثيالتعليمية واألعمال الفنية يخدم الناحية الجمالية لألبنية

2001الهاشـمي، "(يدرس في بيئة تلتقي فيها العوامل التقنية والفنية يكون أكثر قدرة على التطور وعلى تكوين عالقات سليمة . )134،ص

:تحديد مشكلة البحث وأهدافه ومنهجه -3 :مشكلة البحث 3-1

المؤثرة بشكل كبير على التحصيل الدراسي للطالـب فـي النفسية/واإلنسانيةتناول البحث أهم العوامل البيئية واإلنسـانية األبنية الجامعية وهو مستوى التمكنن الذاتي للتحكم التي توفرها البيئة المحيطة به بمجمل المتغيرات البيئية

ـ كس بالتالي على لنوع الدراسة التي يتلقاها الطالب والتي تنعلألبنية الجامعية بالعالقة مع المدى الواسع البنائية و هتقييملمستوى التأقلم ، وعند تفحص دقيق لواقع المعرفة النظرية للمفهوم من الدراسات المعمارية التي طرحت معرفة نظرية

الرئيسية الخاصة للطلبة لقد استندت مقومات العمارة الجيدة لمؤسسات التعليم الجامعي إلى تنظيم الحاجة الوظيفية المتميزة للبيئة الجامعية و تلبية المتطلبات" )4(

مؤسسات مخصصة لتلقي تحصيل دراسي عال لذا فان نوعية فضاءات البيئة المبنية يؤثر بشكل كبير في الشاغلين لهذه البيئة ،وتعد األبنية الجامعيةجعل بيئة األبنية الجامعية تقترب من مقومات البيئة الحياتية اليومية لألفراد ، " وذلك من خالل). 25،ص2006كيوه ،"(مسيرة عملية التدريس الجامعي

يات التنوع في نفسية الطالب وخلفيته الفكرية والثقافية، فمن الضروري االهتمام بظروف الحالة الفردية للطالب وعدم تجريد هوية الطالب ضمن مد ) (Tang,1996,p183" وأثرها في مسيرة التحصيل الدراسي

األفراد الذين يتعامل معهم ، إذ أن البيئة الالمألوفة فهو يندمج بتمكنن تخفيف التوتر واإلجهاد ، وهو بذلك يحتاج إلى الدعم اإليجابي من البيئة المحيطة به و )5( .)Chow,1995,p15.(وطبيعة المادة التعليمية واستخدام أجهزة الحاسوب واألجهزة المختبرية تجعل الطالب مضطربا وقلقا

"ي أو وظيفي أو حتى الطلبة اآلخرينفالطالب ضمن تعامله مع البيئة الجامعية ألول مرة يكون حساسا لكل من يتعامل معهم من كادر تدريس )6(Tang,1996,p183) ( تنعكس بشكل كبير على أسلوب ممارسته لفعالية استيعاب المادة الدراسية في "، كما إن إمكانيات البيئة الفيزياوية المحيطة به

).11،ص2006كيوه،(م بها ضمن البيئة الجامعيةالمحاضرات النظرية وفعالية التطبيق في المحاضرات العملية ومجمل الفعاليات األخرى التي يقو


123

مفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات عدم وضوح(حدد النقص المعرفي والمتمثل بـ ،حول الموضوع . والتي مثلت المشكلة البحثية )وتحديد مدى مساهمته في التحكم في الواقع التعليميخاص في األبنية الجامعية بشكل

:هدف البحث 3-2طرح المعرفة النظرية التي تحدد بصورة أكثر وضوحا وكفاية مفهوم التمكنن الـذاتي للـتحكم يهدف البحث ل

في األبنية الجامعية بشكل خـاص ةواإلنسانية والبنائيالبيئية بشكل عام والتمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيراتوتطبيقها على أقسام كليـة اإلدارة وتحديد دورها في التحكم في الواقع التعليمي واستخالص الجوانب المرتبطة بالمفهوم

.كأنموذج واالقتصاد في جامعة الموصل : منهج البحث 3-3

صـياغة ثـم مفردات التي تعرف المفهـوم وتحـدده بناء إطار نظري شامل وواضح يضم ال يتضمن البحثالقاعـات لسلوك الطلبة داخلتطبيق اإلطار المستخلص في دراسة عملية ميدانية و الفرضيات االستكشافية ذات العالقة

ـ كأنموذج الدراسية المنتخبة للدراسة العملية في أقسام كلية اإلدارة واالقتصاد ة ضمن ثالث حاالت اختبار وتحديد منهجيحيث تم اعتماد استمارة استبيان وزعت على عينـة البحـث ، ثـم ، البحث التي تأخذ بنظر االعتبار طبيعة المعلوماتاالستنتاجات النهائية الخاصة بالتمكنن الذاتي لـتحكم وصوال لطرح مناقشة نتائج التطبيق بعد معالجة البيانات إحصائيا

تقييم واقع حال القاعات الدراسية في أقسـام كليـة /لألبنية الجامعيةبنائية وال واإلنسانية الطالب بمجمل المتغيرات البيئية . اإلدارة واالقتصاد في جامعة الموصل أنموذجا

المعرفـة / التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات عدم وضوح مفهوم/المشكلة البحثية -4

:العلمية السابقة بالموضوع :ت السابقةلتمكنن الذاتي للتحكم كما وردت في األدبياللفة التعريفات المخت 4-1

النفسـية الدراسات في المفهوم للتحكم ، فقد عرف لتمكنن الذاتيلتعاريف متعددة السابقة وردت في األدبيات الشخصـي هواسـتقالل تـه فرديب دون المساس بشعورهاآلخرين ،يستوجب تأقلمه مع لإلنسان مطلب وجداني " على أنه

لتأقلم مع القابلية القصوى لله إن أي إنسان "،حيث(Canter, 1979, p190)"مع اآلخرين هسببه تعامليأس من هر انفعاالتيتحروإلى االنعزالمن يتهخصوصدرجات التمكنن الذاتي للتحكم وة ما بين شإلى التحكم والمناووفقا لحاجته تباينةممستويات

إيجادمع اآلخرين ودقة درجة االندماج عن طريق "قياسهبالتمكنن الذاتي للتحكم يتم اساإلحسف ،(Lang,1974 ,p152) "عجمتالالمفهـوم Rasmussen،كما عرف (Canter, 1979, p195)"مع اآلخرين بيانات خاصة بالشخص وعالقته قل ن نا منمدى يمكن

ـ ("بالنظر الحتياجات وراحة ساكنها"على انه مرتبط بتنظيم الفضاءات المعمارية أنمـاط التمكـنن تتعدد،و)156،ص1986وني،تبعـن المحـيط بعيـدا مع شخص آخـر ونمط تواجد الشخص اآلخرين راقبةالبقاء بعيدا عن م نمط"مابينالذاتي للتحكم

تطفلدرجـةال سيطرعلى يللعوائق نفسية فضالعن حالة توظيف الشخص الظاهربين الناسغير نمط التواجدو الخارجياكتسـاب نمـوذج يتحقق عنـد ، مما سبق يتضح أن مفهوم التمكنن الذاتي للتحكم (Lang,1974, p145) "اآلخرينمن قبل

.و البنائية ةيالبيئالمتغيرات ضمن سياق المكتسبدرجة التأقلم بما يحقق تأقلمالسلوك القائم للمستوى المطلوب لل

: معماريةالدراسات ال 4-2

لمتعلقة باألبنية الجامعية ومفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمـل قام البحث بتقويم واقع المعرفة النظرية ا :المتغيرات في عدد من األدبيات والدراسات المعمارية

: 2001)/ البيئة المعمارية للمؤسسات التعليمية العالية/(دراسة الهاشمي 4-2-1

لخلق بيئة جامعيـة )7(ةقييم األبنية الجامعيتناقش الهاشمي أهم العوامل التي تؤثر في تخطيط البيئة الجامعية وتوثيقة بين الطلبة من ناحية وبينهم وبين الكادر التدريسي مـن ناحيـة وإنسانيةصحية مناسبة لتكوين عالقات اجتماعية

-العوامل التقنية،العوامل االجتماعية ،(Pedagogical)العوامل المتعلقة بأصول التدريس ":أخرى ، وهذه العوامل هي تنـاقش ،) 134 p"((constructional- spatial)الفضـائية -اإلنشـائية ،فضال عن العواملالعوامل الجمالية ،إلنشائية ا

) 134،ص 2001الهاشمي ،"(ولهذا فهي تمكن المعماري من استنباط بدائل متعددة للربط وإعادة التكيفإمكانيات واسعةالتعليمية تمتلك األبنية حيث ")7(


124

مناقشـة ووالبنائيـة والبيئية ةنسانيم المتطلبات اإلئالدراسة تأثير هذه العوامل في خلق األبنية الجامعية وتكيفها لتال، لكنها جاءت شمولية ولم تعزل مفردات واضحة ومحـددة فيمـا يخـص الخصائص المحلية والظروف المناخية تأثير

.ضمن بيئة األبنية الجامعيةوقياس مستواه الطالب التمكنن الذاتي لتحكم مفهوم

:Lang/Designing for Human Behavior/1974دراسة 4-2-2 "علـى ت، وأكـد حكوميةبنية الاأل للتحكم أو تأقلم الشخص وفق متغيرات مفهوم التمكنن الذاتي ت الدراسةحدد

ـ هعمـر حسـب ب والتي تتباين من إنسان آلخر، )8(كل من الفضاء الخاص والفضاء المشتركرغبة الشخص ل هوجنسامتازت بعموميـة الطـرح وبحكـم هـدف مفهومإن فعالية الجوانب المذكورة لل، (p148) "اه وتحصيله الدراسيومستو

وأهملت األخرى ، وامتازت بضمنية الطروحات ولم تعزل مفردات واضـحة الدراسة فقد ناقشت جوانب عامة منتخبة .وكافية

:Bednar /Barrier & Free Environments /1977دراسة 4-2-3ونماذجهـا ، ات داخل المبنـى لفضاءنفسية إلشغال اأحد المظاهر أل"عرفت الدراسة التمكنن الذاتي للتحكم بأنها

التمكنن الـذاتي يكتسب لشخص،فا (p177) ".يسكن األشخاص حيث بنائيةأو ال نسانيةاإلوأ البيئية منظوماتتنعكس على الأنمـاط وتعيقالتـي تحـد ظواهرلعديد من الالمتوقعة للمباني الممتلكة لالبيئة غير تغيراتيحيط به من م"بما )9(للتحكم

المنتقاة المرتبطة بالتمكنن الذاتي للتحكم في دراسته بعض الجوانب Bendarلقد تناول ،. (p179)، )10( "التأقلموأنواع ، إال أن الدراسة أهملت كثير من الجوانب المهمة للمفهوم ولم تتعمق في الجوانب المطروحة ، واتسمت بكونهـا ذات طبيعة ضمنية فيما يخص الجوانب المطروحة فهي لم تقم بعزل الجوانب والمتغيرات بصورة معلنة ، وفيمـا يخـص

. عاني من عدة مشاكل ارتبطت بعدم الشمولية ، العمومية ، الضمنية وعدم الدقة بسبب تداخل المفاهيمتفهي المفهوم :Shoshkes /Space planning/1976دراسة 4-2-4

فضـاء مشـترك ضمن والمناقشة حديثبما يتعلق بال )11(تناولت الدراسة جانب مرتبط بالتمكنن الذاتي للتحكم،وإذا لـم االتجاهات سينتقل في جميع الصوت ليست باليسيرة، فمهمة ا التمكننأن توفير هذ"، وتعتبر هلعدد من شاغلي

،مما يتوجب تحديد المسافات الفاصلة بين األشـخاص (p103) "كثافته ستزدادف ةازل صوتيوفيزياوي أو عبعائق يصطدم p104)"(ضوضاء على شـاغلي الفضـاء الشاغلين للفضاء أنفسهم وبين األشخاص خارج الفضاء بما يضمن عدم تأثير ال

تطرقت الدراسة إلى جوانب التمكنن الذاتي للتحكم بشكل عام وبصورة ضمنية في معظم األحيان وجاءت بعيدة عـن ،عزل متغيرات تفصيلية خاصة بهذه الجوانب ، وعلى هذا األساس فان الدراسة ال توفر أسلوبا يمكن اعتماده لوصـف

. المفهوم بصورة شاملة :Lang /Creating Architectural Theory /1987دراسة 4-2-5

إن األشخاص يتوقون : "تشترك بأمر واحد هو ) 12(تطرح الدراسة تعاريف متعددة للتمكنن الذاتي للتحكم

دوما عند القيام بأية وظيفة سواءا كانوا فردا واحدا أو عدة أفراد ، للسيطرة والتحكم بجميع االعتبارات البصرية

) 13(كماحددت الدراسة أهداف المفهوم (p147)، "وتية التي تحيط بهم ودرجات االندماج مع األشخاص اآلخرينوالص

تحقيق الفرد الستقالله الشخصي وتحرير مشاعره واكتساب القدرة على اتخاذ قراراته وتقييمه لذاته فضال عن تحديد "في

أما النمط الثاني فيتحدد بمسارات الحركة وفضاءات المداخل االساسيةحيث النمط األول للفضاءات بفضاءات القيام بالفعاليات بصورة طبيعية ،"حيث حددت ) 8(

) .(Lang,1974, p115)"أن الفضاءات االجتماعية ضرورية لتوفير مستوى جيد لالندماج اجتماعياالتضبيب البصري ،وهي توفير انسب الفرص إن التمكنن الذاتي لتحكم الشخص العادي هي قابلية القيام بعمل ما بصورة منفردة وفي كل األوقات وتقليل ) "9(

(Bednar,1977,p184) ."لألشغال ضمن محفزات سلوكية قد التتالئم ومكان آخر (Bednar,1977,p178) " ينتج كمتطلب للمكان معتمدا على التصميم والوظيفة فضال عن المضمون المعماري"فالتأقلم كسلوك وتجربة )10(قدما ، حيث أن مشاكل ) 16(اقع األشخاص في فضاء مشترك كطريقة تكفل إنعدام تأثير الحديث على األفراد اآلخرين بحوالي إذا حددت المسافة بين مو" )11(

إن استثمار الزجاج في صناعة األبواب واستخدام نوعية جيدة من السطوح والجدران " ، كما "الضوضاء تصبح غير محتملة عندما تقل هذه المسافة )Shoshkes,1976,p104". (ضاء بسرعة كبيرة إلى الفضاءات األخرىسيمنع انتقال الضو

بالفضاء الشخصي ومعطيات السلوك ، وان هذه المفاهيم الثالثة ترتبط معا بقوة وتشترك في تلبية المتطلبات " إن التمكنن المهم لممارسة التأقلم يتمثل )12( (Lang,1987,p107)"اإلنسانية كالتفاعل واحترام الشخص لذاته وتوفيراألمان

أن العديد من النتاجات المعمارية المهمة ال تحقق أدنى حد من معطيات الميكانيكية الشخصية للتحكم ومتطلبات المحيط السلوكي للفرد ، " Langويوضح )13( .,.(Lang,1987,p155)"حيث إن اغلب مظاهر السلوك تصدر عن وعي غير كامل أو شبه وعي مما يجعل التعامل معها أثناء التصميم صعبا


125

على جوانب مهمة مرتبطة بالمفهوم هازيركبت )كم هدفهابح( )14(اتسمت الدراسة ،(p152) ".غيرهمع هصلوات مستوى . لكنها جاءت شمولية ولم تعزل مفردات واضحة ومحددة فيما يخص مفهوم التمكنن الذاتي للتحكم

:Broadbent/Design in Architecture/1973دراسة :4-2-6العملية التصـميمية وتركيزهـا ناقشت الدراسة مفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الفرد من خالل طرحها لمعطيات

Client(محفــزات المســتفيد :"علــى النتــاج المعمــاري ،حيــث عرضــت أهــداف المصــمم وقســمتها إلــى Motivations(متطلبات المستخدم :،وثانيا)User Requirements(،15 )"P387( لقد طرحت الدراسة محفزات المستفيد،

تياجات المستخدم وضرورة تحديدها بدقة فهي التي تؤشر المهام متطلبات واح"بشكل أكثر عمومية إال أنها ركزت على بحكـم (لقد وصفت الدراسة الفكر التعاقبي لآلليات الفكرية للمصمم،إال أنها أغفلـت ،)P387(" 16األساسية ألداء المصمم

بالطالـب وجوانبـه كيفية بناء االستنتاجات المتعلقة بمفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الفرد وبخاصة بما يتعلق )طبيعتها .المتعددة

:Canter/Psychology for Architects/ 1974دراسة 4-2-7

كمدخل مهم يتخذه المعماريون أثناء تشكيلهم لنتاجاتهم المعمارية ،مع "استعرضت الدراسة دور الجانب النفسي ضال عن تحديد المستويات المرغوبة األخذ بنظر االعتبار كل ما يتعلق بالبيئة والفضاء الداخلي واالعتبارات البصرية ف

للوصول إلنتاج أبنية يصلح إلشغالها نمط 17وأوضحت الدراسة أسباب ربطها العمارة بعلم النفس ،)PV"(للضوء والصوت دور علـم الـنفس ) بحكم هدفها(تناولت الدراسة ،) p118"(معين من األفراد ودراسة مدى تأقلمهم ضمن هذه البيئة المبنية

النفسية لمن سيشغل مبنى ما على تصميمه وعلى موقف مصممه الفكري ،إال أنها لم تبوب أهم الجوانب واالختبارات .المتعلقة بمفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الفرد بمجمل المتغيرات

:نقد مناقشة الدراسات السابقة 3 -4

وفرت قاعدة نظريـة الحاليمما سبق أن األدبيات المعمارية التي تناولت في محتواها موضوع البحث يتضح وما يتعلق بها ، إال أنها لم تعزل الفرد مالئمة للموضوع إذ اشتملت على العديد من جوانب مفهوم التمكنن الذاتي لتحكم

تلك الجوانب وتبرزها بشكل إطار نظري شامل يصف مجموعة المتغيرات واتسمت بعدم قدرتها على بلـورة مفـردات ية المرتبطة بمفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات ألسباب قـد تتعلـق واضحة تخص الجوانب األساس

وباالستناد إلى ما سبق فقد تم تحديد وجود قصور ،بطبيعتها الضمنية من ناحية ، وعمومية الطروحات من ناحية أخرىالتي عتبارات والمتغيراتبمجمل أال هحكممعرفي في تحديد العوامل المؤثرة على تقييم الطالب لمستوى التمكنن الذاتي لت

. الدراسية ضمن بيئة األبنية الجامعية القاعات فضاءات تتوفر له في

:اإلطار النظري لمفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات في األبنية الجامعية -5 ثـالث لتحكم الطالب ، بشكل عام حـول لقد تركز مفهوم التمكنن الذاتي : مفردات اإلطار النظري للمفهوم 5-1

:شملت كل من ةرئيسي اتمفرد

:االعتبارات البيئية 5-1-1تمثل االعتبارات البيئية لفضاءات القاعات الدراسية مجموعة العناصر المتكاملة والمهمة التي تتطلب اهتمـام

من قبل المهندس المصمم لكي يخلق بيئة فضائية تدريسية مريحة وآمنة تتالءم ومتطلبـات واحتياجـات وعناية خاصة : الطالب والكادر التدريسي،ولقد صنفت الدراسات هذه وفق متغيرين فرعيين هما

االعتبارات الفيزيائية5-1-1-1 ،المحدداتp127،(Wohlwill,1974(المباني الموجودة(وتشمل محددات الموقع

بشناق، (و )134- 142/136-145،ص 2001الهاشمي،(،منظومة الحرآة Canter,1974,P3I).(القانونية

بمكونات التصميم الداخلي ، حيث أن توزيع األثاث توحي بقابلية التأقلم مع الفضاء المخصص لشاغليه ومعرفة حدود "كما ربطت الدراسة مظاهر التأقلم )14(

,(Lang,1987,p155)"السلوك الحقيقية .(Broadbent,1973,p. 387)"ظومات متمثلة باإلنسان والمبنى والبيئةتفاعل مجموعة من المن" عنعبارة Broadbentبنظرفالعملية التصميمي 15التي تنتج من احتياجات المستخدم والتي تعرف حقيقة المشكلة المراد " حيث يتقدم المصمم بعمله التصميمي بعد إثباته لطبيعة الفعالية 16

.(Broadbent,1973,p.394)"معالجتها Canter,1974,PVII)."(ن خالل عرضها لعدة قضايا تتعلق بهذين المفهومين وطرح وجهات النظر المتعددة كمدخل لتحقيق االحتراف المعماري م" 17


126

( ،المناخ )9،ص 2000ميخائيل،(،ونوع األرض)1،ص2000بشناق،(التضاريس(الطبيعية ،وخصائص الموقع)1،ص 2000,p3851988، (Broadbentوخصائص البيئة الداخلية)ص 2000العيش،(واء،وحرآة اله)71،ص1986شابا،(الصوت،

،ص 2000العيش،(،والرطوبة النسبية)31،ص 2000العيش،(،ودرجة الحرارة)155،ص1986تبوني،(،واإلضاءة)31،نوع )156،ص1986تبوني،(والمناخ الداخلي)Kaplan,1982,p11(،العالمات واإلشارات)156،ص1986تبوني،(،واأللوان)31

)).1،ص 2000بشناق،(و)33-31،ص 2000العيش،(والفتحاتوالجدران ) 156،ص1986تبوني،(مواد السقف واألرضية

:االعتبارات الحضارية 5-1-1-2ــن ــل مــ ــمل كــ ــادي (وتشــ ــة واالقتصــ ــمي،(ةالتاريخيــ -143،ص 2001الهاشــ

) 143،ص 2001الهاشـمي، (والجماليـة ,Canter,1974,p121).(والعلميـة )Tang,1996,p183(والتكنولوجية)145 ) )Schon,1992,p135(فضال عن العقائدية))155،ص1986تبوني،(يةوالوظيف)71،ص1986شابا،(واالجتماعية

.يوضح القيم الممكنة للمتغيرات األساسية والفرعية للمفردة الرئيسية األولى) 1(وجدول

يوضح القيم الممكنة للمتغيرات األساسية والفرعية للمفردة الرئيسية األولى) 1(جدول المفردة الرئيسية األولى

المتغيرات القيم الممكنة التسلسل المتغيرات الفرعية ساسيةاأل

1- يةبيئ التراتباالعا

1-1 االعتبارات الفيزيائية

محددات الموقع1-1-1 المباني الموجودة 1-1-1-1

المحددات القانونية 1-1-1-2 منظومة الحركة 1-1-1-3

خصائص الموقع 1-1-2 الطبيعية

التضاريس 1-1-2-1 نوع األرض 1-1-2-2 المناخ 1-1-2-3

خصائص البيئة 1-1-3 الداخلية

1-1-3-1 ضوضاء،(الصوت

)عزل صوتي

،0,1طبيعية(حركة الهواء 1-1-3-2 )اصطناعية

1-1-3-3 إنارة طبيعية،(اإلضاءة

)إضاءة اصطناعية

1-1-3-4 -20مناسبة(درجة الحرارة

)، منخفضة،مرتفعة 22

1-1-3-5 - %50مناسبة(الرطوبة النسبية 55%،

)مرتفعة ، منخفضة األلوان 1-1-3-6 العالمات واإلشارات 1-1-3-7 المناخ الداخلي 1-1-3-8

1-1-3-9 للسقف،(نوعية المواد

)لألرضية،للجدران،للفتحات

1-2 االعتبارات

لحضاريةا

تاريخية 1-2-1 اقتصادية 1-2-2 تكنولوجية 1-2-3 علمية 1-2-4 جمالية 1-2-5 ةاجتماعي 1-2-6 وظيفية 1-2-7 عقائدية 1-2-8


127

: إلنسانيةاالعتبارات ا 5-1-2خلـق الجـو "االجتماعية تكمن في نشر ثقافة مشتركة ، ويتم تحقيق ذلك عن طريق )18(مهمة الجامعةإن "

"المناسب الذي يعمل على معادلة التباينات االجتماعية الموجودة بين الطلبة الناجمـة عـن تـأثيرات البيئـة العائليـة وبسبب أهمية االعتبارات االجتماعية لألبنية الجامعية ، فان أحد أهم مظـاهر التـدريس الجـامعي ،)137،ص 2001الهاشمي،(

فـي هـذه بمجمل المتغيـرات الطالبالتمكنن الذاتي لتحكم لطلبة أي تحقيق مفهوم األساسية هو توفير أسباب الراحة لمما يتطلب توفير خدمات اجتماعية مشتركة وفق اعتبارات اجتماعية خاصـة بـالمجتمع ،) 12،ص 2004بـوزان، ( )19(األبنية

. 1: قطبـين رئيسـيين هـي إن الحياة الطالبية تتمحور حول" ،العراقي في مركز خاص بالطلبة أو في الكليات نفسهاالخدمات االجتماعية ، ولكون العالقة ببين هذين القطبين وثيقة جدا ، فان توفير هذه الخـدمات . 2الخدمات التدريسية ،

علـى كثافـة الخـدمات يعتمد إن نمط التدريس حيث واختيار موقعها بالنسبة لمركز المبنى الجامعي أو مركز الجامعةلكي يتمكن الفرد من األداء يجب أن يتم تلبية احتياجاته "و،)138،ص 2001الهاشمي،( )20( "خصوصا المكتبةالتدريسية المركزية

بإنشاء سلوكيات معينة من اجل تلبيتها،ولكي يتحقق مثل هذا السلوك البد من القيام بوظائف تتم بمساعدة أدوات ووسائل إنسانية جدا،الن تصميمها بني علـى "فضاءات المعمارية لتكونإذ أن من الضروري تصميم ال Wade,1977,p87)(21"فيزيائية

عدم إدراك التداخل بين الفعاليات قد يؤدي إلى فشـل السياسـة إن "و)156،ص1986تبوني،"(الحياة التي سوف تحدث في داخلهامكنن الذاتي لتحكم الطالب المرتبطة بالت )23(نسانيةوتمثل االعتبارات اإل،)42،ص 2006كيـوه، ()22( "االجتماعية لألبنية الجامعية

المتمثلة بكل من الطالب نفسه ، الكادر التدريسـي "لبيئة األبنية الجامعية و إلنسانيةمجموعة عوامل مكونات المنظومة اوالوظيفي وتفاعلهم معه ضمن الفعاليات المتمثلة بالمحاضرات النظرية والعملية التي يتلقاهـا الطالـب فـي القاعـات

). Zeitler,1988,p11"(دده على قاعة المكتبة وقاعة اإلنترنت وغيرهاالدراسية وكذلك تر

:الطالب احتياجات 5-1-2-1بين حدود ليكون من الحاجة إلى التحكم مستويات متباينة عالية على التأقلم مع القابلية الله الشخص العادي إن "

مكونـا ردود أفعـال )24(بالتأقلم يرتبط منظومة البيئيةتغير ال، وبالرغم من ذلك فإن )p152،1987،Lang"(االنعزال والتجمع انهيـار تكـوين بالسيطرة أو التحكم في ممارسة التمكنن الذاتي أو فقدانها ويؤدي بالتالي إلى مستوى إحساسه هامة في الشـخص هويـة افتقادفضال عن افتقار المحفزات الشعورية "والمعلومات أو التواصل وقلة االجتماعي االندماج نماذج

بالمراقبة من "إذ أن إحساسه . باإلحباط أو اليأس لشعوريؤدي بالطالب إلى اهذا كله ) 14،ص 2006كيـوه، "(الشخصية مكانتهوقبل الطلبة اآلخرين أو المدرسين سيعمل على إضعاف اإلبداعات الشخصية للطالب ويولد حالة من االنكفاء لديه إضافة

،ص 1987شـابا، "(ة الخارجية مولدا جملة تأثيرات نفسية ذات مردود سلبي على الطالبإلى ضعف االتصال البصري مع البيئ

نعكس عن حاجتـه يفي األبنية الجامعية الطالب بمجمل المتغيرات لتحكم مستوى التمكنن الذاتيمما سبق يتضح أن ،)71يعاب والراحة الشخصية والتفاعـل كمفردات التحصيل الدراسي الجامعي بضمنها االست "داء مجمل الفعاليات الروتينيةأل

،إن تحديد واستيعاب المشاكل التي يعاني منها )Tyler,1971,p55()25("مع الكادر التدريسي والوظيفي ومع زمالئه بدرجة أكبر

ب متباينة ليست الجامعات أماكن للدراسة والبحث فحسب ، فإضافة للمظاهر الفكرية أعطت الجامعات الحديثة أهمية كبيرة لالعتبارات االجتماعية وبنس) 18(

فالجامعات البريطانية ) بنسبة أكثر من باقي الجامعات األوربية بعكس الجامعات األلمانية التي تركز على التعليم والبحث فقط )كالجامعات البريطانية(اعد على زيادة تعتبر نفسها مسؤولة عن األوضاع االجتماعية التي يعيشها الطلبة ويعملون فيها ، ففضال عن توفير فرصة التعليم والدراسة تخلق جوا يس

.)137،ص 2001،الهاشمي(الخبرة بالحياة وبدون ذلك تكون عملية التدريس مجردة من الصفات اإلنسانيةا للمفهوم إن الفشل في تحقيق هذا المفهوم لألعداد المتزايدة من الطلبة يسبب إبطاء توسع الجامعات واألبنية الجامعية بشكل خاص ومما يشكل تهديد )19(

كالكليات الموجودة داخل المدن األمريكية –بأكملها االجتماعي للحياة الجامعيةفي المركز (private study)كجامعة مانشستر مثال ، حيث تستعمل المكتبة بكثافة كبيرة ، ما يتسبب في زيادة الضغط على أماكن الدراسة الخصوصية )20(

). 138ص ،2001،الهاشمي(الطالبي والمكتبة معا Wade,1977,p87)("نيا مث الوظيفة والعنصراي لسلسلة تكوين الوسائل والغايات هي الفرد أوال مث الغرض والسلوك ثاحملتوى الداخل" حيث أن 21وقد يؤدي إلى اتخاذ قرارات متكلفة وقسرية كإجبار الطلبة على أاللتقاء في موقع الجامعة طيلة اليوم بإعطائهم محاضرات في وقت )22(

).138،ص 2001،الهاشمي(متأخرعدة عوامل ضمن هذه االعتبارات كحاجات المستخدم متمثلة بالتنفس والجوع والعطش والحذف كمؤثرات حياتية ) Broadbent(لقد طرحت دراسة )23(

جيع شوالت ،والسكون والحركة كمؤثرات موقعية ،واإلحساس بالحرارة والبرودة والعدالة كمؤثرات حسية ،وكذلك أهداف الزبون متمثلة بالتوسع والتغيير )p385،1973 . Broadbent,(والتحفيز واألمان والمتانة

حيث أن الجمع بين حاجة الطالب الستيعاب المادة الدراسية ةإن االفتقار إلى أشكال التأقلم المتعددة يخلق عن الحالة غير الطبيعية للمنظومة اإلنساني )24( )10ص ،2006،كيوه(لحاجة بشكلها االعتياديوالمشاعر المضطربة المشوشة تجعل من الصعب التعامل مع هذه ا

كوضعية الجلوس على الطاولة ونظره موجه إلى لوحة الكتابة وعلى نفس المسافة وضمن مدى رؤية (فالطالب يكون مجبرا ومحددا في اختيار وضعية ثابتة "25

ولوجية تؤثر على استيعاب وتركيز الطالب وحصول إن هذه الوضعيات الحركية ستؤدي إلى حصول أضرار نفسية وفيزي"،"ثابت ولفترات طويلة ).75ص ،1987شابا،"(أعراض النسيان أو حصول إعاقة لحركة الجسم ونوع من الملل مما يقلل من انتباه الطالب وتحصيله الدراسي


128

إن وجـود التباينـات "و)Jones,1992,p18"(مقابلة المستفيد أوال وتحري سلوكه فضال عن التحري البصري"الطالب تستوجب ).Canter,1974,p94-96("ين الطلبة يعتمد عدة عوامل كالعمر والجنس فضال عن نوع الدراسة داخل الفضاء التعليميالفردية ب

:الكادر التدريسي والوظيفي أهداف 5-1-2-2من قبل الكادر التدريسي والوظيفي وعلى مـدى "التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات مفهوم البد من احترام

، ويتحقق ذلك من ضرورة إدراك معاملة الطالب وبخاصة طالب الدراسات األوليـة ) Zeitler,1988,p23"(لدوام الرسميوقت اوتمكن الطالب من استيعاب المادة الدراسية بشكل اعتيادي بتوفير الجو ،كفرد له حاجة للـتأقلم تختلف عن طالب الدراسات العليا

ته وثقافته واخذ الوقت الكافي في فهم حاجاته الفردية ومدى استيعابه وتفاعله مع االختبارات المالئم وباحترام خصوصيته في معتقدابما يمكن الطالب من االستعداد النفسي والمعنـوي وعـدم "سواءا النظرية منها أو العملية فضال عن االلتزام بمواعيد المحاضرات

.)9،ص 2006كيوه،(مفاجئته بإجراءات ال يعلمها مسبقاالمحاضرات النظرية والمحاضرات العملية وأوقات استخدام المكتبـة فضـال عـن (تشمل الفعاليات التدريسية كل من و

بما يخص مفهوم التمكنن الـذاتي لـتحكم الطالـب بمجمـل وما يرتبط بهذه الفعاليات م) وغيرها أوقات استخدام مختبر اإلنترنت، وبما يحقق مستوى تأقلم مناسب للطالـب )Snee,1993,p149( بصريا -2، )6،ص2000ميخائيل، ( اصوتي -1 ":المتغيرات .الجامعي

احتياجات الطالب بما تشـمله مـن :(مما سبق يتضح أن االعتبارات اإلنسانية يمكن بلورتها وفق متغيرين أساسيين همافي المحاورة مع األسـتاذ أو المناقشـة بـين متغيرات إنسانية محيطة بالطالب الجامعي في القاعة الدراسية متمثلة بإمكانية التحكم

الطلبة والترابط البصري مع الكادر التدريسي وخصوصية المحاضرة والحاجة إلى االستراحة والتنقل فـي الممـرات واسـتخدام ـ )Chow,1995,p10)(بحسب العمر والجنس ونوع الدراسة (المكتبة ومختبر االنترنت بالراحـة ةكـالمؤثرات الحياتيـة ممثل

ــيال ــل ةشخص ــا ك ــا بينه ــن التنفس،كم ــال ع ــوع فض ــش والج ــذف والعط ــة والح ــائف الحياتي ــة الوظ وتأدي) 156،ص1986تبـوني، "(كاالنـدماج والخصوصـية (والمؤثرات االجتماعيـة ، Canter,1974,p8)(و)Evans,1998,p78(من

قعيـة مـن حركـة أو ،والمـؤثرات المو )134،ص 2001الهاشـمي، (فضال عن السلوك االجتماعي) Li,2003,p29(والتواصل( ،والمؤثرات المكانية كأن تكون عرفا معماريا أو بنية تراثية معمارية فضال عن العمق التاريخي)137،ص 2001الهاشمي،(سكون

,p3851988، (Broadbenفضال عن المؤثرات الحسية كالعمق التنظيمي واإلحساس بالجمال،)"،والقيمـة ) 156،ص1986تبونيبرد أو الحر والقيمة التاريخية ومؤثرات بصرية وسمعية وشمية فضال عن اإلحساس بالعدل كمـا بينتهـا التعبيرية واإلحساس بال

)).Chow,1995,p10(و Broadbent , (Canter,1974,p8)) ,،p3851988,( (دراسات كل منديـد مسـتوى تعامـل تح(أما المتغير األساسي الثاني الذي طرحته الدراسات فتمثل بأهداف الكادر التدريسي والوظيفي

مـدى انتظـام "الطالب مع النظام التدريسي خالل الفعاليات الدراسية كالمحاضرات النظرية والعمليـة والمكتبـة واالنترنـت و ــدها ــي ( Li,2003,p29 )"(مواعي ــث والتقص ــرة والبح ــي والمعاص ــالل اإلدراك الحس ــن خ ــالفهم م ــاء ب (كاالرتق

(Jones,1992,p18والتواصلية(Wade,1977,p87) واألمان والجدة والديمومـة والمتانـة(Canter,1974,p143) والمالئمـةــل ــو األفض ــر نح ــابا،(والتغيي ــتقبلي ) 71،ص1986ش ــع المس ــة والتوس ــمي،(والديناميكي ، )137،ص 2001الهاش

ـ Wade,1977,p87)(فضال عن التحفيز) 156،ص1986تبوني،"(والتشجيع ة أو لتأدية الفعاليات التدريسية كالمحاضرات النظرييوضح القيم الممكنة للمتغيـرين ) 2(وجدول ).Evans,1998,p78(استخدام المكتبة واالنترنت وغيرها تالعملية واستثمار أوقا

.األساسيين والمتغيرات الفرعية للمفردة الرئيسية الثانية

:البنائيةاالعتبارات 5-2-3را كبيرا فـي تحقيـق أهـدافها األكاديميـة يلعب تخطيط األبنية الجامعية وبيئتها الخارجية دو

-2زيادة المسافات بين األبنيـة ، - 1:إن مما يحد من التفاعل األكاديمي واالجتماعي ما يلي حيث ، )26(واالجتماعيةهذا ال يعني بأن التصميم األكثر تقاربا يعمل بكفاءة أكبـر فـي إال أن العجز في الخدمات - 3نقص مساحات األبنية ،

، لذا يجب أن يكون هـدف )27(المتفرق لكنه سيزيد من فرص التقاء الطلبة والكادر التدريسي ق االحتكاك من التصميمخللخلـق بيئـة متقاربـة تحمـل )28(تخطيط أية جامعة هو جعل المسافة بين األبنية والخدمات التدريسية أقصر ما يمكن

أنفسهم ضمن البيئة المعمارية وكجزء من هذه البيئة المبنيةكأشخاص يجدوا "،فالطلبة )29() المدينة المتراصة(خصائص (Canter,1974,p153)يعتمـد علـى فلسـفة التنظـيم "إن االعتبارات المعمارية لتصميم األبنية الجامعية وتخطيطها

،IFLA,2005,p5)"(الموضوعة ضمن المقياس اإلنساني )30(االجتماعي

" اعية منفصلة تعتمد على جماعات معينةحيث تتداخل أنماطا متباينة من األبنية التعليمية والخدمية وانعدام التركيز على وجود تجمعات اجتم ) "26(

Tang,1996,p200)(يؤدي إلى خلق حياة اجتماعية متجانسة ويساعد على زيادة االحتكاك بين أعضاءها" مما)"،134،ص 2001الهاشمي.( .Schon,1992,p156)"(إذ انه كلما اقتربت األبنية الجامعية أو األقسام الدراسية ازدادت نسب التقاء الطلبة ) "27(في ألمانيا حدد (Bochum)عامال مهما في تخطيط أغلب الجامعات الحديثة ، ففي جامعة بوشام (pedestrian time scale)يعتبر مقياس وقت المشي ) "28(

خطط وضع الم (York)دقائق كحد أقصى للسير من أي مختبر إلى أية قاعة محاضرات ، وفي جامعة يورك ) 8(نصف القطر أو قابلية السير (spine)فقد كان ضمن شريط طولي (Leeds)دقائق سيرا ، أنا توسع جامعة ليدز ) 10(األساسي لجميع الفضاءات التدريسية ضمن مساحة قطرها

دقائق عن كتلة قاعة ) 4-3(في بريطانيا حققت األقسام جميعها ضمن نصف قطر (Brunel)دقائق وفي برونيل ) 10(طوله من بدايته إلى نهايته ).135،ص 2001الهاشمي،"(المحاضرات المركزية

حجم ممرات الحركة بين األبنية يجب "كما أن) Chow,1995,p13"(لتوسع المستقبليإن تقارب األبنية الجامعية يخلق مشكلة تصميمية تتعلق بالنمو وا ) "29(وضوح المخطط العام للجامعة خصوصا بالنسبة ن يتناسب مع حجم كثافة الحركة ، كذلك فان تقارب األبنية من بعضها يؤدي إلى عدمأ

).135،ص 2001الهاشمي،"(للزوار، حيث إن حجم الموقع وعدد الطلبة ليس (social organization)يكمن في حل مشاكل التنظيم االجتماعي المؤسسات التعليمية إن دور العمارة في ) "30(

).135،ص 2001الهاشمي،( "حيحالهما تأثير على األبنية الجامعية إذا كان التخطيط ص


129

ممكنة للمتغيرات األساسية والفرعية للمفردة الرئيسية الثانيةيوضح القيم ال) 2(جدول

المفردة الرئيسية الثانية

القيم الممكنة التسلسل المتغيرات الفرعية المتغيرات األساسية

2- يةسانإلنت ا

راتباالعا

احتياجات الطالب 2-1وتشمل المتغيرات (

االنسانيةالمحيطة بالطالب الجامعي في القاعة

سية متمثلة بإمكانية الدراالتحكم في المحاورة مع األستاذ أو المناقشة بين

الطلبة والترابط البصري مع الكادر التدريسي

وخصوصية المحاضرة والحاجة إلى االستراحة أو التنقل في الممرات

واستخدام المكتبةومختبر بحسب العمر ( واالنترنت

)ونوع الدراسة سوالجن

مؤثرات حياتية2-1-1

الراحة الشخصية 1- 2-1-1 تأدية الوظائف الحياتية 2- 2-1-1 الحذف 3- 2-1-1 العطش والجوع 4- 2-1-1 التنفس 4- 2-1-1

مؤثرات اجتماعية 2-1-2

االندماج 1- 2-1-2 الخصوصية 2- 2-1-2 التواصل 3- 2-1-2 سلوك اجتماعي 4- 2-1-2

مؤثرات موقعية 2-1-3 حركة 1- 2-1-3 سكون 2- 2-1-3

مؤثرات مكانية 2-1-4 عرف معماري 1- 2-1-4 بنية تراثية معمارية 2- 2-1-4 عمق تاريخي 3- 2-1-4

مؤثرات حسية 2-1-5

العمق التنظيمي 1- 2-1-5 اإلحساس بالجمال 2- 2-1-5 القيمة التعبيرية 3- 2-1-5 اإلحساس بالبرد 4- 2-1-5 اإلحساس بالحر 5- 2-1-5 القيمة التاريخية 6- 2-1-5 مؤثرات بصرية 7- 2-1-5 مؤثرات سمعية 8- 2-1-5 مؤثرات شمية 9- 2-1-5 اإلحساس بالعدل 10- 2-1-5

اهداف الكادر 2-2 التدريسي والوظيفي

تحديد مستوى تعامل (الطالب مع النظام

التدريسي خالل الفعاليات كالمحاضرات الدراسية

النظرية والعملية والمكتبة واالنترنت ومدى انتظام

)مواعيدها

االرتقاء بالفهم من خالل اإلدراك الحسي 2-2-1 المعاصرة 2-2-2 البحث والتقصي 2-2-3 الجدة والديمومة 2-2-4 الديناميكية 2-2-5 التواصلية 2-2-6 األمان 2-2-7 المتانة 2-2-8 المالئمة 2-2-9 التغيير نحو األفضل 2-2-10 التوسع المستقبلي 2-2-11 التشجيع 2-2-12 التحفيز 2-2-13


130

فهو ليس تجميعا لألبنية الجامعية الواحدة بجانب األخرى حسب ، بل جعلها متقاربة من بعضها البعض علـى أسـاس أللفة واإلحساس بالمقياس اإلنساني فضال عن استخدام المواد واألشكال عالقة الحاجات اإلنسانية بالبيئة المحيطة ولخلق ا

عناصـر نإن مـا يكـو "، )135،ص 2001الهاشمي،()31("يخلق الشعور بالطمأنينة "التقليدية الشائعة في المنطقة مماصمة التي يتم اسـتقبالها االستيعاب للشكل هو التشكيل العام الذي يتم إدراكه من قبل الشخص للبنية الفيزيائية ويمثل الب

إن خلق بيئة ترحيبية يعتبر ثحيSchon,1992,p156)(للوهلة األولى من قبل الناظر والتي تمثل مجمل البنية الشكلية )32(من المبادئ األساسية المعتمدة في تصميم األبنية الجامعية على مستوى التصميم المعماري أو التصـميم الـداخلي

:متغيـرين أساسـين همـا في بيئة األبنية الجامعيـة علـى البنائية الذاتي للتحكم لالعتباراتتشتمل مظاهر التمكنن و،،وتحديد مستوى مالئمته لراحة الطالب وعـدم شـعوره )33(لقاعات الدراسيةل االعتبارات الهيكلية ألداء الفضاء الداخلي

صة مناسبة لإلشغال وفق اعتبارات سـلوكية تعطي فر "جهة نظر سلوك الفرد من والقاعة الدراسية بالتوتر واإلرهاق، ف، فحجم القاعة الدراسية يؤثر تأثيرا مباشرا على سلوك الطلبة (Canter,1974, p13) "قد ال تكون مالئمة في مكان آخر

ـ (وتشتمل هذه االعتبارات Gibbs,1996,p273) (الذين يشغلون هذه القاعة اانغالقية الفضاء سواء أكان كليـا أو جزئي . مفتوحا، بمستوي أوبمستويين أواكثر وقد تكون متدرجةواحيانا غير متدرجة أوفضاءا

ة أو المعدات هو المقاعد الدراسي المواد المستعملة في القاعات الدراسية كاألثاث مثل توقيع وتنظيمإن كما شعوره بالتوتر واإلرهاق مظاهر التمكنن يحدد مدى مالئمة مفردات البيئة لراحة الطالب من األبنية الجامعية وعدمالذي

الذاتي للتحكم والتي ترتبط بمفردات التصميم الداخلي من حيث حجم القاعة ومالئمتها للجو الدراسي وتصـميم وتوقيـع كتحديد المسافة بين منصة التدريس والمقاعد المقاعد الدراسية فطريقة ترتيب األثاث تعين حدود السلوك الحقيقية للطالب

) p385 1988 ،Broadbent, "(وترتيبها وكيفيـة تركيـب األثـاث تحديد عدد المقاعد الدراسية "فضال عن دراسيةالإن الزيادة الحاصلة في معدل المساحة المخصصة للطالب الواحد ستعمل على التقليـل مـن التـداخالت " ،حيثوغيرها

ميمية مقاسة بمعدالت المسـاحة المخصصـة لكـل زيادة المعايير التص" ،أي)74،ص 1986شابا،"(البصرية والصوتيةضوضاء فالبد أن يؤخذ بنظر االعتبـار كمشـكلة ذات مستوى الفيما يخص مشكلة "،أما )73،ص 1986شابا،"(طالب

تحديد العالقـة بـين ،وإن (,Canter, 1974, p14)"أهمية لبيئة التعليم الجامعي ومدى استيعاب الطالب للمادة الدراسية تنميط مقيـاس ،يدعو إلىالمقياس في العمارة أو ما يعرف بوالفضاءات المعمارية مع المقياس اإلنساني حجوم األشكال

"(تعزيز التغيير في نوع الوظيفة وحجـم الفضـاء "من أجل استيعاب التنوع و 34لبيئة األبنية الجامعيةالبنائية المفردات (Gibbs,1996,p273 د المستويات وطبيعتهاانغالقية الفضاء وعد" تأثير، فضال عن)" ,p385،1988 Broadbent.(

متغير أساسي متمثال بالخدمات البيئية للقاعات الدراسية وتحديد مستوى مالئمتها مع المبنـى Broadbentرويذك التـرابط يعتبر ، حيث p3851988،(Broadbent ,"(كاالعتبارات العالئقية للفضاء الداخلي " ككل،وبمتغيراته الفرعية

يكـون بنـوعين "، و) Darper,2005,p11(البصري أحد أهم المعايير لتقييم الطالب لمستوى التمكنن الـذاتي للـتحكم أي التواصل البصري للطالب مع الكادر التدريسي أو الوظيفي أو : (Hull, 1973, p27)"البصري مع األفراد الترابطا:

، فالمبنى له قيمة كبيرة في (Hull, p. 27, 1973)"ما يجاوره البصري مع الترابط"و.)كما سبق ذكره(مع زمالئه الطلبةوالتي تسـاهم فـي تقليـل ،)IFLA,2005,p4(جعل بيئة القاعة الدراسية أكثر إنسانية بتوفير مناظر الطبيعة والحدائق

ـ ة مـع المقاعـد التوتر واإلجهاد وشكوى الطلبة ، وهذه اإلمكانية تتطلب تصميم حجم وارتفاع النوافذ الخارجية بالعالق أو حتــى حــدائق داخليةوفضــاءات داخليــة أيضــاالدراســية وتــوفير الحــدائق الطبيعيــة كمجــاورات للمبنــى

) (IFLA,2005,p4إمكانية التعريف الواضح لالنتقال من الفضاء العام إلى الفضـاء "بالخدمات البيئية،و" ى،أي ما يسمإحساس الطالب بالبيئة من حيـث الضـوء " وكذلك(Canter, 1974, p127) "شبه العام ومن ثم إلى الفضاء الخارجي

تحقيـق الخصـائص " والتأكيد علـى ) p385،1988 ،Broadbent, "(وحركة الهواء ودرجة الحرارة والصوت وغيره

وبالرغم من أنها مرتفعة ويصل ارتفاعها إلى أربعة –، حيث تتجمع أبنية الكلية حول عدد من الباحات (Crown)كما في تصميم كلية كراون وتخطيطها )31(

في (Merrill)الفلسفة صممت كلية ميريل إال أن فضاءاتها وتفاصيلها وضعت ضمن النسب والمعايير اإلنسانية ، وبنفس هذه –أو خمسة طوابق ).136،ص 2001الهاشمي،(جامعة كاليفورنيا

ة واستجابة للتفاعل للتحول من مبدأ األبنية الحكومية الخدمية إلى مبدأ األبنية التي تحقق األلفة والتفاعل االجتماعي ، بجعل فضاءات المبنى أكثر إنساني ) 32( (Canter,1974,p8)االجتماعي

مفهوم البيئة التوجه نحو تصميم القاعات الدراسية بأنواعها المختلفة أصبح من سياسات الترويج لألبنية الجامعية العالمية وذلك من خالل االبتعاد عن إن )33( 1988،(p385, )"درجة حرارة القاعة ، مستوى اإلضاءة ، مستوى الضوضاء(المالئمة والتحكم بالمجاورات المحيطة "الحكومية، حيث تتوفر

،Broadbent. ( والبيئيةو البنائية الواسع نسبيا ةضرورة تحقيق التوازن المناسب لمقياس المنظومة اإلنساني"فنمط األبنية الجامعية يختلف عن غيرها من األبنية من ناحية )34(

.Gibbs,1996,p273) ("مع المقياس اإلنساني لعالقة الطالب مع ما يجاوره


131

االعتبارات الهيكلية والفضائية للسـطوح "فضال عن Gibbs,1996,p273) "(االيجابية للفضاء الداخلي للقاعة الدراسية، (p385" الكتلي والتنظيم الهيكلي واالعتبارات المحددة للموارد بالنسبة للعمالة ومواد البنـاء ورأس المـال والتكوين

1988، (Broadbent .يوضح القيم الممكنة للمتغيرات األساسية والفرعية للمفردة الرئيسية الثالثة) 3(وجدول .

.يوضح القيم الممكنة للمتغيرات األساسية والفرعية للمفردة الرئيسية الثالثة) 3(جدول

المفردة الرئيسية الثالثة

لرمزا القيم الممكنة المتغيرات الفرعية المتغيرات األساسية

3- يةاسدر التعالقاة لائيلبنت ا

راتباالعا

االعتبارات الهيكلية 3-1ألداء الفضاء الداخلي

للقاعة الدراسيةتحديد مستوى مالئمته (

لراحة الطالب وعدم )شعوره بالتوترواالرهاق

انغالقية الفضاء 3-1-1 1- 1-1-3 انغالق كلي 2- 1-1-3 انغالق جزئي 3- 1-1-3 مفتوح

عدد المستويات 3-1-2 المرئية وطبيعتها

1- 2-1-3 مستوى واحد 2- 2-1-3 )غير متدرجة(مستويين

3- 2-1-3 )متدرجة(أكثر من مستويينالمواد 3-1-3

المستعملة المقاعد الدراسية،منصة (لألثاث

1- 3-1-3 )التدريس،النوافذ،الباب 2- 3-1-3 للمعدات

الخدمات البيئية 3-2 للقاعة الدراسية

تحديد مستوى مالئمتها ( )مع المبنى ككل

االعتبارات 3-2-1 العالئقية للفضاء الداخلي

1- 1-2-3 مع الفضاءات الداخلية 2- 1-2-3 مع الفضاءات الخارجية

خصائص 3-2-2 الفضاء الداخلي

1- 2-2-3 ايجابية 2- 2-2-3 سلبية

3- 2-2-3 أخرىايجابية تارة وسلبية تارة

االعتبارات 3-2-3 الهيكلية والفضائية

1- 3-2-3 للسطوح 2- 3-2-3 للتكوين الكتلي 3- 3-2-3 للتنظيم الفضائي

االعتبارات 3-2-4 المحددة للموارد

1- 4-2-3 للعمالة 2- 4-2-3 لمواد البناء 3- 4-2-3 لرأس المال

والتي يشكل الطالب الجـامعي ةنسانيفرضية البحث في تأثير االعتبارات اإل باالستناد إلى ما تقدم يمكن تحديد

لألبنية الجامعية المحيطة بالطالب علـى طبيعـة تقيـيم الطالـب لبنائيةافضال عن ة يمفردات البيئوكذلك الجزءا منها .هعليرة ؤثبمجمل المتغيرات الم هلمستوى التمكنن الذاتي لتحكم

:التطبيق -6

البنائية و واإلنسانيةيق اإلطار النظري لمفهوم التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيرات البيئية تم تطبميدان و ،، في دراسة ميدانية من أجل اختبار فرضية البحث ة الثالثالرئيسي اتهفردتغيراته االهم لملألبنية الجامعية بم

قسم المحاسبة ()35(للقاعات الدراسية في كلية اإلدارة واالقتصاد البحث أشتمل على ثالث حاالت دراسية ألوضاع مختلفة ، قسم اإلدارة ، قسم االقتصاد ، قسم اإلدارة الصناعية ، قسم العلوم المالية والمصرفية ، قسم إدارة األعمال في جامعة

اعة الدراسية ومدى ، وقد روعي في اختيار هذه الحاالت التباين في الخصائص التصميمية من حيث حجم الق )الموصل، والحاالت ) ماجستير ودكتوراه(دراسات أولية ، دراسات عليا (فضال عن نوع الدراسة ) عدد الطلبة(استيعابها للطلبة

) 140(القاعة الدراسية بسعة و طالب) 60(القاعة الدراسية بسعة و طالب) 20(قاعة الدراسات العليا بسعة :)36(الدراسية

تهيئة اختصاصات :دارة واالقتصاد في جامعة الموصل من الكليات المهمة داخل الحرم الجامعي وتتلخص أهميتها في تحقيق األهداف اآلتيةتعتبر كلية اإل )35(

البحوث ، وإجراء متميزة في علوم اإلدارة واالقتصاد لتقديم الخدمات العلمية لتحقيق النتائج الدقيقة والمساهمة في رفد الحركة العلمية والتطويريةأوالدريب الطلبة والدراسات وتقديم االستشارات العلمية وإيصال المعلومات اإلدارية الحديثة واالقتصادية إلى المجتمع فضال عن نشر الوعي االقتصادي وت

طلبات الفعلية فهي عبارة عن على إحداث أساليب وطرق العمل اإلداري واإلنتاجي ثانيا، وبالرغم من أهميتها إلى أن البنايات التي تشغلها ال تفي بالمتإدارة األعمال واالقتصاد والمحاسبة واإلدارة :األقسام الستة لهذه الكلية،وهي"أقسام داخلية محورة إلى كلية وهي عبارة عن ثالث بنايات منفصلة تمثل

).15،ص 2008دليل الطالب الجامعي،" (الصناعية والعلوم المالية والمصرفية فضال عن نظم المعلومات اإلداريةنوع الدراسة ، وقد تم اعتماد استمارة استبيان بما يتالءم والبيئة المحلية أوال : عدد الطلبة والثاني : ان اختيار الحاالت الدراسية اعتمد معيارين ، األول ) 36(

.والمنظمة المبحوثة ثانيا فضال عن أهداف البحث ثالثا


132

وطرح )40(، ثم تم أجراء التحليل اإلحصائي للدراسة)39(وثباتها )38(تأكيد صدقهامع )37(بحثية مدروسة .نتائجها،ليتم بعد ذلك مناقشة النتائج

جامعة الموصل كلية الهندسة

ة المعماريةقسم الهندس

استمارة استبيان جامعة الموصل أنموذجا /كلية اإلدارة واالقتصاد/لألبنية الجامعيةبنائية وال واإلنسانية المتغيرات البيئية بمجمللتحكم الطالب التمكنن الذاتي/ م

عزيزي الطالب :تحية طيبة وبعد

التمكنن في كلية اإلدارة واالقتصاد ، وأسئلة االستبيان تهدف إلى القياس الموضوعي لمستوى يجري الباحث دراسة ميدانية لواقع حال القاعات الدراسية للقاعات صميميةللتحكم التي تتوفر للطالب في بيئة القاعات الدراسية من أجل تحديد العوامل األكثر تأثيرا ومحاولة تفعيل هذه العوامل في الحلول الت الذاتي

إن تعاونك في اإلجابة هي مساهمة جليلة في مسيرة إنجازنا ،معية ، يرجى اإلجابة عن بنود االستبيان بالشكل الذي يعبر عن واقع الحالألبنية الجاالدراسية في ا ...شكرا لتعاونكم ، االستبيان لن تستخدم إال ألغراض البحث العلمي الحالي فقطذا لهذا البحث ، كما أن معطيات ه

:أسئلة عامة أنثى ذكر :الجنس

سنة25أكثر من سنة25-20من سنة20أقل من :العمر

:القسم العلمي قسم االقتصاد قسم اإلدارة الصناعية قسم المحاسبة

قسم العلوم المصرفية قسم نظم المعلومات اإلدارية قسم إدارة األعمال

:نوع الدراسة

دراسات عليا دراسات أولية ماجستير مرحلة أولى

ثانيةمرحلة دكتوراه مرحلة ثالثة مرحلة رابعة

.أمام كل بند في الحقل المطابق لرؤيتك له من أجل تحديد العوامل األكثر تأثيرا) √(يرجى اإلجابة بوضع عالمة : مالحظة

غير موافق محايد موافقموافق جدا المتغيرات الرقمغير موافق بشدة

.لقاعة الدراسيةإمكانية التحكم في درجة حرارة ا 1 ).ضوضاء،عزل صوتي( الصوتالتحكم في إمكانية 2 .واإلضاءة االصطناعيةالطبيعية نارةالتحكم في كمية اإلإمكانية 3حركة الهواء و التهوية الطبيعية واالصطناعية للقاعة التحكم فيإمكانية 4

الدراسية

.ع األستاذ المحاضرالتحكم في المحاورة مإمكانية 5 .المناقشة بين الطلبة في إمكانية التحكم 6 .التدريسي التواصل البصري مع الكادر التحكم فيإمكانية 7 .التحكم في خصوصية المحاضرةإمكانية 8 .التحكم في الحاجة إلى استراحة بين المحاضراتإمكانية 9

.لتنقل خارجا في الممراتالتحكم في اإمكانية 10 .التحكم في استخدام المكتبةإمكانية 11 .التحكم في استخدام مختبر اإلنترنتإمكانية 12 .انتظام مواعيد بداية المحاضرات النظرية 13 .انتظام مواعيد بداية المحاضرات العملية 14 .حاضراتانتظام مواعيد االستراحة بين الم 15 .انتظام مواعيد نهاية المحاضرات النظرية 16 .انتظام مواعيد نهاية المحاضرات العملية 17 .انتظام مواعيد دخول المكتبة 18 .انتظام مواعيد دخول مختبر اإلنترنت 19 .مالئمة حجم القاعة الدراسية 20 .للدراسةمالئمة القاعة الدراسية 21 .الوسطيةومواقع المقاعد الدراسية في القاعة الجانبية مالئم 22


133

:نتائج الدراسة-7 البيئية للقاعة الدراسية االعتباراتفيما يخص األسئلة الخاصة ب: المجال األول

مجمـلبلطالـب الـتحكمالتمكنن الـذاتيلتحديد مستوى الرقم غير موافق محايد موافق .داخل القاعةالبيئة خصائص

.إمكانية التحكم في درجة حرارة القاعة الدراسية 1 32.5 35.6 31.9

)الضوضاء،عزل صوتي( صوتالتحكم في الإمكانية 2 23.7 23.9 52.4

.واإلضاءة االصطناعيةالطبيعية نارةالتحكم في كمية اإلإمكانية 3 59.4 12.7 27.9

حركة الهواء والتهوية الطبيعية واالصطناعية للقاعـة التحكم فيإمكانية 4 .الدراسية

19.7 33.4 47

.مالئمة توزيع المقاعد الدراسية في القاعة 23 .مالئمة المسافة بين المقاعد الدراسية ومنصة التدريس 24 .مالئمة المسافة بين المقاعد الدراسية 25 .نوافذ الخارجيةمالئمة مواقع ال 26 .مالئمة مواقع النوافذ الداخلية 27 .مالئمة موقع الباب 28 .مالئمة موقع منصة التدريس 29 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع غرف التدريسيين 30 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع المكتبة 31 .لدراسية مع قاعة اإلنترنتمالئمة عالقة القاعة ا 32 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع ممرات الحركة 33 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع الفضاءات الرئيسية للمدخل 34 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع أماكن االستراحة 35 .لخارجيةمالئمة عالقة القاعة الدراسية مع الحدائق ا 36

37 حول المفردة التي تراها مناسبة كخاصية لفضاء القاعة ) √(ضع عالمة

الدراسية التي تشغلها

مثير هادئ بسيط معقد واسع ضيق واضح غامض منفر حميمي

38

:تود ذكرها فيما يخص واقع حال القاعة الدراسية أخرىمالحظات في حال وجود 1 .

2. 3.

39

:لديك أية مقترحات ترغب في إبدائها لتحسين واقع حال القاعة الدراسية هل 1 . 2 . 3.

. ارسم مخطط مبسط للقاعة الدراسية التي تشغلها مع تأشير أهم ما فيها والذي أثار انتباهك مع الشكر 40 .لها ، وجرى تعديلها في ضوء آراء المحكمينعرضت األداة في صورتها األولية على عدد من المحكمين للتأكد من الصدق الظاهري )38( ) 0.910(البيئية للقاعة الدراسية و عتباراتلمجال اال) 0.835(تم استخدام معامل ألفا كرونباخ للتأكد من ثبات األداة ، أظهرت النتيجة درجة ثبات مقدارها )39(

لألداة ، وهي عالية جدا ) 0.937(للمبنى الجامعي ، و االعتبارات البنائيةظومة لمجال المن) 0.887(لمجال المنظومة االجتماعية داخل القاعة الدراسية و . تؤكد ثبات األداة

وعند التحليل تم ضمها . محايد ، غير موافق ، غير موافق بشدة،موافق جدا ، موافق : عند توزيع االستبيان استخدمت درجات المقياس الخماسي ، وهي )40(

التمكنن استخدمت النسب المئوية لتعرف وجهة نظر أفراد العينة حول تقييم مستوى ،كما موافق ، محايد ، غير موافق :إلى ثالث درجات ، وهي لتعرف الفروق الواقعة بين إجابات أفراد ) ت(م اختبار ااستخد،وتم في جامعة الموصل والبنائية ةنسانيلتحكم الطالب بمجمل المتغيرات البيئية واإل الذاتيلتعرف الفروق الواقعة بين إجابات أفراد العينة One-Way Analysis of Variance (Anova)استخدم تحليل التباين األحادي ،ثم وفقا للنوعالعينة

.ةوفقا للجنس والعمر والكلية ونوع الدراس


134

للقاعة الدراسية ةنسانياإل االعتباراتفيما يخص األسئلة الخاصة ب: المجال الثاني مجمـلبلطالـبالـتحكمالتمكنن الذاتيلتحديد مستوى. أ الرقم

غير موافق محايد موافق .في القاعةبهالمحيطةةنسانياإل المتغيرات

35.8 14.5 49.7 .التحكم في المحاورة مع األستاذ المحاضرإمكانية 5 27 31.8 41.2 .المناقشة بين الطلبة في إمكانية التحكم 6 29.4 37 33.6 .لتدريسيا التواصل البصري مع الكادر التحكم فيإمكانية 7 24.3 27.4 48.3 .حاضرةالتحكم في خصوصية المإمكانية 8 23.7 20.4 56 .التحكم في الحاجة إلى استراحة بين المحاضراتإمكانية 9

30.6 14.2 55.1 .التحكم في التنقل خارجا في الممراتإمكانية 10 26.4 28.2 45.4 .التحكم في استخدام المكتبةإمكانية 11 46.1 23.6 30.3 .التحكم في استخدام مختبر اإلنترنتإمكانية 12مـع النظـام التدريسـيالطالبتعامللتحديد مستوى. ب الرقم

غير موافق محايد موافق )الكادر التدريسي والوظيفي(

29.3 24.7 46 .انتظام مواعيد بداية المحاضرات النظرية 13 32.7 27.3 40 .انتظام مواعيد بداية المحاضرات العملية 14 18.2 33.3 48.5 .ين المحاضراتانتظام مواعيد االستراحة ب 15 24.9 35.5 39.7 .انتظام مواعيد نهاية المحاضرات النظرية 16 35.1 32.7 32.2 .انتظام مواعيد نهاية المحاضرات العملية 17 30.4 23.5 46.1 .انتظام مواعيد دخول المكتبة 18 32.2 35.1 32.7 .انتظام مواعيد دخول مختبر اإلنترنت 19 .قاعة الدراسيةللالبنائية االعتباراتفيما يخص األسئلة الخاصة ب: الثالثالمجال

لراحـة الطالـبالفضاء الداخليمالئمةستوىلتحديد م. أ الرقم .وعدم شعوره بالتوتر واإلرهاق

غير موافق محايد موافق

48.7 22.1 29.1 .مالئمة حجم القاعة الدراسية 20 33.2 19.9 47 .للدراسةمالئمة القاعة الدراسية 21 35.8 27.5 36.7 .الوسطيةومواقع المقاعد الدراسية في القاعة الجانبية مالئم 22 39.1 28.3 32.6 .مالئمة توزيع المقاعد الدراسية في القاعة 23 34.3 29.5 36.2 .مالئمة المسافة بين المقاعد الدراسية ومنصة التدريس 24 24.1 23.8 52.1 .اعد الدراسيةمالئمة المسافة بين المق 25 26.7 23.9 49.4 .مالئمة مواقع النوافذ الخارجية 26 - - - .مالئمة مواقع النوافذ الداخلية 27 26.4 30.3 43.3 .مالئمة موقع الباب 28 35.6 31.7 32.7 .مالئمة موقع منصة التدريس 29القاعاتنبيئقيةعالاالعتبارات المالئمةستوىلتحديد م. ب الرقم

.الدراسية مع المبنى ككل غير موافق محايد موافق

44.3 22.6 29.1 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع غرف التدريسيين 30 24.8 29.1 46.1 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع المكتبة 31 35.6 32.7 31.7 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع قاعة اإلنترنت 32 26.3 13.6 61.1 .ئمة عالقة القاعة الدراسية مع ممرات الحركةمال 33 28.1 32.1 39.8 .ت الرئيسية للمدخل ا مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع الفضاء 34 36.4 21.3 42.3 .مالئمة عالقة القاعة الدراسية مع أماكن االستراحة 35 43.5 33.3 23.2 .ةمالئمة عالقة القاعة الدراسية مع الحدائق الخارجي 36 :فيما يخص األسئلة الخاصة بخصائص فضاء القاعة الدراسية: المجال الرابع 37 %38.7 مثير %61.3 هادئ %57.9 بسيط %42.1 معقد %53.1 واسع %46.9 ضيق %52.7 واضح %47.3 غامض %44.5 منفر %55.5 حميمي

:ظات العامة للطلبة حول واقع حال القاعة الدراسيةفيما يخص المالح: المجال الخامس 38لم يضف أي من الطلبة أية مالحظات ، وجميع إجابات هذا السؤال كانت تتمحور حول العبارة التاليـة

."ما ورد في االستبيان اشتمل على جميع العوامل وما من إضافة جديدة"


135

ع حال القاعة الدراسية كانت أكثر المقترحات فيما يخص مقترحات الطلبة تحسين واق: المجال السادس 39أوال، انعدام تحقيق الخصوصية الصـوتية للمحاضـرة والمناقشـة :تكرارا ما يلي ، بعد ترتيبها تنازليا

عدم انتظام دقيق لمجمل الفعاليات المتعلقة بالدراسة ثانيا ،وضرورة استخدام العوازل الصوتية المالئمةوالكادر التدريسي أوال والكادر (من قبل ) ماجستير ، دكتوراه(ألولية أو العليا الجامعية سواء للدراسات ا

ضـرورة تـوفر فضـالعن ثالثـا، )الوظيفي ثانيا سواء ما يتعلق بالمكتبة أو بقاعة اإلنترنت وغيرهاخصائص تصميمية خاصة للقاعات الدراسية تحقق مستوى تقبل معقول لدى الطلبة أثناء إشغالهم لهـذه

.رابعا ات بما يرفع المستوى الدراسي لهمالقاعفيما يخص رسم الطلبة لمخطط مبسط للقاعة الدراسية التي يشغلونها وتأثير أهـم مـا : المجال السابع 40

مصادر التحكم ف مصادر التحكم باإلضاءة االصطناعية ،ثممصادر التحكم باإلضاءة الطبيعيةوهي :فيها وجاء رسـمهم ، مصادر الضوضاء وأصوات الطلبة في الممرات خيرا،وأبدرجة حرارة القاعة الدراسية

للمخطط المبسط للقاعة الدراسية غير مطابقا لواقع الحال ما يؤكد شعور الطلبة بتوتر وإجهاد أدى إلـى .المبالغة في عرض واقع حال القاعة الدراسية

:مناقشة النتائج -8

التحكم في درجة حرارة القاعة الدراسـية مستوى عنأوضحت الدراسة وجود رضا طالبي بدرجة منخفضة ومستوى الضوضاء وبدرجة أقل في كمية اإلضاءة االصطناعية وفيما يتعلق بالمحاورة مع األستاذ والمناقشة بين الطلبة والتواصل بين الكادر التدريسي وخصوصية المحاضرة ، اتضح أن الكادر التدريسي يتسمون بقلة الديموقراطيـة عنـد

تعامل مع الطالب فضال عن عدم شعور بعض الطلبة باالرتياح عند زيارة المكتبة وبدرجة أكبر عنـد زيـارة قاعـة الأما بالنسبة النتظام مواعيد بداية ونهاية المحاضرات النظرية والعملية واالستراحة بين المحاضرات فقد اتضح ،اإلنترنت

ادر التدريسي وبدرجة أقل من قبل الكادر الوظيفي عند زيارة المكتبـة أيضا أن هناك انتظام لكنه غير دقيق من قبل الككما أوضحت الدراسة ، إن رضا الطالب أكثر من رضا الطالبات بشأن مالئمـة القاعـة الدراسـية ،أو قاعة اإلنترنت

لتـدريس ، مـن للدراسة من حيث حجمها ومواقع المقاعد الدراسية وطريقة توزيعها فيها ومالئمة موقع الباب ومنصة اناحية أخرى اختلف مستوى الرضا الطالبي لدى طلبة الدراسات األولية من حيث مالئمـة عالقـة القاعـة الدراسـية بالفضاءات األخرى كغرف التدريسيين والمكتبة وقاعة اإلنترنت وممرات الحركة وفضاء المدخل فضال عن عالقتها مع

أعلـى ) الـدكتوراه (وبدرجة أكبر ) الماجستير(حقق طلبة الدراسات العليا أماكن االستراحة والحدائق الخارجية ، بينما .هادئ وبسيط وواسع وواضح وحميميمستوى رضا طالبي وذلك فيما يتعلق بفضاء القاعة الدراسية من حيث انه

:االستنتاجات -9

أعلـى ي وتحقيقالمعرفورمجموعة أفراد يتعايشون معا وينجزون عمال يحقق التقدم العلمي والتطإن الجامعة من الخـاص ألبنية الجامعيةواضح ل بشكل هرميالتسلسل إن تحقيق الوالطموح الروحي ، ةالفكري اتمستويات اإلنجاز

بنيـة أل وزيـع النـاجح تال، كما أن )41(تعمل كمجتمعكي كافي لالتجانس التالحم وللق الجامعة يتحقيضمن إلى العام ، تكـوين تجمعـات يشجعهم على طبيعيين بين الطلبة والكادر التدريسي والوظيفي ال واصلالتحتكاك وااللخدمات يخلق ا

أو مجال العمل فضال عن مجال الفعاليات التحصيل الدراسيسواءا في مجال التدريس و ناسبةمبنائية ضمن بيئة ةإنسانيتمكنن الـذاتي لـتحكم الطالـب بمجمـل المستوى المطلوب لتأقلم الطالب الجامعي وتحقيق مفهوم المما يوفرالترفيهية

:اه العلمي ،إن أهم االستنتاجات النهائية هي المتغيرات لرفع مستوواقع حال األقسام الستة في كلية اإلدارة واالقتصاد في جامعة الموصل يفتقد أهم المقومات والخصائص التصميمية . 1

مما جعلها بالتالي ال تـوفر بول لتأقلم الطلبة بشكل عامحيث حقق مستوى غير مق) للحاالت الثالث(للقاعات الدراسية للطالب التمكنن الذاتي للتحكم المطلوبة أثناء الناقشة مع الكادر التدريسي أو مع الزمالء الفتقارها إلـى أبسـط أنـواع

لمجمـل ، كما أن هناك عدم انتظام دقيـق ) نظرا للضوضاء التي يسببها الطالب في ممرات الحركة(العزل الصوتي .الفعاليات التعليمية بضمنها الدخول إلى المكتبة ومختبر اإلنترنت

،التمكنن الذاتي للتحكم لدى الطلبة حسب اختالفاتهم الفردية من حيث الجنس والعمر ونوع الدراسـة مستوى تبايني. 2بة الدراسات األوليـة ، ومسـتوى مستوى التأقلم المتوفرة لهم من طلبمثال طلبة الدراسات العليا يمتلكون قناعة أكبر ف

قناعة الطلبة أكبر من مستوى قناعة الطالبات بهذا التأقلم ، كما أن الطلبة األكبر سنا يمتلكون قناعـة أكبـر بمسـتوى . التأقلم من الطلبة األصغر سنا

التمكنن الذاتي مستوى بيتناسب حجم القاعة الدراسية وعدد الطلبة الذين يشغلونها عكسيا مع مستوى قناعة الطالب . 3فالطلبة الذين يشغلون قاعـات دراسـية (للتحكم المتوفرة له حتى ولو توفر له نفس المكان المخصص للمقعد الدراسي

ة لتحقيق الحلول المعمارية الحديثة التي تلبي متطلبات محاولة فهم المجتمع العراقي بشكل عام والموصلي بشكل خاص وثقافته وتراثه وقيمه الحضاري )41(

ابعنا العصر وتالئم حاجات اإلنسان االجتماعية والروحية ،فالصيغة الحالية المفروضة على عمارة األبنية الجامعية صيغة مستوردة طمست مالمح طعمارية التقليدية وإعادة االتزان بين مقومات الطالب الجامعي المادية األصيل وهوية الموصل المحلية والتي يمكن أحياؤها بتطوير استلهام عناصرها الم

.والفكرية والروحية ومعطيات البيئة المحلية


136

، كما أن استخدام المقاعد )كبيرة الحجم يمتلكون تحسسا أقل لكافة االعتبارات البيئية واإلنسانية والبنائية للبيئة الجامعيةعها في القاعة بمسافات مقبولة ، وتجنب أوضاع المقاعد الدراسية المتالصقة ، كل تلك العوامل قد تزيد الدراسية وتوزي

.من مستوى التأقلملتحكم المتوفر لهم في تعاملهم مع مجمل المتغيـرات ل التمكنن الذاتيمستوى عن آخر ب يختلف مستوى قناعة طالب. 4

.ضمن بيئة األبنية الجامعيةالمحيطة بهم والبنائية ةإلنسانيإوالبيئيةللبيئة الجامعية تناسبا عكسيا مع عدد واإلنسانية والبنائية البيئية يتناسب مستوى اإلحساس للطالب لكافة االعتبارات. 5

فالطلبة الذين أمضوا سنوات في الكلية يمتلكون تحسسا أقل لمجمل هذه االعتبـارات (سنوات الدراسة ونوع الدراسة ، . )ة الجدد أو الذين أمضوا سنة أو سنتينمن الطلب

أن تمتلك ) لمختلف المراحل وبكافة المساحات والحجوم(يجب أن يؤخذ بنظر االعتبار عند تصميم أية قاعة دراسية . 6جنبا إلى بنائيةخصائص معينة تحقق مستوى تأقلم مناسب للطالب الجامعي حيث يجب التعامل مع مفردات المنظومة ال

ذات تـأثير مهـم التي يتعامل معها الطالب خالل فترة تواجده في المبنى الجامعي كونه ةنسانيالعتبارات اإلجنب مع ا .مستوى التمكنن الذاتي للتحكم المتوفرة لهبعلى تحديد قناعة الطالب

، منتظمة لمخططاتها إن مما يساعد الطلبة على فهم أنماط األبنية الجامعية والقاعات الدراسية اختيار أشكاال بسيطة. 7فان استخدام نمط واحد لألبنية الجامعية شامل وقوي ومؤثر يكون أفضل للطلبة من اسـتخدام أشـكاال متعـددة ولهذا

،وهذا مـا يؤكـده قـول لألبنية والتفاصيل المعمارية تضعف مستوى التمكنن الذاتي لتحكم الطالب بمجمل المتغيراتKaplan" طة والمنتظمـة للفضـاء تحقـق الراحـة لشـاغلي الفضـاء وتجنـبهم آثـار إن األشكال الهندسية البسـي )Kaplan,1982,p19"(اإلجهاد

بناء آلية جديدة إلنتاج بدائل تصميمية كفوءة لتحقيق المعايير التصميمية في التصاميم المستقبلية لفضاءات القاعـات . 8ية لتوظيفها للعمل وفق محددات تصميمية لتحقيق االمثلية الدراسية باالستعانة بالتقنيات الحديثة وتطوير البرامج الحاسوب

،حيث يتم صياغة المعايير التصميمية الخاصة بالقاعات الدراسية كمعادالت رياضية لتكون قيود و محددات لموديالت .لتحقيق الكفاءة الوظيفية العاليةVIP-PLANOPT)42كبرنامج (يوظفها البرنامج الحاسوبي المطور

ناجع لمعظم المشاكل التي تعاني منها القاعات الدراسية وفضاءاتها بيئيا وإنسانيا وبنائيا يتمثل بتطبيق مبدأ إن العالج الأي على مستوى نظام التدريس الجامعي و على المستوى التخطيطي للمبنى ككل ضمن الحرم (المرونة وبعدة مستويات

فضال عن تحقيق المرونة من خالل التوسـيع و اإلضـافة الجامعي و المرونة التصميمية لفضاءات القاعات الدراسية تحقيق نظام فضائي مرن يعزز االستجابة الفعالـة لشـاغلي "من ان Evans،وهذا يؤكد ما أشار إليه)للمبنى الجامعي

،مما تقدم نالحظ أهمية تطوير فضاءات القاعات الدراسية لألبنيـة الجامعيـة الحاليـة ) Evans,1998,p18"(الفضاءلتحقيق األهداف النوعية للتدريس الجامعي في القطر بجعل هذه الفضاءات تمتاز بالمرونة التصميمية من حيث وصوال

إمكانية التنظيم الداخلي لها ،و الحد من االنغالق و تحديد األبعاد البنائية والهندسية لفضـاءات القاعـات الدراسـية و ثلة بمنظومات االتصاالت وخزن ونقل المعلومات والوسائل السمعية االستفادة من الوسائل و التكنولوجيا المتطورة متم

و البصرية و منظومات الخدمات البيئية ،وتحقيق مستويات المرونة علـى مسـتوى الفعاليـات التدريسـية اليوميـة ية واألسبوعية وفق جدول زمني يمتاز بالمرونة،وكذلك على مستوى استخدام وتوظيف العناصر التي تدخل ضمن العمل

وغيرها واستخدامها كعناصر عزل فيزياوي وبصري واسـتخدامها كقواطـع األجهزةالتدريسية الجامعية كاألثاث و استخدام القواطع القابلة للحركة واألثاث "من أن Evansداخلية فضال عن استخداماتها األصلية وهذا يؤكد ما أشار إليه

مستوى نظام البناء الموظف ىوتحقيق المرونة علEvans,1998,p94) "( شبه الثابت يعزز اإلحساس بالراحة والتأقلممن خالل استيعابه للتوسع و التغير المستقبلي سواء كان توسعا جزئيا للفضاء أو إضافة فضاءا جديدا إلـى المكونـات

تحقيـق الوظيفية الموجودة أصال لتحقيق عاملين مهمين هما الوظيفي اإلنتاجي فضال عن اإلنسـاني االجتمـاعي أي ظروف بنائية مالئمة إلنجاز الفعاليات اإلنسانية المختلفة و بكفاءة عالية محققة المتطلبات النفسية و اإلنسانية للطالـب الجامعي لتحقيق التفاعل االجتماعي الذي ينعكس بالتالي على إنتاج الطالب و مستوى تحصيله الدراسي و توفير حدود

ية و السمعية و الحسية و الحركية فضال عن إمكانية التحكم و تنظيم عوامل الراحة مناسبة و مالئمة من الراحة البصر .البيئية باالعتماد على التقنيات المتطورة

:التوصيات -10

والتي اعتمدت مرحلة المسح الميداني وتصميم يوصي البحث باالستفادة من القاعدة المعلوماتية التي وردت فيهالمعلومات والتعرف على طبيعة المشاكل التي تواجه الطلبة وتؤثر بشكل مباشر على مستوى نماذج االستقصاء في جمع

حل مشكالت و تحصيلهم الدراسي مما أستوجب تحليل هذه المشاكل وتحديد مواطن الخلل والسعي الجاد لتوفير الخدمات ، بإقامة المـؤتمرات والنـدوات المحليـة االواقع المعماري العراقي بما يخص األبنية الجامعية ومدى تأقلم الطالب فيه

والعربية وبمشاركة كوادر علمية متخصصة وأساتذة أكفاء لتحديد معايير تصميمية وتنفيذية بشكل دقيق وعلمي وتقريبها المعنية بذلك ليستعين بهـا المعمـاري تإلى الواقع الحاصل لكل بلد لتتحول إلى تطبيق وتعتمد وتثبت من قبل المؤسسا

ويعمل بواسطة خوارزمية هجينة لتحقيق االمثلية بالدمج بين متطلبات المستخدم و الخوارزمية بصورة بصرية PLANOPTهو نسخة مطورة من برنامج 42

انية و تحليل النتائج حيث يتعامل البرنامج مع العناصر ذات األبعاد و المساحات فضال عن المستويات بين هذه العناصرمن خالل مخططات بي


137

،واعتماد نتـائج الدراسـة من خالل تفعيل العوامل األكثر تأثيرا في الحلول التصميمية لهذه األبنية وفضـاءاتها ة والدوليوصي البحث باستثمار ما تم التوصل إليه فيمـا يتعلـق بالقيـاس كاستراتيجيات موجهة لبحوث مستقبلية أكثر دقة،كما

. ع للتطبيق ضمن هذا البحث ، أن تكون محور بحوث الحقةالمطروح الخاص بمفردات اإلطار النظري والتي لم تخض

:المصادر-11

،مجلة معماريون،نقابة المهندسـين "التصميم المعماري و مفهوم الذوق العام عند المجتمع"بشناق،عصام عثمان .1 2000األردنيين،العدد الخامس،أيلول،

.2004ر،السعودية،،الطبعة األولى،مكتبة جري"كتاب خريطة العقل"بوزان،توني وباري .2ــاض .3 ــارة "تبوني،ري ــاس بالعم ــاب "األحس ــة كت ــه " Experiencing Architecture"،ترجم لمؤلف

Rasmussen مطبعة الجامعة التكنولوجية، وزارة التعليم العالي والبحث العلمي،الجامعـة التكنولوجية،قسـم، .1986الهندسة المعمارية،بغداد،

.في األقسام الستة في كلية اإلدارة و االقتصاد في جامعة الموصلزيارات ميدانية للباحث للقاعات الدراسية .4،مجلة بحوث البناء ،مركز بحوث البناء "و تطبيقها على األبنية التعليمية..المرونة في التصميم"شابا،غسان سليم .5

.1986، أيار،1،عدد5،مجلس البحث العلمي،بغداد،مجلدوزارة التعليم العالي و البحث العلمـي،دار "الطالب الجامعي دليل"صفو،محمود عبد القادر؛عدنان .الصفاوي ،د .6

.2008ابن األثير للطباعة في جامعة الموصل،،مجلـة "التصميم الحراري في المباني و أثره على توفير الطاقة و تامين الراحـة الحراريـة "العيش،ادهم سبع .7

.2000معماريون،نقابة المهندسين األردنيين،العدد الخامس،أيلول،نجاح الطالب فـي الجامعة،تهيئـة "ه،جورج وكينزي ،جوليان وتوتش،جون اتش وويت،إليزابيث وآخرونكيو .8

.2006،العبيكان،المملكة العربية السعودية،"الظروف المهمة،مجلـة "المدينة و المسكن في اإلسالم وعالقتها بخصوصية الحياة العائلية كسلوك اجتمـاعي "ميخائيل ،سلوى .9

2000ندسين األردنيين،العدد الخامس،أيلول،معماريون،نقابة المهلوجيا و، مجلة جامعة عجمان للعلوم والتكن "البيئة المعمارية للمؤسسات التعليمية العالية"الهاشمي ، نهى علي .10

.2001 –العدد الثاني –، المجلد السادس 11. Bednar, Michale J. "Barrier, Free Environments", University of Virginia, 1977 12. Bechtel,R."Enclosing Behavior",Stroudsburg,PA Dow den,1976. 13. Broadbent,G,"Design in Architecture,Architecture and the Human Sciences",(4th Ed),John

Wiley & Sons Ltd,New York,1988. 14. Canter, David, "Designing for Therapeutic Environment", John Wiley & Sone, New York,

1979. 15. Canter, David, "Psychology for Architecture", Applied Science Publishers LTD, London

England, 1974 16. Chow,I.H.S.,"Management education in HongKong:needs and challenges", International

Journal of Educational Management ,1995. 17. Darper,S."InteractiveLectures[online]:http://www.psy.gla.ac.uk/steve/ilig/il.html,2005. 18. Evans W.Gary,"When Building Dont Work",The Role of Architecture Human

Health"Journal of Environmental Psychology,Academic press,1998. 19. Gibbs,G,et al.,"Class Size and Student Performance:1984-94.Studies in Higher

Education,1996. 20. Gibbs,G.and Jenkins,A."Teaching Large Classes in Higher Education",London, 1992. 21. Gokhale,A."Collaborative Learning Enhances Critical Thinking",Journal of Technology,

1995. 22. Hull, C.L., Principles of Behavior, Appleton Century Crofts, New York, 1973. 23. IFLA\UNESCO,"Character for Landscape Architecture Education" ,International

Federation of Landscape Architects,final draft August 15,2005. 24. Interview in BBC world news;By Dr.Mary G.:"Pupil Behavior",in6/4/2009. 25. Jones J.C."Design Methods;seeds of human needs",(2nd ED),John Wiley&Sons Ltd.chic

ester,1992.


138

26. Kaplan,S.& Kaplan R."Cognition and Environment" New York,1982. 27. Lang, Jon, "Designing for Human Behavior", University of Pennsylvania, 1974. 28. Lang, Jon, "Creating Architectural Theory", Van Nostrand Relnhold Company, New

York, 1987. 29. Li,M.,"Culture and classroom communication;acase study of Asian students in

NewZealand Language schools.In:Educational research,risks and dilemmas:NZARE/AARE Conference,2003.

30. Schon D.A.,&Wiggins"Kinds of seeing and their functions in designs",Design Studies,Vol.13,No.2,1992.

31. Shoshkes, Lila, "Space Planning", Architectural Record Books, New York, 1976. 32. Snee,R.D."Whats missing in statistical education?",The American Statistician,1993. 33. Sophacles(495-406BC)"O DONOHUE,J."(Ed),Lecture notes:CELT University of

Wolverhampton,2005. 34. Tang,C."Collaborative Learning In:The Chinese Learner:Cultural,Psychological and

Contextual influences",edited by D A Watkins and J B Biggs,Hong Kong,CERC and Malbourne:(ACER),1996.

35. Tom,Heath,"Method in Architecture"Queensland Institute of John Wiley&Son,NewYork,1984.

36. Tyler,Ralph W,"Basic Principles of Curriculum and Instruction" The University of Chicago Press, Chicago,1971.

37. UNESCO, "Planning Standards for Higher Education Facilities", Examples from National Practice. Mayenne, Imprimerie de LaManutention, 1979.

38. Wade,J.,"Architecture,Problems,And Purposes;Architectural design as abasic proplem-solving prosses,John Wiley&Sons Ltd,NewYork,1977.

39. Wohlwill,J.F,"Human Response to Level of Environmental Stimulation",Human Ecology ,1974.

40. Zeitler,W.R. and Barufaldi"Elementary School Science A Perspective for Teachers ",Longman Ins.N.,Y.,and London,1988.



139

تاثير التصميم النباتي في تغيير استيعاب العمارة في الفضاءات الخارجيه

الجوادي احمد يوسف العمري مقداد حيدر استاذ مدرس

جامعة الموصل -قسم الهندسة المعمارية الجامعة التكنولوجية - قسم الهندسة المعمارية

الخالصة

عالقة العمارة بالنبات لمساعدة المصمم المعماري في تحقيق التكاملية بين العمارة والتصـميم اهتم البحث بأحد جوانب العمارة مـن تغيير استيعابفي النباتي للفضاءات الخارجية المحيطة وحسب رغبة المصمم و توظيف التصميم النباتي

.اب العمق لتبدو العمارة اقرب أو ابعد إلى النـاظر خالل تغيير أبعادها لتبدو أكثر أفقية أو أكثر عموديه أو تغيير استيعالتصميم النباتي لتغييـر اسـتيعاب العمـارة وتوظيفها في اإليهامية ظواهرال يهدف البحث الى وضع إطار نظري عن

المتمثلـة قوانين نظرية الشـكل واستثمار واالنحرافات البصرية الظواهر الفسيولوجية الخاصة بوظيفة العين باستثمار مزدوجـة الو األحاديـة مفردة التلميحات ل اإليهامية صائصخوكذلك توظيف ال .التجاهية او، التقارب واالستمرارية ب .وتلميحات المنظور النمطي ألملمسيالتشكيل تلميحاتو الضوئيوتلميحات التشكيل اللوني و

مات البصريةااليها، االدراك ، فضاءات خارجية ، نبات ، عمارة : الكلمات المفتاحيه

Effect of Planting Design in Changing Architectural Perception in Landscape

Aljwadi, M. H. Alomari, A. Y.

Mosul University University of Technology Architectural department Architectural department

Abstract

The study deals with architecture and plant relations, aims to help the landscape designers to achieve integration between architecture and planting design of surrounding landscapes in accordance to the designer desire. The study also deals with employing planting design in changing architectural perception through changing its dimensions to be more horizontal or vertical and changing depth perception to be more closer or far from the viewer. The study aims at adopting a theoretical framework for the illusion phenomena to be employed in planting design in order to change architectural perception. This is done through using physiological phenomena related to eye and optical deviations in addition to using gestalt theory laws represented by proximity, continuity and direction , illusion properties for monocular and binocular clues, light and color formation clues, texture pattern formation and perspective clues. Keywords : architecture , plant ,landscape , perception , illusions

2009/6/22قبل في 2008/11/20ي أستلم ف

...تاثير التصميم النباتي في تغيير استيعاب العمارة في الفضاءات الخارجيه : الجوادي

140

:المقدمةيطمح المصممون المعماريون باستثمار كافة األدوات الممكنة إلظهار تصاميمهم بشكل أفضل وقد يحدث وبعد تنفيـذ

وقيع المبنى بأماكن ومسافات محددة عن المتلقي ال تحقق االستيعاب المقصود أو قـد التصميم إن يجبر المصمم على تينظر البحث الى النباتـات بوصـفها ، يرى المصمم ان تناسب العمارة غير مريح فيبدأ بالبحث عن المعالجات الممكنه

. توطيد خاصية الموقع البصـرية في واهميتهااستيعاب المكان في تعديل مرتبطة بالعمارة وما توفره منمواد تصميم ويحاول توظيفها في الفضاءات الخارجية المحيطه بالعمـارة واسـتثمار التصـميم البصريةااليهامات يستثمر البحث

.وحسب رغبة المصمم المعماري العمارة و تغيير استيعاب العمق تغيير استيعابالنباتي ل

على انه انحراف الفضاء المرئي بدرجه “ الهندسي -البصري“ هاماإلي) (Oppelيعرف :االيهامات البصرية -1الحركـة وتسـمى ايهامـا الن الخطـوط أواالتجاه أوالشكل أوالحجم إلىتعزى تلك االنحرافات إذ ةصغير ةنسبي

و لكـن صحيحا إدراكا الفضائية المساحة إدراك إلىتؤدي أنالخارجية كلها تحتوي على قوة المعلومات التي بوسعها . ]203، ص5[ ةتكون نتيجة لظهور عناصر محرفة معين أننظاميه يمكن أخطاءذلك ال يحدث بل تقع بدال منه

ال ينطبق على حقيقـة الشـيء اإلدراكينظريا على انه تحريف ذاتي للمحتوى الموضوعي اإليهام) المياح(تعرف و -ـ واالتجاهوالشكل في الحجم ةمعين ةالمرئي بل يظهر نتيجة لظهور عناصر محرف ةيفتعلها المصمم لتحقيق حاالت معين

]9، ص4[ إليهاتبعا للظروف التي يهدف االيهامات البصرية بأنها ظواهر تتضمن حصول أخطاء منتظمة فـي الوقـت الـذي ]23-16، ص5[ ويدوقد وصف

ة لسوء التأويل وخطـا التوقـع يتوفر فيه الدليل الكافي للمدركات الصحيحة ومن ثم يؤدي إلى ادراكات مضطربة نتيجويعزى سبب هذه األخطاء إلى أسباب فسلجية نتيجة التفاوت الشبكي لألشكال المرئية إذ إن كل عـين تسـتلم صـور

المتمثل بظـاهرة اإليهاممستقله تتنافسان فيما بعد على رؤية الشكل أو قد تكون نتيجة لتأثيرات المنبه الخارجي نفسه كالفيزياوي الذي يعزى إلى العمليات الفيزياوية مثل السـراب اإليهام هما االيهامات نوعين من ف ويمكن تصنيالسراب

ـ النفسيو اإليهام والتشويه الحاصل في الماء بسبب االنكسار يالذي يشمل االيهام الحجمي الذي يحدث عند الخطـأ ف . تفسير البعد الثالث ذي يحدث عند الخطأ فيال الهندسيو اإليهام اللونية و اإليهام معينأو مساحة تفسير خط

نماذج من االيهامات وتفسيراتها النظرية 1.1

وهو من االيهامات ثنائية البعد إذ يبدو الخط العمودي أكثر طوال من الخط األفقي الذي يفسـر )Wundt(إيهام - 1

ذي تبذله العين لمسحة وكلما زاد الجهد حسب نظرية حركة العين التي تدعي بان طول الخط يتناسب طرديا مع الجهد ال المبذول من قبل العين لمسح ذلك الخط زاد اإلحساس بطولة أكثر

وفيه يحدث خطأ في تفسير طول معين ويفسر بموجب نظرية المنظور بأن الصور قـد )Muller-Lyer(إيهام -2األبعاد وخاصة عند تحول الشكل المبسط تتبدل بصورة أولية من تخطيطات ذات بعدين إلى صورة تجسد مشاهد ثالثية

لإليهام إلى زاوية داخلية لغرفة مقارنة بتحوله إلى زاوية مبنى خارجي ويظهر فيه تأثير السياق المحيط إذ يظهر الخط األفقي العلوي أطول من الخـط األفقـي السـفلي )Ponzo( إيهام -3

بسبب تأثير المنظور ر الخطوط العمودية غير متوازية بسبب التشويش الناتج من اتجاهية خطوط التهشير حيث تظه )Zollner( إيهام -4

المتقاطعة مع الخطوط المتوازية إذ تبدو الدائرة الوسطية بمساحة مختلفة على الرغم من تساويهما وذلك ناتج عـن تـأثير )Ebbinghaus( إيهام -5 . ]14[ذكورة أعاله مجموعة االيهامات الم) 1(السياق ويوضح الشكل رتغيعلى الرغم من إن الخطوط العمودية متوازية فإنها تبدو ذات تقوس في الوسـط بسـبب تـأثير ) Hering(إيهام -6

.الخطوط الخلفية إذ يبدو الخط المائل الذي يقطع الخطين المتوازيين كخطين ذات اتجاهين مختلفين علـى )Poggendorf( إيهام -7

.ن جزءين بنفس االستمرارية واالتجاهالرغم من أنه مكون مإذ يبدو شخص داخل غرفة واحدة بحجمين مختلفين وهو ما يعزى إلى تشوه المنظور حيث )Ames( أيهام غرفة -8

ةيتم عكس االنطباع على شبكية العين كما لو كانت الغرفة بشكل متوازي مستطيالت ويعطى للرائي نفس منظر الغرف

. ]11[ ) 2( المستطيلة الشكل


141

]14[نماذج من االيهامات البصرية )1(الشكل

]3[ نماذج لاليهامات البصرية ) 1(الشكل

]Ames( ]11( إيهام غرفة )2(الشكل

:ةعالقة الخصائص االيهاميه بالنظريات االدراكي2. نالتحقيق الظاهرة االيهاميه هناك توجه مجموعـة مـن إلـى االيهاميه األشكالالبصري أي انه يعزو بعض اإلدراكفسيولوجية لفعل ال األسسيتبنى األول-

وظـاهرة التقـوس البصريةها التركيبيه بسبب االنحرافات ئالظواهر الفسيولوجية الخاصة بوظيفة العين حركتها وأجزامـن أفضـل عين المسـافات العريضـة م اليتقي إذ القرنية العابر وما ينتج عنها من تأثيرات محرفة وكذلك بسبب تكور

أفقيـا اكبر من ذلك الجهد المبذول لتحريكها ةعمودي ةاالرتفاعات كذلك بسبب كون الجهد المبذول لتحريك العين بصورحيث تقيم العين بموجبها المسافات العريضة بشكل أفضل من األعماق واالرتفاعات إذ تبدو هذه األخيرة دائمـا بشـكل

حقيقة ويعزى هذا االختالف في الطول الظاهري للخطوط إلى الضغط العضلي المسلط على القرنية اكبر مما هو عليه كذلك قد تحدث الخطوط المشعة في مركز العين انحرافات ذات سمات دائرية عندما تبدو الـدوائر .لدى عضالت الجفن

استقرار عضلة صغرى داخل العين لها متحدة المركز كأنها في حركة دائرية خصوصا عندما تتحرك العين نتيجة عدم عالقة بالحركة اآللية للتكيف البصري وبشكل عام متى اليكون للعين سطوح انعكاسية كروية عندها لن يتركز الضوء


142

القادم من خطوط ذات اتجاهات مختلفة في المساحة نفسها فستتركز الخطوط العمودية واألفقيـة بحـدة بينمـا تكـون وقد تبـدو بعـض األشـكال ) .regular astigmatism( ببة وهو ما يسمى بالالبؤرية الدائمة االتجاهات األخرى مض

إذ ال ) translent astigmatism( متحركة أيضا كما في قضبان العجلة الدائرية والتي تسببها حالة الالبؤرية العـابرة عن ذلك خطوط تظهر فـي بعـض تتقلص العضالت التي تسيطر على تقوس العدسة فيتغير تقوس عضلة العين وينتج

االتجاهات حادة في نقطة التركيز وخطوط أخرى تبدو مضببة وتتغير محاور الخطوط ذاتها الواضـحة المعـالم منهـا ، 5[والمضببة وبذلك تولد انطباعا عن وجود حركة داخل النماذج المصممة المرئية كقضبان العجلة الدائريـة الحركـة

لوني عندما تظهر المسافات البيضاء الفاصلة بين خطوط عمودية بلون يميل إلـى وضمن ما يظهر من إيهام.]100صالوردي وتميل تلك التي تفصل بين خطوط أفقية إلى الخضرة أو العكس نتيجة اضطراب تتعرض له العين أثناء مرور

لفة األلوان فـي مسـاحات الضوء األبيض منها فيتحلل إلى ألوانه الطيفية بحيث تتركز أطوال الموجات الضوئية المخت . عميقة مختلفة وهو مايدعى باالضطراب أو الزيغ اللوني

سبل تحقيق خاصية االيهام خـالل ةالكشتالتي النظرية أبرزت إذالبصري اإلدراكلفعل التنظيمية األسسالثاني يتبنى -اوعينين معا ومنهـا التلميحـات ومزدوجة اعتمادا على عين واحدة احاديه إلىوالتي تصنف Cuesمفردة التلميحات

)3(الشكل شتالتيكوخالل مبادئ التجميع ال ةاالرضي -عامل الشكل خالل ةتحقيق الظاهرة االيهامي فضال عنالصورية .]110، ص4[ العام وقانون الترابط اإلقليم،االستمرارية،االغالق، التماثل،التشابه،بالتقارب والمتمثلة

] 8 [اساليب التجميع قوانين نظرية الشكل تمثيل لبعض ) 3(لشكل ا


143

جوانب من دراسات الظاهرة االيهاميه . 3 " األوهام البصرية فنها وعلمها" )1998ويد (دراسة -1.3 :يطرح ويد مناقشة ألربعة نظريات لإليهام وتشمل ر من ذلك الذي يبذل في تحريكهـا الجهد المبذول لتحريك العين بصورة عمودية أكب أن حيث: نظرية حركات العين-

.وبذلك تقيم العين بموجبها المسافات العريضة بشكل أفضل من األعماق واالرتفاعات أفقياوتفترض هذه النظرية سبب حدوث اإليهام باالتجاه إلى تفاعالت كابحة بـين : نظرية التفسير الفسيولوجي -

ة أو المحرفة إال إن مصطلح أداة كشف االتجاه يمتلك إمكانيـات أدوات كشف االتجاه التي تحفزها المحيطات المنحرفدرجة ، أكبر من حقيقتها فهي تتوسع ظاهريا بفعل الكبح ) 45(عادة ما تظهر الزوايا وال سيما تلك التي تقل عن فمربكة

. ]229، ص5[بين أدوات كشف االتجاه المحفزة بخطوط الرسوم الخارجية تتجسد في الكثيـر مـن األشـكال أنعلى تلميحات المنظور التي يمكن هذه النظرية نؤكد :النظرية الكبرى لاليهام -

صورة تمثل مشاهد ثالثية إلىالصور قد تبدلت وبصورة أولية من تخطيطات ذات بعدين أنالمشخصة وهنالك ما يثبت على سبيل المثال ان الخطوط المتقاربة األبعاد ومن ثم فان الحكم على الشكل الظاهري للحجم يتحدد بالمسافة الظاهرة ، ف

إذا تم تمييزها على أنها تتراجع مبتعدة داخل المسافة حينـذاك الخطـوط العلويـة ) 1(شكل (ponzo)في إيهام بونزو فاإلدراكستكون ظاهريا أبعد من الخطوط السفلية ، ومع ذلك فكالهما يبرز صورا طويلة متساوية فوق موضع الشبكية

رى ، يرى الجزء الذي يبدو ظاهريا أبعد مسافة وكأنه أكثر طوال ، وتلك هي الجهة التي يحـدث فيهـا الحسي مرة أخ إلـى يتحول الشكل المبسط لاليهـام إذ (Muller-Lyer)يطبق على إيهام موللر والير أنااليهام وتعليل مماثل يمكن

، 5[خارجي في حالـة األسـهم نحـو الـداخل والى زاوية مبنى) في حالة األسهم نحو الخارج(زاوية داخلية لغرفة . ]230صال تقترح هذه النظرية أية طريقة آللية اإلدراك الحسي للطول مثال وإنمـا تعـزو اإليهـام إلـى : نظرية المنظور -

الظروف التي تم تحت تأثيرها التوصل عادة إلى الحكم الصحيح أي باستقرار حجم الشكل ويعني استقرار الحجم حقيقةإدراك األجسام عادة بحدود حجمها الفعلي بدال من الحجم الذي تعكسه هذه األشياء على الشبكية فإذا اعتمدت اإلحجـام على الحجم المنعكس على الشبكية فيعني ذلك إن ذلك الشيء سيظهر وكأنه يفقد نصف حجمه لدى مضاعفة بعد المسافة

ونظرا لقيام نظرية المنظور علـى مبـدأ اسـتقرار اإلدراك . نسبي وبذلك يحكم على األشياء بأنها في حالة استقرار واستنادا إلى التفسيرات المتعلقة بحالة االسـتقرار والتـي ال . الحسي فقد استطاعت إن تجذب قدرا كبيرا من االهتمام

م الجسم إذ إن الحجم تعتمد كثيرا على المنظور بل على تلميحات المسافة المدرجة بصمن قائمة األشياء التي تكون إحجا. النسبي للعناصر وانفصالها وكثافتها ووضوحيتها كان يمكن أن تستخدم جميعا لتوفير معلومات عن المسافة النسـبية

وتطرح العديد من المشاكل الخاصة بنظرية اإليهام فمثال تتضاءل بعض االيهامات في حجمها لدى اختبارهـا بصـورة م خالل المشاهد المتكررة بالنظر إلى النماذج المصممة بشكل أكثر دقة كما تتغير العديد متكررة إذ إن حركات العين تنع

من االيهامات في حجمها مع تقدم عمر المشاهد بسبب فقدان عدسة العين مرونتها فضال عن اكتشاف العديد من التباينات ي عيون المجاميع المختلفة فالتلون المعتم قد يقلل الثقافية في اإليهام وهناك رأي يعزو التباين إلى مدى التلون الشبكي ف

.]234-227، ص5[ في التضاد المؤثر في األشكال المشخصة الزاوية تتيح تقدير البعـد هإن توجيه محوري العينين نحو الشيء المنظور يشكل بينهما زاوية معينة وغريزة تقدير هذ .

بكية ال تعطي فكرة عن الشكل فحسب بل تعطـي فكـرة عـن ضمن حدود واسعة جدا والصورة التي تتكون على الش ]45، ص1[المقاييس والمسافة

:Coeterier) 1994( دراسة -2.3”Cues for the Perception of the size of Space in Landscape”

فضـائي أنماط تعزز البعـد ال ضمن دراسته لاليهامات في الفضاءات الخارجية قام الباحث بدراسة تاثيروجود الناتجة عـن واألشجار على االستيعاب وتحديدا حجم وأبعاد الفضاءات وااليهامات النباتية ةواالسيج األرضيكالغطاء

وإعادة تطبيق هذه المؤشرات على فضـاءات الداخليةفي الفضاءات البصريةوباالعتماد على مؤشرات لاليهامات ذلك :يعاب الفضاء الخارجيفي است تية ووجد الباحث الجوانب اآل خارجية

والشجيرات تجعل الفضاء يبدو بمساحة اقل مقارنة بكونه خاليا منها األشجاروجود - للفضاء كاحتواء تجعل الفضاء يبدو بمساحه اقل المحددة النباتية ةزيادة ارتفاع االسيج - اإلنباتة اقل مقارنة بالفضاء بدون يتم استيعابه بمساح اإلنباتالملمس النسيجي الناتج عن والفضاء الخارجي ذ - . ]335، ص7[ اقل ةيجعل الفضاء يبدو بمساح اإلضاءةالتظليل والتقليل من شدة -

ويمكن تفسير ذلك بان الفضاءات غير المشجرة تعكس كمية من اإلنارة على الشبكية تنتشر هذه اإلضاءة كانتشار الحبر أما بعد إن يتم تشجيرها فان الضوء األخضر يكون انتشاره علـى الشـبكية على الورق النشاف فتبدو أوسع من حقيقتها

بشكل شبه اعتيادي فتظهر المساحة اصغر من الحالة األولى وهذا يشبه ولو بمظهر آخر المربع األسود علـى ورقـه


144

اخـال وخارجـا بيضاء والمربع األبيض على ورقة سوداء إذ يبدو المربع األسود اصغر لكون اللون األبيض انتشر دواخذ جزءا من حجم من المربع األسود والمربع األبيض اكبر حجما ألنه انتشر إلى الخارج فاخذ جزءا مـن الورقـة

). 4(وهكذا فان هذا التفسير ينطبق على بقية النقاط الشكل . السوداء

] 62ص [1,اإليهام بمساحة اللون في وسط المربع) 4(الشكل

إن استخدام األشجار التي يتراوح لونها بين األخضر والقهوائي وما يتخللها من ظالل داكنة تجعـل الصـورة علـى الشبكية تحتل موقعا أقل من المناطق الجرداء المضاءة بضوء الشمس أو الضوء الطبيعي والتي تساعد ألوانهـا كثيـرا

.ية فتحتل موقعا كبيرا اكبر من مساحتها الحقيقية على االنعكاسية العالية التي تنتشر على الشبك ”Hackett (1982) : ”Planting Designدراسة -3.3

من األشجار ذات أقرب أصبحت إذا تلونت بها الشجرة األلوان الحارةفة البصري اليهاماتاب األلوانتتسبب نحصل على أناألخضر الغامق واألخضر الفاتح يمكن عند مزج المشتقات من اللون و .. األلوان الباردة التي تبدوا ابعد

تحة تظهر صغيرة وبعيدة نسبة الى الواقع امنظور ومشاهد متغيرة ، فمثال األلوان الغامقة والعناصر الغامقة على خلفية فمثال أوراق فاتحة في المقدمة ، وغامقة في العمق ف لوانأالنباتات ذات تكون أنلحصول على عمق في فضاء يجب ول،

. الصنوبر والسرو ذات اللون الغامق على المسافة البعيدة كذات األوراق االبرية األشجارو. وغ في المقدمة قالشجرة أكثر تأثيرا ولونـا أنفي التشكيل اللوني للحدائق نجد و. تبدو العناصر الحمراء أكبر أما العناصر الزرقاء فتبدو أصغر -

يمكن تصميم العالقـة كما . ها اللون األخضر الفاتح وفي المؤخرة األخضر المصفروحجما الكتل الخضراء الغامقة بعدوباستخدام المواد النباتية الخشنة في المقدمة والنباتات الناعمـة فـي . تخفف من العمق أوبين المقدمة والخلفية لتؤكد

اد ذات النسيج الناعم فـي المقدمـة وعلى العكس ، فان استخدام المو. الخلفية ، يمكن للمصمم توسيع العمق البصري ]39، ص9[ وذات النسيج الخشن في الخلفية ستقصر بصريا من الفضاء

وتعد تأثيرات التباين ها يتأثر بما يحيط ب أنيمكن لأللوانالمشاهد إدراكان ب يمكن تفسير ما ذكر من الدراسة أعاله. األشياء الرمادية عند تغير ألوان أرضيتها فالنظر إلى مربعـات اآلني ظاهرة إيهامية إذ إن ما يبدو من تحول في ألوان

صفراء أو زرقاء أو حمراء وفي وسط كل منها مربع رمادي فستظهر البقع الرمادية باللون المكمل للـون وذلـك الن ميلـي المحـيط المنبه اللوني يغير صبغته إذا ما قام ضده لون آخر ويكون التغيير في الصبغة دائما باتجاه اللـون التك

فالمنبه األحمر المحاط باللون األزرق يصبح مصفرا ولكن عند إحاطة اللون األحمر بلون اخضر فانـه سـيبدو أكثـر كما فـي بمنطقة صفراء أحيطتما إذاكثافة أوخضارا أكثرمنطقة ملونة باألخضر تبدو في و ]69، ص2[احمرارا

]65، ص1[ )5(الشكل إن مبادئ وقواعد التباين في اللون تبين أن المسطح الملون الفاتح يبدو اكبر من مسطح قاتم بنفس وعند تجاور األلوان ف

فان اللون يظهر افتح فوق سطح غامق قياسا بآخر بنفس المواصفات وضـع Value حجمه وقياسه وبالنسبة إلى القيمة لمكمل للسطح الخلفي لها في حـين أن األلـوان على مسطح فاتح كذلك تظهر األلوان الرمادية بدرجة تميل إلى اللون ا

تظهر فوق سطح لون آخر وكأنها تميل إلى اللون المكمل لهذا السطح الخلفي أما تـأثير درجـة Hueالمتشابهة النوع فإن المسطح الملون يظهر قليل التشبع إذا كان محاطا بسطح خلفي من نفس لونه ولكن أكثر تشبعا Chroma التشبع أكثر تشبعا من على السطح األول كذلك فان القيمة المتباينة العاليـة –يظهر على اللون المكمل له إذا كان مشبعا بينما

، 1[تقلل من درجة تشبع اللون إذ يظهر اللون الغامق اقل تشبعا على اللون األبيض منه على األسود والعكس صـحيح ]62ص


145

]65، ص1[تالف استيعاب اللون باختالف الخلفية اخ) 5(الشكل

:والتصميم النباتي اإليهاميةمؤشرات الظاهرة 4. إمـام التي تساهم بها النباتات لتغيير استيعاب الفضـاءات الخارجيـة البصريةمؤشرات نماذج االيهامات إجماليمكن

:تيةالمباني من خالل الفقرات اآلالقيم اللونية المعتمة أن إذوالفاتحة المعتمةيزداد االيهام نتيجة تباين تنبه الشبكية للقيم :تلميحات التشكيل اللوني -41.

القيم اللونية المعتمة تجعل السـطح يبـدو أقـرب للفضاء وعطي حجما ظاهريا أصغر ت اإلزهارأللوان التشجير وألوان تعطي حجما ظاهريا أكبر للسـطح اإلزهارتشجير وألوان أللوان الالقيم اللونية الفاتحة كذلك فان ) .بفعل نزعتها للتقدم( القيم اللونية الفاتحة تجعل الفضاء يبدو أكثر انفتاحاو) .بفعل نزعتها للتراجع(ويمكن تفسير ذلك تبعا لفسلجة اإلبصار فيزداد اإليهام بالتشكيل اللوني نتيجة عدم سقوط األشعة اللونية في مكان ثابت

يس على الشبكية مباشرة كما هو متوقع وذلك لكون عدسة العين ذات سمك مختلف بين الوسـط ضمن فجوة العين أي لواألطراف فتختلف األشعة الساقطة على العدسة في موقع تجمعها حسب طولها الموجي فتسقط األشعة الحمراء واأللوان

فة بؤرية قبل الشـبكية ويسـقط اللـون الحارة على مسافة بؤرية خلف الشبكية واللون األزرق واأللوان الباردة في مساوهذا ما يجعل الدماغ يعطي إشارات إلى القزحية أن تزيـد ) 6(األخضر على مسافة بؤرية على الشبكية مباشرة الشكل

في حين يعطي . من تكوير العدسة في األلوان الحارة ليقدم هذه األلوان ويسقطها على الشبكية فتسمى باأللوان المتقدمة ى القزحية لتقليل تكوير العدسة وزيادة انبساطها في األلوان الباردة لتؤخر هذه األلوان وتسقطها على الشبكية إشارات إل

إن الجهد المبذول لكبس العدسة . فتسمى باأللوان المتأخرة أما في اللون األخضر فان األشعة تسقط على الشبكية مباشرة ط العدسة كما يحدث لأللوان الباردة لذلك يحس المرء باإلجهاد من النظر لزيادة تحدبها عملية مجهدة أكثر من عملية بس

لذا نجد إن اهللا سبحانه وتعالى قدر إن تكون غالبيـة . إلى األلوان الحارة وينبسط إلى اللون األخضر واأللوان الباردة رق البـارد وان نسـبة األزهـار المساحة في الحدائق الغناء مكسوة باللون األخضر ومرتبطة بالسماء ذات اللون األز

تتوقف درجـة انبعـاج . الحمراء تشغل مساحة صغيرة في المشهد للجهد الذي تبذله العين عند استقبال األلوان الحارة عند النظر إلى اللون األزرق بينما تنبعج عند النظر إلى flattenالعدسة على طول الموجة الضوئية إذ تتفلطح العدسة

ى نفي المسافة إن التفلطح هي نفس الحركة التي تقوم بها العدسة في حالة النظر إلى شيء بعيد بينمـا اللون األحمر علتنبعج عند النظر إلى شيء قريب وهو ما يعطي اإلحساس بقرب أو بعد لون عن آخر على الرغم من وقوعهما بـنفس

. ]61، ص1[البعد عن العين

]61، ص1[ موقع سقوط األلوان على الشبكية ) 6(الشكل


146

لضوء ل المعتمة والفاتحة لقيمليزداد االيهام بحجم الفضاء نتيجة تباين تنبه الشبكية : تلميحات التشكيل الضوئي -42.األخرى إذ إن القيم الفاتحة تعطي حجما ظاهريا اكبر من القيم المعتمة والظل الساقط على بعض سطوح النبات دون

وذلك لكون الضوء المنعكس من القيم الفاتحة ينتشر على ] 61، صIrradiation ]1وذلك بما يعرف بظاهرة االنتشار الكبيرة العدد في شبكية العين الحساسة والتي تعكس هذه األشعة على بعضها مما "العصيات والمخاريط "الندب العصبية

أما القيم الضوئية المعتمة فانه يظهر حجمها ) الحبر على الورق النشافكانتشار (يزيد من حجم البقعة الضوئية الحقيقية أما إذا كان المحيط ذا على حقيقتها إذا لم يكن الفرق بين المحيط والمجاورات والجسم المنظور عاليا في قيم اإلضاءة النعكاسات للقيم الضوئية قيم ضوئية فاتحة فان حجم القيم الضوئية المعتمة سيظهر اصغر من حقيقته نتيجة تجاوز ا

الفاتحة على حجم القيم الضوئية المعتمة وهذا ينطبق أيضا على الظالل التي يكونها النبات على األرض أو على األبنية المباني من إمامفيمكن تغيير استيعاب الفضاء الخارجي نتيجة ضوء الشمس أو اإلضاءة الصناعية التي تستخدم ليال

توظيف )7(ويوضح الشكل المبنى أماميع الضوء والظل على االنبات في الفضاء الخارجي التالعب بتوز خالل ] 13[ الضوء والظل

]13[تأثير الضوء والظل في تغيير استيعاب العمق ) 7(الشكل

ك تغيير اإلحسـاس بـالحجم نتيجـة تغير اإلحساس بصفات اللون والملمس والتقليل من قوة الظل وكذلتؤثر اإلضاءة

في نسبة الضوء المنعكس وكذلك نتيجة فاالختالف في كميات وزاوية سقوط اإلضاءة الساقطة على السطح ، واالختالاختالف المدرك عن المجاورات المحيطة إذ تبين أن كل ضوء هو ظل مقارنة باإلضاءة القادمة من الشمس وكل ظـل

. ]1ص ،6[ يقة القادمة من الظالمهو ضوء مقارنة بالظالل العمالجهد العيني المبذول ألدراك مقياس النمط وكثافتـه يزداد االيهام نتيجة :النمطي الملمسيالتشكيل تلميحات -43.

األرضيالمباني من خالل التالعب بالملمس النسيجي لإلنبات أمامفيمكن تغيير استيعاب الفضاء الخارجي )8(الشكل األرضي صغيرة المقياس في االنبات أوكبيرة ةعضوي ةشكلي أنماطه بحجم الفضاء ناتج عن استخدام فيحصل تموي

]11[تغير مقياس النمط وكثافته ) 8(الشكل

المخزونة والتي أصبحت نتيجة للصورة الذهنية يعطي المنظور ورسمه ايهاما بالعمق والمسافة :تلميحات المنظور 44.

إن التالعب بإبعاد المنظور تعطي ايهامات تعزز أبعادا في الفضـاء دون األخـرى .في الذاكرة ذات أبعاد قابلة للتقدير حسب نوعية التالعب فيمكن أن يبدو المبنى اقرب أو ابعد من خالل االنحراف في أبعاد المنظـور الـذي يمكـن أن

االيهام نتيجـة التمويـه وتحصل زيادة في السابق ذكره )Ames( غرفة يتالعب في استيعاب الفضاء كما في إيهامفيمكن تغيير استيعاب الفضاء الخـارجي ليبـدو المبنـى . بعمق الفضاء الناتج عن استخدام أنماط تعزز البعد الفضائي


147

يبدو اقرب للنـاظر استخدام التشجير لجعل الشاخص في نهاية المحور ل) 9(يوضح الشكل . ابعد أواقرب الى الناظر بينهـا والتـي تشـكل ة والمسافات الفاصل األشجارالتالعب بأسلوب توقيع االنحراف في المنظور الناتج من من خالل . ]145، ص10[ للفضاء العمودي اإليقاع

األشـجار إن تفسير ذلك انه في الحالة التي يبدو فيها الشاخص اقرب إلى الناظر يتم إزالة تلميح العمق وذلك بترتيـب بانفراج إلى الخارج نسبة لعين الناظر وذلك ما تعمل بالضد ويلغي المنظور وبذلك يتم فقدان المعلومات التي تتسـبب باستيعاب بالعمق الذي يظهر بتوقيع األشجار في الحالة العادية في حين في الحالة التي يبدو فيها الشاخص ابعـد إلـى

.شجار المبالغة في تضخيم المنظور مما يتسبب بزيادة اإليهام بالعمقالناظر يتم من خالل أسلوب توقيع األ

]146، ص10[المنظور وتأثيره في استيعاب العمق تشوه ) 9(الشكل

ن العين ترى نتيجة كو ةواالفقي العموديهدراك الخطوط نتيجة الجهد العيني المبذول إل اإليهام ةاديز: الجهد العيني -45.

درجة عموديا فان الجهد الذي يبذل في مسح الخطوط العموديـة يـؤدي إلـى 130درجة أفقيا و 180بزاوية مقدارها الشعور بطول الخطوط العمودية أكثر من األفقية على الرغم من تساوي األبعاد عليه فان األشجار التي يكون عـرض

ار التي عرض تاجها بقدر ارتفاعه على الرغم من تساوي ارتفاعها مع تاجها اقل من طول التاج تبدو أعلى من األشجإال إن األشـجار العموديـه التجاهيه والتي قد تتمثل بسـيقان ا الشكليه األنماطنتيجة باإلبعاد يحصل التمويهاألخرى و

.مة لها الشجرة الثانية ستبدو اقرب إلى الناظر من الشجرة األولى بسبب كبر المساحة الملمسية القات

: االطار النظري المستخلص -5

خالصة القواعد المستخرجة لهدف مساهمة النبات في تغيير استيعاب العمارة لتبدو أكثر استطالة او ) 1(يوضح الجدول خالصة القواعد المستخرجة لهدف مساهمة النبات في تغيير استيعاب العمق لتبـدو ) 2(أكثر عمودية ويوضح الجدول

وللمزيد من األشكال التوضيحية عـن تطبيقـات النظريـات . اقرب او ابعد الى الناظر وحسب رغبة المصممالعمارة اإليهامية في التصميم الخارجي للنباتات وعالقته بالعمارة واستيعابها وللوقوف على شرح تفصيلي للمفردات والمفاهيم

.] 3[لى حاالت دراسية يمكن الرجوع الى المصدر الواردة في البحث وللتعرف على نتائج تطبيق اإلطار النظري ع


148

القواعد المستخرجة لهدف مساهمة النبات في تغيير استيعاب العمارة) 1( الجدول القواعد المستخرجة لهدف مساهمة النبات في تغيير استيعاب العمارة

ــة نظري الشكل

ــع ــادئ التجمي مب الكشتالتي

قـــــانون االحتواء

ة من خالل تكوين مساحات مغلقـة تاطير النبات للعمار تميل لتكوين هيئة متكاملة

اختيار شكل أو أسلوب توقيع النبات ليعطي اتجاهية معينة االتجاه قانوناالستمرارية

الجيدةتوقيع النباتات بخطوط غير متكسـرة وبانسـيابية وتتـابع

يعطي اتجاهية معينة من حيث االستمراريةتلميحات التشكيل

ألملمسي

تباين الجهد العينـي ــذول ألدراك المبـمقياس النمط وكثافته

الجهد المبذول لتحريك العين بصوره عموديه اكبر من ذلك الجهد المبـذول التمويه يحصل بإبعاد العمارة نتيجة األنمـاط الشـكليه .لتحريكها أفقيا وإن

)Wundt(االتجاهيه للنبات بموجب إيهام

عد المستخرجة لهدف مساهمة النبات في تغيير استيعاب العمقالقوا) 2(الجدول القواعد المستخرجة لتحقيق هدف مساهمة النبات في تغيير استيعاب العمق

الفقرات التفصيليةالفقرات الفرعية المفردةتلميحات التشكيل

تنبه الشبكية للقيم المعتمة اللوني والفاتحة

أللوان النبات واالزهار ةا القيم اللونية المعتمة والحار تجعل السطح يبدو أقرب بفعل نزعتها للتقدم

تعطي حجما أللوان النبات واالزهار القيم اللونية الفاتحة ظاهريا أكبر للسطح بفعل نزعتها للتراجع

تلميحات التشـكيل الضوئي

تباين تنبه الشبكية لقيم الضوء والظل الساقط

على بعض سطوح النبات

استيعاب الفضاء الخارجي إمام العمارة من خاللتغييرالتالعب بتوزيع الضوء والظل على النبات في الفضاء

الخارجي أمام العمارة

التشـكيل تلميحات ألملمسي النمطي

تباين الجهد العيني المبذول ألدراك مقياس

النمط وكثافته

التمويه بحجم الفضاء ناتج عن استخدام أنماط شكليه يجية ذات ملمس خشن أو ناعم في النبات األرضي نس

تلميحات المنظور

يعطي المنظور الناتج من توقيع النبات إيهاما بالعمق والمسافة

يفه في وتوظ) Muller-Lyer(التمويه الحاصل في إيهام توقيع النبات لتغيير استيعاب العمق

التمويه الحاصل نتيجة االنحراف في المنظور وتوظيفه في توقيع النبات لتغيير استيعاب العمق

التمويه الحاصل في تلميحات العمق المفردة وتوظيفه في توقيع النبات لتغيير استيعاب العمق


149

:درالمصا - 5 1971جامعة بيروت العربية " الظواهر البصرية والتصميم الداخلي"حسن عزت أبوجد -1منشـورات وزارة الثقافـة 302سلسة دراسات بـرقم ”اللون والشكل إدراكسيكولوجية “صالح قاسم ، حسين -2

. 1982واإلعالم بغداد اطروحة دكتوراه " والنبات في الفضاءات الخارجية التكاملية البصرية للعمارة" احمد يوسف محمود ، العمري - 3

. 2008، بغداد ، الجامعة التكنولوجية ، قسم الهندسة المعمارية ، غير منشورة الداخليـة والتدرج الرمادي في الفضاءات ألشكليهبناء االيهام البصري باألنماط أسس“سرى علي محمد . مياحال -4

1999بغداد ، التكنولوجية ألجامعه، المعماريةفسم الهندسة ،ماجستير غير منشوره دراسة ”السكنية، بغـداد ، دار المأمون للترجمـة والنشـر ، ترجمة مي المظفر ، " فنها وعلمها البصرية األوهام" نيكوالس ، ويد -5

1988 . 6. Adelson , Edward H.” Lightness Perception and Lightness Illusions ”

Massachusetts Institute of Technology , Massachusetts 2004 7. Coeterier, J.F "Cues for the Perception of the size of Space in Landscape” Journal

of Environmental Management, 42, 1994 8. Colin Ware "Information Visualizations Perception for Design" Elsevier Inc, San

Francisco, 2004 9. 9- Hackett, Brian "Planting Design” E. & F.N. Spon Ltd. University Press,

Cambridge, 1982 10. Reid , Grant ,W. “From Concept to Form in Landscape 11. Design” John Wiley and Sons, New York, 1993

:للمعلومات كة الدوليةالمصادر الماخوذه من الشب

12. Amesroom website ,Feb.12.2007. Citing Internet source URL:virtualreality.physiol.ox.ac.uk/. AMESROOM/ames http://www

13. Google website, Feb.12.2007, Citing Internet source URL http://images.google.com/imgres

14. owlnet.rice.edu website, Oct.8 2007 ,Citing Internet source 15. www.owlnet.rice.edu/~psyc351/imagelist.htm URL : 16. pc.rhul.ac website ,Nov. 12 2007 ,Citing Internet source

http://www.pc.rhul.ac.uk/courses/Lectures/PS1061/L3/geomet.jpg


j. al-rafidain engineering vol.18, no.2 (2010)

Documents