نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد طراحی شهری، دانشکده شهرسازی، پردیس هنرهای زیبا، دانشگاه تهران

2 استاد دانشکده شهرسازی، پردیس هنرهای زیبا، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش تلاش شد تا با روشی مستند و کمی (استفاده از نرم‌افزار Envi-met) تاثیر سرعت و جهت باد بر شرایط تهویه و میزان تمرکز آلاینده‌ها در نسبت‌های مختلف ارتفاع به عرض دالان‌های خیابانی بررسی شود. نتایج این پژوهش حاکی از آن بود که ترکیب‌های مختلف سرعت و جهت باد در دالان‌هایی با نسبت‌های متفاوت ارتفاع به عرض، شرایط تهویه، الگوهای جریان و همچنین میزان تمرکز آلاینده‌ها را در داخل آن تغییر می‌دهد. در این بررسی با در نظر گرفتن سه نسبت (3/0، 65/0 و 5/1) برای نسبت ارتفاع به عرض دالان و دو سرعت کمینه و بیشینه باد (1 و 5/2 متر بر ثانیه) در دو جهت (غربی و جنوب‌غربی) برای شبیه‌سازی در مقاطعی از دو خیابان عمود بر هم ولیعصر و طالقانی، مشخص شد که افزایش سرعت باد در همه جهت‌های باد و در نسبت‌های مختلف ارتفاع به عرض دالان، شرایط تهویه را در داخل آن بهبود بخشیده و از تمرکز آلاینده‌ها در درون آن می‌کاهد. همچنین مشخص شد که در جهت باد عمود بر دالان با افزایش نسبت ارتفاع به عرض دالان، میزان تمرکز آلاینده‌ها در درون آن به طور فزاینده‌ای افزایش می‌یابد در‌حالی‌که در جهت باد موازی با دالان بر‌عکس است. نتایج این پژوهش و ترکیب حالت‌های مختلف فاکتورهای مورد بررسی آن ضمن تلنگر توجه به شرایط جوی زمینه در برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری‌ها، می‌تواند با ایجاد چارچوبی کلی، به طراحان و برنامه‌ریزان شهری برای تصمیم‌گیری نوع جهت‌گیری و نسبت‌های هندسی ابعاد خیابان‌های مهم و پرتردد شهری یاری رساند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Wind Direction and Speed on Ventilation and Pollutant Concentrations in Street Canyons

نویسندگان [English]

  • Aida Kianmehr 1
  • Hossein Bahrainy 2

1 MSc. Graduated of urban design, Department of urban planning, Faculty of fine arts University of Tehran.

2 Proffessor, Department of urban planning, Faculty of fine arts, University of Tehran.

چکیده [English]

This study aims to investigate the role of wind speed and wind direction in ventilation condition and pollutants concentration in street canyons with different aspect ratios through using ENVI-met software in a quantitative and experimental way. The results demonstrate how the combination of different wind variables (direction & speed) with different aspect ratios of canyons, can alter the ventilation condition, flow pattern and also pollutant concentration inside the urban street canyons. The result of simulations in some sections of Valiasr and Taleqani streets considering three different ratio of height to width proportion (0.3, 0.65 and 1.5) for the canyons, and two minimum and maximum threshold values for wind speed (1 m/s and 2.5 m/s) in west and south west direction, showed that increasing the wind speed to all directions (in this case west and south west) in a canyon with different aspect ratios (in this study 0.3, 0.65 and 1.5) can improve ventilation condition inside the canyon and reduce pollutants concentration within it. When the wind direction is perpendicular to the canyon, by increase of aspect ratio, the pollutant concentration will significantly increase inside the canyon, whereas the parallel wind direction in the same test shows opposite results. The findings of this study as well as subsequent findings resulted from combination of different concerned variables, as a general framework can help urban designers and planners to decide on the geometry and direction of street canyons.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wind speed
  • Wind direction
  • Ventilation
  • Pollutants Concentration
  • Street Canyons

Fenger J. Urban air quality. Atmospheric Environment; 1999; 33: 4877–4900.

Huang Y, Hu X, Zeng N. Impact of wedgeshaped roofs on airflow and pollutant dispersion inside urban street canyons. Building and Environment; 2009; 44:2335–2347.

Kumar P, Paul F, Britter R. Effect of wind direction and speed on the dispersion of nucleation and accumulation mode particles in an urban street canyon. Science of the total environment; 2008; 402: 82 – 94.

Kumar P, Garmory A, Ketzel M, Berkowicz R, Britter R. Comparative study of measured and modelled number concentrations of nanoparticles in an urban street canyon. Atmospheric Environment; 2009;43:949–958.

Murena F, Favale G. Continuous monitoring of carbon monoxide in a deep street canyon. Atmospheric Environment; 2007; 41:2620–2629.

Uehara K, Murakami S, Oikawa S, Wakamatsu S. Wind tunnel experiments on how thermal stratification affects flow in and above urban street canyons. Atmospheric Environment; 2000; 34 : 1553-1562.

Gromke C, Ruck B. Influence of trees on the dispersion of pollutants in an urban street canyon—Experimental investigation of the flow and concentration field. Atmospheric Environment; 2007; 41:3287–3302.

Kim J J, Baik J J. A numerical study of the effects of ambient wind direction on flow and dispersion in urban street canyons using the RNG k–e turbulence model. Atmospheric Environment; 2004; 38: 3039–3048.

Li X X, Liu C H, Leung D Y C, Lam K M. Recent progress in CFD modelling of wind field and pollutant transport in street canyons. Atmospheric Environment; 2006; 40:5640–5658.

Oke T R. Street design and urban canopy layer climate. Energy and buildings; 1988; 11:103-113.

Sini J F, Anquetin S, Mestayer P. Pollutant dispersion and thermal effects in urban street canyons. Atmospheric Environment; 1996; 15:2659- 2677.

Vardoulakis S, Fisher B E A, Pericleous K, Gonzalez-Flesca N. Modelling air quality in street canyons. Atmospheric Environment; 2003; 37: 155–182.

Rafaildis S. Influence of building areal density and roof shape on the wind characteristics above a town. Boundry Layer Meteorology; 1997; 85: 255–271.

Kastner-Klein P, Plate E J. Wind-tunnel study of concentration fields in street canyons. Atmospheric Environment; 1999; 33 :3973-3979.

Xie X, Huang Z, Wang J S. Impact of building configuration on air quality in street canyon. Atmospheric Environment; 2005; 39: 4519–4530.

Kastner-Klein P, Berkowicz R, Britter R. The influence of street architecture on flow and dispersion in street canyons. Meteorology and Atmosphoric Physics; 2004; 87:121–131.

Ng W Y, Chau C K. A modeling investigation of the impact of street and building configurations on personal air pollutant exposure in isolated deep urban canyons. Science of the Total Environment; 2014; 469: 429–448.

Ketzel M, Berkowicz R, Muller W J, Lohmeyer A. Dependence of street canyon concentrations on above-roof wind speed —implications for numerical modelling. International Journal of Environment Pollutant; 2002; 17:356–66.

http://www.envi-met.com/documents/onlinehelpv3/helpindex.html, (assessed: May 21, 2014

Bruse M, Fleer H. Simulating surface-plant-air interactions inside urban environments with a three dimensional numerical model. Environmental Modeling Software; 1998; 13: 373-384

Bruse M. Particle filtering capacity of urban vegetation: a microscale numerical approach.

Berliner Geographische Arbeiten; 2007; 109 : 61-70.

DePaul F T, Sheih C M. Measurements of wind velocities in a street canyon. Atmospheric Environment; 1986; 20: 455–459.

Hunter L J, Watson I D, Johnson G T. Modelling air flow regimes in urban canyons. Energy and Buildings; 1990; 15: 315–324.

http://www.webmet.com/met_monitoring/663.html, (assessed: May 18, 2014

http://www.eoearth.org/view/article/149954/, (assessed: June 7, 2014