تعارض‌های مورفولوژیک در خرداقلیم شهری: چالشی در دستیابی به آسایش محیطی پایدار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

10.22059/jes.2026.408070.1008662

چکیده

هدف: پیچیدگی شرایط خرداقلیم‌‌های شهری راهکارهایی که جهت بهبود شرایط زیستی و آسایشی پیشنهاد می‌‌گردند را به سمت رفتارهای چندگانه و گاه متناقض سوق می‌‌دهد، به گونه‌‌ای که گاه بهبود یک جنبه آسایشی به بدتر شدن سایر جوانب منجر می‌‌گردد. این موضوع از این نظر حائز اهمیت است که در صورت مکان‌‌یابی نامناسب هر عنصر شهری، راهکارهای کاهشی می‌‌توانند نتایجی عکس در پی داشته باشند. دستیابی به محیطی پایدار و تاب‌‌آور زمانی میسر می‌‌گردد که بتوان مقادیری بهینه را با توجه به همه جوانب و نیازهای مختلف آسایشی محاسبه و ارائه نمود.
روش پژوهش: این پژوهش تلاش کرده درصد تاثیرگذاری تعدادی از مولفه‌‌های پرکاربرد مورفولوژیکی را در رابطه با عوامل آسایشی مختلف از طریق نرم‌‌افزار CFD محور ANSYS-CFX محاسبه نماید. سپس ترکیبی منطقی از نیازها را در انتخاب فرم بهینه به‌‌کار گیرد. لذا با دسته‌‌بندی عناصر سازنده فرم بلوک‌‌های ساختمانی با توجه به ویژگی‌‌های ساختاری مشترک، مقایسه اثرات آن‌‌ها بر تغییرات دما، فشار و سرعت باد در دره-‌‌خیابان‌‌ها، سپس رتبه‌‌بندی آن‌‌ها سعی کرده مبنایی جهت انتخاب فرم و روش بهینه متناسب با شرایط بافت موجود ارائه کند. تکرار یک فرم متداول در ساخت‌‌و‌‌سازهای شهری در همه این گروه‌‌ها، امکان محاسبه درصد تاثیرگذاری اصلاح هندسه‌‌های ساختمانی را ایجاد می‌‌کند. به علت شرایط بحرانی هوای تهران، مقادیر ورودی در این شبیه‌‌سازی متناسب با اقلیم این شهر و به جهت ارائه راهکاری برای بهبود شرایط زیستی آن تنظیم گردیده است.
یافته‌‌ها: نتایج نشان می‌‌دهند در میان سناریوهای مختلف، اصلاحات در فرم کلی و هندسه بلوک‌‌های ساختمانی بیشترین قابلیت را در بهبود شرایط همه جانبه دره خیابان‌‌ها دارا می‌‌باشند (تا 70 درصد نسبت به فرم‌‌های متداول). در مقابل کاستن از حجم ساختمان یا افزودن عناصری برای تغییر جریان باد به نما تنها تا 40 درصد می‌‌تواند بر بهبود شرایط آسایش دره خیابان تاثیرگذار باشد.
نتیجه‌‌گیری: این پژوهش با افزودن یک لایه تحلیلی جدید، اثربخشی ابزارهای مداخله در شرایط خرداقلیم‌‌ها را بر اساس مقیاس تأثیرگذاری‌شان رتبه‌بندی می‌کند و با تمرکز بر عوامل اصلی (دما، باد، فشار) به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا درک کنند که چگونه تغییرات ساختاری در مقیاس بزرگ، تأثیر بیشتری بر کنترل این عوامل دارند و چگونه می‌توان از تعارضات ذاتی بین آن‌ها کاست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

رازجویان، محمود (1386). آسایش در پناه باد. دانشگاه شهید بهشتی. تهران.
شرکت کنترل کیفیت هوای تهران (1403). شاخص کیفیت هوای تهران، شرکت کنترل کیفیت هوای تهران. https://airnow.tehran.ir
شهرداری تهران (1392). ضوابط و مقررات طرح تفصیلی جدید تهران، معاونت شهرسازی و معماری شهرداری تهران.  https://shora.tehran.ir
  Allegrini, J. & Carmeliet, J. (2017). Coupled CFD and building energy simulations for studying the impacts of building height topology and buoyancy on local urban microclimates. Urban Climate, 21, 278-305. https://doi.org/10.1016/ j.uclim.2017.07.005
ANSYS Inc. (2017a). ANSYS CFX Reference Guide (Release 18.0). ANSYS Inc. https://ansys.com
ANSYS Inc. (2017b). ANSYS CFX-Solver Theory Guide (Release 18.0). ANSYS Inc. https://ansys.com
Bas, H., Andrianne, T., Reiter, S.  (2024). City configurations to optimise pedestrian level ventilation and wind comfort. Sustainable Cities and Society, 114, 105745. https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.105745
Chew, L.W. & Norford, L.K. (2018). Pedestrian-level wind speed enhancement in urban street canyons with void decks. Building and Environment, 146, 64-76. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.09.039
Cui, D., Liang, G., Hang, J., Yang, Z., Huang, Z., Mak, C.M.  (2024). Effects of envelope features on building surface temperature and ventilation performance in 2D street canyons. Urban Climate, 56, 102011. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2024.102011
Ding, S., Huang, Y., Cui, P., Wu, J., Li, M., Liu, D.  (2019). Impact of viaduct on flow reversion and pollutant dispersion in 2D urban street canyon with different roof shapes - Numerical simulation and wind tunnel experiment. Science of The Total Environment, 671, 976-991. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.391
Fluid Codes. (2025). ANSYS Engineering Simulation Solutions. Fluid Codes. https://fluidcodes.com
Foken, T. (2021). Springer Handbook of Atmospheric Measurements. First ed., Springer Cham. https://doi.org/10.1007/ 978-3-030-52171-4
 Guo, C., Buccolieri, R., Gao, Z. (2019). Characterizing the morphology of real street models and modeling its effect on thermal environment. Energy and Buildings, 203, 109433. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.109433
Hoffmann, K.A. & Chiang, S.T. (2000). Computational Fluid Dynamics. Fourth Edition, Volume III, Engineering Education System, Wichita, Kansas, 67208-1078, USA.
Incropera, F.P., Dewitt, D.P., Bergman, T.L., Lavine, A.S. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. Seventh Edition, John Wiley & Sons, USA.
Kamiński, M., Cieślik-Guerra, U.I., Kotas, R., Mazur, P., Marańda, W., Piotrowicz, M., Sakowicz, B., Napieralski, A., Trzos, E., Uznańska-Loch, B., Rechciński, T., Kurpesa, M. (2016). Evaluation of the impact of atmospheric pressure in different seasons on blood pressure in patients with arterial hypertension. International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health, 29(5), 783-792.  https://doi.org/10.13075/ijomeh.1896.00546
Karimimoshaver, M., Khalvandi, R., Khalvandi, M. (2021). The effect of urban morphology on heat accumulation in urban street canyons and mitigation approach. Sustainable Cities and Society, 73, 103127. https://doi.org/10.1016/ j.scs.2021.103127
Karimimoshaver, M., Khalvandi, R., Özkazanç, B. (2025). Evaluation of mutual effects of design needs of urban blocks on improving energy efficiency and providing thermal comfort in open spaces, Case study: Hamedan City. Iranica Journal of Energy & Environment, 16(2), 439-452. https://doi.org/10.5829/ijee.2025.16.02.14
Karimimoshaver, M. & Khalvandi, R. (2026). The influence of building height on microclimate and human activities in urban open spaces. City and Environment Interactions, 29, 100283. https://doi.org/10.1016/j.cacint. 2025.100283
Karimimoshaver, M. & Shahrak, M.S. (2022). The effect of height and orientation of buildings on thermal comfort. Sustainable Cities and Society, 79, 103720. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.103720
Khalvandi, R. & Karimimoshaver, M. (2023). The optimal ratio in the street canyons: Comparison of two methods of satellite images and simulation. Building and Environment, 229, 109927. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2022.109927
Khalvandi, R. & Karimimoshaver, M. (2025a). Urban street canyons and heat islands: A systematic review on morphological solutions. Results in Engineering, 27, 106542. https://doi.org/10.1016/j.rineng. 2025.106542
Khalvandi, R. & Karimimoshaver, M. (2025b). Optimizing urban block forms to improve street canyon microclimates and pedestrian comfort. Energy and Built Environment,  https://doi.org/10.1016/ j.enbenv.2025.08.001
Mirabi, E. & Davies, P.J. (2022). A systematic review investigating linear infrastructure effects on Urban Heat Island (UHIULI) and its interaction with UHI typologies. Urban Climate, 45, 101261. https://doi.org/10.1016/j.uclim. 2022.101261
Mohammad, P., Aghlmand, S., Fadaei, A., Gachkar, S., Gachkar, D., Karimi, A. (2021). Evaluating the role of the albedo of material and vegetation scenarios along the urban street canyon for improving pedestrian thermal comfort outdoors. Urban Climate, 40, 100993. https://doi.org/10.1016/ j.uclim.2021.100993
Mun, D., Kang, G., Yang, M.,  Kim, J. (2024). How trees’ drag and cooling effects influence airflow and temperature distributions around a street canyon. Building and Environment, 264, 111913. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2024.111913
Muniz-Gäal, L.P., Pezzuto, C.C., de Carvalho, M.F.H., Mota, L.T.M.  (2020). Urban geometry and the microclimate of street canyons in tropical climate. Building and Environment, 169, 106547. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106547
Nosek, Š., Fuka, V., Radović, J., Babuková, Z., Jaňour, Z. (2025). Can deeper street canyons ventilate better? An analysis of roof geometries and aspect ratios with a focus on pollutant dynamics. Building and Environment, 270, 112528. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2025.112528
Razjouyan, M. (2007). Wind and Comfort, Design with Climate. Tehran, Iran, Shahid Beheshti University publishing, P. 15. [In Persian]
Reiminger, N., Vazquez, J., Blond, N., Dufresne, M., Wertel, J.  (2020). CFD evaluation of mean pollutant concentration variations in step-down street canyons. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 196, 104032. https://doi.org/10.1016/j.jweia. 2019.104032
Song Jon, K., Luo, Y., Hyok Sin, C., Cui, P., Huang, Y., Tokgo, J. (2023). Impacts of wind direction on the ventilation and pollutant dispersion of 3D street canyon with balconies. Building and Environment, 230, 110034. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2023.110034
Tang, H., Chen, W., Li, C.  (2024). Experimental and theoretical study on building integrated radiative cooling with a limited sky-view factor. Journal of Building Engineering, 97, 110948. https://doi.org/10.1016/ j.jobe.2024.110948
Tehran Air Quality Control Company (2024). Tehran Air Quality Index. Tehran Air Quality Company https://airnow.tehran.ir [In Persian]
Tehran Municipality (2013). Rules and regulations of the new detailed plan of Tehran, Municipality of Tehran, Deputy of Urban planning and Architecture. https://shora.tehran.ir [In Persian]
Thierry, J., Herpin, S., Levi, R., Canonne, D., Demotes-Mainard, S., Cannavo, P., Lemesle, D., Brialix, L., Rodriguez, F., Bournet, P.E. (2024). Impact of a water restriction on the summer climatic benefits of trees inside an outdoor street canyon scale model. Building and Environment, 261, 111722. https://doi.org/10.1016/j.buildenv. 2024.111722
Wang, H. & Ngan, K. (2025). Turbulent flow over street canyons with balconies. Urban Climate, 59, 102331. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2025.102331
Wu, Y. & Chen, H. (2023). Optimizing block morphology for reducing traffic pollutant concentration in adjacent external spaces of street canyons: A machine learning approach. Building and Environment, 242, 110587. https://doi.org/ 10.1016/j.buildenv.2023.110587
Yang, M., Ma, C.P., Zhao, S.X., Zhao, F.Y., Guo, J.H.  (2025). Aiding and opposing cooling the street canyon through trees and water bodies: Conflicting effects from temperature reduction and ambient humidification. Building and Environment, 270, 112513.  https://doi.org/ 10.1016/j.buildenv.2024.112513
Zhang, T., Fu, X., Qi, F., Shen, Y., Xu, P., Tao, Y., Liu, T., Song, Y.  (2025). Optimizing pedestrian thermal comfort in urban street canyons for summer and winter: Tree planting or low-albedo pavements? Sustainable Cities and Society, 120, 106143. https://doi.org/10.1016/ j.scs.2025.106143
Zhao, Q., Tao, L., Song, H., Lin, Y., Ji, Y., Geng, J., Yu, K., Liu, J. (2025). Mitigation pathways of urban heat islands and simulation of their effectiveness from a perspective of connectivity. Sustainable Cities and Society, 124, 106300. https://doi.org/10.1016/ j.scs.2025.106300
Zheng, J., Ou, Z., Xiang, Y., Li, J., Zheng, B.  (2025). How can street interface morphology effect pedestrian thermal comfort: A case study of the old town of Changsha, China. Urban Climate, 60, 102341. https://doi.org/10.1016/ j.uclim.2025.102341
محیط شناسی
دوره 51، شماره 4
اسفند 1404
صفحه 473-492

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار