منابع تحقیق c (408)

روش شناسایی …………………………………………………………………………………………………38
بررسی چیدمانها و جانمای ساختمانها در مناطق مختلف شهر ……………………………………38
3-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………….39
3-2 بدست آوردن شرایط مرزی ………………………………………………………………………..39
3-3شناسایی ……………………………………………………………………………………………………42
3-4 نحوه اجرای شبیه سازی با نرم افزار فلوئنت ……………………………………………………45
3-4-1 انتخاب شیوه محاسباتی و فرمول بندی حل ………………………………………………..46
3-5 نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………61
3-6 ارزیابی قسمتی از سهند ………………………………………………………………………………62
فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………….صفحه
3-7نتیجه گیری ارزیابی قسمتی از سهند ……………………………………………………………..69
3-8 ارزیابی منطقه ای در بلوار شهید ملکی …………………………………………………………….70
3-9 نتیجه گیری ارزیابی منطقه ای در بلوار شهید ملکی …………………………………………….73
3-10 نتیجه گیری ارزیابی منطقه ای در بلوار شهید باکری ………………………………………….77
3-11نتیجه گیری ارزیابی منطقه ای در بلوار شهید رجایی …………………………………………..81
3-12 تاثیر گذاری مناطق بریکدیگر ………………………………………………………………………81
3-13 نتیجه گیری از تاثیر گذاری مناطق بر یکدیگر …………………………………………………85
فصل چهارم
تجزیه تحلیل داده ها ……………………………………………………………………………………………87
پیداکردن الگوهای مناسب برای چیدمان ساختمانها و برجها ………………………………………87
4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………….88
4-2 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 1w از یکدیگر ………………………………………….89
4-2-1 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 1w از یکدیگر (به حالت دو بعدی،2D) ………89
4-2-2 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 1w از یکدیگر از نمای جانبی (به حالت دو بعدی،2D) ……………………………………………………………………………………………………….95
فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………….صفحه 4-2-3 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 1w از یکدیگر (به حالت سه بعدی،3D) …………………………99
4-3 نتیجه گیری آرایش ساختمانها با فاصله . 1w………………………………………………..105
4-4 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 2w از یکدیگر …………………………………………..106
4-4-1 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 2w از یکدیگر (به حالت دو بعدی،2D) …………………………….106
4-4-2 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 2w از نما ی جانبی (به حالت دو بعدی،2D) ………………………..111
4-4-3 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 2w از یکدیگر (به حالت سه بعدی،3D) ………..117
4-5 نتیجه گیری آرایش ساختمانها با فاصله 2w………………………………………………….121
4-6 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 3w از یکدیگر……………………………………………..122
4-6-1 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 3w از یکدیگر (به حالت دو بعدی،2D) ……….122
4-6-2 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 3w از نمای جانبی (به حالت دو بعدی،2D) ………………….127
4-6-3 بررسی چیدمان ساختمانها با فاصله 3w از یکدیگر (به حالت سه بعدی،3D) ………..132
4-7 نتیجه گیری آرایش ساختمانها با فاصله 3w……………………………………………………137
4-8 تغییر و بررسی چیدمان و آرایش ساختمانها …………………………………………………….138
4-8 -1 بررسی چیدمان ساختمانها با آرایش جدید1w-1 (به حالت دو بعدی،2D) …………………………..140
فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………….صفحه
4-8 -2 بررسی چیدمان ساختمانها با آرایش جدید1w-1(به حالت سه بعدی ، 3D) ………………………….144
4-8 -3 نتیجه بررسی چیدمان ساختمانها با آرایش جدید1w-1 ……………………………………..148
4-8 -4 بررسی چیدمان ساختمانها با آرایش جدید 2w-1 (به حالت دو بعدی،2D) ………………………149
4-8 -5 بررسی چیدمان ساختمانها با آرایش جدید 2w-1 (به حالت سه بعدی،3 D) ……………………………..154
4-8 -6 نتیجه بررسی چیدمان ساختمانها با آرایش جدید 2w-1 (به حالت سه بعدی،3D) ………………………………….159
فصل پنجم
بحث و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………….160
اثبات بهترین آرایش و چیدمان برای ساختمانها و برجها…………………………………………………………………………………….160
5-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………..161
5-2 گرافهای حاصل از آرایش 1w (در حالت دو بعدی2D,)………………………………………………………………………….162
5-3 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 1wو2w………………………………………………………………………………………………..176
5-4 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 2wو.3w……………………………………………………………………………………………….186
5-5 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 1wو 1w-1……………………………………………………………………………………………192
5-6 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 2wو 1w-1……………………………………………………………………………………………192
5-7 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 1w-1 و 2w-1 …………………………………………………………………………………….198
فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………….صفحه
5-8 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 2wو 2w-1 ……………………………………………………………………………198
5-9 نتیجه گیری از مقایسه چیدمان 3wو 2w-1 ………………………………………………………………………………………….199
5-10کارهای که در آینده قرار است انجام شود …………………………………………………………………………………………….202
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….203
فهرست جدول ها…………………………………………………………………………………………………صفحه
جدول 3-1:سرعت بادهای غالب در مردادماه 1393 شهر تبریز………………………………………………………………………………40
جدول 3-2:ادامه سرعت بادهای غالب در مردادماه 1393 شهر تبریز……………………………………………………………………..41
جدول 5-1:مقایسه کلی چیدمان 1wو2w …………………………………………………………………………………………………………….176
جدول 5-2:مقایسه کلی چیدمان 2wو 3w………………………………………………………………………………………………………….186
جدول 5-3:مقایسه کلی چیدمان 1wو1w-1………………………………………………………………………………………………………..192
جدول 5-4:مقایسه کلی چیدمان 2wو 1w-1……………………………………………………………………………………………………….192
جدول 5-5:مقایسه کلی چیدمان 2w-1 و 1w-1…………………………………………………………………………………………………198
جدول 5-6:مقایسه کلی چیدمان 2w-1 و 2w…………………………………………………………………………………………………….198
جدول 5-7:مقایسه کلی چیدمان 2w-1 و 3w……………………………………………………………………………………………………199
فهرست نمودار ها……………………………………………………………………………………………..صفحه
شکل 5-2: نمودار تغییرات سرعت در محل خط…………………………………………………………………………………………162
شکل 5-3: نمودار تغییرات انرژی جنبشی در محل خط …………………………………………………………………………….164
شکل 5-4: نمودار تغییرات اشفتگی سرعت در محل خط …………………………………………………………………………..165
شکل 5-5: گذرجریان در محل خط ………………………………………………………………………………………………………….166
شکل 5-7: نمودار تغییرات سرعت در محل خط…………………………………………………………………………………………..168
شکل 5-8: نمودار مقایسه تغییرات سرعت چیدمان 1wو2w……………………………………………………………………….169
شکل 5-9: نمودار تغییرات انرژی جنبشی در محل خط………………………………………………………………………………..170
شکل 5-10: نمودار مقایسه تغییرات انرژی جنبشی چیدمان 1wو2w……………………………………………………………171
شکل 5-11: نمودار تغییر شدّت آشفتگی در محل خط …………………………………………………………………………………172
شکل 5-12: نمودار مقایسه تغییرات شدّت آشفتگی سرعت چیدمان 1wو2w………………………………………………173
شکل 5-13: نمودار گذر جریان در محل خط ………………………………………………………………………………………………174
شکل 5-14: نمودار مقایسه گذر جریان چیدمان 1wو2w ……………………………………………………………………………175
شکل 5-16: نمودار تغییرات سرعت در محل خط…………………………………………………………………………………………178
شکل 5-17: نمودار مقایسه تغییرات سرعت چیدمان 2wو 3w…………………………………………………………………….179
شکل 5-18: نمودار تغییرات انرژی جنبشی در محل خط …………………………………………………………………………….180
شکل 5-19: نمودار مقایسه تغییرات انرژی جنبشی چیدمان 2wو 3w………………………………………………………….181
شکل 5-20: نمودار تغییرات شدّت آشفتگی سرعت در محل خط…………………………………………………………………..182
فهرست نمودار ها……………………………………………………………………………………………..صفحه
شکل 5-21: مقایسه تغییرات شدّت آشفتگی سرعت چیدمان 2wو 3w…………………………………………………………..183
شکل 5-22: نمودار گذر جریان در محل خط …………………………………………………………………………………………………184
شکل 5-23: نمودارمقایسه تغییرات گذر جریان در چیدمان 2wو 3w ………………………………………………………..185
شکل 5-25:نمودار تغییرات سرعت در محل خط…………………………………………………………………………………………….188
شکل 5-26:نمودار تغییرات انرژی جنبشی در محل خط………………………………………………………………………………….189
شکل 5-27:نمودار تغییرات شدت آشفتگی در محل خط ……………………………………………………………………………….190
شکل 5-28: نمودار تغییرات گذر جریان در محل خط……………………………………………………………………………………..191
شکل 5-30:نمودار تغییرات سرعت در محل خط ……………………………………………………………………………………………194
شکل 5-31:نمودار تغییرات انرژی جنبشی در محل خط…………………………………………………………………………………195
شکل 5-32:نمودار تغییرات شدّت آشفتگی در محل خط……………………………………………………………………………….196
شکل 5-33:نمودار تغییرات گذر جریان در محل خط……………………………………………………………………………………..197
شکل 5-34:نمودار مقایسه کلی سرعت در تمامی آرایشها …………………………………………………………………………….200
شکل 5-35:نمودار مقایسه کلی انرژی جنبشی در تمامی آرایشها ………………………………………………………………….200
شکل 5-36:نمودار مقایسه کلی شدت آشفتگی سرعتدر تمامی آرایشها ………………………………………………………..201
شکل 5-37:نمودار مقایسه کلی گذر جریان در تمامی آرایشها ……………………………………………………………………..201

فصل اوّل
کلیات
هوا شناسی
1-1مقدمه
امروزه به دلیل رشد بی رویه جمعیت و نیاز به سکونت، ایجاب کرده است که ساختمانهای بلند هر روز همانند قارچ از گوشه و کنار شهر سر به فلک زنند قبلا” در یک محله 8 متری شاید به زور 20 خانوار وجود داشت،امّا اکنون در همان محله با توجه به مجوز های شهرداری و نظام مهندسی حداقل 80 خانوار سکونت دارند و این فرآیند در تمام کلان شهر ها بچشم می خورد. حال این مسئله باعث می شود که تولید آلایندگی ها در شهرها افزایش یابد. چراکه افزایش جمعیت باعث افزایش خودروهای تک سرنشین و مسایلی دراین باب می شود. در سالهای قبل آب و هوا در منطقه آذر بایجان، دل نشین و خنک بود، ولی افزایش آلودگی ها به مرور زمان باعث تغییراتی در اقیلم منطقه شده است و اکنون افزایش دما باعث شده است که دیگر آب و هوا ی سابق وجود نداشته باشد. بارشهای برف و باران کاهش یافته و حتّی وزش بادها نیز کاسته شده است. امّا حجم آلایندگی ها هرروز نسبت به روز قبل بیشتر می شود. ساختمان سازیها، فضای سبز موجود در شهر را کاسته و بی آبی درختان موجود در شهر را خشکانده است.
تمام آلاینده های هوا که از منابع نقطه ای و سطحی منتشر می شوند توسط شرایط جوی و توپوگرافی انتقال، پراکنده یا متمرکز می شوند. سیکل انتقال آلاینده ها توسط هوا با انتشار آلاینده ها آغاز و به دنبال آن انتقال و پخش آنها در سرتاسر اتمسفر صورت می گیرد. این سیکل وقتی تکمیل می شود که آلاینده ها به فضا رها شوندوباز ازطریق باران بر سطوح گیاهان، حیوانات، خاک، آب و دیگر اشیاء ترسیب یابند. در بعضی موارد این آلاینده ها ممکن است توسط باد دوباره وارد اتمسفر شوند. در مناطقی مانند کلان شهر ها که شرایط توپوگرافی و جوی سبب تراکم و تجمع آلاینده ها می شوند، آلاینده ها ممکن است تخریب ساختمانها را تسریع و اثرات مضری بر سلامت عموم و هم چنین گیاهان منطقه داشته باشند.
در طی زمانی که آلاینده ها توسط جریان هوا منتقل می شوند، ممکن است دستخوش تغییرات فیزیکی یا شیمیایی شوند. اسماگ فتو شیمیایی که سبب تحریک چشم می شود، در اثر برهم کنش اکسید های نیتروژن هیدرو کربنها و انرژی خورشیدی در اتمسفر تشکیل می شود. نتایج چنین تغییر شکلهایی همواره مضر نبوده بلکه بعضی اوقات مفید می باشند. بعضی از نمکهای معدنی که برای زندگی گیاه ضروری اندنمونه ای
از چنین حالتی است.
در مناطق شهری بزرگ آلاینده ها ی منتشره، حاصل از منابع متعدد، متمرکز و نیز منابع سطحی بر فراز تمام منطقه جغرافیایی پراکنده می شوند. هر محل معینی در منطقه شهری آلاینده ها را از منابع مختلف در مقادیر متنوعی دریافت می نماید. لذا میزان انتقال یا انتشار آلاینده ها در هر منطقه بستگی به سرعت بادهای غالب و وجود ساختمانهای بلند دارد. درصورتی که غلظت یک آلاینده در یک ناحیه از حد مجاز تجاوز نکند، سهم هر کدام از منابع مجزا و منابع سطحی می بایست تعیین شود .
در این پایان نامه سعی شده است که با توجه به موقعیت جغرافیایی منطقه شهرستان تبریز جهت کاسته شدن از تمر کز آلاینده ها در فضای شهر به بررسی چیدمان ساختمانها و برجها جهت جلوگیری از تمرکزآلودگی هوا در سطح شهر پرداخته شود. سئوالی که در این پایان نامه مطرح می باشد این است که آیا می توان با چیدمان منظم و مشخص در ساختمانها و برجها به وزش باد اجازه داد، آلودگی را از بالای شهر تبریز دورکند؟ فرضیات مسئله چیست؟ در این پایان نامه تلاش شده است که نحوه چیدمان ساختمانهای بلند و برجها طوری در کنار هم قرار گیرند که باد یا نسیمی که در شهر می وزد بتواند در سطح شهر پیمایش بیشتری داشته باشد و با این پیمایش بتواند میزان انتقال، انتشار و پراکندگی آلودگی بهینه ای داشته باشد. برای این منظور ابتدا بافت کهنه و بافت جدید شهر بررسی می شود و سپس الگوهای مناسب را پیدا و آنها شبیه سازی می شوند تا نتیجه مناسب بدست آید امّا پیش از آن، یک نگاه اجمالی به فرآیند تولید باد و عوامل موثر در حرکت آن بررسی می شود، چرا که فرآینده اصلی در این تحقیق جریان باد و آرایش ساختمان ها می باشد. ]1[
اشعه خورشیدی 1-2
در مرز فوقانی اتمسفر زمین، میزان اشعه عمودی خورشید که ثابت خورشیدی نامیده می شود، 16/8 می باشد . حداکثر شدت بیشینه در طول موج های بین µm 4/0 و µm 8/0اتفاق می افتد که اساس قسمت مرئی طیف الکترو مغناطیسی است.
تقریبا” 42درصد این انرژی توسط اتمسفر فوقانی جذب می شودیا از طریق ابرها به فضا بازتابش می شود یابوسیله اتمسفر به سمت بالا پراکنده می شود یاتوسط سطح زمین باز تابش می گردد یانهایتا”بوسیله بخار آب وابرها جذب می شود . تقریبا” 47درصداشعه خورشید توسط سطوح آبی و خشکی زمین جذب می شود. زمین بعنوان یک جسم در درجه حرارت تقریبا” 17 درجه سانتی گراد پرتو با طول موج بلند را ساطع
می کند که حداکثر شدت آن بینµm4 وµm12(نزدیک ناحیه مادون قرمز)قرار دارد.مقدار زیادی از این اشعه توسط بخار آب و دی اکسید کربن در اتسمفر نزدیک سطح زمین جذب می شود. از آنجایی که بخار آب و دی اکسید کربن بخشی از اشعه خورشیدی را جذب می کند، اشعه های با طول موج بلند ساطح شده از سطح زمین را جذب می نمایند. لذا اثر کلی باعث گرمایش اتمسفر می شود که به آن اثر گل خانه می گویند.
از سوی دیگر یکی از نتایج صنعتی شدن جهان افزایش چشمگیر انتشار ذرات منتشره می باشد. مواد معلق در اتمسفر مانع عبور اشعه خورشیدی بطرف سطح زمین می شود. این اثر برعکس اثر غلظت های افزایش یافته دی اکسید کربن و بخار آب در اتمسفر است. این بدان معناست که این اثر باعث کاهش متوسط درجه حرات اتمسفری می شود . در صورتیکه آلاینده های منتشره توسط انسان بطور اساسی کنترل نشوند،پیش بینی اینکه کدامیک از این دو عامل در دهه های آینده درجه حرارت های اتمسفری را تحت الشعاع قرار می دهد مشکل است. ]1[
1-3 گردش باد
خورشید، زمین و اتمسفرزمین یک سیستم دینامیکی عظیمی را تشکیل می دهند. اختلاف درجه حرارت هوا منجر به گرادیانهای افقی فشار می شود که این امر به نوبه خود سبب حرکت افقی درجو زمین می گردد. بنابراین اختلاف درجه حرارت بین اتمسفر قطبین و استوا و همچنین اتمسفر موجود بر فراز قاره ها و بالای اقیانوسها باعث حرکت هوا در مقیاس بزرگی می شود. اگر زمین در حال چرخیدن نبود هوا تمایل داشت بطور مستقیم از نواحی پر فشار به نواحی کم فشار جریان یابد. پارامتر دیگری از باد که در هوا شناسی مد نظراست ،گرادیان باد است که در ارتباط با منحنی های هم فشار می باشد. در مسیر های منحنی گونه حرکت باد در اتمسفر زمین ودر حدود نواحی پرفشاروکم فشار،سرعت باد ثابت نبوده وهمواره دارای یک شتاب مرکز گرابنام ac برای باد مشهوداست. چنین مسیرهای قوس داری بخصوص در حدود نواحی پرفشاروکم فشار مشاهده می شوند. در نیم کره شمالی حرکت هوادر جهت خلاف عقربه های ساعت در مرکز کم فشار را سیلکون و حرکت در جهت عقربه های ساعت در حوالی مرکز پرفشار را آنتی سیلکون می نامند. شکل1-1بردار ac شتاب مرکز گرا به سمت داخل رادر یک انحنا به شعاع rنشان می دهد. در لبه های برجسته پر فشار و فرورفتگی کم فشار در اتمسفر (جایی که خمیدگی چشمگیری در مسیر بسته هوایی رخ داده است )، سرعت باد گرادیان تقریب بهتری نسبت به سرعت باد ژئوستروفیک برای وضعیت باد واقعی می باشد.
شکل 1-1:اثر نیروهای مختلف برجهت باد در ارتباط با نقاط هم فشار در اتمسفر.(الف)نیروی گرادیان فشاربه تنهایی،نقاط هم فشار موازی.(ب)نیروهای گرادیان فشار و کوریولیس،نقاط هم فشار موازی.(ج) نیروهای فشار و کوریولیس در تعادل ، نقاط هم فشار موازی.(د)نیروهای فشار و کورویولیس متعادل شده توسط شتاب ثقل ، نقطه هم فشار خمیده. ]1[
بادهای ژئوستروفیک و گرادیان در غیاب نیروی اصطکاک قابل ملاحظه، مفاهیم عملی هستند. به هر حال حرکت هوای نزدیک سطح زمین به وسیله اثرات اصطکاک ناهمواری های سطح کاهش می یابد. ناحیه عمودی بین سطح زمین و لایه های فوقانی اتمسفر، جایی که مفهوم باد گرادیان در آن صدق می نماید، را لایه مرزی زمینی می نامند. نرخ کاهش سرعت باد با ارتفاع و ضخامت لایه مرزی بستگی به ناهمواری سطح یا زمین ،بعلاوه گرادیان درجه حرارت در اتمسفر تحتانی دارد . زمانی که اثر این نیروی اصطکاک به نیروهای فشار و کوریولیس افزوده شود ،(در صورتی که مشاهده گری از بالا به سمت پایین یعنی زمین نگاه کند )حرکت هوا به میزان اندکی به سمت چپ باد گرادیان منحرف می شود .در واقع باد با زاویه کوچکی به سمت ناحیه کم فشار حرکت می کند. در واقع نیروی کوریولیس در اصطلاح جغرافیایی نیروی است که باعث می شود بادها در نیمکره شمالی کره زمینی در جهت پادساعتگرد بچرخند و به سمت قطب شمال حرکت کند و درنیمکره دیگر عکس آن.
تاثیر این نیرورا می توان به وضوح در تعیین جهت جریانات جبهه های آب و هوایی دید.این نیرو با عبارت زیر می توان بیان کرد.
Fcor=-2mwv
در این فرمول mجرم جسمwسرعت چرخش و vشعاع محور چرخش است.
نیروی فشار Fp، ثابت می ماند با این حال تعادل بین نیروی فشار و نیروی کوریولیس در باد گرادیان به اندازه تعادل این دو در باد ژئوستروفیک تداوم نمی یابد. حاصل این عدم تعادل این است که اکنون جهت باد به جای اینکه موازی با نقاط هم فشار باشد از نقاط هم فشار متمایل شده است . می بایست توجه نمود که در صورتیکه تمام شرایط دیگر یکسان باقی بمانند سرعت باد در این حالت کمتر از سرعت باد ژئوستروفیک است.] 1[
شکل 1-2:اثر نیروی اصطکاک بر جهت باد در لایه مر زی زمینی.]1[
1-4 پرو فیل سرعت باد
حرکت هوای نزدیک سطح زمین توسط اثرات اصطکاکی که متناسب با ناهمواری سطح است، کاهش
می یابد. بنابراین ماهیت زمین، موقعیت وانبوه درختان، موقعیت واندازه دریاچه ها، رودخانه، تپه ها
وساختمان ها، گرادیان های سرعت باد متفاوتی در جهت عمود بوجود می آورند. لایه هوایی که تحت تاثیر اصطکاک قرار می گیرد (لایه مرزی زمینی نامیده می شود)ازچندصدمتری تا چند کیلومتری بالای سطح زمین گسترش یافته است.
ارتفاع این لایه مرزی برای شرایط ناپاپداربیشترازشرایط پایداراست. بنابراین تحت شرایط اتمسفری ناپایدار، آلاینده ها درفاصله عمودی بیشتری پراکنده خواهندشد. این امرمنجربه کاهش غلظت آلاینده ها در پایین دست باد از منبع می گردد. پروفیل های معمول سرعت باددرطی شب پایدار می باشد، این پروفیل معمولا برای شب، رام تر (کم شیب تر) از پروفیل روز است. می بایست به این نکته توجه نمود که دراین مورد تغییر سرعت باد تقریبا” در ارتفاع600متری رخ می دهد. اثرکلی ناهمواری زمین بر پروفیل باد – سرعت در زمانی که ناهمواری سطح روبه کاهش باشد، ضخامت لایه مرزی از500 متر تا280 متر تغییر می یابد. با کاهش ناهمواری ها درسطح زمین، پروفیل در نزدیک سطح زمین شیب دار تر می گردد. ]1[
شکل 1-3:اثر ناهمواری زمین بر پروفیل باد-سرعت.مقادیر موجود در امتداد منحنی ها
بیانگر درصد-مقادیر بادگرادیان می باشد]1[
1-5 حداکثر ارتفاع اختلاط1
پراکندگی آلاینده ها در اتمسفر تحتانی عمدتا” به کمک اختلاط همرفتی و متلاطم انجام می گیرد. وسعت عمودی این اختلاط بطور روزانه وفصلی متغیر است وهمچنین متأثر ازخصوصیات توپوگرافی می باشد. هرچقدر وسعت عمودی بیشتر باشد، حجم بزرگتری از اتمسفر جهت رقیق نمودن غلظت مواد آلاینده دردسترس خواهد بود. اثرات شناوری حرارتی ارتفاع لایه اختلاط همرفتی که حداکثر اختلاط نامیده
می شودرامشخص می نماید. معمولا داده بصورت متوسط برای دوره یک ماهه می باشند، بنابراین مقادیر بصورت میانگین حداکثر ارتفاع اختلاط شناخته می شود. زمانی که توده هوا توسط اشعه خورشیدی در
سطح زمین گرم شود درجه حرارت آن ازهوای اطراف بالا تررفته و نیروی شناوری کسب می نماید.
شتاب شناوری ناشی از اختلاف درجه حرارت می باشد.برای یک جزءسیال در اتمسفر درحالت تعادل استاتیکی، مناسب می باشد.
(1-2) dp=-ρgdz
اکنون معادله مربوط به این بسته هوامشابه معادله قبلی بوده به استثنای اینکه حاوی عبارت اینرسی برای اثرشتاب است.برای چنین بسته هوایی ممکن است چنین نتیجه گیری شودکه:
(1-3)
در اینجا dv/dtشتاب بسته و ρ دانسیته بسته هوای گرم شده و ρ1 دانسیته هوای گرم نشده اطراف است فشار برای هوای گرم شده وهوای گرم نشده یکسان است. حال با ترکیب این دو رابطه وجایگزینیρوρ1
(MMD)( 1 ( MAXIMUM MIXING DEPTH
از رابطه گازهای ایده آل برای بسته هوای گرم شده وهوای اتمسفراطراف، (فشار ثابت)،لذا P=ρ1RT1=ρRTبا قرار دادن معادلات گازایده آل بجای ρو1ρدر رابطه، dv/dt، رابطه زیر حاصل می شود.
(1-4) شتاب شناوری dv/dt=((T1-T)/T)g=
بنظر می رسد که یک بسته هوا بعد از گرم شدن تا زمانی که درجه حرارت آن Tبرابردرجه حرارت اتمسفر T1 شود، به حرکت صعودی خود در اتمسفر محلی ادامه خواهد داد. در آن نقطه بسته هوا و اتمسفر اطراف آن به تعادل خنثی خواهند رسید و ارتفاع، حد لایه اختلاط همرفتی یا حداکثر ارتفاع اختلاط نامیده
می شود. این و ضعیت در شکل زیر نمایش داده می شود. ]1[
شکل 1-4: تعیین حداکثر ارتفاع اختلاط (MMD)تحت شرایط اتمسفری مختلف پروفیل آدیاباتیک ، پروفیل محیطی]1[
1-6 تلاطم
پراکندگی آلاینده های اتمسفر ی عمدتا” توسط دومکانیزم اصلی گردش اتمسفری انجام می گیرد، که
عبارتند از:باد وتلاطم اتمسفری، تلاطم اتمسفری بطور کامل شناخته نشده است . تلاطم در اتمسفر معمولاشامل آن دسته از نوسانات در جریان باد با تناوب بیش از 2سیکل بر ساعت(cycles/hr2) می باشد. نوسانات مهم دارای تناوب هایی در رنج cycle/s1-0/01می باشند . تلاطم اتمسفری ناشی از دو اثر ویژه است .
(الف)گرمایش اتمسفری که سبب جریانات همرفتی طبیعی میگردد(dp/dz) .
(ب) تلاطم مکانیکی که ناشی از اثرات برشی باد می باشد (du/dz).
اگر چه هر دوی این اثرات معمولادر هر شرایط اتمسفری وجود دارند امّا در آن شرایط هر یک از تلاطمهای مکانیکی یا تلاطم حرارتی (همرفتی) ممکن است بر دیگری غالب شوند. در روز های آفتابی که بادهای آرام وجود داشته باشند و گرادیان درجه حرارت به شدّت منفی باشد، گردبادهای حرارتی غالبند. تناوب این نوسانات چرخه ای می تواند در حد دقیقه باشد. از طرف دیگر گردبادهای مکانیکی در شب های پر باد با پایداری خنثی غالبند و نوسانات باد در این نوع گردبادها دارای دوره هایی در مقیاس ثانیه می باشد . تلاطم مکانیکی ناشی از حرکت هوای بالای سطح زمین است و تحت تاثیر موقعیت ساختمان ها و ناهمواری های نسبی زمین قرار می گیرد. یکی از مفید ترین توصیفات کمی تلاطم، ریشه میانگین مربع انحراف نوسانات باد در بعضی دوره ها معمولا یک ساعته می باشد این انحراف معیار ها (مقادیرσ)می توانند به برآوردهای پارامتری عمودی و افقی معادلات پراکندگی تبدیل شوند و با پایداری اتمسفری مرتبط گردند.] 1[
1-7 مشخصه های معمول ستون های دود ، دودکش
همانطور که قبلا” گفته شد پراکندگی آلاینده هادر اتمسفر توسط دو مکانیسم معمول انجام می گیرد باد و تلاطم اتمسفری.

اثرعامل اوّل باد صرفا” انتقال آلاینده ها به پایین دست منبع می باشد، عامل دوّم تلاطم اتسمفری باعث نوسان آلاینده ها از خط اصلی غلظت در جهت های عمودی و مقطع باد می شود. دو نوع تلاطم مکانیکی وهمرفتی معمولا بطور همزمان امّا درنسبت های متفاوت از یکدیگرتحت هرشرایط اتمسفری رخ
می دهند.بعلت این تغییرات، اشکال هندسی معمول ستون های دود منتشر شده از دودکشها کاملا متفاوت است. در شکل زیر شش نوع رفتار ستون دود نشان داده شده است. علاوه برتغییر معمول درشکل هندسی در پلان x-z، پروفیلهای سرعت ودرجه حرارت تقریبی نیز نشان داده شده است . امکان داردانتقال تدریجی از یک نوع به نوع دیگر اتفاق افتد.ستون دود حلقوی شکل زیر زمانی رخ می دهد که درجه بالایی از تلاطم همرفتی وجود داشته باشد همانطور که از شکل پیداست ستون دودحلقوی نشان دهنده نرخ کاهش سوپر آدیاپاتیک در اتمسفر است که منجر به ناپایداریهای شدیدی میگردد. ]1[
شکل 1-5: پروفیل معمول سرعت،پروفیل درجه حرارت و شکل ستون دود در محورx-zبرای شرایط اتمسفری مختلف(الف)حلقوی،(ب)قیفی،(ج)بادبزنی،(د)دودی ،(ه)بالا رونده ،(و)محبوس]1[
گردبادهای حرارتی ممکن است آن چنان بزرگ باشند که بخشی از ستون دود را برای دوره های زمانی کوتاهی به سطح زمین انتقال دهند. اگرچه گردبادهای بزرگ سبب پراکندگی آلاینده ها بر فراز منطقه وسیعی می گردند، امّا ممکن است غلظتهای بالایی در سطح زمین در مناطق محلی بوجود آید. بطور معمول ستون دود حلقوی در طی یک روز صاف که آفتاب شدید سطح زمین را گرم نموده وباد ملایمی می وزد اتفاق
می افتد. ستون دود قیفی اساسا” تحت شرایط اتمسفری خنثی و زمانی که تلاطم مکانیکی در مقیاس کوچک غالب باشد، رخ می دهد. چون که اثر گرمایش حرارتی در این حالت بسیار کم تر از ستونهای دودحلقوی است. در نتیجه حالت قیفی زمانی که آسمان در طی روز یا شب ابری باشد، اتفاق می افتد. در این شرایط معمولا”باد هااز متوسط تا شدید می باشد. پوشش ابر در طی روز از ورود اشعه خورشیدی و در طی شب از خروج اشعه زمینی جلوگیری می نماید. نصف زاویه این ستون دود مخروطی شکل تقریبا” 10درجه می باشد. برخلاف حالت حلقوی، در حالت قیفی قسمت عمده ای از غلظت آلاینده قبل از اینکه در سطح زمین به مقادیر قابل ملاحظه ای برسد به فا صله ای نسبتا” دوری در پایین دست بادمنتقل می شود. ستون دود بادبزنی در حالت نرخ کاهش درجه حرارت بسیار منفی که در اثر آن یک وارونگی سطحی شدید تا ارتفاع قابل ملاحظه ای در بالای ارتفاع دودکش بوجود آمده باشد، رخ می دهد. در این شرایط اتمسفر شدیدا” پایدار و تلاطم مکانیکی وجود ندارد. در صورتی که دانسیسته این ستون دود بطور قابل ملاحظه ای با اتمسفر اطراف متفاوت نباشد، ستون دود تقریبا” در ارتفاع ثابتی به سمت پایین دست باد انتقال می یابد. هم چنانکه قبلا” اشاره شد، وارونگیها در طی یک شب صاف یعنی زمانی که زمین به علت اشعه خروجی سرد شود، بوجود می آیند. وقتی از بالا به ستون دود باد بزنی که به سمت پایین دست باد انتقال می یابد نگاه کنیم، این ستون دود ممکن است در جهت افقی بصورت پر پیچ و خم دیده شود. زمانی که حالت بادبزنی وجود داشته باشد پیش بینی غلظت مواد آلاینده در پایین دست باد مشکل است. در این حالت آلاینده ناچیزی به سطح زمین می رسد .
حالت دود ی در شرایط آسمان صاف وبادهای ملایم تشکیل و در تابستان رایج تر است. خصوصیات معمول منطقه اطراف دودکش و موقعیت ساختمانهای مرتبط با دودکش اثر چشمگیری بر رفتار ستون دود دارد. شکل مجاوراثر یک ساختمان سدکننده برالگوی جریان باد را در زمانی که مانع در یک منطقه باز قرار گرفته باشد را نشان می دهد. توجه نمایید که ناحیه downwashجریان تنها در پایین دست باد (پشت) ساختمان بوجود می آید. همانطوری که توسط پروفیل سرعت پشت ساختمان نشان داده شده، جهت جریان در نزدیک سطح زمین برعکس می شود.
شکل 1-6: آرایش معمول الگوی جریان اطراف یک ساختمان با لبه تیز.]1[
شکل 1-7 قسمت الف نشان می دهد زمانی که دود کش بالا دست باد از یک ساختمان قرارگرفته باشد، اهمّیت اثر آئرودینامیکی برروی پراکندگی مواد آلاینده نمایان می شود. درحالتی که ارتفاع دودکش ناکافی باشد، جریان عبوری بالای ساختمان یک جریان معکوسی را بوجودمی آورد، بنحویکه غلظت های آلاینده در پایین دست باد در نزدیکی ساختمان بسیار افزایش می یابد. درصورتیکه ارتفاع دودکش کاهش یابد این شرایط بدتر می شود. زمانی که دودکش در پایین دست ساختمان قرارگرفته باشد شرایط مشابهی رخ می دهد.
شکل 1-7: اثر آئرودینامیکی پایین دست باد یک ساختمان از دودکش بر پراکندگی خروجی های گازی.]1[
شکل ب (شکل1-8)دودکشی را که برفراز یا کاملا” مجاور یک ساختمان باشدرا نشان می دهد. همچنان که در این شکل نشان داده شده، واضح است که خروجی از یک دودکش بلندبطورقابل ملاحظه ای تحت تاثیر downwashساختمان قرارنمی گیرد. تصوراینکه چه اتفاقی ممکن است رخ دهددرصورتیکه ارتفاع دودکش به مقدار کافی بلندتر از ساختمان نباشد، ساده است. درچنین شرایطی، براساس یک قاعده کلی برای جلوگیری از بوجودآمدن جریان آلاینده های دودکش به سمت زمین در نزدیکی ساختمان، ارتفاع دودکش می بایست حداقل 5/2برابر ارتفاع ساختمان باشد.] 1[
شکل 1-8:اثر یک دودکش واقع در بالا یا در مجاورت یک ساختمان اثر پراکندگی پایین دست باد. ]1[
1-8 انواع بادها از لحاظ نیرو
نیروهای صفرتا 2 (N) :سرعت باد تا 11 کیلومتر (صفر تا 7 مایل) در ساعت، هوا آرام یا دارای حرکت آهسته بوده و همراه با غبار و حرکت آهسته برگها می باشد.
نیروهای 3 تا 4 (N) : سرعت باد از 12 کیلومتر (8 مایل) در ساعت تا 29 کیلومتر ( 46 مایل) در ساعت می باشد. نسیم یا باد متوسط وجود دارد که پرچمها را به هم می‌زند، کاغذها را به هوا بلند می‌کند و به اطراف می‌برد و برگها و شاخه‌های کوچک درختان را حرکت می‌دهد.
نیروهای 5 تا6 (N): سرعت باد از 30 کیلومتر (19 مایل) در ساعت تا 50 کیلومتر (31 مایل) در ساعت است. باد نیمه قوی یا قوی وجود دارد و درختان کوچک و شاخه‌های بزرگ به حرکت در می‌آیند و اشیاء سبک در سطح زمین به اطراف پرتاب می‌شوند.
نیروهای7 تا 9(N): سرعت باد از 51 کیلومتر (39 مایل) تا 87 کیلومتر (54 مایل) در ساعت است. تند باد یا طوفان شدید وجود دارد. تمام درختان تکان می‌خورند، شاخه‌ها می‌شکنند و دودکشها و سقفهای خانه‌ها از جا کنده می‌شوند.
نیروهای 10 تا12 (N) : سرعت باد از 88 کیلومتر (55 مایل) در ساعت تا بیش از 23/0 کیلومتر (74 مایل) در ساعت می باشد. طوفان یا طوفان شدید وجود دارد. درختها از ریشه کنده می‌شوند و خرابیهای گسترده ایجاد می شود] .2[

فصل دوّم
پیشینه پژوهش:
سا ختمانهای بلند و تاثیر آن بر محیط زیست
2-1مقدمه
ساختمان سازی در هر استانی باید از اصول نظام مهندسی همان استان پیروی کند یعنی استاندارد مربوط به ساخت و ساز ساختمانها و برجها در هر استان همان نظام مهندسی آن استان می باشد.
مبحث ششم نظام مهندسی استان آذر بایجان شرقی به اجمال در ارتباط با اینکه ساختمانها و آپارتمانها چگونه ساخته شوند به وضوح قوانین و دامنه کاربرد آنها را بیان نموده است. این فرآیند در کشورهای آسیای شرقی، استرالیا و همچنین کشور های اروپایی و آمریکایی از لحاظ ساختن برجها و ساختمانهای بلند تحقیقاتی مناسب بعمل آمده است. آنچه امروز باید به آن توجه کرد تاثیر این سا ختمانها در زندگی روزمره انسانها می باشد. این ساختمانها چه تاثیری در محیط زیست و اقلیم منطقه خواهند داشت؟ موضوعی است که در هیچ یک از نظام مهندسیهای کشور مان بازگو و بررسی نشده است. خلعی که در این میان بوجود آمده است این است که آیا گسترش ساختمانهای بلند مشکل مسکن را کاهش می دهد ودر زیست گاه آنها تاثیر گذار می باشد؟ این فرآیند چگونه بررسی می شود؟

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

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

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

اینجا کلیک کنید

تحقیقاتی که در زمینه ساختمانهای بلند در کشورهای اروپایی وآمریکایی صورت گرفته است بصورت زیر می باشد.
شکل 2-1:تصویر ساختمانهای بلند در یکی از شهر های بزرگ دنیا ]3[
هر نوع استقراری از یک بنا یا مجموعه کالبدی دارای تأثیر ویژه ای بر روی اقلیم یا آب و هوای محیط
می باشد و خود نیز بسته به نحوه استقرار به گونه های مختلف از آب و هوا ی محیط بهره مند می گردد.
ساختمانهای بلند در این مورد تأثیر پذیری و تأثیر گذاری، نقش موثری ایفاد می نمایند. از میان عوامل اقلیمی نقش ساختمان های بلند در رابطه با تابش آفتاب و جریان باد در مجتمع های کالبدی دارای اهمّیت زیادی هستند.
2-2 تابش آفتاب 
آشکارترین جنبه تأثیرات اقلیمی یک ساختمان بلند ابتداممانعت از تابش آفتاب می باشد. به همین جهت اثرات تابش آفتاب در مجموعه های بلند مرتبه را به اختصار مورد بررسی قرار داده می شود.
مجموعه های بلند مرتبه و متراکم برای بهره مندی از تابش و نور آفتاب در مضیقه بیشتری قرار می گیرند، زیرا سایه ساختمانهای مجاور را بر خود دارند. فضاهای شهری نیز بدین جهت مکان هایی نامطلوب و سرد و تاریک می شوند. طبقات پایین ساختمانهای بلند و همچنین کوتاه مرتبه و فضاهای شهری محصور در میان بلند مرتبه ها در این حالت، بیش از همه در سایه قرار می گیرند نحوه استقرار پراکنده ی بلند مرتبه ها به لحاظ استفاده از تابش و نور خورشید دارای مزیت بیشتری نسبت به الگوی متراکم بلند مرتبه ها
می باشد.] 3[
شکل 2-2:تاثیر ساختمانهای بلند بر تابش نور خورشید]3[
2-2 -1 بهینه سازی ارتفاع ساختمانها با توجه به عوامل اقلیمی تابش
آشکارترین جنبه تاثیرات اقلیمی یک ساختمان بلند در رابطه با تابش آفتاب خود را نمایان می سازد. یک ساختمان بلند به تنهایی قابلیت بهره گیریی از تابش آفتاب را برای طبقات مختلف خود به بهترین وجه (بسته به نحوه قرار گیریی نسبت به زاویه تابش خورشید) فرا هم می آورد.
این قابلیت به ویژه هنگامی که ساختمان در یک فضای باز و گسترده و یا در یک مجموعه کالبدی کوتاهتر از خودش قرار می گیرد حائز اهمّیت می گردد زیر به علت بلندتر بودن بنا از بنا های مجاور طبقات آن (خصوصا” طبقات بالایی )بدون آنکه سایه ساختمانهایی مجاور را بر روی خود داشته باشد در نهایت درجه بهره مندی از نور و تابش آفتاب قرار می گیرد. ]3[
شکل 2-3: بررسی وضعیت خورشید و وضعیت ساختمانها]3[
امّا این قابلیت سودمند برای ساختمانهای بلند صرفا” برای خود ساختمان به تنهایی مطرح بوده و متاسفانه همراه با اثر نا مطلوب، سایه برای بافت مجاور خود می باشد. هر چقدر یک ساختمان بلند تر باشد سایه آن طولانی تر ومزاحمت آن برای بافت هم جوار خود بیشتر خواهد بود.
هنگامیکه ساختمانهای بلندی در همجواری هم قرار گیرندمشکل دو چندان می گردد. زیرا در این حالت خاصیت مفید ساختمانهای بلند در بهرمندی خود از تابش آفتاب نیز از بین می رود. ]3[
اهمّیت استفاده از نور خورشید در فصل زمستان و مخصوصا” در منا طق با آب و هوای سرد دو چندان
می گردد. لذاباید ارتفاع ساختمانها را باتوجه به فواصل بین آنها چنان انتخاب نمود که در فصل زمستان بر روی یک دیگر سایه اندازی نداشته باشند. اگر ارتفاع ساختمان با توجه به طول سایه انتخاب نشود سایه ساختمانها بر روی یکدیگر باعث محرومیت از نورخورشید می شود بنابراین برای جلو گیری از این امر فاصله بین ساختمانها باید بیش از طول سایه زمستانی باشد. طول سایه بستگی مستقیم به زاویه تابش دارد و زاویه تابش نیز در عرض های جغرافیایی مختلف، متغییر می باشد بدین ترتیب که هرچه از عرض های پایین به سمت عرض های با لا حرکت شود اندازه این زاویه نیز کوچکتر می شود.
برای محاسبه زاویه تابش خورشید در عرضهای مختلف از فرمول زیر استفاده می شود.
(2-1) H^ =L/tanα
که در این فرمول α زاویه تابش یا ارتفاع خورشید و میل خورشید و عرض جغرافیایی محل است.
شکل 2-4: پیدا کردن زاویه خورشید با توجه به ارتفاع ساختمان]3[
از آنجایی که مقدار L/tanα در فصول مختلف یعنی در حالات مختلف خورشید با توجه به فصل تغییر
می یابد. ]3[
2-3 جریان باد
شکل 2-5: بررسی برخور باد ،با یک ساختمان]3[
بررسی جریان باد در بافتهای شهری بویژه بافت های بلند مرتبه به دو لحاظ حائز اهمّیت فراوان است. ساختمانهای بلند یا توده های بلند مرتبه از سویی می توانند سبب تشدید نامطلوب جریان باد در خیابانهای شهری و فضاهای باز (میدان ها) گردند و از سویی دیگر نیز این قابلیت را دارند که باعث رکود و جلوگیری از جریان یافتن باد در فضاهای شهری شوند. در هر دو حالت بسته به شرایط مختلف، رکود یا شدت جریان باد  می تواند مطلوب یا غیر مطلوب ارزشیابی گردد، چنانکه در محیط های آلوده شهری، تشدید جریان هوا برای جلوگیری از سکون آن و تجمع آلودگی بسیار مفید و سودمند است، در حالی که در فضای دیگر، ممکن است شدّت  نامطلوب باد برای عابر پیاده و استفاده کننده از فضا، نامطلوب و ناراحت کننده باشد.
بطور کلی ساختمانهای بلند بسته به نحوه قرارگیری خود نسبت به جهت جریان باد، تأثیرات دوگانه ای بوجود می آورند که شامل تشدید یا رکود جریان باد است . ]3[
انواع مجموعه های ساختمانی از نظر گونه استقرار آنها در مقابل جریان باد عبارتند از :

Author: 92

دیدگاهتان را بنویسید