อิทธิพลของสัณฐานวิทยาของเมืองต่อการสะสมของ PM2.5 ที่ระดับทางเท้า: กรณีศึกษาสยามสแควร์ กรุงเทพมหานคร

บทคัดย่อ

การศึกษานี้มุ่งเน้นวิเคราะห์อิทธิพลของสัณฐานวิทยาของเมืองที่มีผลต่อความเร็วลมภายนอกอาคารและการสะสมของมลพิษทางอากาศที่ระดับทางเท้าในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของการใช้ประโยชน์ที่ดินสูง เพื่อหาแนวทางในการออกแบบและวางผังอาคารที่สามารถเพิ่มการระบายอากาศและลดการสะสมของมลพิษ โดยใช้กรอบแนวความคิดการทดลองวางผังอาคารในพื้นที่กรณีศึกษา ได้แก่ หุบเขาถนนพระราม 1 และพื้นที่สยามสแควร์ ในเขตปทุมวัน กรุงเทพมหานคร ภายใต้แนวคิดเมืองที่เติบโตเต็มที่ และใช้การจำลองพลศาสตร์ของไหลภายนอก (External CFD) ของโปรแกรม DesignBuilder เวอร์ชัน 6.1.0.6 เพื่อประเมินความเร็วลมภายนอกอาคารเปรียบเทียบกับความเร็วลมเป้าหมายที่สามารถลดการสะสมของฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) โดยอ้างอิงข้อมูลความเร็วลม
รายชั่วโมงเฉลี่ยคาบ 10 ปี (พ.ศ. 2553-2562) และทิศทางลมหลักของสถานีตรวจวัดอากาศกรุงเทพมหานคร
โดยความเร็วลมตั้งต้นที่ระดับความสูง 10 เมตรเหนือพื้นดินเป็น 1 เมตรต่อวินาที และทิศทางลมหลักของพื้นที่ศึกษา 2 ทิศทาง ได้แก่ ลมจากทิศใต้และทิศตะวันตก ทำการศึกษาใน 3 ประเด็น ได้แก่ 1) ศึกษาอิทธิพลของรูปทรงอาคาร (Building shape) 3 แบบ ได้แก่ สี่เหลี่ยม วงรี และสามเหลี่ยม โดยกำหนด BCR เป็น 35-36% (ค่าต่ำสุดที่เป็นไปได้)
2) ศึกษาอิทธิพลของ BCR สามระดับ ได้แก่ 35-36%, 50% และ 70% โดยใช้ผังอาคารสี่เหลี่ยม และ 3) ศึกษาอิทธิพลของตำแหน่งพื้นที่ว่างระดับพื้นดิน 5 รูปแบบ โดยใช้ผังอาคารสี่เหลี่ยมและ BCR 50%

ผลการศึกษาพบว่า 1) รูปทรงอาคารมีอิทธิพลต่อการไหลเวียนของอากาศในกรณีศึกษาพื้นที่หุบเขาถนนบริเวณสยามสแควร์เพียงเล็กน้อย โดยผังอาคารสี่เหลี่ยมมีร้อยละของพื้นที่ความเร็วลมเป้าหมายสูงที่สุด รองลงมาคือ ผังอาคารวงรี และผังอาคารสามเหลี่ยม ตามลำดับ 2) BCR มีอิทธิพลชัดเจน พบว่า BCR ที่ต่ำสุด (35-36%) มีร้อยละของพื้นที่ความเร็วลมเป้าหมายสูงที่สุด ในขณะที่ BCR สูงขึ้น (50-70%) ไม่สามารถช่วยลดการสะสมของ PM2.5 ได้ภายใต้เงื่อนไขลมตั้งต้นของการศึกษา 3) ตำแหน่งของพื้นที่ว่างระดับพื้นดินมีอิทธิพลเพียงเล็กน้อย โดยการวางพื้นที่ว่างให้อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของอาคารส่งผลให้การไหลเวียนอากาศในกรณีศึกษาพื้นที่หุบเขาถนนบริเวณสยามสแควร์ดีกว่าการวางพื้นที่ว่างรอบด้าน และการสลับตำแหน่งพื้นที่ว่างไม่สามารถช่วยลดการสะสมของฝุ่นละอองได้ นอกจากนี้ยังพบว่า อัตราส่วนของหุบเขาถนนเฉลี่ย (H/W) หรือความสูงของอาคารต่อความกว้างของถนนในกรณีศึกษาพื้นที่หุบเขาถนนบริเวณสยามสแควร์ มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับการไหลเวียนของอากาศ กล่าวคือ เมื่ออาคารมีความสูงมากกว่าความกว้างของถนนจนทำให้อัตราส่วน H/W สูงขึ้น จะช่วยส่งเสริมการไหลเวียนของอากาศภายในหุบเขาถนน และลดการสะสมของ PM2.5 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน อัตราส่วนความยาวต่อความกว้างของอาคารเฉลี่ย (L/W) มีความสัมพันธ์เชิงลบกับการไหลเวียนของอากาศ กล่าวคือ เมื่ออาคารมีความยาวมากกว่าความกว้างจนทำให้อัตราส่วน L/W สูงขึ้น จะส่งผลให้การไหลเวียนของอากาศลดลง และอาจเพิ่มการสะสมของ PM2.5 ได้ ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าปัจจัยทางสัณฐานวิทยาของเมืองเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการไหลเวียนของอากาศและการสะสมของ PM2.5 ในกรณีศึกษาพื้นที่หุบเขาถนนบริเวณสยามสแควร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของกรุงเทพมหานครซึ่งมีความเร็วลมตั้งต้นในระดับต่ำเกือบตลอดทั้งปี การออกแบบวางผังอาคารและพื้นที่ว่างในเมืองที่เหมาะสมจึงเป็นแนวทางหนึ่งที่ช่วยส่งเสริมให้สภาพแวดล้อมเมืองดีขึ้นได้