Том 38, номер 08, статья № 8

Аннотация:

Эффективное использование высотных труб для отвода продуктов сжигания углеводородного топлива на тепловых станциях позволяет существенно снижать уровни загрязнения атмосферного воздуха. Предложена модель оценки скоростей подъема и потоков плавучести дымовых выбросов от труб ТЭЦ на основе соотношений подобия и размерностей, гидродинамических моделей, спутниковой информации. Апробация модели проведена с использованием зимнего спутникового снимка дымовых шлейфов и их теней на земной поверхности применительно к высотным трубам Гусиноозёрской ГРЭС. Поля ветра и температуры атмосферного воздуха рассчитывались с помощью мезомасштабной модели WRF, адаптированной к Байкальской природной территории. Результаты проведенных исследований позволяют в условиях весьма ограниченной входной информации определять характеристики активной стадии подъема дымовых шлейфов и на основе оценок потоков плавучести контролировать режимы выбросов примесей от труб промышленных предприятий.

Ключевые слова:

атмосфера, загрязнение, тепловая станция, дымовой выброс, подъем шлейфа, модель оценивания, спутниковые наблюдения

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Балтер Б.М., Балтер Д.Б., Егоров В.В., Стальная М.В. Использование данных ИСЗ Landsat для определения концентрации загрязнителей в шлейфах от продувки газовых скважин на основании модели источника // Исслед. Земли из космоса. 2014. № 2. С. 55–66. DOI: 10.7868/S0205961414020031.
2. Грибков А.М., Чичирова Н.Д., Мирсалихов К.М. Определение траектории дымового факела с использованием спутниковых снимков // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26, № 3. С. 132–145. DOI: 10.30724/1998-9903-2024-26-3-132-145.
3. Тихонов Н.А., Захарова С.А., Давыдова М.А. Моделирование динамики образования шлейфа NO₂ от точечного источника // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 9. С. 722–727. DOI: 10.15372/AOO20200909; Tikhonov N.A., Zakharova S.A., Davydova M.A. Simulation of the dynamics of an NO₂ plume from a point source // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 1. P. 45–49.
4. Postylyakov O.V., Borovski A.N., Elansky N.F., Davydova M.A. Preliminary validation of high-detailed GSA/RESURS-P tropospheric NO₂ maps with alternative satellite measurements and transport simulations // Proc. SPIE. 2019. V. 11152. P. 106–112.
5. Sofiev M., Ermakova T., Vankevich R. Evaluation of the smoke-injection height from wild-land fires using remote-sensing data // Atmos. Chem. Phys. 2012. N 12. P. 1995–2006. DOI: 10.5194/acp-12-1995-2012.
6. Лупян Е.А., Барталев С.А., Балашов И.В., Егоров В.А., Ершов Д.В., Кобец Д.А., Сенько К.С., Стыценко Ф.В., Сычугов И.Г. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21-м веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 6. С. 158–175. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-158-175.
7. Briggs G.A. A Plume rise model compared with observations // J. Air Pollut. Control Association. 1965. V. 15, N 9. P. 433–438. DOI: 10.1080/00022470.1965.10468404.
8. Ванкевич P.E., Ермакова Т.С., Софиев М.А. Сравнение результатов вычисления высоты подъема струи дыма от лесных пожаров по полуэмпирическим формулам и одномерной модели BUOYANT // Ученые записки. 2011. № 19. С. 61–70.
9. Иванов Е.А., Клепикова Н.В., Троянова Н.И., Фреймундт Г.Н. Методы расчета подъема факела из вентиляционной трубы // Аппаратура и новости радиационных измерений. 2014. № 4. С. 18–32.
10. Мирсалихов К.М., Грибков А.М., Чичирова Н.Д. Аналитический обзор методик выбора оптимальных параметров дымовых труб // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 1. С. 131–145. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-1-131-145.
11. Верхозина Е.В., Сафаров А.С., Макухин В.Л., Верхозина В.А. Моделирование переноса выбросов твердых взвесей предприятиями теплоэнергетики на центральную экологическую зону Байкальской природной территории // Вода: химия и экология. 2017. № 11, 12(113). С. 20–27.
12. Obolkin V., Molozhnikova E., Shikhovtsev M., Netsvetaeva O., Khodzher T. Sulfur and nitrogen oxides in the atmosphere of Lake Baikal: Sources, automatic monitoring and environmental risks // Atmosphere. 2021. N 12. P. 1348. DOI: 10.3390/atmos12101348.
13. Tohidi A., Kaye N. Highly buoyant bent-over plumes in a boundary layer // Atmos. Environ. 2016. V. 131. P. 97–114. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2016.01.046.
14. Marro M., Salizzoni P., Cierco F., Korsakissok I., Danzi E., Soulhac L. Plume rise and spread in buoyant releases from elevated sources in the lower atmosphere // Environ. Fluid Mech. 2014. V. 14. P. 201–219.
15. Bhargava A. Effect of wind speed and stack height on plume rise using different equations // Int. J. Engin. Sci. Comput. 2016. V. 6, N 4. P. 3228–3234. DOI: 10.4010/2016.748.
16. Лукьянов А.Н., Ганьшин А.В., Юшков В.А., Вязанкин А.С. Траекторное моделирование средней атмосферы // Метеорол. и гидрол. 2021. № 9. С. 95–104. DOI: 10.52002/0130-2906-2021-9-95-104.
17. Maureeab D., Nadege M., Clappiera A. Multi-scale modeling of the urban meteorology: Integration of a new canopy model in the WRF model // Urban Clim. 2018. V. 26. P. 60–75.
18. Амикишиева Р.А., Рапута В.Ф., Леженин А.А. Оценивание траекторий подъема дымовых смесей от высотных труб по спутниковой информации // Вычислительные технологии. 2023. Т. 28, № 6. С. 6–16. DOI: 10.25743/ICT.2023.28.6.002.
19. Фадова А.А., Кучерик Г.В., Заблоцкая Е.В. Оценка качества атмосферного воздуха района размещения основной площадки акционерного общества «Интер РАО – Электрогенерация» // Энергетические установки и технологии. 2020. Т. 6, № 2. С. 138–145.
29. Skamarock W.C., Klemp J.B., Dudhia J., Gill D.O., Liu Z., Berner J., Wang W., Powers J.G., Duda M.G., Barker D.M., Huang X.Y. A Description of the advanced research WRF Version 4 // 2019. NCAR Tech. Note NCAR/TN-556+STR. 145 p. DOI: 10.5065/1dfh-6p97.
21. Weather Research and Forecasting (WRF) Model. URL: https://www.mmm.ucar.edu/weather-research-and-forecasting-model (last access: 17.10.2024).
22. Грибков А.М., Зройчиков Н.А., Прохоров В.Б. Формирование траектории дымового факела при наличии самоокутывания оголовка дымовой трубы // Теплоэнергетика. 2017. № 10. С. 51–59. DOI: 10.1134/S0040363617100034.
23. Рапута В.Ф., Леженин А.А. Оценка высоты подъема дымового шлейфа по спутниковым снимкам // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 6. С. 471–475. DOI: 10.15372/AOO20200609; Raputa V.F., Lezhenin A.A. Estimation of the altitude of smoke plumes from satellite images // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 5. P. 539–544.