Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 5. С. 88-100
Оценка характеристик дымовых шлейфов от труб тепловых станций по спутниковым снимкам
В.Ф. Рапута 1 , А.А. Леженин 1 , Р.А. Кузьминых 1 1 Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
Одобрена к печати: 30.07.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-5-88-100
Уровень загрязнения приземного слоя атмосферы существенно зависит от высоты подъёма дымового шлейфа, которая определяется динамическими и тепловыми характеристиками исходящих из труб смесей и метеорологическими условиями. Снимки из космоса позволяют в достаточно полной мере наблюдать движения в атмосфере дымовых шлейфов и их теневых изображений на земной поверхности. В работе на основе спутниковой информации и методов математического моделирования изучаются процессы распространения дымовых шлейфов от труб тепловых станций. Рассмотрены задачи оценивания их траекторий, предельных высот подъёма, динамических характеристик исходящих из труб дымовых смесей. В качестве базовых соотношений применяются зависимости, вытекающие из анализа размерности и подобия. С использованием зимних спутниковых снимков, данных аэрологического зондирования проведена апробация предложенных моделей и методов на дымовых шлейфах Ново-Иркутской ТЭЦ и Барнаульской ТЭЦ-3. Численно восстановлены траектории, высоты подъёма дымовых смесей, выполнены оценки начальных скоростей их выхода из высотных труб рассматриваемых тепловых станций. Результаты проведённых исследований на базе спутниковой информации позволяют осуществлять внешний контроль основных характеристик дымовых выбросов от тепловых станций и могут быть использованы для численного моделирования процессов распространения вредных примесей и при принятии решений по обеспечению качества атмосферного воздуха.
Ключевые слова: атмосфера, тепловая станция, спутниковые снимки, дымовой шлейф, высота подъёма, скорость выхода дымовых смесей, траектория, модель, аэрологические данные
Полный текстСписок литературы:
- Амикишиева Р. А., Рапута В. Ф., Леженин А. А. Оценивание траекторий подъема дымовых смесей от высотных труб по спутниковой информации // Вычисл. технологии. 2023. Т. 28. № 6. С. 6–16. DOI: 10.25743/ICT.2023.28.6.002.
- Аргучинцева А. В., Бегаева Д. А. Прогноз загрязнения атмосферы г. Иркутска от предполагаемых источников отопления планируемого мусороперерабатывающего комплекса // Изв. Иркутского гос. ун-та. Сер.: Науки о Земле. 2013. Т. 6. № 2. С. 57–64.
- 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.
- Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 448 с.
- 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.
- Грибков А. М., Чичирова Н. Д., Мирсалихов К. М. Определение траектории дымового факела с использованием спутниковых снимков // Изв. высш. учеб. заведений. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26. № 3. С. 132–145. DOI: 10.30724/1998-9903-2024-26-3-132-145.
- Загородских И. А. Исследование характеристик горения в кипящем слое и снижение загрязнения атмосферы теплоэнергетическими установками: на примере ТЭЦ-3 г. Барнаула: дис. … канд. техн. наук. Барнаул, 2006. 162 с.
- Зройчиков Н. А., Грибков А. М., Сапаров М. И., Мирсалихов К. М. Универсальная методика определения оптимальной скорости газов в газоотводящих стволах дымовых труб ТЭС // Теплоэнергетика. 2020. № 3. С. 15–23. DOI: 10.1134/S0040363620030066.
- Иванов Е. А., Клепикова Н. В., Троянова Н. И., Фреймундт Г. Н. Методы расчета подъема факела из вентиляционной трубы // Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ). 2014. № 4. С. 18–32.
- Лупян Е. А., Барталев С. А., Балашов И. В. и др. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 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.
- Метеорология и атомная энергия: пер. с англ. / под ред. Н. Л. Бызовой, К. П. Махонько. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 648 с.
- Мирсалихов К. М., Грибков А. М., Чичирова Н. Д. Аналитический обзор методик выбора оптимальных параметров дымовых труб // Изв. высш. учеб. заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 1. С. 131–145. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-1-131-145.
- СП 375.1325800.2017. Трубы промышленные дымовые. Правила проектирования. М.: Изд-во стандартов, 2018. 45 с.
- Ashrafi K., Orkomi A. A., Motlagh M. S. Direct effect of atmospheric turbulence on plume rise in a neutral atmosphere // Atmospheric Pollution Research. 2017. V. 8. Iss. 4. P. 640–651. DOI: 10.1016/j.apr.2017.01.001.
- Briggs G. A. A plume rise model compared with observations // J. Air Pollution Control Association. 1965. V. 15. Iss. 9. P. 433–438. DOI: 10.1080/00022470.1965.10468404.
- Hunt G. R. Classical plume theory: 1937–2010 and beyond // IMA J. Applied Mathematics. 2011. V. 76. P. 424−448. DOI: 10.1093/imamat/hxq056.
- Koushafar M., Sohn G., Gordon M. Deep convolutional neural network for plume rise measurements in industrial environments // Remote Sensing. 2023. V. 15. Iss. 12. Article 3083. DOI: 10.3390/rs15123083.
- Priestley C. H.B., Ball F. K. Continuous convection from an isolated source of heat // Quarterly J. Royal Meteorological Soc. 1955. V. 81. P. 144–157. DOI: 10.1002/qj.49708134803.
- Shalkouhi P. J. Prediction of stack plume rise // Ecological Engineering and Environment Protection. 2023. № 2. P. 29–33. DOI: 10.32006/eeep.2023.2.2933.
- Tory K. Models of buoyant plume rise. Report No. 451.2018. Melbourne: Bushfire and Natural Hazards CRC, 2018. 26 p.
- Walter C., Freitas S. R., Kottmeier C. et al. The importance of plume rise on the concentrations and atmospheric impacts of biomass burning aerosol // Atmospheric Chemistry and Physics. 2016. V. 16. P. 9201–9219. DOI: 10.5194/acp-16-9201-2016.
- Warren C. J., Paine R. J., Connors J. A. et al. Evaluation of a revised AERMOD treatment of plume dispersion in the daytime elevated stable layer // J. Air and Waste Management Association. 2022. V. 72. Iss. 9. P. 1040–1052. DOI: 10.1080/10962247.2022.2094031.
- Woods A. W. Turbulent plumes in nature // Annual Review of Fluid Mechanics. 2010. V. 42. P. 391–412. DOI: 10.1146/annurev-fluid-121108-145430.