Диссертация (1173069), страница 10
Текст из файла (страница 10)
На ИВ2 отмечается повышенный посравнению с ИВ1 и ПВ вклад тренд-циклической компоненты.Посколькуфункционированиеводозаборныхсооруженийосуществляется в условиях повышенных рисков вследствие повышенныхантропогеннойитехногеннойнагрузок,представляетсяинтереснымпроведение исследований, направленных на прогнозирование ТГМ и егокомпонентов в РЧВ.60КонцентрацияБДХ, мкг/дм3(ПВ)КонцентрацияХФ, мкг/дм3(ПВ)КонцентрацияДБХ, мкг/дм3(ИВ1)КонцентрацияБДХ, мкг/дм3(ИВ1)КонцентрацияХФ, мкг/дм3(ИВ1)4020202010100001510501010502001000882066104422000105050321032106040200604020061вКонцентрацияДБХ, мкг/дм3(ПВ)КонцентрацияХФ, мкг/дм3(ИВ2)3.02.01.51.00.50.02.051.000.0302010015105015432104321010КонцентрацияДБХ, мкг/дм3(ИВ2)КонцентрацияБДХ, мкг/дм3(ИВ2)105086420а10501.51.00.50.0б1.51.00.50.0Рисунок 12 – Истинные (а), сглаженные (среднегодовые (б) и скользящие средние (в))концентрации компонентов ТГМ на различных водозаборах, мкг/дм362в3.3 Моделирование прогнозирования концентрации ТГМНесмотря на то, что качество питьевой воды отвечает требованиямнормативных документов в отношении содержания ТГМ и его компонентов,поиск возможности прогнозирования представляется целесообразным.
Этосвязано с тем, что существует риск превышения нормативных уровнейконцентраций либо в целом по ТГМ, либо по его компонентам. Важноотметить, что, хотя ТХМ не является глобальным загрязнителем (вопубликованных данных свидетельств этому не найдено), тем не менее, егоприсутствие в питьевой воде определяется не только тем, что в схемеводоснабжения используются хлорсодержащие агенты, но и возможностьюпоступлениявречнуюводуврезультатепромышленныхсбросовпредприятий, производящих хлорорганические соединения. Так, имеютсясведения о том, что ТХМ может образовываться и при добыче полезныхископаемых, например, золота [119].Анализопубликованныхданныхпоказывает,чтофакторами,влияющими на процесс образования ТГМ, можно считать дозу хлора,количество гумуса в речной воде, время контакта воды с хлорсодержащимиагентами, pH, температура и др.
[60,72,74,162].Аналитическийконтролькачестваводынасооруженияхводоподготовки включает такие параметры, как мутность, цветность,окисляемость, и не предусматривает прямого определения предшественниковТГМ. В этой связи представляется обоснованным рассмотреть взаимосвязьмежду обобщенными показателями качества воды (мутность, цветность,окисляемость), дозой хлора и количеством образовавшихся ТГМ. Еще однимпараметром, который может оказывать влияние на концентрацию ТГМ впитьевой воде, является расход воды водохранилища, поскольку он взначительной степени определяет величину обобщенных показателейкачества воды за счет срыва донных отложений, смывов с береговой зоны ипо иным причинам [60,72,74,162].633.3.1 Моделирование содержания ТХМ в зависимости от времениВодозабор ПВ.
Как известно, среди общего количества образующихсяТГМ, на долю ТХМ приходится 70 - 90% [79]. Кроме того, коэффициенткорреляции между временными рядами суммарного содержания ТГМ и ТХМсоставляет 0,89, в то время как между БДХМ и ДБХМ 0,63 и -0,03соответственно. Представляется интересным проведение моделированиясодержания ТХМ на основании данных многолетней статистики содержанияэтого компонента в РЧВ исследуемых водозаборов. С этой целью построенвременной ряд содержания ТХМ (1995 - 2016 гг.) в питьевой воде водозабора160y = 0,044x + 20,11140120R² = 0,03100806040200191725334149576573818997105113121129137145153161169177185193201209217225233241249257Концентрация ТХМ, мкг/дм3ПВ (РЧВ2) и найдено линейное уравнение тренда (рис.13)Рисунок 13 - Временной ряд содержания хлороформа в РЧВ2 ПВ(1995 - 2016 гг.), мкг/дм3Расчет по уравнению тренда свидетельствует об отсутствии связимежду истинными и рассчитанными значениями содержания ТХМ (R2 =0,032), что не позволяет использовать уравнение при моделировании.Можно предположить большую связанность между расчетными иэкспериментальнымизначениями,еслипровестисортировкуэкспериментальных значений.
Вследствие этого нами проведена сортировкафактических концентраций ТХМ от больших значений концентраций кменьшим и построены ряды пределов измерения концентрации с учетомошибки определения ТХМ (рис.14а).64120.0аy = -0,213x + 53,67R² = 0,893100.080.060.060.040.040.020.020.00.00.011019283746556473829110010980.0в30.012.0y = -0.149x + 24.569R² = 0.994y = -0.159x + 7.639R² = 0.8696г10.025.08.020.06.015.010.04.05.02.00.00.0110192837465564738291100109Концентрация ТХМ, мкг/дм335.0y = -0.4017x + 64.209R² = 0.8933б100.0123456789111133155177199221243Концентрация ТХМ, мкг/дм3120.0147 10 13 16 19 22 25 28 31Рисунок 14 - Отсортированные временные ряды содержания ТХМ в РЧВ2 ПВПослеистиннымисортировкисоотношениеконцентрациямимеждусвидетельствуетлинейнымовысокойтрендомсилеисвязи(R2 = 0,89).
Следует учитывать, что при определении содержания ТХМошибка прогноза при концентрациях менее 7,0 мкг/дм3 составляет 42%, аболее 7,0 мкг/дм3 - 26%. В этой связи представляется обоснованнымподелить весь ряд измерений на три области (рис.14 б, в, г). Первая областьсоответствует концентрациям ТХМ до 7 мкг/дм3 , вторая и третья области два равных по количеству измерений отрезка.
Такой подход позволитполучить уравнение тренда для областей концентраций выше ПДК, дляконцентраций,составляющихобластьриска,атакжедлянизкихконцентраций, ошибка определения которых составляет 42%. Временной рядсодержания ТГМ (рис.13) показывает, что превышения ПДК являютсядовольно редкими событиями, а основное количество измерений показываетзначение содержания ТХМ в пределах 12 - 40 мкг/дм3.65Уравнения трендов для выделенных областей свидетельствуют овысокой и весьма высокой силах связи, что является вполне приемлемым дляиспользования линейных зависимостей (табл.18).Однако возникает проблема, связанная с определением времени для техили иных событий появления значений ТХМ.
Представляется интереснымпровести поиск связи между значениями ТХМ и временными периодами, вкачестве которых удобно использовать месяц.Таблица 18 - Уравнения тренда и значения коэффициентов детерминацииОбластьУравнение трендаR2полный ряд (а)-0,213х + 53,670,893область 1 (б)-0,401х + 64,200,893область 2 (в)-0,149х + 24,560,994область 3 (г)-0,159х + 7,6390,869Нами рассчитаны средние месячные значения концентраций по ТГМ иего компонентам за периоды 1995-2016 гг. и 2005-2016 гг.Визуальное сравнение полученных данных ха период 1995 - 2016 и2005 - 2016 гг. свидетельствует о сохранении общих тенденций в измененииТХМ (рис.15).абРисунок 15 - Средние месячные концентрации ТХМ за периодыа - 1995-2016 гг.
б - 2005-2016 гг.66Выше представлены результаты обработки временных рядов такимиметодами, как ранжирование и метод анализа временных рядов сопределениемсезоннойсоставляющей.Полученныерезультатысвидетельствуют о том, что сезонность оказывает заметные влияния наформирование ТХМ. Так, в результате ранжирования (см.
п.3.2) выявлено,что на водозаборе ПВ ранги в период 1995 - 2002 гг. и 1995 - 2013 гг.практически не отличаются, т.е. годовая тенденция загрязненности питьевойводы ТГМ осталась практически неизменной. Метод анализа временныхрядов показывает, что сезонная компонента на ПВ составляет около 40%.Выше указывалось, что сформировать прогнозные модели на уровнелинейных трендов с учетом всего времени наблюдений представляетсяневозможным. В этой связи предпринята попытка учета временныхпериодов, в качестве которых используется месяц.2016201020072004200119982013619951998200120042007201020132016y = 0.0451x + 39.492R² = 0.00032016920132010200720042001y = 0.968x + 26.881R² = 0.1475199880.070.060.050.040.030.020.010.0-19952016201320102007y = 0.2417x + 6.7875R² = 0.0814199520162013201020072004199820016720042016201320102007200420011998y = 0.4097x + 42.7948R² = 0.01200180.070.060.050.040.030.020.010.0-7y = 1.7643x + 27.807R² = 0.158180.070.060.050.040.030.020.010.0-y = 0.4213x + 12.389R² = 0.092919952016201320102007200420011998y = 0.3878x + 7.2157R² = 0.198751995199820012004200720102013201680.070.060.050.040.030.020.010.0-380.070.060.050.040.030.020.010.0-y = 0.5896x + 5.9455R² = 0.217219952016201320102007200420014199580.070.060.050.040.030.020.010.0-1998y = 0.7426x + 9.7819R² = 0.1782199580.070.060.050.040.030.020.010.0-280.070.060.050.040.030.020.010.0-19981199580.070.060.050.040.030.020.010.0-20162013201020072004200119981995y = 0.6227x + 23.474R² = 0.075180.070.060.050.040.030.020.010.0-11y = 0.6669x + 15.424R² = 0.218180.070.060.050.040.030.020.010.0-12y = 0.2775x + 17.371R² = 0.0519951998200120042007201020132016101995199820012004200720102013201680.070.060.050.040.030.020.010.0-Рисунок 16 - Значения истинных концентраций ТХМ по месяцам за период1995 - 2016 гг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
