Диссертация (1173069), страница 11
Текст из файла (страница 11)
(ПВ)Можно отметить, что повышенными концентрациями характеризуютсялетние месяцы (июнь, июль, август), меньшими - февраль - апрель, ноябрь,декабрь.Полученные данные свидетельствуют о том, что коэффициентдетерминации уравнения тренда для отдельных месяцев повышается посравнению с коэффициентом детерминации уравнения тренда всеговременного периода (рис.16). Тем не менее, даже в лучшем случае (дляноября) коэффициент корреляции составляет 0,48 (умеренная сила связи пошкалеЧеддока).Такимобразом,попыткапостроениявременнойзависимости по определенным временным периодам года (месяцам) хоть инесколько улучшает, но тоже не позволяет использовать уравнения дляпрогнозирования.Водозабор ИВ2. Аналогично вышеприведенным, проведены расчетыдля инфильтрационного водозабора ИВ2.С целью моделирования содержания ТХМ в РЧВ3 на основанииданных многолетней статистики построен временной ряд содержания ТХМ(1995 - 2016 гг.) в питьевой воде водозабора ИВ2 (РЧВ3) и найдено линейноеуравнение тренда (рис.17).68y = 0.0097x + 3.8272R² = 0.066415.010.05.0-110192837465564738291100109118127136145154163172181190199208217226235244253262Концентрация ТХМ, мкг/дм320.0Рисунок 17 - Временной ряд содержания хлороформа в РЧВ2 ИВ2 (1995 2016 гг.), мкг/дм3Расчет по уравнению тренда показывает отсутствие связи междуистинными и рассчитанными значениями содержания ТХМ (R2 = 0,067), чтосвидетельствует о невозможности его использования для моделирования.Далее истинные концентрации ТХМ отсортированы от больших значений кменьшим (рис.18).
Весь период наблюдений разбит на две области. В первуюобласть входят значения концентраций более 7 мкг/дм3, во вторую - меньшеэтого значения) (рис.18 б, в).Сортировка позволяет получить высокий коэффициент корреляциимежду истинным содержанием ТХМи значениями, найденными поуравнению тренда, для всего ряда и для каждой из выделенных областей (r =0,86, 0,86 и 0,94 соответственно). Однако полученные уравнения непозволяют определять временя появления того или иного значениясодержания ТХМ. Вследствие этого проведен поиск связи между значениямиТХМ и временными периодами, в качестве которых удобно использоватьмесяц (рис.19).69Концентрация ТХМ, мкг/дм325y = -0,137x + 13,29R² = 0,7432015Нижний пределВерхний предел10Истинные концентрации501 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58Концентрация ТХМ,мкг/дм32520y = -0.0308x + 6.8912R² = 0.8889Истинные12y = -0.1398x + 13.341R² = 0.743810бв815Нижнийпредел610концентрации45Верхнийпредел2001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 531 6 111621263136414651Рисунок 18- Отсортированные временные ряды содержания ТХМ в РЧВ2 ПВ4y = 0.0604x + 3.174R² = 0.0191995199820012004200720102013201616.014.012.010.08.06.04.02.0-19951998200120042007201020132016y = 0.1119x + 2.0491R² = 0.181216.014.012.010.08.06.04.02.0-5y = 0.1683x + 3.0851R² = 0.1641703y = 0.0383x + 2.4509R² = 0.027819951998200120042007201020132016216.014.012.010.08.06.04.02.0-16.014.012.010.08.06.04.02.0-6y = 0.1537x + 5.8599R² = 0.111919951998200120042007201020132016y = -0.0322x + 4.7856R² = 0.007816.014.012.010.08.06.04.02.0-1995199820012004200720102013201611995199820012004200720102013201616.014.012.010.08.06.04.02.0-y = 0.1681x + 2.9312R² = 0.246y = 0.1449x + 5.4187R² = 0.133316.014.012.010.08.06.04.02.0-16.014.012.010.08.06.04.02.0-11y = 0.0835x + 3.3401R² = 0.0845919951998200120042007201020132016y = 0.2479x + 2.7658R² = 0.440616.014.012.010.08.06.04.02.0-12y = 0.0981x + 3.3677R² = 0.072319951998200120042007201020132016101995199820012004200720102013201616.014.012.010.08.06.04.02.0-819951998200120042007201020132016y = 0.1225x + 6.4818R² = 0.052616.014.012.010.08.06.04.02.0-1995199820012004200720102013201671995199820012004200720102013201616.014.012.010.08.06.04.02.0-Рисунок 19 - Значения истинных концентраций ТХМ по месяцамза период 1995 - 2016 гг.
(ИВ2)Невысокие значения коэффициентов детерминации не позволяютприменять полученные уравнения для прогнозирования содержания ТХМ.3.3.2 Выявление связи между содержанием ТГМ и дозой хлораКачественное обеззараживание воды определяется правильностьювыбора дозы агента, используемого для обеззараживания воды [98,145].Используется такое количество хлорсодержащего агента, которое способнообеспечить хороший бактерицидный эффект и наличие в воде 0,3 - 0,5 мг/дм3остаточного активного хлора после 30-ти минутного контакта воды с хлоромлетом и 1 - 2 ч зимой [145].Доза хлора представляет собой сумму хлорпотребности воды (токоличество хлора, которое идет на окисление органических веществ,содержащихся в воде) и остаточного хлора. Доза хлора рассчитана исходя ихданных по среднему месячному значению подачи воды за сутки (м 3/сут) и71среднему количеству потраченного хлора в сутки (кг/сут) путем делениявторого параметра на первый.
В результате получаются средние значениядозы хлора для каждого месяца.Водозабор ПВ. ПВ является водозабором ковшового типа, забор водыосуществляется непосредственно из реки. Очистные сооружения состоят изстанцииультрафиолетовогообеззараживания,микрофильтров,горизонтальных отстойников и скорых фильтров. Процесс хлорированияпроходит в два этапа: первый – непосредственно после забора воды (передмикрофильтром), второй – перед поступлением в РЧВ.Анализ временного ряда суммарной дозы хлора на ПВ показывает4.0y = -0.0032x + 2.0327R² = 0.14393.02.01.0201720162015201420132012201120102009200820072006200520042003200220012000-1999Доза хлора, мг/дм3тенденцию ее снижения (рис.20)ГодРисунок 20 – Временной ряд суммарной дозы хлора на водозаборе ПВ,мг/дм32.5160Доза хлора, мг/дм32.01.51.060400.5200199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520160.0Суммарная концентрация ТГМ, мкг/дм3y = -0.0016x + 0.6367R² = 0.1153y=-0.0015x+ 1.3868120R² = 0.0664100y = 0.0237x + 28.10480R² = 0.0069140ГодДозапервич.,мг/дм3Дозавторич.,мг/дм3суммаТГМРисунок 21 – Временные ряды первичной и вторичной доз хлора (мг/дм3),суммарной концентрации ТГМ (мкг/дм3) на водозаборе ПВ72Важно отметить снижение первичной и вторичной доз хлора снезначительным ростом тренда суммарной концентрации компонентов ТГМ(рис.21).Декомпозиция временного ряда суммарной дозы хлора на ПВпоказывает, что доминирующей является случайная компонента.
Большеезначение случайной и меньшее сезонной и тренд-циклической компонентвыявленыдляКоэффициентвременногокорреляциирядамеждувторичнойвременнымидозыхлорарядами(табл.19).первичнойивторичной доз хлора составляет 0,21.Таблица 19 – Результаты расчета декомпозиции временных рядов суммарной,первичной и вторичной доз хлора методом скользящего среднего на ПВ,%КомпонентаДоза хлораtrt+сtsttпервичная12,335,352,4вторичная2,321,875,9суммарная8,538,852,7Результаты расчета коэффициента корреляции показали умереннуюсилу связимежду временнымирядамисуммарнойдозыхлораиконцентрацией ТХМ, а также между временными рядами суммарной дозыхлора и суммарной концентрацией ТГМ (r равны 0,48 и 0,46 соответственно).Слабая сила связи выявлена между рядами дозы хлора и БДХМ, ДБХМ(r равны 0,20 и -0,25 соответственно) (табл.20).Таблица 20 – Значения коэффициентов корреляции между дозой хлора иконцентрацией ТГМ и компонентовКомпонент ТГМТХМБДХМДБХМТГМr0,480,20-0,250,46R20,230,040,060,21F22,361,461,5216,18Параметр73Оценка расчетных концентраций бромсодержащих компонентов ТГМ спомощью линейных уравнений зависимости «концентрация ТГМ – дозахлора» выявила среднюю относительную ошибку прогноза на уровне 80% инизкое значение коэффициентов детерминации (0,04 - 0,23) (табл.21).Таблица 21 - Параметры1 линейного соотношения вида«концентрация ТГМ – доза хлора»КомпонентkbR2SТГМ (i=1)15,27,40,219,6ТХМ (i=2)14,74,30,218,0БДХМ (i=3)0,62,50,02,1ДБХМ (i=4)-0,20,60,10,4уi = ki×ДCl + biА, %59,966,094,798,6F58,865,68,612,7Линейные зависимости дозы хлора и ТГМ, ТХМ и БДХМ симбатны, адозы хлора и ДБХМ антибатны.
Вероятно, это связано с низкими200180160140120100806040200Концентрация ХФ, мкг/дм3Суммарная концентрацияТГМ, мкг/дм3концентрациями ДБХМ в питьевой воде и высокой ошибкой определения.y = 15.163x + 7.3578R² = 0.2131-5.0010.00160140120100806040200-25Концентрация ДБХ, мкг/дм3Концентрация БДХ, мкг/дм3Доза хлора, мг/дм320y = 0.6395x + 2.4923R² = 0.0392151050-2.004.006.00Доза хлора,8.00y = 14.67x + 4.2933R² = 0.232210.00мг/дм32.0043.532.521.510.504.00 6.00 8.00Доза хлора, мг/дм310.00y = -0.1469x + 0.5722R² = 0.0652-2.004.006.00Доза хлора,8.0010.00мг/дм3Рисунок 22 – Линейные зависимости «доза хлора – концентрация ТГМ икомпонентов» на ПВЗдесь и далее R2 – коэффициент детерминации; S - оценка среднеквадратичного отклонения; F – Fстатистика распределения Фишера; A - средняя относительная ошибка аппроксимации; r - коэффициентпарной корреляции; R - коэффициент множественной корреляции.174Рассчитаны средние величины содержания ТГМ и их компонентов идоз хлора по месяцам за период 1995-2016 гг.
(табл.22).Таблица 22 - Средние месячные значения дозы хлора, ТГМ, ТХМ, ДБХМ,БДХМ, ТБМ на ПВ за 1995-2016 гг.НомермесяцаСуммарнаядозахлора,мг/дм3ТГМ,мкг/дм3ТХМ,мкг/дм3БДХМ,мкг/дм3ДБХМ,мкг/дм3ТБМ,мкг/дм31234567891011121,411,141,031,521,982,532,212,131,781,621,541,5322,516,713,314,920,145,756,555,746,336,929,126,519,013,510,012,518,842,551,249,840,431,925,123,02,82,82,72,11,33,15,15,65,64,63,73,20,60,40,60,30,00,10,30,30,30,40,30,30,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,0060.050.02.5а40.02.0б1.5первичная дозахлора1.0вторичная дозахлора0.5суммарная дозахлора30.020.010.00.00.01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Рисунок 23 – Средние значения по месяцам в период 1995-2016 гг.
на ПВа) суммарная концентрация ТГМ, мкг/дм3; б) первичная, вторичная и суммарная дозыхлора, мг/дм3Значение r между временными рядами дозы хлора и суммарнойконцентрации ТГМ показало высокую силу связи (0,77) (рис.23). Помимоэтого, высокое значение коэффициента корреляции выявлено между дозойхлора и концентрацией трихлорметана (0,84). Найдены параметры линейных75зависимостей «средняя месячная концентрация ТГМ и компонентов средняя месячная доза хлора» (табл.23).Таблица 23 - Параметры линейного соотношения вида у* = k×ДCl + b«средняя месячная концентрация ТГМ – средняя месячная доза хлора» исредняя относительная ошибка истинных и расчетных значений ТГМКомпонентkbR2SFА, %ТГМ27,1-15,30,610,315,524,9ТХМ27,1-17,90,78,919,824,5БДХМ1,01,80,11,41,246,4ДБХМ-0,30,90,60,110,983,560.050.040.030.020.010.00.0Концентрация ТХМ,мкг/дм3Суммарнаяконцентрация ТГМ,мкг/дм3*В качестве параметра у могут выступать суммарная концентрация ТГМ (мкг/дм3);концентрации трихлорметана (мкг/дм3); бромдихлорметана (мкг/дм3); дибромхлорметана,(мкг/дм3).y = 27.804x - 15.287R² = 0.6110126.034.03.02.01.00.0010212Суммарная доза хлора,y = 1.0408x + 1.78R² = 0.11175.0y = 27.084x - 17.944R² = 0.667мг/дм3Концентрация ДБХМ,мкг/дм3Концентрация БДХМ,мкг/дм3Суммарная доза хлора,60.050.040.030.020.010.00.030.70.60.50.40.30.20.10.0y = -0.3206x + 0.8771R² = 0.60140Суммарная доза хлора, мг/дм33мк/дм3123Суммарная доза хлора, мг/дм3Рисунок 24 – Зависимости «усредненная концентрация ТГМ и компонентов усредненная доза хлора» на ПВПо сравнению с результатами, полученными при анализе исходныхвременных рядов, расчеты сглаженных рядов показывают более высокоезначение коэффициента детерминации (0,6 - 0,7) и невысокую среднююотносительную ошибку прогноза (25 - 45%) для суммарной концентрацииТГМ и ТХМ (табл.23, рис.24).76Водозабор ИВ2Временной ряд дозы хлора, используемой для хлорирования воды,приведен на рисунке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
