Моделирование временных изменений цветности воды водоисточника

Аннотация

Проведена обработка временных рядов цветности воды в створе поверхностного водозабора за 28-летний период (1994–2021 годы). Полученные результаты сравнивали с результатами проведенного ранее исследования за 18 лет (1997–2014 годы). Определены новые закономерности изменения цветности воды (28 лет), которые отличаются от проведенных ранее исследований (18 лет). Определено, что внутригодовые сезонные изменения цветности воды, отмеченные ранее (18 лет), сохраняются и в периоде за 28 лет, однако значения этого показателя для одних и тех же месяцев отличаются. Установлено, что среднегодовые значения показателя изменяются стохастически; в реке отмечаются периоды снижения цветности воды (1998–2009 годы, 2016–2021 годы), а также периоды, когда значения показателя растут (1995–1998 годы, 2009–2015 годы). Выявлено, что тенденция снижения значений показателя продолжается и в новом периоде (28 лет), однако происходит медленнее по сравнению с 18-летним периодом. По-видимому, тенденция увеличения значений цветности воды в период 2009–2015 годов оказывает некоторое влияние на уравнение тренда всего периода, а также на изменение вклада компонент временного ряда по сравнению с 18-летним периодом. Анализом временных рядов (построение аддитивной модели со среднегодовым методом сглаживания) установлено, что для 28-летнего периода вклад в значения цветности воды сезонной величины снизился и составил более 49,6%. Также выявлено довольно значимое увеличение вклада случайной величины (с 27,8 до 46,2%). Анализ и сравнение различных периодов (1998–2009, 2009–2015 и 2016–2021 годы) указывает, что качество воды водоисточника по цветности формируется под влиянием разных факторов. Увеличение вкладов сезонной и случайной компонент приводит к росту или снижению значений показателя. Дифференцирование годового цикла водоисточника на периоды, которым присущи схожие тенденции изменения цветности воды, выявило различия во временных рамках по сравнению с 18-летним периодом. Это может быть свидетельством того, что, помимо природных факторов, на цветность воды может оказываться влияние и со стороны городской агломерации.

Ключевые слова

мониторинг качества воды , временной ряд , аддитивная модель , цветность воды , поверхностный водозабор , сезонная компонента , случайная компонента , среднегодовой метод сглаживания , тренд-циклическая компонента

Для цитирования: Мирасбеков Р., Ялалетдинова А. В., Ялалетдинов Р. Ф., Важдаев К. В., Аллабердин А. Б., Юсупов А. М. Моделирование временных изменений цветности воды водоисточника // Водоснабжение и санитарная техника. 2024. № 10. С. 17–22. DOI: 10.35776/VST.2024.10.02.

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

Беус А. А., Грабовская Л. И., Тихонова Н. В. Геохимия окружающей среды. – М.: Недра, 1976. 248 с.
Beus A. A., Grabovskaia L. I., Tikhonova N. V. Geokhimiia okruzhaiushchei sredy [Geochemistry of the environment. Moscow, Nedra Publ., 1976, 248 p.].
Puczko K., Jekatierynczuk-Rudczyk E. Extreme hydro-meteorological events influence to water quality of small rivers in urban area: a case study in Northeast Poland. Scientific Reports, 2020, v. 10, pp. 10255.
Кубракова И. В., Тютюнник О. А., Кощеева И. Я., Сагадов А. Ю., Набиуллина С. Н. Миграционное поведение платиновых металлов в природно-техногенных системах // Геохимия. 2017. № 1. С. 68–85.
Kubrakova I. V., Tiutiunnik O. A., Koshcheeva I. Ia., Sagadov A. Iu., Nabiullina S. N. [Migratory behavior of platinum group metals in natural and man-made systems]. Geokhimiia, 2017, no. 1, pp. 68–85. (In Russian).
Пономарев А. Я., Манвелов А. Н., Шмырев В. И., Шмырев Д. В. Влияние физико-химических свойств элементов и условий природной среды на миграцию загрязнений // Человеческий капитал. 2015. № 11–12 (83–84). С. 40–44.
Ponomarev A. Ia., Manvelov A. N., Shmyrev V. I., Shmyrev D. V. [The impact of physical and chemical properties of elements and environmental conditions on the pollution migration]. Chelovecheskii Kapital, 2015, no. 11–12 (83–84), pp. 40–44. (In Russian).
Sheesley R. J., Schauet J. J., Hemming J. D., Geis S., Barman M. A. Seasonal and spatial relationship of chemistry and toxicity in atmospheric particulate matter using aquatic bioassays. Environmental Science and Technology, 2005, v. 39, no. 4, pp. 999–1010.
Янин Е. П. Органические вещества техногенного происхождения в водах городских рек // Экологическая экспертиза. 2004. № 4. С. 42–67.
Ianin E. P. [Organic substances of technogenic origin in urban river water]. Ekologicheskaia Ekspertiza, 2004, no. 4, pp. 42–67. (In Russian).
Бигалиев А. Б., Синтюрина А. В., Бияшева З. М. К вопросу о патогенном действии бензапирена, как загрязнителя окружающей среды (обзор) // Вестник КазНУ. Серия экологическая. 2009. № 1 (24). С. 14–21.
Bigaliev A. B., Sintiurina A. V., Biiasheva Z. M. [On the pathogenicity of benzopyrene as an environmental pollutant (a review)]. Vestnik KazNU. Environmental Series, 2009, no. 1 (24), pp. 14–21. (In Russian).
Карпухин М. М., Ладонин Д. В. Влияние компонентов почвы на поглощение тяжелых металлов в условиях техногенного загрязнения // Почвоведение. 2008. № 11. С. 1388–1398.
Karpukhin M. M., Ladonin D. V. [The effect of soil components on the absorption of heavy metals under the conditions of technogenic pollution]. Pochvovedenie, 2008, no. 11, pp. 1388–1398. (In Russian).
Федотов Р. В., Щукин С. А., Степаносьянц А. О., Чепкасова Н. И. Современные технологии очистки природных вод от антропогенных загрязнений // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 9–3. С. 452–456.
Fedotov R. V., Shchukin S. A., Stepanos’iants A. O., Chepkasova N. I. [Advanced technologies of removing anthropogenic pollution from natural water]. Sovremennye Naukoemkie Tekhnologii, 2016, no. 9–3, pp. 452–456. (In Russian).
Малкова М. А., Белолипцев И. И., Вождаева М. Ю., Кантор Е. А. Оценка качества питьевой воды в период 2005–2016 гг. методом ранжирования временных периодов и содержания тригалогенметанов по степени их влияния на загрязненность питьевой воды // Башкирский химический журнал. 2018. Т. 25. № 2. С. 99–102. DOI: 10.17122/bcj-2018-2-99-102.
Malkova M. A., Beloliptsev I. I., Vozhdaeva M. Iu., Kantor E. A. [Estimation of drinking water quality in the period 2005–2016 using the method of ranking time periods and trihalomethane concentration depending on the degree of their impact on drinking water pollution]. Bashkirskii Khimicheskii Zhurnal, 2018, v. 25, no. 2, pp. 99–102. DOI: 10.17122/bcj-2018-2-99-102. (In Russian).
Ялалетдинова А. В., Малкова М. А., Кантор Е. А. 2022. Исследование структуры временных рядов общей жесткости, мутности, цветности и окисляемости в реке. preprints.ru. doi.org/10.24108/preprints-3112581.
Yalaletdinova A. V., Malkova M. A., Kantor E. A. 2022. Issledovanie struktury vremennykh riadov obshchei zhestkosti, mutnosti, tsvetnosti i okisliaemosti v reke [2022. Study of the structure of time series of total hardness, turbidity, color and oxidability in a river. preprints.ru. doi.org/10.24108/preprints-3112581].
Тюрин Ю. Н., Макаров А. А. Анализ данных на компьютере. – М.: ИНФРА-М, 2002. 528 с.
Tiurin Iu. N., Makarov A. A. Analiz dannykh na kompiutere [Data analysis on a computer. Moscow, INFRA-M Publ., 2002, 528 p.].
Гранберг А. Г., Гамбаров Г. М., Журавель Н. М., Королев Ю. Г. Статистическое моделирование и прогнозирование. – М.: Финансы и статистика, 1990. 383 с.
Granberg A. G., Gambarov G. M., Zhuravel’ N. M., Korolev Iu. G. Statisticheskoe modelirovanie i prognozirovanie [Statistical simulation and prediction. Moscow, Finansy i Statistika Publ., 1990, 383 p.].
Якушев А. А., Горбатков С. А., Габдрахманова Н. Т. Многомерные статистические методы и нейросетевые модели в экономическом анализе. – Уфа: Издательский центр «Башкирский территориальный институт профессиональных бухгалтеров», 2001. 266 с.
Iakushev A. A., Gorbatkov S. A., Gabdrakhmanova N. T. Mnogomernye statisticheskie metody i neirosetevye modeli v ekonomicheskom analize [Multivariate statistical methods and neural network models in economic analysis]. Ufa, Bashkir Territorial Institute of Professional Accountants Publ., 2001, 266 p.].