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