Краткосрочный прогноз мутности природной воды для оперативного регулирования режима ее водоочистки

Цель исследований – разработка методики краткосрочного прогноза мутности природной воды для создания условий оперативного регулирования технологии ее коагуляционно-фильтрационной очистки. Качество природной воды отличается непостоянством, требующим оперативного регулирования режима водоочистки. Эффективным такое регулирование может быть при условии предвидения изменений гидрохимического состава сырой жидкости, требующего анализа и прогноза. Мутность воды определялась при поступлении на водоканалы городов Ангарск, Уссурийск и Хабаровск. В работе использованы автокорреляционный анализ и сезонная декомпозиция данных. Показано, что во всех исследованных случаях временные ряды характеризуются трендами, сезонностью и циклическими компонентами, следовательно, методика прогнозирования должна носить статистический характер. Установлено, что необходимым требованиям отвечает методика программного пакета Prophet, использование которого обеспечивает удовлетворительный прогноз на период, достаточный для превентивного регулирования водоочистки. Рекомендована экстраполяция методики на другие непостоянные показатели состава и свойств природной воды в целях устойчивого водоснабжения.

1. ISO 24510:2024. Activities relating to drinking water and wastewater services – Guidelines for the assessment and for the improvement of the service to users.

2. ISO 24511:2024. Activities relating to drinking water and wastewater services – Guidelines for the management of wastewater utilities and for the assessment of wastewater service.

3. ГОСТ Р ИСО 46001-2023. Системы менеджмента эффективности водопользования. Требования и руководство по применению. https://internet-law.ru/gosts/gost/79674/?ysclid=mqt81jnww0710038418

4. Драгинский В.Л. Особенности применения коагулянтов для очистки природных цветных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. № 1. С. 14-16.

5. Гетманцев С.В. Система выбора эффективных технологий очистки природных вод с применением алюмосодержащих коагулянтов // Водоснабжение и санитарная техника. 2011. № 8. С. 4-9.

6. Baxter C.W., Stanley S.J., Zhang Q. (1999). Development of a full-scale artificial neural network model for the removal of natural organic matter by enhanced coagulation. Aqua. 48. Рр. 129-136.

7. Gagnon C., Grandjean B.P.A., Thibault J. (1997). Modelling of coagulant dosage in a water treatment plant. Artif. Intell. Eng. 11. Рр. 401-404.

8. Бубырь Д.С., Клячкин В.Н. Управление дозами реагентов при очистке питьевой воды // Водоочистка. 2023. № 4. С. 4-13.

9. Гришин Б.М., Бикунова М.В., Сафронов М.А., Титов Е.А. Реагентная обработка поверхностных природных вод алюмосодержащими коагулянтами: Монография. Пенза: ПГУАС, 2016. 140 с.

10. Wu G.D., Lo S.L. (2008). Predicting real-time coagulant dosage in water treatment by artificial neural networks and adaptive network-based fuzzy inference system. Eng Appl Artif Intell. № 21(8). Рр. 1189-1195

11. Эпоян С.М., Благодарная Г.И., Душкин С.С., Сташук В.А. Повышение эффективности работы сооружений при очистке питьевой воды: Монография. Харьков: ХНАГХ, 2013. 190 с.

12. Штернер С.Р., Нестеров Ю.В. Контрольно-измерительные и управляющие модули для оптимизации технологического процесса реагентной очистки воды // Водоснабжение и санитарная техника. 2014. № 4. С. 46-51.

13. Li Y., Ma Z., Pan Z., Liu N. et al. Prophet model and Gaussian process regression based user traffic prediction in wireless networks. Science China Information Sciences. 2020. V. 63, № 4. Р. 142301.

14. Лемешко Б.Ю., Лемешко С.Б. Сравнительный анализ критериев проверки отклонения распределения от нормального закона // Метрология. 2005. № 2. С. 3-23.

15. Лемешко Б.Ю., Лемешко С.Б., Веретельникова И.В. О применении критериев проверки однородности законов распределения // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2017. № 41. С. 24-31. EDN: YLDFFG

16. Сурина А.В. Анализ временных рядов: Учебное пособие. СПб.: Издательство Политехнического университета Петра Великого, 2025. 90 с.

17. Данилов-Данильян В.И., Розенталь О.М. Гипотеза о причинах сильной изменчивости концентрации примесей в природных водах // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 509, № 1. С. 114-119. DOI: 10.31857/S2686739722602502