УПРОЩЕННЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА, КОНТРОЛЯ И ПРОГНОЗА ВЫСОКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ ОТДЕЛЬНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ
Аннотация
Оценка риска и прогноз повышенного загрязнения природных вод особенно важны в промышленных регионах, где нестабильность контролируемых показателей наиболее высока. Поскольку риск является вероятностной характеристикой степени загрязнения воды отдельными компонентами, для решения этой задачи необходимо привлечение статистических методов. В статье предложена практическая методика такой оценки с использованием непараметрических, основанных на теории порядковых статистик, и более точных параметрических методов статистического анализа данных гидромониторинга, требующих аналитического описания функции распределения концентрации загрязняющих веществ. Результаты использования методики апробированы для уральского региона, для чего обосновано и показано, что аналитическое описание «хвостовых» частей функций распределения вероятностей при больших значениях исследуемых показателей качества воды распределением Парето позволяет по выборкам ограниченного объема определять соответствующие показатели в ненаблюдаемых частях распределений, т.е. давать прогнозные оценки. Отмечено, что риск высокого загрязнения воды существует, даже если ситуация по данным гидромониторинга относительно благополучна. В связи с этим предложена методика оценки доверительного интервала, покрывающего значения контролируемого показателя с заданной доверительной вероятностью, в том числе наиболее важной его верхней доверительной границы. На практических демонстрационных примерах показана эффективность разработанной методики. Особая значимость применения предложенных подходов к прогнозной задаче обусловлена возможностью оценивания малых рисков появления экстремальных единичных значений исследуемых случайных величин.
Ключевые слова: вероятность высокого загрязнения воды, прогноз, «хвост» функции распределения вероятностей, ранжирование наибольших значений концентрации, верхняя граница доверительного интервала, теория порядковых статистик
Полный текст:
PDF (Russian)Литература
REFERENCES
RD 52.24.643-2002. Metodicheskie ukazaniia. Metod kompleksnoi otsenki stepeni zagriaznennosti poverkhnostnykh vod po gidrokhimicheskim pokazateliam. [Directive Document RD 52.24.643-2002. The method of complex assessment of surface water contamination degree by hydrochemical indicators]. Saint Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 2002. 55 p. (in Russian).
R 52.24.627-2007. Rekomendatsii. Usovershenstvovannye metody prognosticheskikh raschetov rasprostraneniia po rechnoi seti zon vysoko-zagriaznennykh vod s uchetom form migratsii naibolee opasnykh zagriazniaiushchikh veshchestv. [Recommendations R 52.24.627-2007. Advanced methods of predictive calculation of highly contaminated water propagation to the river network areas with regard to the forms of migration of the most dangerous pollutants]. Rostov-on-Don, 2008. 172 с. (in Russian).
R 52.24.756-2011. Kriterii otsenki opasnosti toksicheskogo zagriazneniia poverkhnostnykh vod sushi pri chrezvychainykh situatsiiakh (v sluchaiakh zagriazneniia) [Recommendations R 52.24.756-2011. Criteria for assessing the risk of toxic contamination of surface waters in emergency situations (in case of pollution)]. Rostov-on-Don, 2011. 43 p. (in Russian).
R 52.24.734-2010. Organizatsiia i provedenie nabliudenii za sostoianiem i izmeneniem kachestva poverkhnostnykh vod v chrezvychainykh situatsiiakh [Recommendations R 52.24.734-2010. Organizing and performing study of the status and changes in the surface water quality in emergency situations]. Rostov-on-Don 2011. 66 p. (in Russian).
Aivazian S.A., Mkhitarian V.S. Prikladnaia statistika i osnovy ekonometriki [Applied Statistics. Basics of econometrics]. Moscow, UNITY, 1998, 1000 p. (in Russian).
Averbukh A.I., Rosental’ O.M. [Unification of the empirical distributions of water quality parameters based on the normal and power laws]. Vodnoe hoziaistvo Rossii: problemy, tehnologii, upravlenie [Water sector of Russia: problems, technologies, management], 2014, no. 2. pp. 60-68 (in Russian).
Aleksandrovskaya L.N., Rosental’ O.M. [Comparison of the risk estimation methods for erroneous monitoring of natural waters quality]. Analitika i kontrol’ [Analysis and Control], 2016, vol. 20, no. 1, pp. 53-61. DOI: 10.15826/analitika.2015.20.1.001 (in Russian).
Bevrani H., Anichkin K. [Parameter estimation for the heavy tailed distributions with the empirical distribution]. «Matematika. Komp'iuter. Obrazovanie». Sb. trudov XII mezhdunarodnoi konferentsii [Proc. 7th International Conference «Mathematic. Computer. Education»]. Izhevsk, 2005. vol. 2, pp. 493-501. (in Russian).
Taqqu, M., Teverovsky, V., and Willinger, W. Estimators for long-range dependence: an empirical study. Fractals, vol. 3, no. 4, pp. 785–798. DOI 10.1142/S0218348X95000692.
Krickij S.N., Menkel' M.F. [Hydrological foundations of river flow management]. Moscow, Nauka Publ., 1981. 257 p. (in Russian).
Sikan A.V. [Practical methods of assessment of the Weibull distribution parameters in the performance of hydrological calculations]. Uchenye zapiski Rossiiskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta [Scientific notes of Russian State Hydrometeorological University]. 2011, no. 19. pp. 37-46. (in Russian).
Aleksandrovskaya L. N., Mazur, V. N., Khlghatyan, S. V., Ardalionovna A. E. [Method of prediction non-visible function’s ‘tails’ distribution in the problem of accordance evaluation of the terms to automatic landing systems safety with the norms of airworthiness]. Trudy MIEA. Navigatsiia i upravlenie letatel'nymi apparatami [Works of the MIEA. Navigation and control of flight vehicles]. 2012, no. 5. pp. 38-54. (in Russian).
David, H.A. Order statistics. Wiley, New York, 1970, 272 p. (Russ ed: David H. Poriadkovye statistiki. Moscow, Nauka Publ., 1979, 336 p. (in Russian)).
Bol'shev L.N., Smirnov N.V. Tablitsy matematicheskoi statistiki [Tables of mathematical statistics]. Moscow, Nauka Publ., 1983, 416 p. (in Russian).
SNIP 2 01.14-83. Opredelenie raschetnykh gidrologicheskikh kharakteristik [Construction Norms & Regulations 2 01.14-83. Determination of design hydrological characteristics]. Moscow, Stroiizdat Publ., 1985.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.