Статистический анализ и моделирование изменчивости качества сточных вод в системе производственного водоотведения

Вопросы статистики. 2016. № 4. С. 41–50.

Копнова Е. Д., Родионова Л. А.

Представлены результаты исследования по решению задачи экономико-статистического обоснования совершенствования водно-экологического менеджмента промышленного предприятия. В качестве основного инструментария в работе использовалась методика моделирования временных рядов с помощью стационарных случайных процессов. Базовыми моделями являлись модели интегрированных процессов авторегрессии и скользящего среднего с учетом сезонности. Для отражения длинной памяти показателей прошедшего периода (уровней и вариаций) тестировались модели дробно интегрированных процессов, а также модели авторегрессии с условной гетероскедастичностью. Анализ динамических связей производился на основе модели векторной авторегрессии. Обнаружено, что для всех анализируемых показателей загрязнения, наряду с явным отсутствием тренда среднего уровня, имеет место большая вариабельность значений, проявляющаяся как в годовой, так и несезонной цикличности. Выявлены долговременные связи между отдельными показателями, в частности для большинства из них затухание влияния единичного сверхнормативного сброса любого другого показателя длилось не менее года. Продемонстрированная в работе адекватность применяемого эконометрического инструментария определила возможность достоверного прогнозирования качества сточных вод, а также оптимизации превентивных мер по предотвращению сверхнормативных сбросов. Оценка характера периодичности контролируемых показателей с учетом сезонности, синергетического эффекта загрязнения указала на возможность повышения эффективности процесса водоочистки с выбором оптимального режима затрат. Выявление инерционности временных рядов отдельных показателей свидетельствует о возможной агрегации загрязнения из различных источников сбросов и, как следствие, о необходимости усиления контроля над сбросами сточных вод как по каждому антропогенному источнику, так и по фоновому природному загрязнению. Определение динамических связей между отдельными загрязнителями обосновало возможность повышения очищающей способности пруда с учетом структуры и длительности этих связей.

Ключевые слова: временные ряды, статистический анализ, показатель Херста, statistical analysis, time series, Granger Causality Test, quality of wastewater, volatility clustering, качество сточных вод, кластеризация волатильности, длинная память,, причинность по Гранжеру, long memory, Hurst exponent