供水管網余氯預測模型樣本量的選擇

供水管網中要保持一定濃度的余氯。余氯在抑制水中細菌再度繁殖的同時,還與管網水中的有機物、管壁附著的生物膜和管壁材料等反應,導致其濃度的衰減[1 ] 。雖然余氯的衰減呈一定規律,但是配水管網的復雜性和余氯消耗反應的不確定性以及外界環境變化都使得管網中余氯可能發生急劇衰減,造成管網水中余氯低于標準值而可能導致入戶水細菌超標。因此,在管網水質的日常管理中,需要對余氯的變化趨勢進行預測,以確保管網水質安全輸配。
通常,余氯預測模型主要有兩類,即余氯衰減的動力學模型和統計學模型。動力學模型雖然能夠較為精確地描述管網內余氯的動態變化,但因其必須對管網內部各種復雜關系進行充分研究,并占有、分析大量管網數據,加之管網的不斷擴建改造,目前還較難在管網日常管理中應用。而統計學模型則可根據管網實際運行狀況以及余氯監測數據,分析研究余氯的變化規律,選擇適當的數學方法,實現對余氯變化趨勢的預測。特別是目前上海、深圳等大城市的供水管網已安裝了余氯在線監測系統,積累了大量數據資料,但由于在線監測點數量很少,且都安裝在主干管上,因此對于大部分管段、特別是管網末梢點的水質狀況,只能定期人工檢測,難以實時掌握管網水質變化。為解決這一問題,筆者曾提出將在線與人工兩種監測方式相結合,建立以在線監測數據國家“十五”科技攻關項目(2002AA601120) ;天津市科技創新專項資金項目(06FZZDSH00900) 。
為影響變量的管網水質統計模型[2 ] ,對未設監測設備的管段、管網末梢點水質達標與否進行預測,以便對超標水質及時采取有效控制措施。建立管網余氯預測模型時,樣本容量大小及樣本質量將直接影響其預測精度。目前還沒有通用的確定模型樣本容量的方法。本文通過分析計算某市供水管網在線監測余氯樣本數據與余氯預測結果之間的關系,探究確定適宜樣本容量的方法,使其既滿足預測精度要求,又不會增加數據處理的工作量。