Record Details

STATISTICAL ANALYSIS AND MODELING OF THE VARIABILITY OF WASTEWATER QUALITY IN THE SYSTEM OF INDUSTRIAL WASTEWATER

Voprosy statistiki

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title STATISTICAL ANALYSIS AND MODELING OF THE VARIABILITY OF WASTEWATER QUALITY IN THE SYSTEM OF INDUSTRIAL WASTEWATER
Статистический анализ и моделирование изменчивости качества сточных вод в системе производственного водоотведения
 
Creator Elena Kopnova D.
Lilia Rodionova A.
Елена Копнова Дмитриевна; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Лилия Родионова Анатольевна; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
 
Subject статистический анализ; качество сточных вод; временные ряды; многомерный анализ; кластеризация волатильности; длинная память; показатель Херста; причинность по Гранжеру; statistical analysis; quality ofwastewater; time series; multidimentional analysis; volatility clustering; long memory; Hurst exponent; Granger causality
 
Description This article presents results of the study on economic and statistical justification for improvement of water and environmental management of an industrial enterprise. As a main tool the authors applied - was the method for modeling time series using stationary stochastic processes. The models of the integrated auto-regression and moving average, seasonally adjusted were used as the base. The models of fractionally integrated processes and models of autoregressive conditional heteroskedasticity were tested to reflect the long memory in time series of indicators. Analysis of dynamic links was based on vector autoregression model. The authors demonstrated that for all the analyzed indicators of pollution, along with the apparent lack of mid-level trend, there is a considerable variability of values, which manifested in both annual and non-seasonal cyclical and structural changes. The longstanding interrelations between the individual indicators were revealed - for most of them the damping effect of a single excess discharge of any other indicator lasted for at least a year. The article proves sufficiency of the applied econometric tools which have determined the possibility for reliable forecasting the wastewater quality along with optimization of the measures for preventing excessive discharges. Identifying the character of the periodicity of the discharges with account to seasonality, as well as the synergistic effect of contamination indicated the possibility of increasing the efficiency of water treatment process by selecting the optimum costs. The identification of the inertia of the processes of pollution of individual indicators, testified to their possible aggregation from different sources to the necessity of strengthening of control over wastewater discharges for each anthropogenic source and the natural background contamination. Determining the dynamic interrelations between the individual polluters justified a reasonable opportunity to improve the pool cleanability with regard to the structure and duration of those relations.
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 во временных рядах показателей 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.
 
Publisher Information and publishing center "Statistics of Russia"
 
Date 2016-12-12
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://voprstat.elpub.ru/jour/article/view/337
 
Source Voprosy statistiki; № 4 (2016); 41-50
Вопросы статистики; № 4 (2016); 41-50
2313-6383
 
Language rus
 
Relation http://voprstat.elpub.ru/jour/article/view/337/338
СанПиН 2.1.5.980-00. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод
Приказ Росстата от 19.10.2009 № 230 «Об утверждении статистического инструментария для организации Росводресурсами федерального статистического наблюдения об использовании воды»
Guidance for countries of Eastern Europe, Caucasus and Central Asia. OECD, March, 2011 (draft); Guidelines for Developing National Strategies to Use Air and Water Quality Monitoring as Environmental Policy Tools Eastern Europe, the Caucasus, Central Asia and South-Eastern Europe / United Nations, Economic Commission For Europe, New York and Geneva, 2012
ГОСТ Р 52708-2007 Метод определения химического потребления кислорода
ГН 2.1.5.689-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования
Айвазян С.А. Прикладная статистика. Основы эконометрики: Учебник для вузов: В 2 т. 2-е изд., испр. - Т. 1: Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Теория вероятностей и прикладная статистика. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 656 с.
Вербик М. Путеводитель по современной эконометрике. Пер. с англ. В.А. Банникова. Науч. ред. и предисл. С.А. Айвазяна. - М.: Научная книга, 2008. -616 с.
Гелашвили Д.Б., Якимов В.Н., Иудин Д.И. и др. Фрактальные аспекты таксономического разнообразия // Журнал общей биологии. 2010. Т. 71. № 2. С. 115-130.
Данилов-Данильян В.И., Пряжинская В.Г., Хранович И.Л. и др. Экономические и территориальные аспекты управления водохозяйственным комплексом России / Под ред. В.И. Данилова-Данильяна и В.Г. Пряжинской.- М.: РАСХН, 2013.
Левич А.П., Булгаков Н.Г. и др. Экологический контроль окружающей среды по данным биологического и физико-химического мониторинга природных объектов // Компьютерные исследования и моделирование. 2010. Т. 2. № 2. С. 199-207.
Обрезков О. Долгосрочная связь временных рядов и паритет покупательной способности / / Квантиль. 2007. № 2. С. 131-140.
Росси Э. Одномерные GARCH-модели: обзор // Квантиль. 2010. № 8. С. 1-67.
Семенова И.В., Булгаков В.Г. и др. Автоматические станции контроля качества воды: первые результаты опытной эксплуатации // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов: Труды IV Международной научной конференции. - М.: ИВП РАН, 2015. С. 203-205.
Шитиков В.К., Зинченко Т.Д., Розенберг Г.С. Макроэкология речных сообществ: концепции, методы, модели. - Тольятти: Кассандра, 2011. - 255 с.
Austin M.P. Species distribution models and ecological theory: a critical assessment and some possible new approaches // Ecological Modelling. 2007. Vol. 200. P. 1-19.
Azaele S., Pigolotti S., Banavar J.R., Maritan A. Dynamical evolution of ecosystems // Nature. 2006. Vol. 444. P. 926-928.
Dongxian He, Weifen Du, Juanxiu Hu. Water quality dynamic monitoring technology and application based on ion selective electrodes // Recent developments in mobile communications - A multidisciplinary approach. Edited by Dr Juan P. Malcas. Rijeka, Croatia: Publisher In Tech, 2011. P. 251-272.
Hurst H.E. Long-term storage capacity of reservoirs // Transactions of the American Society of Civil Engineers. 1951. Vol. 116. P. 770-799.
Lo A. W. Long-term memory in stock market prices // Econometrica. 1991. Vol. 59. No. 5. P. 1279-1313.
Mandelbrot B. Statistical methodology for non-periodic cycles: From the covariance to R/S analysis // Annals of Economic Social Measurement. 1972. Vol. 1. No. 3. P. 259-290.
Mills T. The econometric modeling of financial time series. Cambridge University Press, 2008. - 456 p.
Peters E. Fractal market analysis: Applying chaos theory to investment and economics. New York, J. Wiley & Sons, 1994.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).