供水管网余氯预测模型样本量的选择

供水管网中要保持一定浓度的余氯。余氯在抑制水中细菌再度繁殖的同时,还与管网水中的有机物、管壁附着的生物膜和管壁材料等反应,导致其浓度的衰减[1 ] 。虽然余氯的衰减呈一定规律,但是配水管网的复杂性和余氯消耗反应的不确定性以及外界环境变化都使得管网中余氯可能发生急剧衰减,造成管网水中余氯低于标准值而可能导致入户水细菌超标。因此,在管网水质的日常管理中,需要对余氯的变化趋势进行预测,以确保管网水质安全输配。
通常,余氯预测模型主要有两类,即余氯衰减的动力学模型和统计学模型。动力学模型虽然能够较为精确地描述管网内余氯的动态变化,但因其必须对管网内部各种复杂关系进行充分研究,并占有、分析大量管网数据,加之管网的不断扩建改造,目前还较难在管网日常管理中应用。而统计学模型则可根据管网实际运行状况以及余氯监测数据,分析研究余氯的变化规律,选择适当的数学方法,实现对余氯变化趋势的预测。特别是目前上海、深圳等大城市的供水管网已安装了余氯在线监测系统,积累了大量数据资料,但由于在线监测点数量很少,且都安装在主干管上,因此对于大部分管段、特别是管网末梢点的水质状况,只能定期人工检测,难以实时掌握管网水质变化。为解决这一问题,笔者曾提出将在线与人工两种监测方式相结合,建立以在线监测数据国家“十五”科技攻关项目(2002AA601120) ;天津市科技创新专项资金项目(06FZZDSH00900) 。
为影响变量的管网水质统计模型[2 ] ,对未设监测设备的管段、管网末梢点水质达标与否进行预测,以便对超标水质及时采取有效控制措施。建立管网余氯预测模型时,样本容量大小及样本质量将直接影响其预测精度。目前还没有通用的确定模型样本容量的方法。本文通过分析计算某市供水管网在线监测余氯样本数据与余氯预测结果之间的关系,探究确定适宜样本容量的方法,使其既满足预测精度要求,又不会增加数据处理的工作量。