Hidrológiai tájékoztató, 1992

1. szám, április - DIPLOMATERV PÁLYÁZATOK - Szabó Gábor: Vízfogyasztás előrejelzése

DIPLOMATERV PÁLYÁZATOK A Magyar Hidrológiai Társaság 1988/89. és 1989/90. évi Diplomaterv Pályázatán díjazott, és Szerkesztőségünkhöz eljuttatott diplomaterv pályázatok kivonatát - kezdő szakembereink szakmai és irodalmi ambíciójának előmozdítása érdekében - a Hidrológiai Tájékoztató következő hasábjain tesszük közzé (Szerk.). A vízfogyasztás előrejelzése* SZABÓ GÁBOR Duna menti Regionális Vízművek, Vác 1. Bevezetés Az ivóvízfogyasztás előrejelzésének szükségessége regionális vízellátó vállalatoknál egyre inkább szükséges. A magyar vízművállalatok nem rendelkeznek jelentős tartalékkapacitással úgy mint egyes nyugati országok, így a csúcsfogyasztások idején (hosszú, száraz, nyári időszak) gyakran kényszerülnek vízkorlátozásra. Abiztonságos vízellátás (és termelés) az előrejelzés segítségével a vállalatoknál a napi (esetleg órai) lebontású korszerű üzemelési utasítások megalkotását és ezek bevezetését teszi szükségessé, az ökölszabályok alapján történő üzemirányítás a mai gazdasági körülmények között nem megfelelő. A vízfogyasztás kellő pontosságú és kellő megbízhatóságú előrejelzése az optimális operatív irányítás alapja. Az eddigi kutatási tapasztalatok bizonyítják, hogy generális, azaz mindenre alkalmazható vízfogyasztás előrejelzési képlet gazdaságosan nem képzelhető el. Jelen feladatban is csak területileg és rendszerszempontból lehatárolt modell készítését kíséreltük meg. 2. A vizsgálati eredmények elemzése, értékelése A vizsgálatokat többváltozós lineáris regressziószámítás felhasználásával végeztük. Elsőként azt vizsgáltuk, hogy milyen mértékben függ a napi vízfogyasztás a hőmérséklettől, és milyen hőmérsékleti változót kell figyelembe vennünk. Először a napi átlaghőmérséklettel, majd a Budapesten 12 órakor mért hőmérséklettel (ami közel áll a napi maximális hőmérséklethez) számítottuk a kapcsolatot. Az eredményekből kiderült, hogy a Budapesten 12 órakor mért hőmérséklettel szorosabb a kapcsolat, mint a napi átlaghőmérséklettel, mint azt a 60,44%, illetve az 58,74% korrelációs tényező mutatja. További változóként bevezettük az előző öt nap napi átlaghőmérsékleteinek az átlagát, az eredmény közel két százalékkal emelkedett (62,04%, illetve 60,21%). Az eredmények szerint az előző öt nap hőmérsékleteinek átlaga 54,05%-ban befolyásolja a napi vízfogyasztást. A csapadékváltozók (napi csapadék, előző napi csapadék, előző öt napi csapadékösszeg) figyelembevétele esetén a kapcsolat megbízhatósága növekszik ugyan (62,58%, illetve 63,82%), azonban a csapadékváltozók hatása nem túl nagy, amit a csapadékadatok véletlenszerűségével magyarázunk. A következő vizsgálati lépésben az adatállományt szétválasztottuk a csapadékos napokra (CSAPJP>0 mm) és a „száraz" napokra (CSAPJP=0 mm). A kapcsolat megbízhatósága emelkedett (64,29%, illetve 65,02% a száraz napok esetében), amit az adott adatsor homogénebbé tételével magyarázhatunk. Az MHT 1988/89. évi Diplomaterv pályázatán egyetemi kategóriában n. helyezést nyert diplomamunka kivonata. A száraz napokból álló adatállományt tovább bontottuk a munkanapokra és a munkaszüneti napokra. A kapcsolat jósága* tovább növekedett, a napi átlaghőmérséklettel a munkanapokra 65,79%, a munkaszüneti napokra 61,68% korrelációs értéket kaptunk. Ugyanezt a vizsgálatot a Budapesten 12 órakor mért hőmérséklettel elvégezve munkanapokra 66,89%, munkaszüneti napokra 61,51% volt a korrelációs tényező. A munkaszüneti napok kisebb korrelációja azzal magyarázható, hogy az alapfogyasztás jelentős részét kitevő ipari vízfogyasztás a munkaszüneti napokon nagy mértékben csökken, és előtérbe kerül a lakosság és a területen nagyon nagy részarányban jelenlevő telektulajdonosok fogyasztói szokásaitól függő vízfogyasztása. Külön vizsgálat tárgyát képezte egy olyan adatsor elemzése is, ahol az előbbi feltételeken kívül (száraz nap, munkanap, hőmérséklet egyenlő a napi átlaghőmérséklettel) kikötöttük azt is, hogy a vizsgált napot megelőző öt nap csapadékösszege 11 mm alatt maradjon. Az eredmény 66,04%, ami a napi átlaghőmérséklettel vizsgált változatok között a legnagyobb. Megállapítható, hogy a csapadékváltozók kiszűrése az adatsorból egy szorosabb korrelációt eredményez, aminek magyarázata a következő: - a hőmérsékleti változók hatása a vízfogyasztásra lineáris jellegű, míg a csapadékváltozók a vízfogyasztást nem lineárisan befolyásolják. (Egy későbbi vizsgálat tárgyát képezheti a csapadékváltozók hatása a vízfogyasztásra, például úgy, hogy a napi lehullott csapadékmagasság szerint osztályközöket veszünk fel.) A következő lépésben megvizsgáltuk, hogy létezik e olyan hőmérsékleti küszöbérték, amely alatt a hőmérsékletnek vízfogyasztást befolyásoló hatása nem jelentős, és amely felett a hőmérséklet emelkedésével a vízfogyasztás lineárisan emelkedik. A vizsgálat eredménye: 15 °C hőmérsékleti küszöb alatt a hőmérsékletnek vízfogyasztást befolyásoló hatása csekély, a korrelációt kifejező értékek 2-3%-ra adódtak. A 15 °C fölé eső értékek esetén az eredmények 55,16% és 62,8% között változtak, ami az jelzi, hogy bizonyos fokú linearitás tapasztalható, de valamilyen hatás az eredményeket „lerontja". Ez lehet például az is, hogy a hőmérsékleti adatokat úgy kellene feldolgozni, hogy a „normál" hőmérsékleti tartomány (pl. 15-25 °C) esetén megtartjuk a linearitást, az ennél nagyobb, illetve kisebb hőmérsékleti tartományban valamely konverziót alkalmazva más és más potenciális vízfogyasztással számolunk. 3. Összefoglalás, javaslatoka kutatómunka fejlesztésére Az adatok alapján a legszorosabb korrelációt a Budapesten 12 órakor mért napi hőmérséklettel és a napi csapadékhatástól megszűrt - a munkanapokra vonatkozó - adatsorra kaptuk. Az összefüggés a következő: 17