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基于斯皮尔曼相关分析与随机森林模型的乌梁素海富营养化预警研究
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作者 张晓蝶 杜彩丽 +5 位作者 崔江龙 包巍 兰海金 谢振峰 曾鸿鹄 张列宇 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第5期1556-1562,共7页
为解决传统水体富营养化预警模型预测精度不足、难以满足精准监测需求的问题,收集2011—2020年乌梁素海的水质数据,包含水温、化学需氧量、总氮、总磷以及叶绿素a浓度等关键指标,以叶绿素a表征水体富营养化水平,探究叶绿素a浓度时空变... 为解决传统水体富营养化预警模型预测精度不足、难以满足精准监测需求的问题,收集2011—2020年乌梁素海的水质数据,包含水温、化学需氧量、总氮、总磷以及叶绿素a浓度等关键指标,以叶绿素a表征水体富营养化水平,探究叶绿素a浓度时空变化规律,构建了融合斯皮尔曼相关分析与随机森林的水体富营养化预警模型,对乌梁素海水体富营养化状态进行预测,采用准确率、召回率、F1值、ROC曲线和混淆矩阵等多种评估指标验证模型预测的精确性和稳定性。结果表明:乌梁素海2011—2020年叶绿素a浓度波动明显,年均值呈“下降—上升—回落”的趋势。模型在训练集上的准确率达到95.89%,能够准确区分富营养化与非富营养化状态(类别1与类别0)。测试集中总计发生80次类别0判断,16次类别1预警,其中90次与实际水体状态相符,测试准确度达93.75%,召回率为85.71%,F1值为0.8,证明了模型在实际场景中的预警能力,混淆矩阵和ROC曲线分析进一步验证了模型的高效性和可靠性。在训练集训练过程中经过超参数调优,模型的交叉验证平均准确率达到91.32%。特征重要性分析表明,氨氮、总磷等水质指标在水体富营养化状态预测中具有重要影响。该模型为水体富营养化的精准监测和湖泊管理提供了有效预警工具,具备实际应用潜力。 展开更多
关键词 乌梁素海 叶绿素A 随机森林 富营养化 预警
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环境因子及生态补水对乌梁素海“黄苔”年际暴发面积的影响(1986-2021年) 被引量：7
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作者 芦津 杨瑾晟 +6 位作者 罗菊花 张民 阳振 霍轶珍 兰海今 谷孝鸿 史小丽 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1881-1890,共10页
“黄苔”是丝状绿藻大量增殖并漂浮聚集在水面的一种藻类水华,是乌梁素海面临的重大水环境问题之一。本研究基于文献数据整合和Landsat TM/OLI系列卫星影像反演,追溯了乌梁素海近35年(1986—2021年)的水质变化和“黄苔”暴发历程,通过... “黄苔”是丝状绿藻大量增殖并漂浮聚集在水面的一种藻类水华,是乌梁素海面临的重大水环境问题之一。本研究基于文献数据整合和Landsat TM/OLI系列卫星影像反演,追溯了乌梁素海近35年(1986—2021年)的水质变化和“黄苔”暴发历程,通过相关性分析和多元线性回归等方法,分析了乌梁素海“黄苔”暴发的年际影响因子。乌梁素海水体化学需氧量、总氮(TN)、总磷(TP)浓度在年尺度上呈下降趋势,但仍处于富营养状态(TLI(∑)>50)。相关性分析结果表明,乌梁素海“黄苔”暴发面积与TP、TN、氨氮、气温呈显著正相关,与出水量、风速、沉水植被面积、入水量呈显著负相关;多元线性回归结果表明,沉水植被面积和出水量是影响乌梁素海“黄苔”暴发面积的主要因子。生态补水工程的实施增加了乌梁素海出入水量,降低了水体TP、TN浓度,也造成沉水植被退化,使“黄苔”暴发的扩张趋势得以遏制。然而,乌梁素海现有营养条件、基质条件仍适宜附着藻生长和“黄苔”暴发。在全球气候变化背景下,气温升高和风力减弱可能会加剧这一现象。建议采取多种措施以防控乌梁素海“黄苔”暴发,如生态补水、外源营养盐管控、沉水植被调控、引水活化等。 展开更多
关键词 “黄苔” 附着藻 乌梁素海 富营养化 生态补水
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黄河流域内蒙古段夏季湖泊水环境特征及污染源解析
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作者 赵戈 兰海今 +3 位作者 王恒 王志超 白妙馨 李国文 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第5期1573-1583,共11页
为探索黄河流域内蒙古段区域内不同溶解性总固体(TDS)浓度湖泊水环境质量及其污染特征,选取黄河流域内蒙古段97个典型湖泊,按TDS浓度梯度将湖泊分为L1~L5五大类群(L1为卤水湖、L2为盐水湖、L3为咸水湖、L4为微咸水湖、L5为淡水湖),基于1... 为探索黄河流域内蒙古段区域内不同溶解性总固体(TDS)浓度湖泊水环境质量及其污染特征,选取黄河流域内蒙古段97个典型湖泊,按TDS浓度梯度将湖泊分为L1~L5五大类群(L1为卤水湖、L2为盐水湖、L3为咸水湖、L4为微咸水湖、L5为淡水湖),基于11项水质指标,运用水质指数法(WQI)、层次聚类分析(HCA)、正定矩阵因子分解(PMF)模型等,分类探索了五大类群湖泊的水环境质量及其污染源特征。结果表明,黄河流域内蒙古段各湖泊WQI水质指数评价结果多数集中在差(占比34.02%)和中等(占比55.68%)区间,仅有5个湖泊水质达到了良好;聚类分析表明,以TDS作为分类指标能够有效表征区域湖泊水环境质量差异。采用PMF模型解析出湖泊的5个污染源,COD主要受畜禽养殖污染影响,TN主要受地表径流污染影响,TP主要受农业种植污染影响,NH3-N主要受农村生活污染影响,DO主要受自然源影响。L1、L5类群湖泊以地表径流-农业复合污染为主(占比分别为28.72%、38.23%),L2类群湖泊以农村生活污染为首要来源(占比31.81%),L3、L4类群湖泊中自然源和畜禽养殖污染贡献率最高,分别为30.35%和41.73%。本研究量化了不同TDS浓度梯度湖泊的污染源贡献率,为黄河流域内蒙古段湖泊的差异化治理提供了依据。 展开更多
关键词 黄河流域内蒙古段 水环境质量 水质评价 聚类分析 污染溯源
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