
农业与技术 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (22): 102-106.DOI: 10.19754/j.nyyjs.20251130020
• 资源环境 • 上一篇
王浩东 徐天宇 许伟雄 徐腾龙
出版日期:2025-11-30
发布日期:2025-11-30
作者简介:王浩东(1999-),男,硕士在读。研究方向:水利水电工程;通信作者徐天字(1991-),男,博士,副教授。研究方向:水
利水电工程。
基金资助:Online:2025-11-30
Published:2025-11-30
摘要: 溶解氧是影响水质质量的重要因素,其浓度变化受多种水质指标的影响。为此,基于大黑汀水库2021 年6月一2024年4月的水质监测数据,探究了溶解氧浓度的时空演变规律,同时利用Pearson相关性分析研究各 个指标之间的正负相关性。通过LightGBM机器学习模型预测溶解氧浓度,采用MSE(均方误差)、RMSE(均方 根误差)、MAE(平均绝对误差)、R2(决定系数)4类评价指标对模型性能进行评估。结果表明,Pearson相关 性分析证实溶解氧浓度与水温呈显著负相关,与pH值和总氯呈显著正相关。LightGBM模型预测效果良好(MSE= 0.218、RMSE=0.467、MAE=0.309、R2=0.977)。此外,使用SHAP解释影响溶解氧浓度的关键因子为水溫、 总氨和pH,总磷和氨氨影响最小。研究结果表明,所提出的模型兼具高预测粉度与强解释性,识别的关键因子 可为水库精细化治理捉供科学依据。
中图分类号:
. 基于LightGBM-SHAP模型的水库溶解氧浓度预测与关键因子分析[J]. 农业与技术, 2025, 45(22): 102-106.
| [1]蒋丹哲。河流中溶解氧的影响因素及在水质评价中的改进应用 [J].地下水,2024,46(05):139-142. [2]Yan X,Zhang T,Du W,et al.A comprehensive review of ma- chine leaming for water quality prediction over the past five years [J].Joumal of Marine Science and Engineering,2024,12 (1): 159. [3]杨字锋,武晾,王璐,等。基于随机森林模型的辽河高时间分 辨率氮、磷浓度模拟与预测[J].环境科学学报,2022,42 (12):384-391.[4]孟朝霞,蒋芃,贾宏恩.基于BP神经网络水库水质模拟预测 [J].运城学院学报,2022,40(06):1-5. [5]Zheng H,Liu Y,Wan W,et al.Large-scale prediction of stream water quality using an interpretable deep leaming approach [J]. Journal ofEnvironmental Management,2023,331:117309. [6]李晓瑛,王华,吴小毛,等。基于机器学习的都阳湖溶解氣波 动特征及预测[J].湖泊科学,2025,37(03):915-927. [7]邢海燕,宁文辉,周文礼,等。潘家口大黑汀水库水质变化趋 势及水源地保护问题研究[C].中国环境科学学会.中国环境 科学学会2023年科学技术年会论文集(二).水利部海委引滦 工程管理局:天津农学院水产学院天津市水产生态与养殖重点 试验室:天津大学化工学院,2023:105-108 [8]魏佳妹,袁书娟,孔闪闪,等。轻梯度提升机算法的发展与应 用[J].计算机工程与应用,2025,61(05):32-42. [9]徐翠玲,胡雪,袁兵.基于LightGBM模型的关中地区PN2.5 浓度估算与时空特征分析[J].数学的实践与认识,2025,55 (05):226-237. [10]项新建,张颖超,许宏辉,等.基于CEEMDAN-VD-TCN- 1gGBM模型的水质预测研究[J].中国农村水利水电,2024 (03):86-95. [11]欧阳群文.基于LightGBM的水质预测模型研究与应用[J 智能城市,2022,8(11):84-87. [12]王鑫,廖彬,李敏,等.融合LightGBM与SHAP的糖尿病预 测及其特征分析方法[J].小型微型计算机系统,2022,43 (09):1877-1885. [13]Li X Y,Wang H,Wang Y Q,et al.Machine Learing-Based Dissolved Oxygen Prediction Modeling and Evaluation in the Yan- gtze River Estuary J].Environmental Science,2024,45 (12) 7123-7133. [14]Saarela M,Podgorelec V.Recent applications of Explainable AI (XAI):A systematic literature review [J.Applied Sciences, 2024,14(19):8884. [15]Zhou J,Gandomi A H,Chen F,et al.Evaluating the quality of machine leaming explanations:A survey on methods and metrics [J].Electronics,.2021,10(5):593. [16]Schober P,Boer C,Schwarte L A.Correlation coefficients:ap- propriate use and interpretation [J].Anesthesia &Analgesia,2018, 126(5):1763-1768. |
| [1] | . 全球重要农业文化遗产地万年县农业景观格局生境时空演变及驱动力分析[J]. 农业与技术, 2025, 45(22): 79-86. |
| [2] | . 基于多源卫星遥感的农业生态系统碳中和评估方法进展及桃战[J]. 农业与技术, 2025, 45(22): 87-91. |
| [3] | . 钾在矿区农用土壤重金属形态转化过程中的作用研究进展[J]. 农业与技术, 2025, 45(22): 92-95. |
| [4] | . 河南省森林康养品牌资源空间分布特征及其影响因素[J]. 农业与技术, 2025, 45(22): 96-101. |
| [5] | . 劳动力转移对农业碳排放的影响研究[J]. 农业与技术, 2025, 45(21): 72-78. |
| [6] | . 基于SWAT模型的流溪河氮磷通量时空分布评估及影响因素[J]. 农业与技术, 2025, 45(21): 85-90. |
| [7] | . 废弃矿山生态修复技术与环境效果评价探析[J]. 农业与技术, 2025, 45(21): 91-95. |
| [8] | . 襄阳市降水化学组成特征及变化趋势分析[J]. 农业与技术, 2025, 45(21): 96-101. |
| [9] | . 河北省土地利用时空动态分析[J]. 农业与技术, 2025, 45(20): 59-66. |
| [10] | . 黄准海平原干旱指数时空分布特征及对净初级生产力的影响[J]. 农业与技术, 2025, 45(20): 67-74. |
| [11] | . 平潭生态产品价值实现评价研究[J]. 农业与技术, 2025, 45(20): 80-87. |
| [12] | . 黄河流域山西段生态系统服务价值评估[J]. 农业与技术, 2025, 45(20): 88-94. |
| [13] | . 河南省3A级以上景区空间分布特征及影响因素[J]. 农业与技术, 2025, 45(19): 89-94. |
| [14] | . 环境因子对挺水植物固碳能力的影响进展[J]. 农业与技术, 2025, 45(19): 95-99. |
| [15] | . 陕北黄土高原植被DVI时空动态变化及其驱动因素[J]. 农业与技术, 2025, 45(18): 73-79. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||