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主办单位:吉林省科学技术信息研究所
合作单位:吉林省科学技术情报学会

农业与技术 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (22): 102-106.DOI: 10.19754/j.nyyjs.20251130020

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基于LightGBM-SHAP模型的水库溶解氧浓度预测与关键因子分析

王浩东 徐天宇 许伟雄 徐腾龙   

  1. 黑龙江大学水利电力学院,黑龙江哈尔滨150080
  • 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:
    黑龙江省自然科学基金项目(项目编号:PL2024E027)
  • 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。

关键词: LightGBM;水质预测;溶解氧;Pearson;SHAP

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