非参数模型在河湖富营养化研究领域应用进展

被引：4

作者：

豆荆辉 ^{[1
,2
]}

夏瑞 ^{[2
]}

张凯 ^{[2
]}

邹磊 ^{[3
]}

宋进喜 ^{[1
]}

塔拉 ^{[2
]}

机构：

[1] 西北大学城市与环境学院陕西省地表系统与环境承载力重点实验室

[2] 中国环境科学研究院水生态保护修复研究室

[3] 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程院重点实验室

来源：

环境科学研究 | 2021年 / 34卷 / 08期

关键词：

富营养化; 非参数模型; 问题诊断; 预测预警; 对比分析;

D O I：

10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.20

中图分类号：

X524 [湖泊、水库];

学科分类号：

0815 ;

摘要：

河湖富营养化过程受流域水污染、生境破坏和闸坝控制等多因素非线性叠加影响,在一定程度上限制了常规水生态机理模型的模拟精度.非参数模型以其强大的数据分析能力在河湖水生态问题诊断和预测方面得到了广泛应用,该文系统梳理了国内外近20年来河湖富营养化非参数模型的相关研究成果,通过Citespace开展基于WoS与CNKI数据库的相关文献大数据可视化分析,全面阐明了结构方程模型(SEM)、贝叶斯网络(BN)、支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、随机森林(RF)、梯度推进机(GBM)、广义相加模型(GAM)等主流非参数模型在河湖富养化营研究中的适用性与局限性,对具有相似特征的模型进行对比分析并提出展望,以期为水生态模拟相关研究提供科学有效的方法支撑.结果表明:非参数模型在河湖富营养化研究领域中的应用呈指数增长趋势,其中SEM、BN、RF、GBM和GAM模型适用于河湖富营养化问题的诊断和驱动要素识别,BN、ANN、SVM、RF、GBM和GAM具有良好的非线性拟合预测能力.非参数模型将是今后一段时期内开展水生态大数据分析诊断和预测管控的关键技术手段.综合考虑区域异质性与多重环境因子在不同时空尺度上响应关系及强人类活动干扰下的河流水生态退化风险,利用生态机理模型与非参数模型耦合求解与优化算法引入,精准识别水生态健康退化的环境压力阈值,开展变化环境下的水生态退化风险预测预警,将是未来非参数模型在河湖富营养化应用研究的重要方向.

引用

页码：1928 / 1940

页数：13

共 92 条

[11]

贝叶斯学习理论及其应用研究[D]. 宫秀军.中国科学院研究生院（计算技术研究所）. 2002

[12]

River algal blooms are well predicted by antecedent environmental conditions[J] . Rui Xia,Gangsheng Wang,Yuan Zhang,Peng Yang,Zhongwen Yang,Sen Ding,Xiaobo Jia,Chen Yang,Chengjian Liu,Shuqin Ma,Jianing Lin,Xiao Wang,Xikang Hou,Kai Zhang,Xin Gao,Pingzhou Duan,Chang Qian.Water Research . 2020

[13]

Phytoplankton in an urban river replenished by reclaimed water: Features, influential factors and simulation[J] . Xuemin Lv,Jiao Zhang,Peng Liang,Xiaoyuan Zhang,Kai Yang,Xia Huang.Ecological Indicators . 2020 (C)

[14]

Use statistical machine learning to detect nutrient thresholds in Microcystis blooms and microcystin management[J] . Kun Shan,Xiaoxiao Wang,Hong Yang,Botian Zhou,Lirong Song,Mingsheng Shang.Harmful Algae . 2020 (C)

[15]

Generalized additive models for biomass simulation of submerged macrophytes in a shallow lake[J] . Yufeng Yang,Yujun Yi,Wenjun Wang,Yang Zhou,Zhifeng Yang.Science of the Total Environment . 2020 (C)

[16]

The co-regulation of nitrate and temperature on denitrification at the sediment-water interface in the algae-dominated ecosystem of Lake Taihu, China[J] . Jicheng Zhong,Juhua Yu,Jianjun Wang,Dehong Liu,Chao Chen,Chengxin Fan.Journal of Soils and Sediments . 2020 (4)

[17]

Spatial-temporal process simulation and prediction of chlorophyll-a concentration in Dianchi Lake based on wavelet analysis and long-short term memory network[J] . Zhenyu Yu,Kun Yang,Yi Luo,Chunxue Shang.Journal of Hydrology . 2020 (C)

[18]

A hybrid DE optimized wavelet kernel SVR-based technique for algal atypical proliferation forecast in La Barca reservoir: A case study[J] . P.J. García-Nieto,E. García-Gonzalo,F. Sánchez Lasheras,J.R. Alonso Fernández,C. Díaz Mu?iz.Journal of Computational and Applied Mathematics . 2020 (C)

[19]

Towards the comprehensive water quality control in Lake Taihu: Correlating chlorphyll a and water quality parameters with generalized additive model[J] . Lili Liu,Yongcheng Dong,Ming Kong,Jian Zhou,Hanbin Zhao,Yupeng Wang,Meng Zhang,Zhiping Wang.Science of the Total Environment . 2020 (C)

[20] Comparing Machine Learning Approaches for Predicting Spatially Explicit Life Cycle Global Warming and Eutrophication Impacts from Corn Production [J].

Romeiko, Xiaobo Xue ;

Guo, Zhijian ;

Pang, Yulei ;

Lee, Eun Kyung ;

Zhang, Xuesong .

SUSTAINABILITY, 2020, 12 (04)

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →