吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (3): 943-956.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230303

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

基于随机森林法的区域地下水硝酸盐污染风险评价

张晟瑀1,2,申文超2,3,苏小四1,2   

  1. 1.吉林大学新能源与环境学院,长春130021
    2.吉林大学水资源与环境研究所,长春130021
    3.吉林大学建设工程学院,长春130026

  • 出版日期:2025-05-26 发布日期:2025-06-06
  • 通讯作者: 苏小四(1971-),男,教授,博士生导师,主要从事地下水资源评价与管理、水文地球化学等方面的研究,E-mail:suxiaosi@jlu.edu.cn
  • 作者简介:张晟瑀(1985-),男,副教授,博士,主要从事地下水污染修复及高级氧化技术方面的研究,E-mail:shengyuzh@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2018YFC0406503)

 Risk Assessment of Regional Groundwater Nitrate Pollution Based on Random Forest Method

Zhang Shengyu1,2,Shen Wenchao2,3,Su Xiaosi1,2   

  1. 1. College of New Energy and Environment, Jilin University, Changchun 130021, China
    2. Institute of Water Resources and Environment, Jilin University, Changchun 130021, China
    3. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
  • Online:2025-05-26 Published:2025-06-06
  • Supported by:
    Supported by the National Key Research and Development Program of China (2018YFC0406503)

摘要: 针对区域地下水污染风险评价体系中指标权重确定主观性强的问题,以河北省保定地区平原区浅层地下水为研究对象,采用随机森林算法通过构建地下水污染风险评价指标与硝酸盐浓度之间的映射关系,进而优化得到各指标权重,并在此基础上评价了保定平原区浅层地下水硝酸盐污染风险。结果表明:当决策树数量为130、决策树分裂所需的最小样本数为82、决策树最大深度为2时,取得最优权重;地下水位埋深、包气带介质类型、地下水净补给量和耕地面积比所占权重较大,分别为5.00、4.20、4.14和3.40;基于随机森林法的地下水硝酸盐污染风险评价结果与实测地下水硝酸盐质量浓度之间的斯皮尔曼相关系数显著提高,预测准确度提升25.6%。

关键词: 地下水污染风险, 随机森林, 权重优化, 污染风险防控, 浅层地下水, 河北保定

Abstract:  Aiming at the deficiency that it is over subjective to determine index weights in the regional groundwater pollution risk assessment system, this paper takes Shallow groundwater in Baoding plain, Hebei Province as the study area, using random forest algorithm to construct the mapping relationship between groundwater pollution risk assessment indicators and nitrate concentration in order to optimize the weights of each index,and on this basis, the risk of groundwater nitrate pollution in shallow groundwater in Baoding plain is evaluated. The results show that when the number of decision trees is 130, the minimum sample number required for decision tree splitting is 82, and the maximum depth of decision trees is 2, the optimal weight is obtained. The results showed that the depth of groundwater level, types of vadose zone media, the net recharge rate of groundwater, and the ratio of cultivated land area account for larger weights, with weights of 5.00, 4.20, 4.14, and 3.40 respectively. The Spearman correlation coefficient between groundwater nitrate pollution risk assessment results and measured groundwater nitrate concentration has significantly increased based on random forest method, and the prediction accuracy was improved by 25.6%. 


Key words:  , groundwater pollution risk, random forest, weight optimization, pollution risk prevention and control, shallow groundwater, Baoding City, Hebei Province

中图分类号: 

  • P641.69
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