CSCD来源期刊
中国科技核心期刊
RCCSE中国核心学术期刊
JST China 收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于BP神经网络的粤北某地区地下水脆弱性评价及其风险管控

张涛 王夏晖 毕二平 黄国鑫 杨瑞杰

张涛, 王夏晖, 毕二平, 黄国鑫, 杨瑞杰. 基于BP神经网络的粤北某地区地下水脆弱性评价及其风险管控[J]. 环境工程, 2023, 41(12): 270-277. doi: 10.13205/j.hjgc.202312034
引用本文: 张涛, 王夏晖, 毕二平, 黄国鑫, 杨瑞杰. 基于BP神经网络的粤北某地区地下水脆弱性评价及其风险管控[J]. 环境工程, 2023, 41(12): 270-277. doi: 10.13205/j.hjgc.202312034
ZHANG Tao, WANG Xiahui, BI Erping, HUANG Guoxin, YANG Ruijie. GROUNDWATER VULNERABILITY EVALUATION AND RISK CONTROL IN A CERTAIN AREA IN NORTHERN GUANGDONG PROVINCE BASED ON BP NEURAL NETWORK[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(12): 270-277. doi: 10.13205/j.hjgc.202312034
Citation: ZHANG Tao, WANG Xiahui, BI Erping, HUANG Guoxin, YANG Ruijie. GROUNDWATER VULNERABILITY EVALUATION AND RISK CONTROL IN A CERTAIN AREA IN NORTHERN GUANGDONG PROVINCE BASED ON BP NEURAL NETWORK[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(12): 270-277. doi: 10.13205/j.hjgc.202312034

基于BP神经网络的粤北某地区地下水脆弱性评价及其风险管控

doi: 10.13205/j.hjgc.202312034
基金项目: 

国家重点研发计划项目(2018YFC1800205)

详细信息
    作者简介:

    张涛(1997-),男,硕士,主要研究方向为地下水污染防治。847403810@qq.com

    通讯作者:

    黄国鑫(1980-),男,研究员,主要研究方向为土壤和地下水污染防治。huanggx@caep.org.cn

GROUNDWATER VULNERABILITY EVALUATION AND RISK CONTROL IN A CERTAIN AREA IN NORTHERN GUANGDONG PROVINCE BASED ON BP NEURAL NETWORK

  • 摘要: 针对传统DRASTIC模型在参数权重确定过程中主观性强问题,以粤北某地区浅层地下水为研究对象,利用采集的地下水相关数据和新增土地利用类型参数,在优化BP神经网络算法和构建DRASTICL模型基础上,借助地下水NO3-浓度进行模型验证,建立耦合BP神经网络算法的BP-DRASTICL模型,进而根据地下水脆弱性空间分布特点提出了地下水污染风险管控对策。结果表明:训练函数为trainlm、学习率为0.1、隐含层神经元节点数为6时,BP神经网络算法效果最好,相应地获得的最优BP-DRASTICL模型参数权重依次为0.1420(地下水埋深,D)、0.1151(净补给量,R)、0.0791(含水层介质,A)、0.1833(土壤介质,S)、0.0908(地形,T)、0.1574(包气带介质影响,I)、0.0891(渗透系数,C)和0.1433(土地利用类型,L)。DSTL对评价结果的影响最大。与DRASTIC模型、DRASTICL模型相比,BP-DRASTICL模型的Pearson和Spearman相关系数最高,分别达到0.615和0.656,表明硝酸盐浓度与脆弱性指数之间具有很高的线性关系。研究区地下水脆弱性总体属于极低脆弱性和低脆弱性,高脆弱性和极高脆弱性地区主要分布在研究区中部。针对研究区脆弱性的空间分布特征,差异化提出了地下水污染风险管控对策。利用BP神经网络算法确定DRASTICL模型参数权重,因减少了人为主观性的影响,比传统专家打分法更准确。
  • [1] 李怀恩, 贾斌凯, 成波, 等. 海绵城市雨水径流集中入渗对土壤和地下水影响研究进展[J]. 水科学进展, 2019, 30(4):589-600.
    [2] 刘乃静, 赵银鑫, 吴文忠, 等. 基于AHP的DRASTIC模型在银川市潜水防污性能评价中的应用[J]. 水土保持通报, 2021, 41(1):212-218.
    [3] 王昕翌, 王敏, 冯建国, 等. 地下水水源地保护区划分方法研究:以大汶口为例[J]. 人民长江, 2021, 52(4):61-67.
    [4] AKINLALU A A, MOGAJI K A, ADEBODUM T S. Assessment of aquifer vulnerability using a developed "GODL" method (modifed GOD model) in a schist belt environ, Southwestern Nigeria[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2021, 193(4):199-226.
    [5] ZHANG L Z, ZHANG Y B, ZHOU X Y, et al. Groundwater vulnerability assessment system based on GIS[J]. Advanced Materials Research, 2011, 301(303):724-730.
    [6] 吕文凯, 周金星, 万龙, 等. 滇东岩溶断陷盆地水资源脆弱性评价[J]. 地球学报, 2021, 42(3):341-351.
    [7] 张钧帅, 汪丙国, 刘天奇. 江汉平原浅层地下水防污性能模糊综合评价与验证[J]. 地质科技通报, 2020, 39(6):154-164.
    [8] MFONKA Z, NGOUPAYOU J R N, NDJIGUI P D, et al. A GIS-based DRASTIC and GOD models for assessing alterites aquifer of three experimental watersheds in Foumban (Western-Cameroon)[J]. Groundwater for Sustainable Development, 2018, 7:250-264.
    [9] 于林弘, 陶志斌, 扈胜涛, 等. DRASTIC模型在地下水脆弱性评价中的应用[J]. 人民黄河, 2020, 42(增刊1):45-46, 50.
    [10] 杨宁, 陶志斌, 高松, 等. 基于AHP的DRASTIC模型对莱州地区地下水脆弱性研究[J]. 地质学报, 2019, 93(增刊1):133-137.
    [11] 朱飞, 熊丽君, 吴建强, 等. 基于改进DRASTIC模型的平原河网地区地下水脆弱性评价[J]. 环境科学与技术, 2020, 43(2):187-193.
    [12] 王建红, 余启明, 李平平. 基于GIS技术与DRASTIC模型的民勤盆地地下水脆弱性评价[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 2015, 51(6):882-887.
    [13] ASLAM B, ISMAIL S, ALI I. A GIS-based DRASTIC model for assessing aquifer susceptibility of Safdarabad Tehsil, Sheikhupura District, Punjab Province, Pakistan[J]. Modeling Earth Systems and Environment, 2020, 6:995-1005.
    [14] 李亮, 王敏, 邢怀学, 等. 基于AHP-DRASTIC评价模型的无锡市潜水污染风险评价[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2019, 42(3):310-314.
    [15] 周书葵, 江海浩, 陈朝猛, 等. 改进AHP-DRASTIC模型用于地下水U(Ⅵ)污染风险评价及回归分析[J]. 环境工程, 2016, 34(1):130-134.
    [16] YANG J, TANG Z H, JIAO T, et al. Combining AHP and genetic algorithms approaches to modify DRASTIC model to assess groundwater vulnerability: a case study from Jianghan Plain, China[J]. Environmental Earth Science, 2017, 76(12):426-442.
    [17] 贺新春, 邵东国, 陈南祥, 等. 几种评价地下水环境脆弱性方法之比较[J]. 长江科学院院报, 2005, 22(3):17-20

    , 24.
    [18] 徐超, 周嘉月, 何旭佳, 等. 基于改进DRASTIC模型的陕西省地下水脆弱性评价[J]. 中国农村水利水电, 2020(3):44-51.
    [19] 任加国, 龚克, 马福俊, 等. 基于BP神经网络的污染场地土壤重金属和PAHs含量预测[J]. 环境科学研究, 2021, 34(9):2237-2247.
    [20] KUANG Y T, SINGH R, SINGH S, et al. A novel macroeconomic forecasting model based on revised multimedia assisted BP neural network model and ant Colony algorithm[J]. Multimedia Tools and Applications, 2017, 76(18):18749-18770.
    [21] 张天云, 陈奎, 魏伟, 等. BP神经网络法确定工程材料评价指标的权重[J]. 材料导报, 2012, 26(1):159-163.
    [22] 赵军, 张祯宇, 谢哲宇, 等. 基于BP人工神经网络的闽江口水厂水质模拟[J]. 环境科学与技术, 2020, 43(增刊1):198-203.
    [23] 黄元生, 张利君. 基于遗传算法的BP-LSSVM组合变权模型权重优化的短期电价预测研究[J]. 煤炭工程, 2019, 51(5):172-176.
    [24] 孙会君, 王新华. 应用人工神经网络确定评价指标的权重[J]. 山东科技大学学报(自然科学版), 2001, 20(3):84-86.
    [25] 钟佐燊. 地下水防污性能评价方法探讨[J]. 地学前缘, 2005, 12(增刊1):3-11.
    [26] IIAMURUGAN O, JOTHIBASU A, ANBAZHAGAN S. Geospatial technology and modified DRASTIC model to assess the groundwater pollution vulnerability along a stretch of Cauvery River, South India[J]. Environmental Earth Science, 2022, 81:85.
    [27] YU H, WU Q, ZENG Y F, et al. Integrated variable weight model and improved DRASTIC model for groundwater vulnerability assessment in a shallow porous aquifer[J]. Journal of Hydrology, 2022, 608:127538.
    [28] 陈红兵, 孙俊辉, 王聪聪, 等. 应用遗传算法优化BP神经网络预测太阳能PV/T系统热电产出[J]. 热科学与技术, 2021, 20(5):480-487.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  69
  • HTML全文浏览量:  11
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-01
  • 网络出版日期:  2024-03-08

目录

    /

    返回文章
    返回