基于HEA算法的红山水库富营养化模拟和预测研究

随着经济的发展,红山水库周边的污染物排放量提高,导致水库水体富营养化问题日益突出.基于红山水库2006-2020年两个监测点水质监测数据,分析红山水库水体富营养化发展趋势,通过混合演化算法(HEA)构建红山水库水体叶绿素a浓度模拟与预测模型,结合模型阈值数据和敏感性分析,揭示影响红山水库叶绿素a浓度变化的环境因素,并量化其相关关系.研究表明:(1)红山水库两个监测点2006-2013年叶绿素a浓度波动较大,2013-2020年叶绿素a浓度呈逐渐升高的趋势;(2)红山水库北部和南部叶绿素a浓度的模型拟合值与实际测量值之间的相关系数(R2)分别为0.60和0.58,均方根误差(RMSE)分别为2.09和2.59 mg·m-3;(3)HEA最佳单规则集的阈值和敏感性分析表明,叶绿素a浓度在一定范围内与水温(WT)、化学需氧量(COD)、高锰酸盐指数(CODMn)、溶解氧(DO)和氟(F)成正比,与铵态氮(NH4-N)和生化需氧量(BOD5)变化不显著.HEA模型能够较为精确地模拟红山水库叶绿素a浓度在2006-2020年之间的变化,并对未来水库水质和富营养化进程起到一定的预测作用.