Which riverine water quality parameters can be predicted by meteorologically-driven deep learning?

浊度 环境科学 水质 深度学习 水文学(农业) 质量(理念) 机器学习 计算机科学 生态学 生物 认识论 工程类 哲学 岩土工程
作者
Huang Sheng,Yueling Wang,Jun Xia
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier]
卷期号:946: 174357-174357 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.174357
摘要

River water quality has been significantly impacted by climate change and extreme weather events worldwide. Despite increasing studies on deep learning techniques for river water quality management, understanding which riverine water quality parameters can be well predicted by meteorologically-driven deep learning still requires further investigation. Here we explored the prediction performance of a traditional Recurrent Neural Network, a Long Short-Term Memory network (LSTM), and a Gated Recurrent Unit (GRU) using meteorological conditions as inputs in the Dahei River basin. We found that deep learning models (i.e., LSTM and GRU) demonstrated remarkable effectiveness in predicting multiple water quality parameters at daily scale, including water temperature, dissolved oxygen, electrical conductivity, chemical oxygen demand, ammonia nitrogen, total phosphorous, and total nitrogen, but not turbidity. The GRU model performed best with an average determination coefficient of 0.94. Compared to the daily-average prediction, the GRU model exhibited limited error increment of 10-40 % for most water quality parameters when predicting daily extreme values (i.e., the maximum and minimum). Moreover, deep learning showed superior performance in collective prediction for multiple water quality parameters than individual ones, enabling a more comprehensive understanding of the river water quality dynamics from meteorological data. This study holds the promise of applying meteorologically-driven deep learning techniques for water quality prediction to a broader range of watersheds, particularly in chemically ungauged areas.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
东郭乾发布了新的文献求助20
1秒前
1秒前
1秒前
sume24完成签到,获得积分10
1秒前
华仔应助Koi采纳,获得10
2秒前
ZywOo发布了新的文献求助10
3秒前
木槿完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
乐乐应助yuye_Liu采纳,获得10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
海棠发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
Ava应助独角兽采纳,获得10
7秒前
wanci应助木槿采纳,获得10
11秒前
1313发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
魁梧的恶天完成签到,获得积分10
12秒前
传奇3应助小张同学采纳,获得10
13秒前
迟到的白昼完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
隐形曼青应助xu采纳,获得10
17秒前
小蘑菇应助weizhao采纳,获得10
17秒前
17秒前
LLZ发布了新的文献求助10
18秒前
POLARIL发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
19秒前
19秒前
Jasper应助野性的沉鱼采纳,获得10
21秒前
21秒前
冷傲书萱应助11采纳,获得10
22秒前
元谷雪发布了新的文献求助10
22秒前
hangli发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
爆米花应助积极的黑猫采纳,获得10
23秒前
破茧完成签到,获得积分10
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5761057
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5527282
关于积分的说明 15398807
捐赠科研通 4897632
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2634274
邀请新用户注册赠送积分活动 1582397
关于科研通互助平台的介绍 1537744