Prediction of riverine daily minimum dissolved oxygen concentrations using hybrid deep learning and routine hydrometeorological data

水文气象 分水岭 环境科学 水质 理论(学习稳定性) 计算机科学 卷积神经网络 人工神经网络 水文学(农业) 机器学习 人工智能 气象学 生态学 工程类 生物 降水 物理 岩土工程
作者
Yue Hu,Chuankun Liu,W. M. Wollheim
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:918: 170383-170383 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.170383
摘要

Dissolved oxygen (DO) depletion is a severe threat to aquatic ecosystems. Hence, using easily available routine hydrometeorological variables without DO as inputs to predict the daily minimum DO concentration in rivers has huge practical significance in the watershed management. The daily minimum DO concentrations at the outlet of the Oyster River watershed in New Hampshire, USA, were predicted by a set of deep learning neural networks using meteorological data and high-frequency water level, water temperature, and specific conductance (CTD) data measured within the watershed. The dependent variable, DO concentration, was measured at the outlet. From April 2013 to March 2018, the dataset was separated into training, validation, and test portions with a ratio of 5:3:3. A Long Short-Term Memory (LSTM) model and a hybrid Convolutional Neural Networks (CNN-LSTM) model were trained and evaluated for predicting the daily minimum DO concentration. The hybrid CNN-LSTM model exhibited the better predictive stability but the comparable accuracy (the mean R2 value = 0.865) compared with the pure LSTM model (the mean R2 value = 0.839). The model performance (both the stability and accuracy) was improved by aggregating the input data frequency from 15 min of raw data to 24 h. Likewise, the modeling performance didn't benefit from including 'forecasted' meteorological data at the predicted time step in the input dataset. This study provided an efficient and low-cost approach to predict the water quality in rivers and streams to realize the scientific watershed management.

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
xcx完成签到 ,获得积分10
1秒前
冰阔罗完成签到,获得积分10
1秒前
99876完成签到 ,获得积分10
2秒前
可靠的正豪完成签到,获得积分10
3秒前
NINI完成签到 ,获得积分0
4秒前
wanci的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
BUTTOND完成签到 ,获得积分10
5秒前
854fycchjh完成签到,获得积分10
6秒前
活泼的冬瓜完成签到,获得积分10
6秒前
ex完成签到,获得积分10
7秒前
源味完成签到,获得积分10
7秒前
qq发布了新的文献求助10
7秒前
苹果梦蕊完成签到 ,获得积分10
7秒前
端庄博超的应助被zrtx采纳,获得30
8秒前
思源的应助被zrtx采纳,获得10
8秒前
科研通AI6.4的应助被zrtx采纳,获得10
8秒前
爱情小坦克完成签到,获得积分10
9秒前
小鲨宇完成签到 ,获得积分10
9秒前
ccccchen完成签到,获得积分10
10秒前
路先生完成签到,获得积分10
10秒前
韩冬完成签到,获得积分10
10秒前
芒果不思议完成签到 ,获得积分10
12秒前
Yiling完成签到,获得积分10
13秒前
Owen的应助被chen采纳,获得10
13秒前
精明的zm发布了新的文献求助10
14秒前
冬瓜鑫完成签到,获得积分10
14秒前
s1完成签到,获得积分10
15秒前
1234完成签到 ,获得积分10
15秒前
123456完成签到 ,获得积分10
15秒前
sry完成签到 ,获得积分10
16秒前
星辰大海的应助被宋相甫采纳,获得10
17秒前
17秒前
迷人雪珊完成签到 ,获得积分10
17秒前
sdfwsdfsd完成签到,获得积分10
17秒前
科研小趴菜完成签到 ,获得积分10
19秒前
铁锤牛马版完成签到,获得积分0
19秒前
半刻温柔完成签到 ,获得积分10
20秒前
机智的孤兰完成签到 ,获得积分10
20秒前
hh完成签到,获得积分10
21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
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8115697
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9521517
关于积分的说明 21534121
捐赠科研通 7693845
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3413622
关于科研通互助平台的介绍 2539973
邀请新用户注册赠送积分活动 2453622