基于深度学习的流酸盐度预测模型的性能评估,以填补低频酸盐监测盆地的流酸盐数据缺口
Gourab Saha1, Chaopeng Shen2, Jonathan Duncan3
1Department of Agricultural and Biological Engineering, The Pennsylvania State University, United States.
Journal of environmental management
|April 2, 2024
概括
使用长短期记忆 (LSTM) 的新深度学习模型准确地估计了低频部位的每日酸盐度. 这种数据驱动的方法优于传统方法,特别是在冬季,提供了有价值的酸盐运输动态信息.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 水文学的水文学
- 数据科学数据科学数据科学
背景情况:
- 精确的酸盐监测对于了解水质和运输动态至关重要.
- 低频监测站点往往缺乏精确酸盐估计所需的详细数据.
- 邻近的高频数据为改善低频站点估计提供了潜在的解决方案.
研究的目的:
- 开发和评估一个数据驱动的建模框架,用于估计低频监测地点的每日酸盐度.
- 将基于长期短期记忆 (LSTM) 的深度学习 (DL) 模型与已建立的统计模型 (LOADEST,WRTDS-Kalman) 的性能进行比较.
- 评估模型在预测不同季节和条件下的酸盐度和负载方面的有效性.
主要方法:
- 基于LSTM的深度学习模型的开发,利用来自附近高频站点的每日酸盐度和流排放数据.
- 对DL模型与LOADEST和WRTDS-Kalman统计模型进行比较分析.
- 在三个爱荷华州河流流域中使用Nash-Sutcliffe效率 (NSE) 和Kling-Gupta效率 (KGE) 等指标的模型性能评估.
主要成果:
- 在大多数低频站点上,DL模型实现了高性能 (NSE>0.70,KGE>0.70).
- 在酸盐度和负载估计方面,DL和WRTDS-Kalman模型的表现优于LOADEST.
- DL模型显示了比WRTDS-Kalman高出20%的NSE平均值,在冬季表现优越,并更好地识别超值日.
结论:
- 基于LSTM的DL模型为在监测数据有限的地点估计每日酸盐度提供了强大而准确的框架.
- 这种数据驱动的方法比传统的统计方法有了显著的改进,特别是在捕捉季节性变化和极端事件方面.
- 该研究强调了深度学习在加强水质监测和管理战略方面的潜力.
相关概念视频
Determining the pH of Salt Solutions
41.4K
The pH of a salt solution is determined by its component anions and cations. Salts that contain pH-neutral anions and the hydronium ion-producing cations form a solution with a pH less than 7. For example, in ammonium nitrate (NH4NO3) solution, NO3− ions do not react with water whereas NH4+ ions produce the hydronium ions resulting in the acidic solution. In contrast, salts that contain pH-neutral cations and the hydroxide ion-producing anions form a solution with a pH greater than 7.
41.4K
End Point Prediction: Gran Plot
1.5K
A Gran plot is used to predict the equivalence volume or endpoint of a potentiometric or acid-base titration without reaching the endpoint. Typically, titration data is collected as a function of the titrant's volume up to a point less than the equivalence volume and then transformed into a linear format. The straight line is extended to the x-axis, indicating the necessary titrant volume to achieve the equivalence point.
For potentiometric titration, the Gran plot is created by plotting...
For potentiometric titration, the Gran plot is created by plotting...
1.5K


