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Enregistrement W4408429048 · doi:10.5194/egusphere-egu25-14665

Harnessing Machine Learning for Water Quality Prediction in Agricultural Watersheds

2025· preprint· en· W4408429048 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.
aboutLe titre ou le résumé porte un signal canadien du lexique géographique.

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrological Forecasting Using AI
Établissements canadiensMinistry of the Environment, Conservation and ParksUniversité du Québec à MontréalUniversity of Guelph
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAgricultureWater qualityQuality (philosophy)Computer scienceMachine learningArtificial intelligenceAgricultural engineeringEngineeringGeography

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In North America, the Great Lakes contain approximately 20% of the available surface fresh water in the world. As a result, the Great Lakes Basin (GLB) is a well-known region for its extensive agricultural and food production activities. Such agricultural activities are considered one of the most significant non-point sources of nutrient transport, particularly nitrogen and phosphorus, to surface water and groundwater. This is mainly because of the application of synthetic fertilizers and manure for enhanced crop productivity and soil fertility. Such elevated nutrient concentrations can disrupt aquatic ecosystems, degrade surface and groundwater quality, and harm both human and aquatic life. However, quantification of nutrient concentrations in agricultural watersheds is challenging because it is influenced by different process parameters including soil type, climate, and land use conditions. These parameters are highly non-linear and uncertain which hinders the applicability of typical mathematical models in nutrient transport applications in surface water and groundwater quality. Therefore, data-driven models using machine learning (ML) algorithms have been extensively applied to unravel the complexities of nutrient transport in surface water and groundwater, tackling the main challenges associated with the mathematical models. This is mainly because ML algorithms can deal with complex datasets with high uncertainty and non-linearity while considering the interdependence between the process parameters. By leveraging historical datasets, ML algorithms can model the explain the cause-result and intricate interdependencies between process parameters, making them well-suited for simulating nutrient transport processes in surface and sub-surface water applications. In the current study, different ML algorithms were adopted to predict nutrient concentrations in surface water and groundwater in a sand plain agricultural watershed within the GLB in Ontario, Canada. These ML algorithms included regression (e.g., artificial neural network) and classification (e.g., decision trees) techniques to better simulate nutrient concentrations in surface water and groundwater. The ML input variables involved meteorological (e.g., precipitation), hydrogeological (e.g., groundwater levels), and water physico-chemical (e.g., pH) conditions. The performance of these ML algorithms was evaluated using different evaluation metrics such as root-mean squared error and F1-score for regression and classification models, respectively. The optimal ML models were selected according to the outcomes of these evaluation metrics. In addition, the interdependence between the involved process parameters (e.g., land use and precipitation) and nutrient concentrations was interpreted to determine the governing parameters on the nutrient transport process in surface and sub-surface water. The main outcomes of this study can help decision-makers in assessing the most effective management efforts to protect and improve surface water and groundwater quality in agricultural watersheds. In addition, these insights enable the interpolation of nutrient concentrations from discrete sampling points, facilitating predictions at unmonitored locations across the watersheds.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,188
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,037
Tête enseignante GPT0,283
Écart entre enseignants0,246 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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