Í 25 ár hefur umhverfisráðuneyti Malasíu (DOE) innleitt vatnsgæðavísitölu (WQI) sem notar sex lykilþætti vatnsgæða: uppleyst súrefni (DO), lífefnafræðilega súrefnisþörf (BOD), efnafræðilega súrefnisþörf (COD), sýrustig (pH), ammóníaknitur (AN) og sviflausnir (SS). Greining vatnsgæða er mikilvægur þáttur í stjórnun vatnsauðlinda og verður að stjórna henni rétt til að koma í veg fyrir vistfræðilegt tjón af völdum mengunar og tryggja að umhverfisreglum sé fylgt. Þetta eykur þörfina á að skilgreina árangursríkar greiningaraðferðir. Ein helsta áskorunin í núverandi tölvuvinnslu er sú að hún krefst tímafrekra, flókinna og villuhættulegra útreikninga á undirvísitölum. Að auki er ekki hægt að reikna út WQI ef einn eða fleiri vatnsgæðaþættir vantar. Í þessari rannsókn er þróuð hagræðingaraðferð fyrir WQI fyrir flækjustig núverandi ferlis. Möguleikar gagnadrifinnar líkanagerðar, þ.e. Nu-Radial grunnfallsstuðningsvektorvél (SVM) byggð á 10x krossprófun, voru þróaðir og kannaðir til að bæta spá um WQI í Langat-vatnasviðinu. Ítarleg næmnigreining var framkvæmd undir sex sviðsmyndum til að ákvarða skilvirkni líkansins í spám um vatnsgæði. Í fyrra tilvikinu sýndi líkanið SVM-WQI framúrskarandi getu til að endurtaka DOE-WQI og fékk mjög háar tölfræðilegar niðurstöður (fylgnistuðull r > 0,95, Nash Sutcliffe skilvirkni, NSE > 0,88, Willmott's samræmisvísitala, WI > 0,96). Í öðru tilvikinu sýnir líkanagerðin að hægt er að áætla vatnsgæði án sex breyta. Þannig er DO breytan mikilvægasti þátturinn við að ákvarða vatnsgæði. pH hefur minnst áhrif á vatnsgæði. Að auki sýna sviðsmyndir 3 til 6 skilvirkni líkansins hvað varðar tíma og kostnað með því að lágmarka fjölda breyta í inntakssamsetningu líkansins (r > 0,6, NSE > 0,5 (gott), WI > 0,7 (mjög gott)). Samanlagt mun líkanið bæta og flýta fyrir gagnadrifinni ákvarðanatöku í vatnsgæðastjórnun til muna, sem gerir gögn aðgengilegri og aðlaðandi án afskipta manna.
1 Inngangur
Hugtakið „vatnsmengun“ vísar til mengunar á nokkrum gerðum vatns, þar á meðal yfirborðsvatni (höfum, vötnum og ám) og grunnvatni. Mikilvægur þáttur í vexti þessa vandamáls er að mengunarefni eru ekki nægilega meðhöndluð áður en þau eru losuð beint eða óbeint í vatnasvæði. Breytingar á vatnsgæðum hafa veruleg áhrif ekki aðeins á hafslífið heldur einnig á framboð á fersku vatni fyrir almennar vatnsveitur og landbúnað. Í þróunarlöndum er hraður efnahagsvöxtur algengur og hvert verkefni sem stuðlar að þessum vexti getur verið skaðlegt umhverfinu. Til að stjórna vatnsauðlindum til langs tíma og vernda fólk og umhverfi er nauðsynlegt að fylgjast með og meta vatnsgæði. Vatnsgæðavísitalan, einnig þekkt sem WQI, er fengin úr vatnsgæðagögnum og er notuð til að ákvarða núverandi stöðu vatnsgæða áa. Við mat á breytingum á vatnsgæðum verður að taka tillit til margra breytna. WQI er vísitala án nokkurrar víddar. Hún samanstendur af tilteknum vatnsgæðabreytum. WQI veitir aðferð til að flokka gæði sögulegra og núverandi vatnasvæðis. Markmið WQI getur haft áhrif á ákvarðanir og aðgerðir ákvarðanatökumanna. Á kvarða frá 1 til 100, því hærri sem vísitalan er, því betri eru vatnsgæðin. Almennt séð uppfylla vatnsgæði áastöðva með einkunn 80 og hærri staðla fyrir hreinar ár. WQI gildi undir 40 telst mengað, en WQI gildi á milli 40 og 80 gefur til kynna að vatnsgæðin séu í raun lítillega menguð.
Almennt séð krefst útreikningur á vatnsgæðavísitölu (WQI) safns af undirvísitölubreytingum sem eru langar, flóknar og villugjarnar. Það eru flókin ólínuleg víxlverkun milli WQI og annarra vatnsgæðabreyta. Útreikningur á WQI getur verið erfiður og tekið langan tíma þar sem mismunandi WQI nota mismunandi formúlur, sem getur leitt til villna. Ein helsta áskorunin er sú að það er ómögulegt að reikna út formúluna fyrir WQI ef einn eða fleiri vatnsgæðabreytur vantar. Að auki krefjast sumir staðlar tímafrekrar og ítarlegra sýnatökuferla sem þjálfaðir sérfræðingar verða að framkvæma til að tryggja nákvæma rannsókn sýna og birtingu niðurstaðna. Þrátt fyrir framfarir í tækni og búnaði hefur víðtæk tímabundin og rúmfræðileg eftirlit með vatnsgæðum áa verið hamlað af miklum rekstrar- og stjórnunarkostnaði.
Þessi umræða sýnir að engin alhliða nálgun er til á vinnustaðnum við gæði lífræns lífs (WGÍ). Þetta vekur upp þörfina á að þróa aðrar aðferðir til að reikna út WGÍ á reiknifræðilega skilvirkan og nákvæman hátt. Slíkar úrbætur geta verið gagnlegar fyrir stjórnendur umhverfisauðlinda til að fylgjast með og meta gæði vatns í ám. Í þessu samhengi hafa sumir vísindamenn notað gervigreind með góðum árangri til að spá fyrir um WGÍ; Gervigreindarlíkön fyrir vélanám forðast útreikninga á undirvísitölum og býr fljótt til niðurstöður WGÍ. Gervigreindarbyggðar vélanámsreiknirit eru að verða vinsælli vegna ólínulegrar byggingarlistar, getu til að spá fyrir um flókna atburði, getu til að stjórna stórum gagnasöfnum, þar á meðal gögnum af mismunandi stærðum, og ónæmis fyrir ófullkomnum gögnum. Spágeta þeirra er algjörlega háð aðferð og nákvæmni gagnasöfnunar og vinnslu.
Birtingartími: 21. nóvember 2024