I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   2 3 8 1 ~ 2 3 9 1   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 2 3 8 1 - 2 3 9 1           2381       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Im pro v ing  water   qua lity pa ra mete r predic tion wi th  multi - lev el   linea r re g ress io mo del and hy brid  f ea tur e selec tion       Alee f ia   K hu rsh i d,  Sa m rudd hi K o rk e,   Yudh ir  K o t ha ri,   S hruti  Alo ne,   K hu s ha li B a is   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   S h r i   R a md e o b a b a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   M a n a g e m e n t ,   N a g p u r ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   2 5 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Dec   1 4 ,   2 0 2 4       P re d ictin g   a n d   m o d e li n g   th e   q u a li ty   o f   wa ter i s e ss e n ti a to   g u a ra n t e e   th a th e   wa ter i s s a fe   to   d rin k .   T h e   c h lo ri n e   c o n ten in   wa ter n e e d s to   b e   m o n it o re d   in   re a l - ti m e   to   p ro v id e   a   c o n siste n t   su p p ly   o d ri n k a b le  wa ter.  Ad d it io n a ll y ,   p o tas siu m   a n d   c h lo r in e   h a v e   a   m a jo imp a c o n   h o a p p e a li n g   t h e   wa ter  is,  a th e y   a re   imp o r tan t   c o m p o n e n ts   th a t   in f lu e n c e   tas te  a n d   o d o r .   T h e re fo re ,   to   e v a lu a te  th e   lev e ls  o c h lo ri n e   a n d   p o tas siu m ,   th is  w o rk   p re se n ts  a   m u lt iv a riab le  l in e a re g re ss io n   a p p ro a c h   b a c k e d   b y   a   h y b r i d   fe a tu re   e x trac ti o n   m e th o d .   T o   b r id g e   t h e   g a p   b e twe e n   t h e   fil ter  a n d   wra p p e a p p ro a c h e s,  a   h y b ri d   a p p r o a c h   i u se d   to   re m o v e   u n n e c e ss a ry   in fo rm a ti o n   a n d   re d u c e   p ro c e ss in g   ti m e   a n d   c o m p lex it y .   He re   th e   q u a n ti tati v e   p a ra m e ters ,   in   c o n j u n c ti o n   with   c a teg o rica p a ra m e ters ,   a re   in stru m e n tal  in   e n a b li n g   a c c u ra te  p re d ictio n   o f   two   wa ter  q u a li t y   p a ra m e ters .   Th e   two   d e v e lo p e d   m u lt i - lev e l   re g re ss io n   (M LR)   m o d e ls  fo r   th e   p re d ictio n   o p o tas siu m   a n d   c h l o rid e   a re   u se f u w h e n   fa c to rs  a ffe c ti n g   wa ter  p a ra m e ters   flu c tu a te   a th e   site  lev e a we l a o v e larg e sp a ti a o tem p o ra sc a le s   g iv i n g   c o n s u m e rs  a   v is u a re p re s e n tatio n   o f   h o e a c h   p a ra m e ter  in flu e n c e p re d ictio n .   Th e   c o n v e rg e d   m o d e o u tp e rfo rm in   c o m p a riso n   with   o th e r   m a c h in e   lea rn in g   a lg o rit h m wit h   a   m e a n   a b so lu te  e rro r   ( M AE )   o f   7 . 4 2 e - 1 5   fo p o tas siu m   a n d   3 . 7 2 e - 1 4   fo c h lo rid e .   K ey w o r d s :   Drin k i n g   wa ter   F e a tu re   e x trac ti o n   M a c h in e   lea rn i n g   M u lt i v a riate   li n e a re g re ss io n   Wate q u a li t y   m o n it o r in g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Alee f ia  Kh u r s h id   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics E n g in ee r in g ,   Sh r i Ram d eo b a b C o lleg o f   E n g i n ee r in g   an d   M an ag em en t   Kato l Ro ad ,   Nag p u r ,   Ma h ar as h tr a,   I n d ia   E m ail: k h u r s h id aa @ r k n ec . ed u       1.   I NT RO D UCT I O N   W ater   q u ality   p r eser v atio n   is   p ar am o u n as  it  d ir ec tly   im p ac ts   th h ea lth   an d   well - b ein g   o f   o r g an is m s   an d   ec o s y s tem s ,   h ig h lig h tin g   th e   n ee d   t o   id e n tify   c o n tam in an ts   an d   p o llu tan ts   th at  en d an g e r   h u m an   h ea lth   a n d   th e   en v ir o n m en t.  cr itical  asp ec o f   wat er   q u ality   r ev o l v es  ar o u n d   m o n ito r in g   p o tass iu m   ( K)   an d   ch lo r id e   ( C l) .   Fo r   g r o u n d wate r ,   r a n g o f   3 5 1 2 5   m g /L  is   v iewe d   as  ty p ical  3 .   T h wate r   will  tast e   s alty   wh en   th am o u n o f   ch lo r id is   h ig h e r   th an   2 5 0 4 0 0   m g /L.   Po tass iu m   is   d ir ec in d icato r   o f   co n tam in atio n .   Fo r   g r o u n d wat er ,   r a n g o f   3 5 1 2 5   m g /L  is   r eg ar d e d   as  ty p ical   [ 1 ] .   T h w ater   will  tast s alty   if   th c h lo r id e   co n ce n tr atio n   i s   h ig h er   th an   2 5 0 4 0 0   m g /L.   I n   th o s wh o   ar e   v u ln e r ab le,   it  co u ld   h av e   s o m e   n eg ativ h ea lth   im p ac ts   [ 2 ] P o tass iu m   also   s er v es  as  v ital  n u tr ien ess en tial  f o r   th p r o p er   f u n ctio n in g   o f   f lo r a,   f a u n a,   a n d   h u m a n s .   Ho wev er ,   elev ate d   p o tass iu m   l ev els  in   wate r   m ay   s ig n if y   c o n tam in atio n   f r o m   s o u r ce s   lik ag r icu ltu r al  r u n o f f   o r   in d u s tr ial  waste,   n ec ess i tatin g   m o n ito r in g   to   m ain tain   wate r   q u ality   an d   s af eg u ar d   a q u atic  life   an d   p o tab le  wate r   s u p p lies .   Similar ly ,   ch lo r i d e,   o f ten   f o u n d   in   th f o r m   o f   s o d iu m   ch lo r id ( s alt) ,   ca n   b h ar m l ess   at  lo co n ce n tr atio n s   b u p o s es  r is k s   at  elev ated   lev el s   o r ig in atin g   f r o m   wastewate r   d is ch ar g o r   r o a d   s alt  r u n o f f .   M o n ito r in g   ch l o r id lev els  is   cr u cial  t o   p r o t ec d r in k i n g   wate r   s o u r ce s   an d   m itig ate  a d v er s e   im p ac ts   o n   a q u atic  ec o s y s te m s .   I o n - s en s itiv s en s o r s   co m m er cially   av ailab le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   2 3 8 1 - 2 3 9 1   2382   ar co s tly .   Dev elo p in g   s o f t   s en s o r   f o r   ch lo r id o r   p o tass iu m   in   wate r   is   an   alter n ati v to   c o m m er cially   av ailab le  s en s o r s   an d   th er ef o r th s ig n if ican ce   o f   em p lo y i n g   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   ca n n o b r u led   o u t.  M o n ito r in g   b o th   p o tass iu m   an d   ch l o r id e   ca n   h elp   in   u n d er s tan d in g   th e   ef f icie n cy   a n d   im p ac ts   o f   wate r   tr ea tm en p r o ce s s es,  s u ch   as  s o f ten in g ,   d esalin atio n ,   o r   r e v er s o s m o s is   [ 3 ] .   C o m m o n l y   u tili ze d   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   f o r   wate r   q u ality   p ar am ete r   ass ess m en in clu d e   d ec is io n   tr ee s ,   s u p p o r v ec to r   m ac h in es  ( SVM) ,   r an d o m   f o r ests ,   an d   s o p h is ticated   d ee p   lear n in g   m e th o d s   lik co n v o l u tio n al  n eu r a n etwo r k s   ( C NNs )   an d   r ec u r r en n eu r al  n etwo r k s   ( R NNs).   R iv er   wate r   ch lo r id co n ce n t r atio n s   lead   to   r is in g   s alin ity ,   wh ich   also   p o s es  h az ar d   to   aq u atic  h ab itats .   T h s ig n if ica n ce   o f   r ea l - tim r iv er   ch lo r i d p r ed ict io n   f o r   m a n ag in g   an d   c o n tr o ll in g   ch lo r id le v els  h as  d r awn   a   lo o f   atten tio n .   Ho wev er ,   i n cr ea s ed   v alu es  o f   p o tass iu m   ca n   n o ticea b l y   af f e ct  th tast in   wate r .   T h s u g g ested   d ee p   lear n in g   m o d el  in   [ 4 ]   b ased   o n   g r a p h s   ac q u ir ed   R 2   an d   r o o m ea n   s q u ar er r o r   ( R MSE )   v alu es  o f   0 . 8 8   an d   5 1 . 1 6   p p b ,   r esp ec tiv ely .   C o n d u ctiv ity ,   t em p er atu r e,   d is s o lv ed   o x y g en ,   PH,  an d   tu r b id ity   ar am o n g   th d ep en d en p ar am eter s .   Her th co n v o lu tio n al  lay er s   an d   p o o lin g   lay e r   m ak u p   th f ee d - f o r war d   s tr u ct u r e,   wh ich   r esu l ts   in   co m p u tatio n all y   d em a n d in g   m o d el  f o r   p r e d ictio n   o f   c h lo r id e.   C h i n n a p p a n   e t   a l .   [ 5 ]   p r e s e n t   a   f u z z y   a l g o r i t h m   f o r   d e t e r m i n i n g   c h l o r i n e   l e v e l s   i n   w a t e r ,   l e v e r a g i n g   m e t r i c s   s u c h   a s   r e c a l l ,   p r e c i s i o n ,   a n d   F - s c o r e   f o r   e v a l u a t i o n .   W i t h   a n   F - s c o r e   o f   8 9 % ,   a   r e c a l l   o f   9 0 % ,   a n d   a   p r e c i s i o n   o f   9 2 % ,   t h e   s u g g e s t e d   m e t h o d   p e r f o r m s   b e t t e r .   T h e   p r o c e s s   u s e s   c h l o r i n e   l e v e l s   a n d   o t h e r   v a r i a b l e s ,   s u c h   a s   t e m p e r a t u r e   ( T ) ,   p H ,   a n d   o t h e r   c h e m i c a l s ,   t h a t   m a y   h a v e   a n   i m p a c t   o n   c h l o r i n e   l e v e l s   a s   i n p u t .   T h i s   s t u d y   [ 6 ]   u s e s   f o u r   m a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e l s   t o   p r e d i c t   s o d i u m   a d s o r p t i o n   r a t i o   ( S A R )   a n d   c h l o r i d e   c o n c e n t r a t i o n   b a s e d   o n   p h y s i c a l   p a r a m e t e r s   s u c h   a s   E C ,   p H ,   t e m p e r a t u r e ,   a n d   S A R :   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( A N N ) ,   k   n e a r e s t   n e i g h b o r   (k - N N ) ,   a n d   s t o c h a s t i c   g r a d i e n t   d e s c e n t   ( S G D ) .   T r a i n e d   o n   1 7 6   s a m p l e s   a n d   v a l i d a t e d   o n   3 7   s a m p l e s   f r o m   M o r o c c o ' s   C h a o u i a   c o a s t a l   a q u i f e r ,   t h e   m o d e l s   d e m o n s t r a t e d   a c c e p t a b l e   t o   g o o d   p e r f o r m a n c e s .   T h e   b e s t   c h l o r i d e   p r e d i c t i o n   m o d e l s   e x h i b i t   R M S E   r a n g i n g   f r o m   1 . 7 4   t o   2 . 6 7 .   T h e   A N N   a n d   S G D   m o d e l s ,   o f f e r i n g   t h e   h i g h e s t   a c c u r a c y   a n d   s t a b i l i t y ,   h a d   9 5 %   c o n f i d e n c e   b a n d s   o f   e r r o r   a t   1 . 3 9   f o r   c h l o r i d e .     T o   im p r o v e   m o d elin g   ac c u r ac y ,   Z h a n g   et   a l.   [ 7 ]   co m b in ed   th e   p er ce p tr o n   m o d el  ( ML P)  an d   s tatis t ical  in f er en ce   m o d el   ( S C A) .   An   h o u r ly   r iv e r   c h lo r id e   p r ed ictio n   was  c o n d u cted   u s in g   th e   g r an d   r iv e r   in   C an ad as  ca s s tu d y ,   an d   th m o d el  p e r f o r m ed   well  with   R MSE   o f   1 1 . 5 8   m g /L,   m ea n   a b s o lu te  p er ce n ta g e   er r o r   ( MA PE )   o f   2 7 . 5 5 %,  Nash Su tclif f ef f icien cy   ( NSE)   o f   0 . 9 0 ,   an d   R 2   o f   0 . 9 0 .   T h p r o v id ed   d ata  to   th e   m o d el  in cl u d e   co n d u ctiv ity ,   wate r   tem p er atu r e,   r iv er   f lo r ate,   an d   r ain f all.   Th e   s tu d y   [ 8 ]   d e v elo p s   a n   ANN   m o d el  to   p r ed ict  in cr ea s ed   ch lo r id lev els  f r o m   r o ad   s alt  i n   s u b u r b an   wate r s h ed   u s in g   m ea s u r ed   r ai n f all   v o lu m an d   f o u r   o th e r   p ar am eter s   ( n itra te,   s u s p en d ed   s o lid s ,   tu r b id ity ,   an d   d is s o lv ed   o r g an ic  ca r b o n ) .   Usi n g   th r ee   y ea r s   o f   d ata   at  s ix   s ites ,   th ANN  m o d el,   tr ain ed   with   b ac k p r o p a g atio n ,   s h o ws  9 1 f it   b etwe en   o b s er v ed   an d   p r ed icted   d ata.   S p atial  an aly s is   r ev ea ls   h i g h er   ch lo r id e   clu s ter in g   n ea r   im p er v io u s   s u r f ac es.   T h e   s tu d y   s u g g ests   ANN  m o d elin g   ca n   b h elp f u l f o r   wate r   q u ality   p r ed ictio n ,   p ar ticu lar ly   f o r   ch lo r id in f lu en ce d   b y   r o a d   s alt.   Go d o - Pla  et  a l.   [ 9 ]   p r ed icted   th p o tass iu m   p e r m an g an ate  d em an d   f o r   d r in k in g   wate r ,   u s i n g   m u lti - lay er   p er ce p tr o n   with   f o u r   in p u ts   r esu ltin g   in   an   MA E   o f   0 . 1 2 8   m g · L 1 .   Ar tific ial  n e u r al  n etwo r k s   wer e   ex p lo r ed   in   [ 1 0 ]   f o r   esti m atin g   ch lo r id io n   ch an g es  in   u r b an   p o n d s .   W h en   f iv wa ter   q u ality   in d ices     ( C OD - C r ,   B O D5 ,   DO,   W S,  an d   NO 2 )   wer u s ed   as  in p u ts ,   th ANN  m o d el  p r o d u ce d   r e s u lts   with   lo er r o r   v alu es  an d   g o o d   p r e d icted   a cc u r ac y   with   MSE = 4 . 9 4 ,   R M SE = 2 . 2 2 ,   a n d   MA PE  o f   ju s 3 . 4 2 %,  d esp ite  s lig h tly   h ig h e r   R 2   in   th e   en tr a n ce   zo n e.   I n   t h is   s tu d y   [ 1 1 ] ,   s ev en   h ea v y   m etal  p ar am eter s   ( Mg ,   SO4 ,   K,   Na,   T H,   C l,  an d   C a)   af f ec tin g   wat er   q u ality   u s in g   d ee p   lear n in g   tech n iq u es  ar p r ed icted   f o r   m ea s u r in g   th wate r   q u ality   in d ex .   T h in p u p a r a m eter s   tem p er atu r e,   E C ,   p H,   an d   T DS  wer d er iv ed   f r o m   4 9 1   wells  an d   th m o d el  p er f o r m a n ce   in d icate s   R MSE   ( tr ain )   o f   8 . 1 2   an d   R MSE   ( test )   o f   1 1 . 3 6   f o r   p o tass iu m   ( K) .   T h ch l o r id e   p r ed ictio n   u s in g   d ee p   n e u r al  n etwo r k   ( DNN)   r esu lted   in   R MSE   ( tr ain )   o f   2 4 0 . 0 2   a n d   R MSE   ( test )   o f   3 0 0 . 0 2 .     Hag h iab i   et  a l.   [ 1 2 ]   d ev el o p e d   th m o d el  u s in g   ANN  an d   SVM,   u s in g   d is tin ct  tr an s f er   an d   k er n el  f u n ctio n s ,   r esp ec tiv ely .   I was   f o u n d   th at  SVM  h ad   less   d at d is p er s io n   th an   th ANN.   R MSE   o f   0 . 2 1 0   a n d   R 2   o f   0 . 9 5   wer o b tain ed   wh en   test ed   SVM  f o r   p r ed ictio n   o f   ch lo r i n e.   Usi n g   g r a d ien b o o s tin g   m et h o d s   t o   b u ild   d ec is io n   tr ee s   an d   p r o d u ce   p r ed ictio n s ,   th e   s tu d y   [ 1 3 ]   d ev elo p e d   a   m ac h in e   lear n in g   m o d el   to   f o r ec ast  f r ee   ch lo r i n r esid u als.   T h p o s s ib ilit ies  f o r   m o n ito r i n g   s u r f ac wate r   q u ality   u s in g   two   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s lo n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   ( L STM )   m o d els  an d   ANNs  h av b ee n   ex p er im e n ted   in   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   Ho wev er ,   th e y   also   co m with   s p ec if ic  ch allen g e s   th at  n ee d   to   b ca r ef u lly   m an ag ed   w h en   ap p lied   to   s u r f ac wate r   q u ality   m o n ito r in g .   T h ese  in clu d d at r eq u ir em en ts ,   tem p o r al  co r r elatio n s ,   m o d el  co m p lex ity ,   c o m p u tatio n al  co s ts ,   an d   th a b ilit y   to   g en e r alize   ac r o s s   v ar y in g   c o n d itio n s .   A l d r e e s   e t   a l .   [ 1 6 ]   a r e   o f   t h o p i n i o n   t h a t   t h p r e d i c t i v m o d e l s   s h o u l d   b e   i n t e r p r e ta b le   a n d   h a v e   p r o p o s e d   a   n o v e l   S h a p l e y   a d d it i v e   e x p l a n at i o n s   ( S HA P )   t e c h n i q u e   f o r   p r e d i c t i n g   w a t e r   q u ali t y   p a r a m e te r s .   T h i s   t e c h n i q u e   is   m o d e l - a g n o s t i c   an d   h a s   a   h i g h   c o m p u t a t i o n a co s t .   W h i le   u t il i z i n g   m a c h i n e   l ea r n i n g   w i t h   b o o s t e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o vin g   w a ter q u a lity p a r a mete r   p r ed ictio n   w ith   mu lti - le ve l lin ea r     ( A leefia   K h u r s h id )   2383   t r e e s ,   Sc h ä f e r   e t   a l .   [ 1 7 ]   w e r a b l e   t o   p r e d i c t   t h e   c h a n g e s   i n   w a t e r   q u a l i t y   wi t h   l es s   t h a n   1 %   e r r o r   u s i n g   t w o   l o c a l   a n d   f i v e   g l o b al   f e at u r e s   in c l u d i n g   t i m s t a m p .   T h es e   m o d e l s   r e q u i r s i g n i f i c a n m e m o r y ,   w i t h   m a n y   t r e es .   A   f e a t u r e   i m p o r t a n c e   s t u d y   i n   [ 1 8 ]   h i g h l i g h t s   t h s i g n i f i c a n im p a c t   o f   s p e ci f i c   v a r i a b l es   a n d   t h e   e f f e c ti v e n e s s   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e ls   i n   d i f f e r e n t i a t i n g   b e tw e e n   v a r i o u s   p ar a m e t e r s   r el a t e d   t o   w a t e r   q u a li ty .     I n   o r d er   to   ca p tu r th e   co m p le x   co r r elatio n s   am o n g   wate r   q u ality   p ar am eter s ,   th e   s tu d y   r ec o m m en d s   u s in g   th h ig h l y   ac cu r ate   ex t r em g r ad ien b o o s tin g   ( XGBo o s t ) ,   an d   r a n d o m   f o r est  m o d els - all  o f   wh ich   ar co m p u tatio n ally   e x p en s iv e.   T h ad ap tiv d if f e r en tial  ev o lu tio n   alg o r ith m   p r o p o s ed   in   s t u d y   [ 1 9 ]   u s es  th r an k   n u m b er s   to   d eter m in th p o s itio n s   o f   v ec to r s   in   th m u tatio n   o p e r atio n   f o r   s o lv in g   v ar io u s   n o n lin ea r   r eg r ess io n   p r o b lem s .   T h e   m et h o d   is   s elf - ad ap tiv e   b u t   co m p u tatio n   in ten s iv e   T h e   Ma m d a n f u zz y   tech n iq u e   ex ce ls   at  ad ap tin g   to   d y n am i en v ir o n m en tal  s h if ts   [ 2 0 ]   i n   o r d er   t o   m o n it o r   cr itical  p ar am eter s   lik p H,   tu r b id ity ,   tem p er atu r e,   a n d   d is s o lv ed   s o lid s   in   s h r im p   cu ltiv atio n .   Ho wev er ,   im p l em en tin g   c o m p lex   m em b er s h ip   f u n ctio n s   ca n   b e   d if f icu lt,  p ar ticu lar ly   with   li m ited   h ar d war r eso u r ce s .   Pre v io u s   s tu d ies  in   th f ield   o f   wate r   q u ality   r esear ch   h av ex p lo r ed   th u s o f   s ev er al  m ac h in e - lear n i n g   ap p r o a ch es  to   f o r ec ast  th wate r   q u ality   in d e x   in d icatin g   th at  wate r   q u ality   m ea s u r em e n ts   ca n   b m ad with   m u ch   g r ea ter   p r ec is io n   d u e   to   m ac h in e   lear n in g   an d   d ee p   lear n in g   [ 2 1 ] [ 2 4 ] .   Fu t u r s tu d ies,  ac co r d in g   to   th r esear ch   team ,   s h o u l d   lo o k   in to   ex ten d in g   th e   ap p licab il ity   d o m ai n   to   en h an cin g   p r e d ictiv ity .   Fro m   th e   liter atu r e   r ev iew,   it  ca n   b e   co n clu d e d   th at  th p r o p o s ed   m o d els  ar eith er   co m p u tatio n ally   ex p en s iv e,   d ep e n d   o n   th ap p r o p r iate  ch o ice   o f   k er n el,   lack   ac cu r ac y   an d   i n ter p r etab ilit y ,   d ep en d   u p o n   p r o p er   t u n in g   o f   h y p er p ar a m eter s ,   o r   r e q u ir m an y   in p u p ar am ete r s   f o r   th p r ed i ctio n   o f   ch lo r id an d   p o tass iu m .   Few  p r ed ictiv f r am ewo r k s   tar g et  to   p r ed ict   ch lo r id an d   p o tass iu m   b u t r e q u ir lar g n u m b er   o f   in p u t f ea tu r es.   I n   o r d er   to   cl o s th r esear ch   g ap ,   th c u r r e n wo r k   is   f o cu s ed   o n   b u ild in g   r eliab le  an d   e x p lain ab le   p r ed ictiv m o d el  with   f ewe r   i n p u p ar am ete r s   th at  m itig ates   th af o r em en tio n ed   p r o b lem s .   Me m o r y   u s ag is   m an ag ed   with   tech n iq u es  lik f ea tu r e   s u b s am p lin g   an d   u s in g   r e g r ess io n   tech n iq u es.  T h r o b u s r eg r ess io n   tech n iq u e   em p l o y ed   f o r   th p r esen ted   wo r k   b u ild s   m o d el  th at  ex p lain s   to   u s er s   h o ea ch   p ar am eter   in f lu en ce s   p r ed ictio n .   T h e   m o d el  is   co n s tr u cte d   b ased   o n   a   s u b s tan tial  d ataset  f r o m   th e   r i v er   Gan g a,   s o u r ce d   f r o m   th e   Nam am Gan g a   p r o ject,   wh er e   wate r   co n tam in atio n   ar is es  f r o m   ef f lu e n ts   an d   v ar io u s   u r b an   ac tiv ities   an d   is   te s ted   f r o m   d ata  ac q u ir ed   f r o m   m u ltip le   s o u r ce s .   T h co m b in atio n   o f   m u ltil ev el  lin ea r   r eg r ess io n   m o d els  an d   h y b r id   f ea tu r s elec tio n   m eth o d s   en h an ce s   th p r ed ictio n   o f   wate r   q u ality   p ar am eter s ,   em p h asizin g   th n o v elty   an d   ef f ec tiv en ess   o f   th ap p r o ac h I is   an ticip ated   th at  th is   wo r k   will  ad v an ce   th f ield   b y   c o m p letin g   t h f o llo w in g   a.   Dev elo p in g   an   e x p lain ab le  m o d el  f o r   p o tass iu m   an d   ch l o r id co n ce n tr atio n   th at  will   en ab le  ac c u r ate  o u tco m es b y   u n d er s tan d in g   th in f lu en ce   o f   ea ch   p ar am eter   o n   th p r ed icted   o u tp u t.   b.   E m p lo y in g   h y b r id   f ea tu r e   s elec tio n   m eth o d o lo g y   to   e x a m in th s ig n if ican ce   o f   v ar i o u s   in p u f ac to r s   f o r   p r ed ictio n   a n aly s is .   c.   E s tab lis h in g   f r am ewo r k   f o r   th cr ea tio n   o f   an   e f f ec tiv h a r d war im p lem en tatio n   with   p r e - k n o wled g o f   th r eg r ess io n   co e f f icien ts .     T h later   s ec tio n s   also   p r esen co m p a r is o n   b etwe en   v ar io u s   m ac h in e - lea r n in g   al g o r ith m s   g iv en   th eir   co m p u tatio n al  c o s t a n d   ef f icien cy .         2.   M E T H O DO L O G Y   m u lti - lev el  r eg r ess io n   m o d el  is   u s ed   to   u n d er s tan d   f ac to r s   af f ec tin g   wate r   p ar am eter s   at  s ite  an d   s p atial  lev els  with   h y b r id   f ea tu r ex tr ac tio n   ap p r o ac h   t o   ac cu r ately   p r ed ict  wate r   q u a lity   p ar am eter s   lik p o tass iu m   an d   ch lo r id e.   T h s tep   b y   ap p r o ac h   is   p r esen te d   in   Fig u r e   1 .   T h e   d ataset  u s ed   in   th is   s tu d y   is   co m p iled   b y   s cr a p p in g   liv d ata  f r o m   th “Na m am Gan g a ”  p r o ject,   co n s is tin g   o f   2 9 , 0 0 7   s am p les  f r o m   4 2   lo ca tio n s   o f   r iv er   Gan g an d   1 2   lo ca tio n s   in   r iv er   Ya m u n o n   s ea s o n al  b asis .   T h d ataset  co m p r is es   s ev en teen   cr itical  v ar ia b les,  in clu d in g   p H,   d is s o lv ed   o x y g en   ( DO) ,   b io lo g ical  o x y g e n   d em a n d   ( B OD) ,   ch em ical  o x y g e n   d em an d   ( C OD) ,   tem p er atu r e,   co lo r ,   to tal  o r g an ic  ca r b o n   ( T OC ) ,   elec tr ical  co n d u ctiv ity   ( E C ) ,   an d   to tal  d is s o lv ed   s o lid s   ( T DS) ,   f o r   s ix   m o n th s .   ca p tu r in g   v ar iatio n s   r esu ltin g   f r o m   wea th er   c h an g es .   T o   en s u r e   th en h an ce d   q u ali ty   o f   d ata,   p r e - p r o ce s s in g   tec h n iq u es  ar e   im p lem en te d .   T h p r o ce s s   in v o lv ed   d ata  clea n in g   an d   tr an s f o r m at io n   in   Fig u r 1 ,   wh ich   wer aim ed   at  im p r o v in g   th in teg r ity   o f   th d ataset.   Sp ec if ically ,   th lin ea r   s ca lin g   m eth o d   was  em p lo y ed   to   n o r m alize   th d ata,   r esu ltin g   in   co llectio n   o f   ap p r o x im ately   2 3 , 0 0 0   clea n   an d   tr an s f o r m ed   s am p les.  T h s am p le  d ata  ex tr ac ted   f r o m   th d atab ase  is   p r esen ted   in   T a b le  1 .     2 . 1 .   Co rr el a t io n a na ly s is   a n d f ea t ure  s elec t io n   I n   ad d itio n   t o   wate r   le v el,   a   c o r r elatio n   h ea m a p   was  u tili z ed   to   e x am in e   th r elatio n s h ip   am o n g   th s ev en teen   p ar am ete r s   th at  wer tak en   in t o   ac co u n t.  T o   s im u late  s ev er al  lear n in g   m o d e ls ,   v ar iab les  with   co r r elatio n   co e f f icien g r ea ter   th an   0 . 4   we r u s ed .   Fig u r 2   d is p lay s   th co r r elatio n   h ea m ap   f o r   th o b tain e d   p ar am eter s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   2 3 8 1 - 2 3 9 1   2384       Fig u r 1 .   Me th o d o lo g y   f o r   f ea tu r s elec tio n   an d   m o d el  d esig n       T ab le  1 .   Sam p le  d ata  s et   B O D     ( mg / l )   DO   ( mg / l )   C o n d u c t i v i t y     ( µ S / c m)   pH   Te mp e r a t u r e     ( ° C )   P o t a ssi u m     ( mg / l )   C h l o r i d e     ( mg / l )   C O D     ( mg / l )   TSS     ( mg / l )   3 . 4 2   8 . 6 1   1   0   2 6 . 4   1 0 . 4 2   1 0 . 7   1 7 . 3 5   1 3 . 7 7   1 . 5 8   5 . 4 8   1 6 0   8 . 7 4   26   1 0 . 4 2   0   1 4 . 9 7   1 2 0 . 7 3   1 . 8 4   6 . 9 9   2 8 8   7 . 6 5   30   1 0 . 4 2   0   1 3 . 1 5   3 8 . 1 2   1 . 9 9   6 . 8 3   1 9 0   8 . 5 3   2 6 . 7   1 0 . 4 2   0   1 7 . 3 6   1 4 3 . 3 4   1 . 1 8   8 . 0 7   2 3 4   7 . 2 1   2 6 . 9   1 0 . 4 2   0   1 3 . 3 2   1 2 8 . 9 5   1 . 1 6   1 . 9 6   3 6 5   8 . 7   31   9 . 5 4   1 9 . 9   1 2 . 8 6   2 2 . 3 4   4 . 6 4   9 . 0 6   7 2 7   8 . 3   3 1 . 3   5 . 6 4   1 8 . 1   2 5 . 2   1 2 9 . 3 3   3 . 3 4   7 . 4 3   1 8 2   7 . 8 4   2 8 . 5   1 . 8   4 . 2   1 8 . 1 4   2 2 0 . 4 3   2 . 1 4   6 . 7 6   1 9 8   7 . 6   2 9 . 6   3 . 6 4   9   1 4 . 2   1 5 8 . 2 3       T o   b r i d g t h g a p   b etwe en   th f ilter   an d   wr ap p er   a p p r o ac h es,  h y b r id   a p p r o ac h   is   u s ed   to   r em o v u n n ec ess ar y   in f o r m atio n   a n d   r ed u ce   p r o ce s s in g   tim an d   co m p lex ity .   T h f ea tu r s et  is   f ilter ed   u s in g   a   co r r elatio n   h ea tm ap ,   a n d   t h r an k in g   in f o r m atio n   th at   th f ilter   m eth o d   p r o v id es  is   th e n   u s ed   to   e v alu ate  t h f ea tu r es  u s in g   p a r ticu lar   m ac h in e - lear n in g   m eth o d s   in   Fig u r 1 .   C o n s id er in g   t h co r r elatio n   m ap   a n d   th e   in ter p lay   am o n g   d if f er en p ar am eter s ,   ten   p a r am eter s   wh ich   in clu d e   B OD,   DO,   C OD,   p H,   co n d u ctiv ity ,   t o tal   s u s p en d ed   s o lid s   ( T SS ) ,   tem p er atu r e,   T OC ,   c o lo r   an d   tu r b id ity   wer f in ally   u tili ze d   as  i n p u ts   to   th m u lti - lev el  r eg r ess io n   ( ML R )   m o d el .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o vin g   w a ter q u a lity p a r a mete r   p r ed ictio n   w ith   mu lti - le ve l lin ea r     ( A leefia   K h u r s h id )   2385       Fig u r 2 .   C o r r elatio n   h ea tm a p       2 . 2 .   M o del  s elec t io n a nd   pa ra m et er   t un ing   Fro m   th liter atu r r ev iew,   it  was  d er iv ed   th at  th r esear ch er s   h av u tili ze d   SVM,   ANN,   an d   d ee p   lear n in g   tec h n iq u es  f o r   p r ed i ctin g   th wate r   q u ality   p ar am eter s .   T h eo r etica lly ,   SVMs  ca n n o c o n v er g to   a   s o lu tio n ,   p a r ticu lar ly   wh en   d ea lin g   with   n o is y   d ata.   Ad d it io n ally ,   b y   em p lo y in g   a   co ll ab o r ativ d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s   th at  is   aid ed   b y   n u m er o u s   tr ee s   o f f er in g   th eir   in s ig h ts   an d   p r o d u cin g   ac c u r ate  an d   co n s is ten r esu lts ,   n o n - g u ar an tee d   co n v er g en ce   o f   n e u r al  n etwo r k s   ca n   b a v o id ed .   T h er e f o r e,   r an d o m   f o r est,  ex t r tr ee s ,   k - m ea n s   clu s ter in g ,   an d   d ec is io n   tr ee   ar th alg o r ith m s   th at  h av b ee n   ch o s en   in   th is   co n te x to   p r o v id r eliab le  f o r ec asts   in   v ar io u s   en v ir o n m en ts   an d   ex tr a ct  ad d itio n al  p er f o r m an ce   f r o m   m ac h in lear n in g   s y s tem s .   T h ese  alg o r ith m s   ar ch o s en   b ased   o n   f ac to r s   lik th alg o r ith m ' s   in ter p r etab ilit y ,   co m p u tatio n al   ef f icien cy   in   r eso u r ce - c o n s tr a in ed   en v ir o n m e n ts ,   an d   a b ilit y   to   h a n d le  m u ltiv ar iate  d ata,   an d   th m o d el  is   d ev elo p e d   as   s h o wn   in   Fig u r 1 .   T wo   d is tin ct  m o d els  h av b ee n   cr ea ted   to   p r e d ict  a n d   C l.  Me tr ics  lik e   F - s co r e,   ac cu r ac y ,   an d   r ec all   ar u s ed   to   co m p a r p er f o r m an ce .   T h ese  m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   o r   m ea n   s q u a r ed   e r r o r   ( MSE ) ,   p r o v id e   a   n u m e r ical  a s s es s m en o f   t h p r ed ictio n   ac cu r ac y   an d   ca n   b e   ap p lied   to   e v alu ate  h o well  t h s u g g ested   m o d el  p er f o r m s .         3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O     T h is   s ec tio n   p r esen ts   an d   c o m p ar es  th e   r esu lts   an d   a n a ly s is   o f   th e   ev alu atio n s   o f   t h v a r io u s   p r ed ictio n   m o d els  with   th e   m u ltil in ea r   r eg r ess io n   m o d el  th at  h as  b ee n   s u g g ested .   T h e   s im u lated   m ac h in e   lear n in g   m o d els  ar o p tim ized   f o r   in cr ea s ed   p r ed ictio n   ac cu r ac y   an d   em p lo y   eit h er   s u p er v is ed   o r   u n s u p er v is ed   lear n in g   f o r   p r e d ictio n   u s in g   v ar i o u s   tr an s f er   an d   k er n el   f u n ctio n s .   Ad d itio n ally   p r o v i d ed   a r e   th f in d in g s   f r o m   th p r e d ictio n   o f   th e   in ter n al  r elatio n s h ip s   b etwe en   th co m p o n e n ts   o f   w ater   q u ality .     3 . 1 .   P er f o r m a nce  a na ly s is     I n   th is   s tu d y ,   d ec is io n   tr ee ,   ex tr tr ee ,   r an d o m   f o r est,   ANN,   ML R ,   m o d els  ar u s ed   f o r   th esti m atio n   o f   an d   C in   r iv e r   wate r .   T h d ata  s et  was  p ar titi o n ed   f o r   tr ain in g   an d   v alid ati o n   an d   v er if icatio n   p u r p o s es.   Mu ltil in ea r   r eg r ess io n I ts   b asis   is   th lin ea r   r elatio n s h ip s   b etwe en   in p u ts   an d   o u tp u ts .   T h is   ex tr ac ts   th lin ea r   co r r elatio n s   b etwe e n   th d ep en d en an d   in d ep en d en v ar iab les  u s in g   co n s ta n r eg r ess io n   in   th f o r m u la   [ 2 5 ] .   T h e q u atio n   b e lo is   th b asis   o f   ML R   wo r k :     y = 0 + 1 2 +         ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   2 3 8 1 - 2 3 9 1   2386   wh er   is   th in d ep en d e n t v ar i ab le ,     is   th r eg r ess io n   co n s tan t   is   th th   p r ed icto r .   a.   R an d o m   f o r est  ( R F) T h e   m ai n   m eth o d   u s ed   in   th is   ap p r o ac h   is   s u p er v is ed   lear n i n g .   Fo r   e ac h   tr ain in g   s et   o f   d ata,   t h is   alg o r ith m   will  c r ea te  d ec is io n   tr ee .   tr ee   d o es   not   n ee d   an y   f ea tu r es  to   b tak e n   in to   ac co u n b ec a u s it  is   co n ce p tu al  co n s tr u ct.   As  r esu lt,  t h er is   less   f ea tu r s p ac e.   T h f in al  p r e d ictio n   f o r   r e g r ess io n   task s   is   ca lcu lated   b y   a v er ag in g   th p r ed ictio n s   m ad b y   ea c h   tr ee   [ 2 6 ] [ 2 8 ] .   b.   Dec is io n   t r ee   ( DT ) :   I c o n s is ts   o f   a   s in g le  d ec is io n   tr ee   th at  ca n   b tr ain e d .   T h p r ed ict io n   is   f ast  as  it  ad ap ts   q u ick ly   t o   th d ataset  b u t is m o r s u s ce p tib le  to   o u tlier s .   c.   E x tr tr ee I t   g en e r ates  lar g e   n u m b er   o f   d ec is io n   tr ee s ,   b u t th er is   n o   r ep lace m e n in   th e   r an d o m   s am p le  f o r   ea ch   tr ee .   f ea t u r e' s   u n iq u en ess   is   d eter m in ed   b y   r an d o m   s elec tio n   o f   its   s p litt in g   v alu to   ca lcu late   lo ca lly   o p tim al  v al u e.   T h e   tr ee s   b ec o m d iv e r s an d   u n co r r elate d   as a   r esu lt.   d.   Ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( A NN) ANNs  ar weig h ted   f e ed f o r war d   lin k e d   n etwo r k s   o f   n eu r o n s   with   weig h ted   co n n ec tio n s .   T h e   n e u r o n s   a r ar r an g e d   in   lay er s ,   wh er an   in p u lay e r   co r r esp o n d s   to   ce r tain   in p u d ata  v ec to r   a n d   an   o u t p u lay er   y ield s   th r eg r ess io n ' s   r esu lt.   T h p e r f o r m an ce   an aly s is   f o r   t h e   ev alu atio n   m etr ics   ( MSE )   o f   th d if f er e n m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   d is cu s s ed   ab o v f o r   p o tass iu m   ( K)   an d   ch lo r id ( C l)   ar s tated   in   T ab le s   2   an d   3 .   Fro m   th T ab les  2   an d   3 ,   it  is   ev id en th at  m u ltil in ea r   r eg r e s s io n   m o d el  o u tp er f o r m s   th o th er   s tated   m o d els  with   ten   in p u p ar am eter s   b o t h   f o r   K   an d   C L .   T h e   o u tp u t   e q u atio n   f o r   ML R   with   ten   in p u p ar am ete r s   is   as  s tated   in   ( 2 ) ,     = ℎ0 + ℎ1 1 + ℎ2 2 + ℎ3 3 + ℎ4 4 + ℎ5 5 + ℎ6 6 + ℎ7 7 + ℎ8 8 + ℎ9 9 + ℎ10 10   ( 2 )       T ab le  2 .   Per f o r m a n ce   o f   m ac h in lear n in g   al g o r ith m s   f o r   p o t ass iu m   lev el  p r ed ictio n   S r .   N o   I n p u t   p a r a me t e r   M S v a l u e   A l g o r i t h m   1.   B o d ,   C o d ,   c o l o r   1 4 . 4 9   R a n d o f o r e s t   2.   B o d ,   C o d ,   c o l o r   3 . 2 9   Ex t r a   t r e e s   3.   B o d ,   C o d ,   c o l o r   5 1 . 8 4   D e c i s i o n   t r e e   w i t h   P C A   4.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   p H   9 9 . 9 1   D e c i s i o n   t r e e   5.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   p H ,   c o n d u c t i v i t y   7 3 . 6 1   D e c i s i o n   t r e e   6.   B o d ,   C o d ,   c o l o r c o n d u c t i v i t y   9 2 . 2 6   D e c i s i o n   t r e e   7.   B o d ,   C o d ,   p H ,   c o n d u c t i v i t y   8 2 . 9 7   D e c i s i o n   t r e e   8.   B o d ,   C o d ,   c o n d u c t i v i t y t e m p e r a t u r e   5 6 . 9 7   D e c i s i o n   t r e e   9.   B o d ,   C o d ,   c o n d u c t i v i t y t e m p e r a t u r e ,   p H   4 1 . 2 1   D e c i s i o n   t r e e   1 0 .   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   p H   0 . 8 6 0 3   ANN   1 1 .   B O D ,   D O ,   C o d ,   p H ,   c o n d u c t i v i t y ,   TS S ,   t e mp e r a t u r e TO C ,   c o l o r t u r b i d i t y   7 . 1 3 e - 29   M A E: 7 . 4 2 e - 15   M L R       T ab le  3 .   Per f o r m an ce   o f   m ac h in lear n in g   al g o r ith m s   f o r   ch l o r id lev el  p r ed ictio n   S r .   N o   I n p u t   p a r a me t e r   M S v a l u e   A l g o r i t h m   1.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   D o   3 0 . 3 0   R a n d o m F o r e s t   2.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   D o   1 8 . 9 4   Ex t r a   Tr e e s   3.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   D o   6 . 8 8   D e c i s i o n   Tr e e   w i t h   P C A   4.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   p H   1 2 9 7 . 6 3   D e c i s i o n   Tr e e   5.   B o d ,   C o d ,   c o l o r ,   p H ,   c o n d u c t i v i t y   1 1 9 9 . 8 8   D e c i s i o n   Tr e e   6.   B o d ,   C o d ,   c o l o r c o n d u c t i v i t y   1 1 3 1 . 9 1   D e c i s i o n   t r e e   7.   B o d ,   C o d ,   p H ,   c o n d u c t i v i t y   1 1 8 2 . 9 7   D e c i s i o n   Tr e e   8.   B o d ,   C o d ,   c o n d u c t i v i t y ,   t e m p e r a t u r e   1 1 0 9 . 2 7   D e c i s i o n   t r e e   9.   B o d ,   C o d ,   c o n d u c t i v i t y ,   p H   1 . 5 0 0 8   ANN   1 0 .   B O D ,   D O ,   C O D ,   p H ,   c o n d u c t i v i t y ,   T S S ,   Te mp e r a t u r e ,   TO C ,   c o l o r ,   t u r b i d i t y   1 . 5 8 e - 27   M A E:   3 . 7 2 e - 14   M L R       T h co ef f icien ts   ar s tated   in   th T ab le s   4   an d   5 .   I ca n   b co n clu d ed   t h at  th co n d u ctiv ity   h as  s tatis t ically   s ig n if ican p o s iti v ef f ec o n   p o tass iu m   co n c en tr atio n   in   wate r .   T h is   alig n s   with   th p h y s ical   u n d er s tan d i n g   th at  p o tass iu m   io n s   co n tr ib u te  to   th o v er all  i o n ic  s tr en g th   an d   th u s   th co n d u ctiv ity   o f   wate r .   Als o ,   th in d ep en d en t   v ar iab l es  ar n o h ig h ly   co r r elate d   with   ea ch   o th er   in d icatin g   s ta b le  m o d el.   Als o ,   th e   ch an g es  in   p ar s ig n if ican p r ed icto r   o f   ch an g es  in   ch l o r id co n ce n tr atio n .   T h is   alig n s   with   th ch em ical   u n d er s tan d i n g   th at  p ca n   af f ec th s o lu b ilit y   an d   d is s o ciatio n   o f   c h lo r id e - co n tain in g   co m p o u n d s ,   th er e b y   in f lu en cin g   ch l o r id lev els in   wate r .   T h u s ,   b y   ex am in in g   th m ag n itu d an d   s ig n   o f   th co ef f icien ts ,   u s er s   ca n   d eter m in wh ich   f ea tu r es  ar e   m o s im p o r tan f o r   th p r ed i ctio n .   T h is   h elp s   in   u n d er s tan d in g   wh ich   wate r   q u ality   p ar am ete r s   h av th e   m o s t sig n if ican t im p ac t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o vin g   w a ter q u a lity p a r a mete r   p r ed ictio n   w ith   mu lti - le ve l lin ea r     ( A leefia   K h u r s h id )   2387   T ab le  4 .   C o n v er g ed   ML R   co e f f icien ts   f o r   p o tass iu m   lev el  p r ed ictio n   I n t e r c e p t   h0   5 . 8 5 3 8 7 2 5 9 6   B O D   ( mg / l )   h1   0 . 2 2 3 6 0 6 0 8 4   D O   ( mg / l )   h2   0 . 0 1 1 4 4 3 7 8 4   C O D   ( mg / l )   h3   0 . 0 6 3 1 1 7 2 8 3   pH   h4   0 . 2 0 0 9 4 6 1 4 9   C o n d u c t i v i t y   ( µ S / c m)   h5   1 . 8 8 8 4 7 E - 05   TSS   ( mg / l )   h6   - 0 . 0 0 5 2 3 8 8 2 7   Te mp e r a t u r e ( ° C )   h7   0 . 0 3 2 7 5 8 3 7 6   TO C   ( m g / l )   h8   - 0 . 1 0 1 3 0 6 5 5 1   C o l o r   ( P t .   S c a l e ,   H z   u n i t s)   h9   0 . 0 0 8 6 3 7 2 6 1   Tu r b i d i t y   ( N TU )   h 1 0   - 0 . 0 0 6 0 5 5 8 5 8     T ab le  5   C o n v e r g ed   ML R   co e f f icien ts   f o r   ch lo r id lev el  p r ed ictio n   I n t e r c e p t   h0   - 1 8 . 3 2 1 9 5 5 9 1   B O D   ( mg / l )   h1   1 . 3 3 8 6 0 2 4 1 9   D O   ( mg / l )   h2   - 0 . 6 7 0 6 6 5 5 1 5   C O D   ( mg / l )   h3   0 . 2 8 6 5 0 9 3 1 2   pH   h4   3 . 2 8 9 3 4 6 0 1 4   C o n d u c t i v i t y   ( µ S / c m)   h5   - 3 . 9 1 1 0 8 E - 06   TSS   ( mg / l )   h6   - 0 . 0 1 5 8 6 3 5 7 4   Te mp e r a t u r e ( Â ° C )   h7   0 . 1 7 9 0 6 3 5 3   TO C   ( m g / l )   h8   - 0 . 5 0 8 0 4 6 4 2 1   C o l o r   ( P t .   S c a l e ,   H z   u n i t s)   h9   0 . 0 3 7 1 7 8 4 8 4   Tu r b i d i t y   ( N TU )   h 1 0   0 . 0 1 2 3 8 7 7 5 3         T h Fig u r 3   in d icate s   th p l o o f   p r ed icted   a n d   ac tu al  v al u es  o f   p o tass iu m   ( K)   f o r   th m u ltil in ea r   r eg r ess io n   m o d el  in d icativ o f   th g o o d   f it.  T h Fig u r 4   in d icate s   th p lo o f   p r ed icted   a n d   ac tu al  v alu es  o f   ch lo r id e   ( C l)   f o r   th e   m u ltil in ea r   r eg r ess io n   m o d el  wh ile  t esti n g .   B o th   th e   m o d els  s tr ik g o o d   b alan ce   b etwe en   b ias  an d   v ar ian ce ,   av o id in g   u n d er f itti n g   an d   o v e r f it tin g .   T h e r ef o r e,   th e   in d e p en d e n v ar iab les  c h o s en   ar r elev an a n d   h a v s tr o n g   r elatio n s h ip   with   th d ep en d en v ar iab le  in d icatin g   r o b u s f ea tu r s elec tio n .   T h r elatio n s h ip s   id en tifie d   b y   th e   m o d el  a r s tatis ticall y   s ig n if ican t   with   a   p - v alu e   less   th an   0 . 0 5 .   T h e     T ab le  6   p r esen ts   co m p ar is o n   o f   wo r k   p u b lis h ed   b y   o th er   r esear ch er s   f o r   th p r e d ictio n   o f   h ea v y   m etals  ch lo r id a n d   p o tass iu m .   I ca n   b c o n clu d ed   t h at  th ML R   is   h ig h ly   s u itab le  f o r   p r ed ictio n   o f   an d   C l   u tili zin g   ten   in p u t v ar iab les.              Fig u r 3 .   Actu al  v s   p r ed icted   p o tass iu m   co n ce n tr atio n   f o r   d i f f er en t sam p les u s in g   ML R           Fig u r 4 .   Actu al  v s   p r ed icted   ch lo r id co n ce n tr atio n   f o r   d if f er en t sam p les u s in g   ML R   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   2 3 8 1 - 2 3 9 1   2388   T h ex p er im en tal  f in d in g s   in d icate   th at  s in ce   m u ltil ev el  r eg r ess io n   m o d els  ar m ad to   tak in to   co n s id er atio n   n ested   d ata  s tr u ctu r es,  th e y   allo w   f o r   r a n d o m   ef f ec ts   at   m an y   lev els.   T h is   is   b ec au s wate r   q u ality   d ata  f r e q u en tly   h av h ier ar ch ical  s tr u ctu r e,   s u c h   as  m ea s u r em en ts   m ad f r o m   m u ltip le  lo ca tio n s   o v er   d if f e r en tim p er io d s .   W h en   f ac to r s   af f ec tin g   wate r   p a r am eter s   f lu ctu ate  at  th s ite  l ev el  as  well   as  o v er   lar g er   s p atial  o r   tem p o r al  s ca les,  th is   ca n   b h elp f u i n   s tu d i es  o n   wate r   q u ality .   Simp ler   e x p lan atio n s   o f   th e   co r r elatio n s   b etwe en   th e   p r e d icto r s   an d   th r esp o n s v ar ia b le  ar o f f er ed   b y   m u ltil ev el  r eg r ess io n   m o d els  s u b s tan tiatin g   th o b jectiv o f   th p r o p o s ed   wo r k .   I n   c o n tr as to   th i n tr icate ,   n o n - lin ea r   in ter ac tio n s   f o u n d   i n   d ec is io n   tr ee s   o r   r an d o m   f o r e s ts ,   th co ef f icien ts   in   a   r eg r ess io n   m o d el  s h o th d ir ec in f lu en ce   o f   ea ch   p r ed icto r ,   wh ic h   is   f r eq u en tly   ea s ier   to   u n d er s tan d .   Fig u r e 5   an d   6   p r esen ts   p lo o f   ac tu al  v s   p r ed icted   p o tass iu m   an d   ch lo r i d c o n c en tr atio n   wh e n   t h p r o p o s ed   m o d el   is   test ed   f o r   o u o f   b ag   s am p les  f r o m   d if f er en t lo ca tio n s .       T ab le  6 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   with   r ep o r ted   wo r k   Y e a r   o f   p u b l i c a t i o n /   R e f e r e n c e   N o .   I n p u t   p a r a me t e r s   P e r f o r ma n c e   me t r i c   A l g o r i t h m   2 0 2 3   [ 5 ]     T,   p H ,   w a t e r   f l o w   C l   l e v e l   p r e d i c t i o n :   r e c a l l :   9 0 % ,   p r e c i si o n :   9 2 % ,   F - sc o r e :   8 9 %   D e c i s i o n   t r e e   2 0 2 0   [ 8 ]   R a i n f a l l   v o l u m e ,   t u r b i d i t y ,   t o t a l   s u s p e n d e d   so l i d s   ( TSS ) ,   d i ss o l v e d   o r g a n i c   c a r b o n   ( D O C ) ,   so d i u m,   c h l o r i d e ,   a n d   t o t a l   n i t r a t e   c o n c e n t r a t i o n s   C l   l e v e l ;   p r e d i c t i o n   a c c u r a c y - 9 1 %   R M S E 3 . 0 9 ( a v e r a g e d   o v e r   s i x   d i f f e r e n t   si t e s   d a t a )   ANN   2 0 2 1   [ 6 ]   EC ,   T,   pH   C l   l e v e l   p r e d i c t i o n :     R M S E 0 . 0 1   (ANN),   0 . 1 3   (SGD)   7 . 1 7   ( K N N ) ,   1 0 . 5 3   ( S V M )   S G D ,   A N N ,   k - N N ,   a n d   S V M   2 0 1 2   [ 7 ]   EC ,   T,   r i v e r   f l o w   r a t e ,   a n d   r a i n f a l l   C l   l e v e l   p r e d i c t i o n :     R 2 0 . 9   R M S E 1 1 . 7 8   S t e p w i se   c l u s t e r   a n a l y si s   w i t h   M LP   2 0 1 9   [ 9 ]   U V 2 5 4 ,   t u r b i d i t y ,   T,   i n f l o w   F o r   K   l e v e l   p r e d i c t i o n :   M A E:   0 . 1 2 8   ANN   2 0 2 3   [ 1 2 ]   T,   p H ,   E C ,   a n d   TD S   C l   l e v e l   p r e d i c t i o n :   R M S E :   3 0 0 . 4 2   R 2 :   0 . 9 8   K   l e v e l   p r e d i c t i o n :     R M S E :   1 1 . 3 6   R2 o . 9 2   D e e p   n e u r a l   n e t w o r k   P r o p o se d   M L R   mo d e l   B O D ,   D O ,   C o d ,   p H ,   E C ,   TSS ,   T ,   TO C ,   c o l o r ,   t u r b i d i t y   K   l e v e l   p r e d i c t i o n :   M S E:   7 . 1 3 e - 29   M A E:   7 . 4 2 e - 15   C l   l e v e l   p r e d i c t i o n :   M S E:   1 . 5 8 e - 27   M A E 3 . 7 2 e - 14   M L R           Fig u r 5 .   Scatter   p l o t w ith   th f o r ec asted   an d   m ea s u r ed   p o tas s iu m   co n ce n tr atio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         I mp r o vin g   w a ter q u a lity p a r a mete r   p r ed ictio n   w ith   mu lti - le ve l lin ea r     ( A leefia   K h u r s h id )   2389       Fig u r 6 .   Scatter   p l o t w ith   th f o r ec asted   an d   m ea s u r ed   c h lo r id co n ce n tr atio n s       4.   CO NCLU SI O N   T h an al y s is   o f   wate r   q u ality   en co m p ass es  th e x am in atio n   o f   p o tass iu m   ( K)   an d   ch lo r id e   ( C l) ,   b o th   o f   wh ich   p lay   cr u cial   r o les  in   en v ir o n m en tal   an d   h u m an   h e alth .   I n   th r ea lm   o f   p r ed ictiv an aly s is ,   v ar io u s   in tellig en alg o r ith m s   ar em p lo y ed   to   f o r ec ast  wate r   q u a lity   p ar am eter s .   Ho wev er ,   u p o n   co m p ar in g   th e   ac cu r ac y   o f   ML R   f r o m   th li ter atu r with   t h r esu lts   o b tain ed   f r o m   o u r   ex p er im en tal  i m p lem en tatio n ,   it  is   ev id en th at  ML R   ex h ib ited   s u p er io r   ac c u r ac y   an d   y iel d ed   th e   b est - f it   r esu lts .   T h i s   u n d er s co r es  th e   r o b u s tn ess   an d   e f f icac y   o f   th e   ML R   m o d el  in   p r ed ictin g   wa ter   q u ality   p ar am eter s   g iv i n g   co n s u m er s   v is u al   r ep r esen tatio n   o f   h o ea ch   p a r am eter   in f lu e n ce s   p r ed ictio n .     B y   co m b in in g   th b r o ad   e f f icien cy   o f   f ilter   m eth o d s   with   th s p ec if ic  ac cu r ac y   o f   wr ap p e r   m eth o d s ,   th is   h y b r id   a p p r o ac h   en h an ce s   co m p u tatio n al  f ea s ib ilit y ,   m o d el  p er f o r m a n ce ,   a n d   r o b u s tn ess ,   m ak in g   it  a   v alu ab le  s tr ateg y   i n   m ac h i n lear n in g .   W h ile  th liter atu r r ev iew  d id   n o th o r o u g h ly   a d d r ess   th im p lem en tatio n   o f   ML R ,   th p o ten tial  f o r   in teg r atin g   th is   s o f twar m eth o d o lo g y   o n to   lo w - co s t,  lo w - p o wer ed   h ar d war f o r   r ea l - tim wate r   q u ality   m o n ito r in g   p r esen ts   an   in tr ig u in g   p r o s p ec t.  T h is   a v en u s u g g ests   th p o s s ib ilit y   o f   a p p ly in g   a d v an ce d   an aly tical   tech n iq u es  to   p r ac tical,   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s ,   p av in g   th e   way   f o r   co s t - ef f ec tiv e,   r ea l - tim m o n it o r in g   s o lu tio n s .   I n   f u tu r r esid u al  an aly s is   ca n   b ca r r ied   o u to   s u g g est  o th e r   f ac to r s   in f lu e n cin g   th e   d ep en d en v ar iab le,   if   a n y .   Als o ,   th w o r k   ca n   b d ir ec ted   f o r   r ea l - tim e   im p lem en tatio n   o f   th e   co n v er g ed   m o d el.   T h p r o v id e d   co n clu s io n   in teg r ates  th s ig n if ic an ce   o f   p o tass iu m   an d   ch lo r id io n s   in   wate r   q u a lity ,   th p r o wess   o f   th ML R   m o d el,   an d   th p o ten tial  f o r   r e al - tim m o n ito r in g   s o lu tio n s   to   s u p p o r t p u b lic  h ea lth   b y   en s u r i n g   s af d r in k in g   wate r   aid in g   en v ir o n m en tal  m an ag em en t       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   C P C B ,   C P C B t e c h n i c a l   g u i d e l i n e s,”   C e n t r a l   Po l l u t i o n   C o n t r o l   Bo a rd .   h t t p s : / / c p c b . n i c . i n / c p c b - t e c h n i c a l - g u i d e l i n e s - so p s /   ( a c c e s se d   M a y   2 9 ,   2 0 2 4 ) .   [ 2 ]   B I S ,   D r i n k i n g   w a t e r - sp e c i f i c a t i o n ,   B u r e a u   o f   I n d i a n   S t a n d a r d s,   N e w   D e l h i ,   2 0 1 2 .   [ 3 ]   M .   K u mar  a n d   A .   P u r i ,   A   r e v i e w   o f   p e r m i ssi b l e   l i m i t o f   d r i n k i n g   w a t e r ,   I n d i a n   J o u rn a l   o f   O c c u p a t i o n a l   a n d   E n v i ro n m e n t a l   Me d i c i n e ,   v o l .   1 6 ,   n o .   1 ,   p .   4 0 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 4 1 0 3 / 0 0 1 9 - 5 2 7 8 . 9 9 6 9 6 .   [ 4 ]   V .   O l i v e i r a   S a n t o s,   P .   A .   C o st a   R o c h a ,   J .   V .   G .   Th é ,   a n d   B .   G h a r a b a g h i ,   G r a p h - b a s e d   d e e p   l e a r n i n g   mo d e l   f o r   f o r e c a st i n g   c h l o r i d e   c o n c e n t r a t i o n   i n   u r b a n   st r e a ms  t o   p r o t e c t   s a l t - v u l n e r a b l e   a r e a ,   E n v i r o n m e n t -   MDPI ,   v o l .   1 0 ,   n o .   9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n v i r o n m e n t s 1 0 0 9 0 1 5 7 .   [ 5 ]   C .   V .   C h i n n a p p a n   e t   a l . ,   I o T - e n a b l e d   c h l o r i n e   l e v e l   a ss e ssm e n t   a n d   p r e d i c t i o n   i n   w a t e r   m o n i t o r i n g   sy s t e u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   El e c t ro n i c s ( S w i t z e rl a n d ) ,   v o l .   1 2 ,   n o .   6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s1 2 0 6 1 4 5 8 .   [ 6 ]   A .   El   B i l a l i ,   A .   Ta l e b ,   A .   N a f i i ,   B .   A l a b j a h ,   a n d   N .   M a z i g h ,   P r e d i c t i o n   o f   so d i u m a d s o r p t i o n   r a t i o   a n d   c h l o r i d e   c o n c e n t r a t i o n   i n   a   c o a st a l   a q u i f e r   u n d e r   sea w a t e r   i n t r u s i o n   u si n g   mac h i n e   l e a r n i n g   mo d e l s,   En v i r o n m e n t a l   T e c h n o l o g y   a n d   I n n o v a t i o n ,   v o l .   2 3 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e t i . 2 0 2 1 . 1 0 1 6 4 1 .   [ 7 ]   Q .   Z h a n g   e t   a l . ,   R e a l - t i me   p r e d i c t i o n   o f   r i v e r   c h l o r i d e   c o n c e n t r a t i o n   u si n g   e n s e mb l e   l e a r n i n g ,   E n v i ro n m e n t a l   P o l l u t i o n   v o l .   2 9 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n v p o l . 2 0 2 1 . 1 1 8 1 1 6 .   [ 8 ]   K .   Ja h a n   a n d   S .   M .   P r a d h a n a n g ,   P r e d i c t i n g   R u n o f f   c h l o r i d e   c o n c e n t r a t i o n i n   s u b u r b a n   w a t e r sh e d u si n g   a n   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( A N N ) ,   H y d r o l o g y ,   v o l .   7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 7 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / h y d r o l o g y 7 0 4 0 0 8 0 .   [ 9 ]   L.   G o d o - P l a ,   P .   E mi l i a n o ,   F .   V a l e r o ,   M .   P o c h ,   G .   S i n ,   a n d   H .   M o n c l ú s,  P r e d i c t i n g   t h e   o x i d a n t   d e ma n d   i n   f u l l - sca l e   d r i n k i n g   w a t e r   t r e a t me n t   u s i n g   a n   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k :   U n c e r t a i n t y   a n d   se n s i t i v i t y   a n a l y si s,   Pr o c e ss  S a f e t y   a n d   En v i r o n m e n t a l   Pro t e c t i o n ,   v o l .   1 2 5 ,   p p .   3 1 7 3 2 7 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p se p . 2 0 1 9 . 0 3 . 0 1 7 .   [ 1 0 ]   T.   M i l l e r   a n d   G .   P o l e s z c z u k ,   P r e d i c t i o n   o f   t h e   se a s o n a l   c h a n g e o f   t h e   c h l o r i d e   c o n c e n t r a t i o n i n   u r b a n   w a t e r   r e s e r v o i r ,   Ec o l o g i c a l   C h e m i s t ry   a n d   E n g i n e e ri n g   S ,   v o l .   2 4 ,   n o .   4 ,   p p .   5 9 5 6 1 1 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 5 1 5 / e c e s - 2 0 1 7 - 0 0 3 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   2 3 8 1 - 2 3 9 1   2390   [ 1 1 ]   H .   M o e i n z a d e h ,   P .   J e g a k u m a r a n ,   K .   T .   Y o n g ,   a n d   A .   W i t h a n a ,   E f f i c i e n t   w a t e r   q u a l i t y   p r e d i c t i o n   b y   s y n t h e s i z i n g   s e v e n   h e a v y   m e t a l   p a r a m e t e r s   u s i n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k ,   J o u r n a l   o f   W a t e r   P r o c e s s   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   5 6 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j w p e . 2 0 2 3 . 1 0 4 3 4 9 .   [ 1 2 ]   A .   H .   H a g h i a b i ,   A .   H .   N a sr o l a h i ,   a n d   A .   P a r sai e ,   W a t e r   q u a l i t y   p r e d i c t i o n   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   me t h o d s,   Wa t e r   Q u a l i t y   Re se a rc h   J o u r n a l ,   v o l .   5 3 ,   n o .   1 ,   p p .   3 1 3 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 2 1 6 6 / w q r j . 2 0 1 8 . 0 2 5 .   [ 1 3 ]   N S F ,   I n e x p e n si v e   mo n i t o r i n g   p r o c e ss  p o w e r e d   b y   ma c h i n e   l e a r n i n g   c o u l d   a i d   i n   w a t e r   t r e a t m e n t ,   U . S .   N a t i o n a l   S c i e n c e   Fo u n d a t i o n .   h t t p s: / / n e w . n sf . g o v / n e w s / i n e x p e n s i v e - m o n i t o r i n g - p r o c e ss - p o w e r e d - m a c h i n e   ( a c c e ss e d   M a y   2 9 ,   2 0 2 4 ) .   [ 1 4 ]   R .   R a n a   e t   a l . ,   A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   f o r   s u r f a c e   w a t e r   q u a l i t y   e v a l u a t i o n ,   mo n i t o r i n g   a n d   a ssessm e n t ,   Wa t e ( S w i t ze rl a n d )   v o l .   1 5 ,   n o .   2 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / w 1 5 2 2 3 9 1 9 .   [ 1 5 ]   T.   Y .   W e i ,   E.   S .   Ti n d i k ,   C .   F .   F u i ,   H a v i l u d d i n ,   a n d   M .   H .   A .   H i j a z i ,   A u t o ma t e d   w a t e r   q u a l i t y   m o n i t o r i n g   a n d   r e g r e ssi o n - b a s e d   f o r e c a st i n g   s y s t e m   f o r   a q u a c u l t u r e ,   Bu l l e t i n   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o rm a t i c ( B EEI) ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   5 7 0 5 7 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / e e i . v 1 2 i 1 . 4 4 6 4 .   [ 1 6 ]   A .   A l d r e e s ,   M .   K h a n ,   A .   T .   B .   T a h a ,   a n d   M .   A l i ,   E v a l u a t i o n   o f   w a t e r   q u a l i t y   i n d e x e s   w i t h   n o v e l   m a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   s h a p l e y   a d d i t i v e   e x p l a n a t i o n   ( S H A P )   a p p r o a c h e s ,   J o u r n a l   o f   W a t e r   P r o c e s s   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   5 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j w p e . 2 0 2 4 . 1 0 4 7 8 9 .   [ 1 7 ]   B .   S c h ä f e r   e t   a l . ,   M a c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h   t o w a r d e x p l a i n i n g   w a t e r   q u a l i t y   d y n a mi c s   i n   a n   u r b a n i s e d   r i v e r ,   S c i e n t i f i c   Re p o r t s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 0 2 2 - 1 6 3 4 2 - 9.   [ 1 8 ]   F .   A b b a e t   a l . ,   M a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e l s   f o r   w a t e r   q u a l i t y   p r e d i c t i o n :   a   c o m p r e h e n si v e   a n a l y si s   a n d   u n c e r t a i n t y   a sse ssm e n t   i n   M i r p u r k h a s,   S i n d h ,   P a k i s t a n ,   W a t e ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 6 ,   n o .   7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / w 1 6 0 7 0 9 4 1 .   [ 1 9 ]   W .   W o n g s a ,   P .   P u p h a su k ,   a n d   J .   W e t w e e r a p o n g ,   D i f f e r e n t i a l   e v o l u t i o n   w i t h   a d a p t i v e   mu t a t i o n   a n d   c r o ss o v e r   st r a t e g i e s   f o r   n o n l i n e a r   r e g r e ssi o n   p r o b l e ms,   Bu l l e t i n   o f   E l e c t ri c a l   En g i n e e r i n g   a n d   I n f o rm a t i c ( B EEI) ,   v o l .   1 3 ,   n o .   5 ,   p p .   3 5 0 3 3 5 1 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / e e i . v 1 3 i 5 . 6 4 1 7 .   [ 2 0 ]   M .   Q o m a r u d d i n ,   A .   R i a n s y a h ,   a n d   H .   M .   H e r maw a n ,   M a m d a n i   f u z z y - b a s e d   w a t e r   q u a l i t y   m o n i t o r i n g   a n d   c o n t r o l   s y st e i n   v a n n a me i   s h r i m p   f a r m i n g   u s i n g   t h e   i n t e r n e t   o f   t h i n g s,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e i n   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,     p p .   1 8 0 1 8 7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a a s.v 1 3 . i 1 . p p 1 8 0 - 1 8 7 .   [ 2 1 ]   Z.   W a n g ,   Q .   W a n g ,   a n d   T.   W u ,   A   n o v e l   h y b r i d   m o d e l   f o r   w a t e r   q u a l i t y   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   V M D   a n d   I G O A   o p t i mi z e d   f o r   LSTM ,   Fro n t i e rs   o f   E n v i r o n m e n t a l   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   1 7 ,   n o .   7 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 7 8 3 - 0 2 3 - 1 6 8 8 - y.   [ 2 2 ]   M .   G .   U d d i n   e t   a l . ,   M a r i n e   w a t e r a ssessme n t   u s i n g   i mp r o v e d   w a t e r   q u a l i t y   m o d e l   i n c o r p o r a t i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a p p r o a c h e s,”   J o u rn a l   o f   En v i r o n m e n t a l   M a n a g e m e n t ,   v o l .   3 4 4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j e n v man . 2 0 2 3 . 1 1 8 3 6 8 .   [ 2 3 ]   P .   L.   G e o r g e sc u   e t   a l . ,   A ss e ssi n g   a n d   f o r e c a st i n g   w a t e r   q u a l i t y   i n   t h e   D a n u b e   R i v e r   b y   u si n g   n e u r a l   n e t w o r k   a p p r o a c h e s ,   S c i e n c e   o f   t h e   T o t a l   E n v i ro n m e n t ,   v o l .   8 7 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . sc i t o t e n v . 2 0 2 3 . 1 6 2 9 9 8 .   [ 2 4 ]   A .   Y .   S u n   a n d   B .   R .   S c a n l o n ,   H o w   c a n   b i g   d a t a   a n d   ma c h i n e   l e a r n i n g   b e n e f i t   e n v i r o n me n t   a n d   w a t e r   m a n a g e men t :   A   s u r v e y   o f   met h o d s,   a p p l i c a t i o n s ,   a n d   f u t u r e   d i r e c t i o n s ,   En v i r o n m e n t a l   Re se a r c h   L e t t e rs ,   v o l .   1 4 ,   n o .   7 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 8 - 9 3 2 6 / a b 1 b 7 d .   [ 2 5 ]   W .   L i u ,   T .   L i u ,   Z .   L i u ,   H .   L u o ,   a n d   H .   P e i ,   A   n o v e l   d e e p   l e a r n i n g   e n s e m b l e   m o d e l   b a s e d   o n   t w o - s t a g e   f e a t u r e   s e l e c t i o n   a n d   i n t e l l i g e n t   o p t i m i z a t i o n   f o r   w a t e r   q u a l i t y   p r e d i c t i o n ,   E n v i r o n m e n t a l   R e s e a r c h ,   v o l .   2 2 4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n v r e s . 2 0 2 3 . 1 1 5 5 6 0 .   [ 2 6 ]   P .   S i h a g ,   A .   A n g e l a k i ,   a n d   B .   C h a p l o t ,   Es t i m a t i o n   o f   t h e   r e c h a r g i n g   r a t e   o f   g r o u n d w a t e r   u si n g   r a n d o m f o r e st   t e c h n i q u e ,   Ap p l i e d   Wa t e S c i e n c e ,   v o l .   1 0 ,   n o .   7 ,   p .   1 8 2 ,   Ju l .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 3 2 0 1 - 020 - 0 1 2 6 7 - 3.   [ 2 7 ]   N .   B o u r n a s ,   A .   G a l d e a n o ,   M .   H a m o u d i ,   a n d   H .   B a k e r ,   I n t e r p r e t a t i o n   o f   t h e   a e r o m a g n e t i c   ma p   o f   E a st e r n   H o g g a r   ( A l g e r i a )   u s i n g   t h e   E u l e r   d e c o n v o l u t i o n ,   a n a l y t i c   si g n a l   a n d   l o c a l   w a v e n u m b e r   m e t h o d s,   J o u r n a l   o f   A f ri c a n   Ea r t h   S c i e n c e s ,   v o l .   3 7 ,   n o .   3 4 ,     p p .   1 9 1 2 0 5 ,   O c t .   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j a f r e a r sc i . 2 0 0 2 . 1 2 . 0 0 1 .   [ 2 8 ]   T.   P h a m,   T.   Tr a n ,   D .   P h u n g ,   a n d   S .   V e n k a t e sh ,   P r e d i c t i n g   h e a l t h c a r e   t r a j e c t o r i e f r o m   me d i c a l   r e c o r d s :   A   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h ,   J o u rn a l   o f   B i o m e d i c a l   I n f o rm a t i c s ,   v o l .   6 9 ,   p p .   2 1 8 2 2 9 ,   M a y   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j b i . 2 0 1 7 . 0 4 . 0 0 1 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS         Ale e fia   K h u r shi d           re c e iv e d   th e   P h . D .   d e g re e   i n   e lec tro n ics   e n g in e e rin g   fr o m   Visv e sv a ra y a   Na ti o n a I n stit u te  o Tec h n o lo g y ,   Na g p u r I n d ia  i n   t h e   y e a 2 0 1 1 .   S h e   is  a   li f e   m e m b e o f   IET E ,   IS TE ,   a n d   IE .   He c u rre n t   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   d a ta - d r iv e n   sy ste m   id e n ti fica ti o n ,   m o d e li n g ,   a n d   im a g e   p r o c e ss in g .   S h e   is   c u rre n tl y   se rv in g   a p r o fe ss o i n   th e   De p a rtme n o El e c tro n ics   E n g i n e e rin g   a S h ri   Ra m d e o b a b a   C o ll e g e   o f   En g i n e e rin g   a n d   M a n a g e m e n t,   Na g p u r In d ia S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il k h u rsh i d a a @rk n e c . e d u .         S a m r u d d h i   K o r k e           is  a   re c e n g ra d u a te   with   a   B . Tec h .   d e g re e   in   e lec tro n ics   e n g in e e rin g   fro m   S h ri   Ra m d e o b a b a   C o ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   M a n a g e m e n t,   Na g p u r.   S a m ru d d h is   c u ri o u s   a b o u th e   e m e rg in g   tec h n o l o g y   in   th e   fiel d   o VLS I   a n d   AIML .   He r   d e d ica ti o n   to   i n terd isc ip l in a ry   i n n o v a t io n   u n d e rsc o re th e   sig n ifi c a n c e   o h e c o n tri b u ti o n t o   th is  re se a rc h ,   p ro m isi n g   to   a d v a n c e   th e   fiel d   o wa ter   q u a li ty   m o n i to rin g .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il k o rk e sd @r k n e c . e d u .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.