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Accès ouvert déclaré 2026 article

Refined simulation of groundwater level dynamics based on a machine learning stacking framework

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2Institutions déclarées
1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Accurate and rapid prediction of groundwater levels (GWL) is essential for effective groundwater management. Machine learning models are efficient tools for GWL prediction, but individual models often suffer from limited generalization due to inherent randomness. This study proposed a stacking-based GWL prediction framework suitable for arid regions in Northwest China. Feature variables affecting GWL were selected using variable importance in projection (VIP). Then, three machine learning models—artificial neural networks (ANN), random forests (RF), and Light Gradient Boosting Machine (LightGBM)—were developed, and their outputs were integrated using a support vector regression (SVR)-based stacking method to enhance the accuracy of GWL prediction. The results show that the factors of influencing GWL changes vary significantly across different regions, and selecting the most contributive feature variables is beneficial for model construction. Among the individual models, the RF model demonstrated higher accuracy and more stable performance, outperforming the ANN and LightGBM models. However, individual models exhibited poor generalization during validation. In contrast, the stacking model maintained high performance, demonstrating superior generalization. Compared to the best-performing individual model (RF) in validation period, the Nash–Sutcliffe efficiency ( NSE ) and Kling–Gupta efficiency ( KGE ) of stacking model improved by 0.11–0.66 and 0.05–0.41, the correlation coefficient ( R 2 ) increased by 0.05–0.3, and root mean square error ( RMSE ) reduced by 0.01–0.1 m. In the stacking simulation, RF had the highest average contribution (80.2%), followed by ANN (13.9%) and LightGBM (5.9%). This study provides a stacking simulation framework based on machine learning methods for precise groundwater level simulation, which can serve as a reference for groundwater level simulation in other regions.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Refined simulation of groundwater level dynamics based on a machine learning stacking framework
Date Crossref
07/08/2026
Éditeur
Frontiers Media SA
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Tsinghua University Department of Hydraulic Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Beijing Normal University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Dingxi Hydraulic Science Research Institute pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Faculty of Geographical Science pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Department of Hydraulic Engineering — Tsinghua University, Beijing Normal University et Dingxi Hydraulic Science Research Institute, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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