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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Choi,&#x20;Sueryun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Ullah,&#x20;Zahid</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Son,&#x20;Moon</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2026-02-03T06:30:48Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2026-02-03T06:30:48Z</dcvalue>
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<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Accurate&#x20;prediction&#x20;of&#x20;riverine&#x20;water&#x20;quality&#x20;is&#x20;often&#x20;hindered&#x20;by&#x20;sparse&#x20;sampling&#x20;and&#x20;limited&#x20;streamflow&#x20;data,&#x20;a&#x20;common&#x20;outcome&#x20;of&#x20;resource-constrained&#x20;watershed&#x20;monitoring.&#x20;To&#x20;address&#x20;this,&#x20;we&#x20;propose&#x20;a&#x20;three-module&#x20;machine-learning&#x20;framework—prediction&#x20;(graph&#x20;neural&#x20;networks&#x20;or&#x20;recurrent&#x20;networks),&#x20;interpretation&#x20;(explainable&#x20;AI),&#x20;and&#x20;management&#x20;(counterfactual&#x20;analysis)—and&#x20;apply&#x20;it&#x20;to&#x20;chromaticity&#x20;prediction&#x20;in&#x20;the&#x20;Hantan&#x20;River&#x20;Basin,&#x20;Republic&#x20;of&#x20;Korea.&#x20;The&#x20;dataset&#x20;includes&#x20;1667&#x20;monthly&#x20;observations&#x20;from&#x20;59&#x20;monitoring&#x20;sites&#x20;(December&#x20;2021–October&#x20;2024)&#x20;covering&#x20;37&#x20;hydro-environmental&#x20;variables.&#x20;Performance&#x20;was&#x20;assessed&#x20;using&#x20;independent&#x20;training,&#x20;validation,&#x20;and&#x20;test&#x20;sets.&#x20;Graph-based&#x20;models&#x20;outperformed&#x20;the&#x20;recurrent&#x20;baseline,&#x20;with&#x20;the&#x20;enhanced&#x20;Graph&#x20;Sample-and-Aggregate&#x20;model&#x20;achieving&#x20;a&#x20;test&#x20;R2&#x20;of&#x20;0.82,&#x20;demonstrating&#x20;that&#x20;representing&#x20;pollution-source&#x20;characteristics&#x20;and&#x20;transport&#x20;pathways&#x20;improves&#x20;prediction.&#x20;Interpretability&#x20;analyses&#x20;revealed&#x20;management-relevant&#x20;insights:&#x20;PGExplainer&#x20;highlighted&#x20;strong&#x20;upstream&#x20;influences&#x20;from&#x20;the&#x20;SC&#x20;sub-watershed,&#x20;identifying&#x20;it&#x20;as&#x20;the&#x20;primary&#x20;intervention&#x20;region.&#x20;Feature&#x20;attribution&#x20;distinguished&#x20;long-term&#x20;influences&#x20;(e.g.,&#x20;TOC&#x20;near&#x20;major&#x20;WWTPs)&#x20;from&#x20;short-term&#x20;episodic&#x20;drivers&#x20;associated&#x20;with&#x20;facility-specific&#x20;effluent&#x20;spikes.&#x20;Counterfactual&#x20;analyses&#x20;quantified&#x20;the&#x20;reductions&#x20;in&#x20;effluent&#x20;chromaticity&#x20;and&#x20;proximal&#x20;indicators&#x20;required&#x20;to&#x20;achieve&#x20;downstream&#x20;targets&#x20;at&#x20;site&#x20;HT&#x20;Y4.&#x20;Counterfactual&#x20;success&#x20;rates—defined&#x20;as&#x20;the&#x20;proportion&#x20;of&#x20;model-generated&#x20;cases&#x20;meeting&#x20;the&#x20;target—were&#x20;26&#x20;%&#x20;and&#x20;40&#x20;%&#x20;for&#x20;chromaticity&#x20;targets&#x20;of&#x20;14&#x20;and&#x20;15&#x20;color&#x20;units&#x20;(CU),&#x20;respectively.&#x20;Given&#x20;these&#x20;outcomes&#x20;and&#x20;considering&#x20;that&#x20;14–15&#x20;CU&#x20;is&#x20;generally&#x20;acceptable&#x20;for&#x20;basin-scale&#x20;management,&#x20;a&#x20;downstream&#x20;target&#x20;of&#x20;14–15&#x20;CU&#x20;was&#x20;proposed&#x20;as&#x20;feasible&#x20;and&#x20;practical.&#x20;Overall,&#x20;the&#x20;framework&#x20;serves&#x20;as&#x20;a&#x20;cost-effective&#x20;and&#x20;interpretable&#x20;decision-support&#x20;tool&#x20;for&#x20;watershed&#x20;management&#x20;under&#x20;data-limited&#x20;monitoring&#x20;conditions.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">Academic&#x20;Press</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">A&#x20;graph-based&#x20;machine&#x20;learning&#x20;framework&#x20;for&#x20;river&#x20;water&#x20;quality&#x20;management&#x20;under&#x20;data&#x20;limitations</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1016&#x2F;j.jenvman.2026.128575</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Journal&#x20;of&#x20;Environmental&#x20;Management,&#x20;v.398</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Journal&#x20;of&#x20;Environmental&#x20;Management</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="volume">398</dcvalue>
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