OPTIMIZATION OF GROUNDWATER QUALITY MONITORING NETWORK USING INFORMATION THEORY AND SIMULATED ANNEALING ALGORITHM
Journal Title: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego - Year 2010, Vol 441, Issue 441
Abstract
In this paper a methodology of assessment and optimization of groundwater quality monitoring network which takes into account the evaluation criteria derived from the Shannon information theory is presented. The fundamental criteria derived from this theory are: (1) the value of marginal information entropy, which is a measure of the amount of information containing in the data in a location of sampling point, and (2) the value of transinformation (mutual information) which measures the amount of information shared between each of two sampling points. Transinformation can be interpreted as an index of the stochastic dependence between the random variables corresponding to groundwater quality data recorded in different sampling points of monitoring network and shows the reduction of uncertainty included in one variable due to the knowledge of the other variable. In the optimization problem the objective function involving the value of transinformation of the investigated water quality parameters (Cl, Cu, Na) is minimized. To minimize the objective function the simulated annealing algorithm, which allows to find a satisfactory sub-optimal solution, was used. The proposed methodology was applied to optimize the groundwater monitoring network of contaminant reservoir Żelazny Most, one of the worlds biggest industrial waste disposal site, which collects post-flotation contaminants originating from copper ore treatment. The results show an increase in the effectiveness of the monitoring network by reducing the number of sampling points while maintaining an acceptable amount of information available in the network.
Authors and Affiliations
Wiktor TREICHEL, Małgorzata KUCHAREK
Keywords
Related Articles
- EP ID EP64698
- DOI -
- Views 83
- Downloads 0
Występowanie pierwiastków towarzyszących i krytycznych w wybranych udokumentowanych złożach rud Zn-Pb, Cu-Ag, Fe-Ti-V, Mo-Cu-W, Sn, Au-As i Ni w Polsce
W ramach zadań Państwowej Służby Geologicznej ze środków NFOŚiGW zrealizowano w okresie 2015–2018 projekt badawczy, którego zadaniem była analiza ilościowo-jakościowa występowania pierwiastków towarzyszących, w tym i kry...
WPŁYW KWAŚNYCH GAZÓW ZATŁACZANYCH DO OTWORÓW NA ODPORNOŚĆ CEMENTÓW WIERTNICZYCH – STAN BADAŃ
W artykule przedstawiono specyfikę deterioracji materiałów uszczelniających, a także przegląd najnowszych badań eksperymentalnych dotyczących problematyki zachowania się cementów wiertniczych w warunkach zatłaczania kwaś...
Nowe osiągnięcia w badaniach minerałów przy użyciu spektrometru Ramana
Złożona historia Ziemi może być lepiej zrozumiana przy pomocy microspektrometrii Ramana. Toteż oznaczenia widma ramanowskiego są przedmiotem zainteresowania bieżącej pracy. Zaprezentowano przykłady oznaczeń ramanowskich,...
Hydraulic conductivity setting method applied in THE Gulf of Gdańsk coastal zone model
Horizontal and vertical conductivity is one of the most important parameters in water cycle models. Specifying them is one of the most time-consuming works during calibration. Such a method for the Gulf of Gdańsk coastal...
TEMPERATURE CHANGE IN THE PROCESS OF SPONTANEOUS OUTFLOW OF GAS-BEARING GROUNDWATERS
The article provides a short description of a solution for spontaneous outflow of gas-bearing groundwaters from vertical boreholes. A two-phase flow of gas-water mixture in extraction pipes and chokes was adopted for the...