用于水资源系统观测网空间布局优化设计的技术方法

论述了观测网空间优化设计的重要性和我国目前观测网点布设存在的问题,在综合国内外水资源科学研究状的基础上,介绍了目前用于观测网优化设计的几种技术方法,包括数据理论方法,克里格技术和信息熵方法,特别推荐基于信息熵与随机数学相结合而发展起来的优化设计方法,这种根据观测数据信息含量大小建立信息关系度量的技术手段,特别适合在基础数据不完整的情况下运用。     

应用信息熵方法对区域地下水观测网的优化研究

数据冗余是观测网优化需要解决的主要问题之一, 冗余数据既造成数据噪音又增加观测网运行成本.减少数据冗余的主要手段是减少观测孔的数量, 但前提是不影响原有观测网提供信息的能力.作者基于信息熵概念和随机技术的结合, 提出了一种优化观测孔数量的方法, 这种方法的基本原理是利用信息熵理论来评价每一个观测孔数据信息含量大小, 计算观测网中每一对观测孔之间的信息流交换, 并建立观测孔之间信息传递与距离的统计关系, 这种关系是判断冗余性观测孔的基础.这种方法被用来优化河北平原区域地下水观测网, 不仅解决了数量问题, 同时也可确定具体冗余性观测孔.最后结果对比证明, 将河北平原地下水观测孔的数量减少2 6%, 几乎没有影响现有观测网提供数据信息的能力.      

基于信息熵技术对地下水观测网的层次分类--以河北平原地下水观测网为例

针对目前地下水观测网存在的层次不清问题，提出了基于信息熵技术的新的分类方法。列举了观测网层次混乱问题的表现、原因和可能造成的后果，提出地下水观测网具有层次性，而且这种层次性必须与地下水流动系统的层次性对应；认为地下水观测网就是一种信号通讯网，水位信号具有可传递性、差异性以及衰减性等特征，可以运用信息熵理论中的互信息概念定量刻画观测孔之间的信息联系，并以这种信息联系程度作为观测孔层次分类的主要依据；以河北平原地下水观测网为例，研究了区域尺度和局部尺度观测网的分类，结果表明信息熵方法可以很好地解决此类问题。     

应用信息熵方法对地下水观测网的层次分类——以河北平原地下水观测网为例

本文主要针对目前地下水观测网存在的层次不清问题，提出了基于信息熵理论新的分类方法。文章列举了观测网层次问题的表现，原因和可能造成的后果，提出地下水观测网的层次性应该对应地下水流动系统的层次性。认为地下水观测网就是一种信号通讯网，水位信号具有可传递性、差异性以及衰减性等特征，可以运用信息熵理论中的互信息概念，定量刻画观测孔之间的信息联系，并以这种信息联系程度作为观测孔层次分类的主要依据。作者以河北平原地下水观测网为实例，研究了区域尺度观测网的分类，结果表明信息熵方法可以很好地解决此类问题。     

孔位离散游移式单纯形地下水位观测网优化设计方法

本文介绍一种新的地下水位观测多优化设计方法－－孔位离散游移式单纯形优化设计法。该方法不仅优化速度快，自动化程度高，而且衡量观测网质量的标准全面客观，是一种适合广泛使用的观测网优化设计法。文章还对与观测网优化设计有关的最优观测网使用时限及观测精度问题进行了讨论。     

克立格法在地下水观测网优化设计中的应用

回顾了克立格法在地下水观测网优化设计中的应用和进展,介绍了克立格法的基本原理,论述了克立格法在地下水观测网中的应用思路与实现方法,举例说明了利用克立格法优化调整河北平原地下水观测网。     

地下水动态观测网优化设计研究

本文采用状态空间分析法,通过对地下水流系统输入变量、输出变量及地下水动态测量值的研究,提出了地下水流系统确定一随机性数值模型。运用该模型的模拟解,进行地下水动态观测网优化设计。该方法把地下水动态观测网密度、位置及观测频率优化与地下水流系统结合起来研究。为了克服该模型计算量大的缺陷,本文提出了一种改进算法,使这一观测网优化方法适于在微机上实现,减少了计算工作量。该方法曾用于陕西某地区地下水位动态观测网的优化设计,取得了显著经济效益。     

地下水观测频率优化设计研究

地下水观测网优化设计,包括观测孔空间位置及时域上观测频率的优化设计。本文从地下水动态特征出发,提出了地下水观测频率优化设计的时间克立金方法、谱分析方法以及统计学分析方法。在观测频率优化设计中,各种方法研究的角度各有特点和差异。     

利用信息理论装置组织地下水监测

本文旨在探讨复杂自然．技术系统（生态—地质，生态．水文地质，等）的监测问题。监测概念包括用于研究和预报目标状态的观测系统和信息搜集系统，其目的作出调整这种状态到最佳的管理决议。此外，赞成В．H．IIIecTaXOB的观点，即地下水监测的模拟定位是组织地下水监测的主要方法原理之一。该方法是指观测网的最佳布局，它可以不断确定和校正预报模型，提高其可靠性和精度。[第一段]     

全球实时海洋观测网(Argo)与上层海洋结构、变异及预测研究

围绕国家重点基础研究发展计划项目“基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异及预测研究”,首先介绍Argo这一新型全球海洋观测网给海洋和大气科学带来的发展机遇以及我们面临的挑战,接着阐述项目重点研究区域西北太平洋和热带印度洋—太平洋的国内外进展,最后给出了项目的关键科学问题和主要研究内容。     

北京平原区地下水污染调查、监测与预防控制工作思路探讨

地下水污染调查．监测和预防控制,是地质环境监测和地下水管理的重要内容。本文针对北京市平原区地下水资源环境状况,提出了地下水污染调查、监测与预防控制的工作思路。     

区域地下水位监测网优化设计方法

区域地下水位监测提供了定量评价含水层地下水位持续下降及其对环境影响必不可少的信息。历史上的地下水位监测网是为了评价地下水资源或监测水源地降落漏斗而设立的,目前它们已经不能适应为流域水资源综合管理提供必需的信息。本文在综述国际地下水位监测现状的基础上,介绍了区域地下水位监测网优化设计的方法。采用地理信息系统编制的地下水动态类型图为地下水位监测井位置的选择提供了坚实的水文地质基础;克里金插值法能定量评价监测网观测值绘制的地下水位等高线的精度,因而可以用来定量设计地下水位监测网;时间序列分析和统计检验提供了优化地下水位监测频率的定量标准。这些方法已被应用于北京平原、乌鲁木齐河流域和济南岩溶泉域,其成果将在本刊分期发表。     

污染场地地下水调查布点及样品采集技术研究

地下水监测井布点和采样,是地下水污染调查的重要部分。由于污染场地的规模较小和其特殊性,很多区域地下水污染普查的方法并不完全适用于污染场地。本文结合地下水的分布及运动特征,从全面性、系统性、代表性、可行性、经济性五方面,阐述污染场地地下水调查布点应遵循的基本原则。同时,通过探讨国内外地下水采样的规范和要求,总结出适用于我国污染场地的地下水采样技术。     

地下水水位监督性考核技术方法研究

2012年国发3号文提出要严格地下水管理和保护,加强地下水动态监测,实行地下水取用水总量控制和水位控制。在对我国地下水监测和开发利用现状分析的基础上,通过以地下水水位作为基本考核指标的监督性监测站网布设,提出了一套地下水监督性考核计算方法和评判原则。该方法对区域地下水监督性监测考核的开展具有重要的意义。     

Use of hierarchical cluster analysis to assess the representativeness of a baseline groundwater quality monitoring network: comparison of New Zealand’s national and regional groundwater monitoring programs

Baseline monitoring of groundwater quality aims to characterize the ambient condition of the resource and identify spatial or temporal trends. Sites comprising any baseline monitoring network must be selected to provide a representative perspective of groundwater quality across the aquifer(s) of interest. Hierarchical cluster analysis (HCA) has been used as a means of assessing the representativeness of a groundwater quality monitoring network, using example datasets from New Zealand. HCA allows New Zealand??s national and regional monitoring networks to be compared in terms of the number of water-quality categories identified in each network, the hydrochemistry at the centroids of these water-quality categories, the proportions of monitoring sites assigned to each water-quality category, and the range of concentrations for each analyte within each water-quality category. Through the HCA approach, the National Groundwater Monitoring Programme (117 sites) is shown to provide a highly representative perspective of groundwater quality across New Zealand, relative to the amalgamated regional monitoring networks operated by 15 different regional authorities (680 sites have sufficient data for inclusion in HCA). This methodology can be applied to evaluate the representativeness of any subset of monitoring sites taken from a larger network.     

集束式监测井成井工艺研究

随着人类经济社会活动的加剧,地下水遭受污染的范围和强度不断加大,尤其是浅层地下水面临污染的风险更大。如何及时发现并科学评价浅层地下水污染程度和治理的效果,迫切需要简单易行、有效可靠的浅层地下水分层监测井。传统的浅层地下水分层监测井存在占地多,监测层位少等问题,巢式监测井监测5层,连续多通道监测井口径小,因此有必要研究即占地少,又能监测多层,而且监测井井管口径能满足不同种类监测仪器的安装要求。通过室内和野外试验,研究了集束式浅层地下水分层监测井建设过程中止水方法、止水材料、粒径、止水层厚度及止水效果检验、下管方式等关键技术,实现同一孔内监测100 m以内的多层含水层或多个含水段的分层监测,施工口径小,占用土地少,建设成本经济。集束式监测井可以应用到地下水监测、环境污染调查研究等多个领域,该研究将为集束式浅层地下水分层监测井建设施工提供理论依据和技术支撑,使未来的监测更加精细化、准确化,为今后监测井的发展提供新的思路和研究方向。     

Entropy-Based Approach to Remove Redundant Monitoring Wells from Regional-Scale Groundwater Network

An entropy-based approach is applied to identify redundant wells in the network. In the process of this research, groundwater-monitoring network is considered as a communication system with a capability to transfer information, and monitoring wells are taken as information receivers. The concepts of entropy and mutual information are then applied to measure the information content of individual monitoring well and information relationship between monitoring well pairs. The efficiency of information transfer among monitoring wells is the basis to judge the redundancy in the network. And the capacity of the monitoring wells to provide information on groundwater is the point of evaluation to identify redundant monitoring wells. This approach is demonstrated using the data from a regional-scale groundwater network in Hebei plain, China. The result shows that the entropy-based method is recommendable in optimizing groundwater networks, especially for those within media of higher heterogeneities and anisotropies.     

Spatial assessment and redesign of a groundwater quality monitoring network using entropy theory, Gaza Strip, Palestine

Using entropy theory, a methodology was developed for the evaluation and redesign of groundwater quality monitoring wells in the Gaza Strip in Palestine. Essential to the methodology is the development of a Transinformation Model (TM) which yields the amount of information transfer and the dependency between the wells as a function of distance. The TM parameters, such as the minimum transinformation and the range, were employed for evaluating the network which revealed that most of the distances between wells were less than the range. It also indicated that a high percentage of redundant information existed in the network. Therefore, the network was reduced by superimposing a square pattern over the monitored area and selecting one well per square block in a stratified pattern. The methodology was tested using the chloride data collected from 1972–2000 from 417 groundwater quality monitoring wells in the Gaza Strip. The number of the groundwater quality monitoring wells in the Gaza Strip was reduced by 53%, while there was 26% redundant information based on the minimum existing distance between wells. This methodology is meant to help monitor the groundwater quality (salinity) in the Gaza Strip.