Spatial assessment and redesign of a groundwater quality monitoring network using entropy theory, Gaza Strip, Palestine Y. Mogheir · V. P.Singh · J. L. M. P. de Lima Abstract Using entropy theory, a methodology was devel- oped 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 trans- fer and the dependency between the wells as a function of distance. The TM parameters, such as the minimum transin- formation 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 methodol- ogy 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 moni- toring wells in the Gaza Strip was reduced by 53%, while there was 26% redundant information based on the mini- mum existing distance between wells. This methodology is meant to help monitor the groundwater quality (salinity) in the Gaza Strip. R´ esum´ e En utilisant la th´ eorie de l’entropie on a d´ evelopp´ e une m´ ethodologie pour ´ evaluer et projeter un syst` eme des forage de surveillance de la qualit´ e des eaux Received: 18 April 2004 / Accepted: 5 May 2005 Published online: 16 November 2005 C Springer-Verlag 2005 Y. Mogheir Environment Quality Authority, Gaza, Palestine Y. Mogheir · J. L. M. P. de Lima () Institute of Marine Research, Coimbra Interdisciplinary Centre; Department of Civil Engineering, Faculty of Science and Technology, Campus 2, University of Coimbra, 3030-290 Coimbra, Portugal e-mail: [email protected] Fax: +351-239797179 V. P. Singh Department of Civil and Environmental Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70803-6405, USA souterraines dans la bande de Gaza en Palestine. L’essentiel de la m´ ethodologie est repr´ esent´ e par un mod` ele de transformation (MT) qui rend la quantit´ e de transfert de l’information et d’interf´ erence entre les forages en fonc- tion de distance. Pour ´ evaluer le syst` eme on a utilis´ e les param` etres du MT comme la transformation minimale et l’´ ecart qui ont mis en ´ evidence que la plupart des dis- tances entre les forages soient inf´ erieure ´ a l’´ ecart. De plus le mod` ele a indiqu´ e un pourcentage ´ elev´ e d’information redondante dans le r´ eseau. En cons´ equence le r´ eseau a ´ et´ e r´ eduit en surimposant une structure en carr´ es sur la zone surveill´ ee et en s´ electionnant un seul forage dans chaque block carr´ e dans une structure stratifi´ ee. La m´ ethodologie a´ et´ e v´ erifi´ ee pour les donn´ es de la concentrations en chlorures, collect´ ees dans un syst` eme de 417 forages de monitoring de la qualit´ e des eaux dans la bande de Gaza. Cette m´ ethodologie peut bien aider la surveillance de la qualit´ e des eaux souterraine de la bande de Gaza. Resumen Se desarroll´ o una metodolog´ ıa para la evalu- aci´ on y redise˜ no de uno pozos de monitoreo de calidad en agua subterr´ anea, en la Franja de Gaza en Palestina, medi- ante el uso de la teor´ ıa de la entrop´ ıa. Para la metodolog´ ıa es esencial el desarrollo de un Modelo de Transinformaci´ on (MT), el cual entrega la cantidad de transferencia de in- formaci´ on y la dependencia entre los pozos, como una funci´ on de la distancia. Los par´ ametros del MT, tales como la transinformaci´ on m´ ınima y el rango, fuero usados para evaluar la red, lo cual revel´ o que muchas de las distan- cias entre pozos eran menores que el rango. Esto tambi´ en indic´ o que exist´ ıa un alto porcentaje de informaci ´ on redun- dante en la red. Por lo tanto, la red fue reducida mediante la sobreposici´ on de un patr´ on de forma cuadrada, sobre el ´ area monitoreada y seleccionando un pozo por cada celda cuadrada en un patr´ on estratificado. La metodolog´ ıa fue probada utilizando los datos de cloruros colectados entre 1972–2000, a partir de 417 pozos de monitoreo de calidad en agua subterr´ anea en la franja de Gaza. Se espera que esta metodolog´ ıa ayude a monitorear la salinidad del agua subterr´ anea en la Franja de Gaza. Keywords Groundwater monitoring . Entropy theory . Redundant information . Salinity . Gaza strip Hydrogeology Journal (2006) 14: 700–712 DOI 10.1007/s10040-005-0464-3