Statistical Methods for Groundwater Monitoring

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出版者:
作者:Gibbons, Robert D./ Bhaumik, Dulal K./ Aryal, Subhash
出品人:
页数:374
译者:
出版时间:2009-10
价格:925.00元
装帧:
isbn号码:9780470164969
丛书系列:
图书标签:
  • 统计
  • Groundwater
  • Statistics
  • Environmental Science
  • Water Resources
  • Monitoring
  • Hydrology
  • Data Analysis
  • Geostatistics
  • Contamination
  • Sampling
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具体描述

A new edition of the most comprehensive overview of statistical methods for environmental monitoring applications Thoroughly updated to provide current research findings, Statistical Methods for Groundwater Monitoring, Second Edition continues to provide a comprehensive overview and accessible treatment of the statistical methods that are useful in the analysis of environmental data. This new edition expands focus on statistical comparison to regulatory standards that are a vital part of assessment, compliance, and corrective action monitoring in the environmental sciences. The book explores quantitative concepts useful for surface water monitoring as well as soil and air monitoring applications while also maintaining a focus on the analysis of groundwater monitoring data in order to detect environmental impacts from a variety of sources, such as industrial activity and waste disposal. The authors introduce the statistical properties of alternative approaches, such as false positive and false negative rates, that are associated with each test and the factors related to these error rates. The Second Edition also features: An introduction to Intra-laboratory Calibration Curves and random-effects regression models for non-constant measurement variability Coverage of statistical prediction limits for a gamma-distributed random variable, with a focus on estimation and testing of parameters in environmental monitoring applications A unified treatment of censored data with the computation of statistical prediction, tolerance, and control limits Expanded coverage of statistical issues related to laboratory practice, such as detection and quantitation limits An updated chapter on regulatory issues that outlines common mistakes to avoid in groundwater monitoring applications as well as an introduction to the newest regulations for both hazardous and municipal solid waste facilities Each chapter provides a general overview of a problem, followed by statistical derivation of the solution and a relevant example complete with computational details that allow readers to perform routine application of the statistical results. Relevant issues are highlighted throughout, and recommendations are also provided for specific problems based on characteristics such as number of monitoring wells, number of constituents, distributional form of measurements, and detection frequency. Statistical Methods for Groundwater Monitoring, Second Edition is an excellent supplement to courses on environmental statistics at the upper-undergraduate and graduate levels. It is also a valuable resource for researchers and practitioners in the fields of biostatistics, engineering, and the environmental sciences who work with statistical methods in their everyday work.

地下水监测统计方法 本书深入探讨了在地下水监测领域中应用统计方法的重要性与实践。地下水作为宝贵的自然资源,其水质和数量的监测与管理至关重要。然而,地下水系统本身的复杂性、测量数据的变异性以及环境因素的多样性,使得对地下水进行准确有效的监测成为一项挑战。统计学正是解决这些挑战的强大工具。 本书旨在为环境科学家、水文地质学家、工程师以及其他从事地下水监测和资源管理工作的专业人士,提供一套系统性的统计学知识和应用指南。我们将从最基础的统计概念出发,逐步深入到适用于地下水监测的特有统计技术。 核心内容涵盖: 基础统计概念与描述性统计: 无论监测数据的来源和类型如何,理解数据的基本特征是首要任务。本书将介绍均值、中位数、方差、标准差等描述性统计量,以及如何通过直方图、箱线图、散点图等可视化工具来直观地展现地下水监测数据的分布规律和潜在趋势。这些基础工具能够帮助我们快速识别数据的异常值、偏态以及集中程度,为后续的深入分析奠定基础。 概率分布与假设检验: 地下水监测数据往往服从特定的概率分布。本书将重点介绍正态分布、对数正态分布、伽尔文分布等与地下水水质参数(如污染物浓度)和水文参数(如水位、流量)相关的常见概率分布,并教授如何进行分布拟合与检验。在此基础上,我们将详细阐述各种假设检验方法,例如t检验、方差分析(ANOVA)、卡方检验等,用于判断不同监测点之间、不同时间段内,或不同处理条件下地下水特征是否存在显著差异。这将直接应用于评估污染物的迁移扩散、监测修复措施的有效性等关键问题。 回归分析与时间序列分析: 理解变量之间的关系对于预测和解释地下水行为至关重要。本书将深入介绍简单线性回归和多元线性回归,帮助读者建立地下水参数(如污染物浓度)与影响因素(如降雨量、地表径流、人为活动)之间的定量关系模型。此外,对于监测数据随时间变化的特性,我们将详细讲解时间序列分析方法,包括平稳性检验、自相关和偏自相关分析、ARIMA模型等,从而能够识别地下水水位的季节性波动、污染物浓度的长期变化趋势,并进行短期预测。 空间统计与地统计学: 地下水系统具有显著的空间异质性,不同地点的地下水参数可能存在密切的空间相关性。本书将引入空间统计的基本概念,并重点介绍地统计学中的克里金插值(Kriging)等方法。这些方法能够利用已知监测点的数据,对未知区域的地下水参数进行最优估计,生成地下水质量的空间分布图,为污染场地识别、地下水资源评价提供强有力的支持。 非参数统计方法: 在某些情况下,地下水监测数据可能不符合参数统计方法对数据分布的假设。本书也将介绍常用的非参数统计方法,如秩和检验(Wilcoxon检验)、Mann-Kendall趋势检验等,为处理非正态分布或偏态分布的数据提供替代方案。Mann-Kendall趋势检验尤其适用于检测地下水质量参数的长期单调趋势,而无需假定数据分布。 数据挖掘与机器学习在地下水监测中的应用(初步介绍): 随着大数据时代的到来,一些更先进的数据挖掘和机器学习技术也开始在地下水监测领域崭露头角。本书将在最后一章对这些新兴技术进行初步介绍,例如聚类分析用于识别相似的地下水区域,支持向量机(SVM)或决策树用于污染物来源的初步判别等。虽然不深入探讨复杂的算法细节,但旨在让读者了解这些工具的潜力,为未来进一步学习和应用打下基础。 本书的特点: 理论与实践相结合: 每一个统计方法都将结合地下水监测的实际案例进行讲解,帮助读者理解理论知识如何应用于解决真实世界的问题。 逐步深入: 从基础概念到高级技术,循序渐进,确保不同统计背景的读者都能理解。 强调解释性: 不仅教授如何进行统计计算,更注重如何解释统计结果的意义,以及如何将这些结果转化为有效的地下水管理决策。 软件应用提示: 在讲解具体统计方法时,会适当提及常用的统计软件(如R、SPSS、ArcGIS等)中相应的实现方法,方便读者实践操作。 通过学习本书,读者将能够更科学、更系统地设计和实施地下水监测计划,更准确地解读监测数据,更有效地评估地下水环境质量的变化,从而为可持续的地下水资源管理和环境保护做出贡献。本书将是每一位致力于地下水监测工作的专业人士不可或缺的参考书。

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