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Statistical investigation of trends and spatial distribution of Danish drinking water quality

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Contents Preface iii Acknowledgements v Abstract vii Sommario ix List of Figures xvii List of Tables xxi 1 Introduction 1 1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Thesis aim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Thesis structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 Background 5 2.1 Water supply in Denmark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Water quality - criteria and optimum range . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2.1 Law requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.2.2 Dental health . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2.3 Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.4 Water taste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.5 General water quality recommendations . . . . . . . . . . . . . . . 13 3 The data 15 3.1 GEUS and Jupiter database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.1.1 Selection of data (queries) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.2 Output and nal tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.3 Note about the plant selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.1.4 Outliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4 Method 23 4.1 Choosing the statistical method for testing trends in data . . . . . . . . . 23 4.2 Mann-Kendall analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.2.1 Trend statistics for data unevenly distributed in time . . . . . . . 24 4.2.2 Kendall’s tau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.2.3 Statistic hypothesis testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 xiii Contents xiv 4.2.4 Accounting for ties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.3 Linear regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5 Implemented program 29 5.1 Logic of the program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.2 Kendall function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 5.3 Considerations about the output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 6 Results 35 6.1 Basic data from the datasets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 6.2 Presentation of the averages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 6.3 Temporal trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 6.3.1 Signicant trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 6.3.2 Evaluating the relative importance of trends . . . . . . . . . . . . 42 6.4 Trends over time and averages of a selection of compounds . . . . . . . . . 44 6.4.1 Ammonium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 6.4.2 Chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6.4.3 NVOC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 6.4.4 pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.4.5 Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.4.6 Nitrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.4.7 Manganese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.5 Discussion of trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.6 Reliability of the calculated trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.7 Basic parameters representing pipe corrosiveness, dental health and water taste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.7.1 Hardness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.7.2 Alkalinity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 6.7.3 Larson ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.7.4 Dental health . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6.7.5 Water taste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.7.6 Final considerations about the evaluated parameters . . . . . . . . 80 7 Future studies 83 8 Conclusion 85 A Plant selection 89 B Kendall’s test results 95 C Averages 101 D SQL statement 107 D.1 Plant selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 D.2 Pivot table construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 D.3 Procedure to gain the input table for the Matlab code . . . . . . . . . . . 108 Contents xv E Kendall’s statistic hypothesis testing 111 F Compounds’ description 113 F.1 Ammonia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 F.2 Calcium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 F.3 Hardness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 F.4 Iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 F.5 Magnesium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 F.6 Manganese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 F.7 Potassium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 F.8 Chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 F.9 Fluoride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 F.10 Hydrogen carbonate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 F.11 Nitrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 F.12 Nitrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 F.13 Sulphate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 F.14 pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 F.15 TDS (evaporation residue) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 F.16 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 F.17 Oxygen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 G Attached les 121 G.1 Folders with the names of the regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 G.2 Excel spreadshits in IreneThesis:xlsx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Bibliography 123
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Informazioni tesi

  Autore: Irene Cavasin
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2013-14
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Civile
  Relatore: Andrea Defina
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 149

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Parole chiave

statistica
danimarca
corrosione
gusto
acqua potabile
trend temporali
salute dentale

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