给排水外文翻译.docx
《给排水外文翻译.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《给排水外文翻译.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
给排水外文翻译
毕业设计（论文）外文翻译
三嗪通量与流域地形玉米地之间的距离和排水管网之间的关系
F.Colina,C.Puecha,G.deMarsilyb
aUMR“Spatiaux结构系统公司”，Cemagref-ENGREF500，
布雷顿街樱34093，蒙彼利埃Cedex05，法国
bUMR“FonctionementdesSyste`mesHydriquesContinentaux结构系统公司”，
UniversiteP.etM.Curie4，加希耶75252，巴黎Cedex05，法国
1999年10月5日收稿，2000年4月27日修订，2000年6月19日定稿
摘要：
本文提出了一种方法，标识地表水的污染养殖小区来定义最有农药污染危险的区域。
我们曾研究过小的农业流域（0.2-7.5平方公里），因为它可以代表农业土地机制的适当水平。
测试的假设是：
渠道管网中距离农药处理的区域越远的，对其的污染影响越低。
该研究领域，Sousson流域（120平方公里，热尔，法国），具有“鲱骨”的结构：
50个独立的支流供应主要流失。
农药销售表明，阿特拉津是最常用的化合物，虽然它只是用于治疗玉米地块，其适用率是不变的。
在两个冬季暴风雪测量演习中，三嗪流量值约为30个独立小流域排出的。
在地理信息系统的帮助下，定义了有贡献的地区，全球渠道网络不同的地带。
根据玉米区地块之间距离和子流域出口的三嗪通量之间的相关性用非参数和线性相关系数进行了研究。
最后，最相关的贡献区，与最好的相关性有关。
以一个斜坡标准类型的集水区为基础，我们得出结论，在陡峭的斜坡流域，最好的区域的款式是一个50米左右的通道管网。
在平坦区，特别是农业排水网络发达的地区：
从1/25.000标度地形图提取的渠道网络自然流失扩大，必须考虑流域总面积。
2000年ElsevierBV科学公司保留所有权利。
关键词：
农药流域；地理信息系统的人造网络
1.简介
西部农业中使用的农药追溯到19世纪中（Fournier，1988年）。
自那时以来，由于其集中利用，为满足农产品的需求，产量增加。
然而，它们的使用造成的污染威胁着饮用水源和生态系统的完整性。
因此，需要大幅度减少污染。
补救方法导致土地管理方式的变化。
在农业非点源农药污染问题，必须达到从外地集水区，对水源地的控制水平。
在这两个空间之间，不同层次的组织都可以找到。
土地，领域，盆地和主要集水区组，可以被看作一起嵌套系统（Burel等，1992）。
对于每一个规模水平，水运动管理措施和可溶性污染物的传输主要过程是不同的，因为变动的表征系统（Lebel，1990）：
在当地大孔隙流，在坡面尺度优先的流径，流量在该区域重新分摊在不同流域上，地质概况影响流域的规模（Blosch和Sivapalan，1995）。
在外地一级，实验方法可以用来测试每个变量的相对重量（Scheunert，1996;Bengtson等，1990。
）。
最主要影响因素，相关的农业试验已经确定，许多农业管理指标已制定（Bockstaller等，1997）。
不过，这种方法不能应用在集水区由于以下几个原因：
需要同时测量污染和环境因素，多种测量的困难性，分析的复杂性。
多变的观测资料具有时间和空间组成部分。
有雨诱导农药淋溶，因而造成临时在水中农药浓度高，农药传播的日期越近，测量该领域的农药浓度越大（Seux等，1984。
Reme，1992;Laroche及Gallichand，1995年）。
地理信息系统（GIS）的广泛使用已经使我们能够分析农业区空间特征对污染的影响（Battaglin和Goolsby，1996年）。
但到目前为止，这些实验的结果只能用于的风险概算（Tim和Jolly，1994）。
为了取得进展，以减少农药的污染，这将是我们值得提高对空间结构和组织如何影响测量污染物评估的水平。
本文介绍了一项研究，涉及一个组织的空间转移的影响特别是对农药方面的影响：
农田和渠道网络之间距离的影响。
耕地和河流之间的距离越长，越大的保留退化过程（Leonard，1990年;Belamie等，1997年）。
因此，人们可能想象的更大的距离，降低污染的程度。
然而，很少有研究给予了数值的临界距离在哪个领域，不影响河流污染。
通常，当与风险区定义时，专家们建立一个任意距离（Bouchardy，1992）。
我们的主要目标是通过空间分析，以确定从水文网络的临界距离。
从农药的最危险的地区，包括其中的污染贡献最大的区域，然后确定。
该研究区域，Sousson流域（热尔，法国）具有一定的物理特性，它允许独立水文站划分的子区域采样，为这里的农业生产区定义。
其特殊的形态使对生产区的研究成为可能。
该方法涉及污染测量和集水区的空间特征的统计比较。
为建立该地区的边界，生产区出口测得的污染通量与土地覆盖相比，估计各地渠道网络的可变宽度。
结果从实践的观点讨论得出。
2.研究区域和收集数据
2.1研究领域说明
这项研究领域是Sousson集水区西南部的法国（热尔）。
该河是热尔省的河流一条支流。
集水面积为120平方公里。
32公里长的水道测量网络中有一个“人字形”的格局：
53子流域具有相当均匀表面地区从0.2到7.5平方公里服务中央排水（图1）。
这宽阔坡度平缓有大量耕地左岸，不同于右岸，右岸狭窄，陡峭，主要是森林和草场。
Sousson流域完全是农业。
没有工业或超过200居民定居的地区。
这里的两个主要农作物是玉米种植及冬小麦（17%和15%的集水面积）。
玉米区域通常在左岸，在中上游集水区，并沿主要河流。
有两种类型的土壤：
石灰性土壤，这是相当透水，和一个非石灰性土壤当地称为'boulbenes'带顶limoneous层和较低的粉质层。
为了避免停滞上层的水造成的粉质层不透水，土壤等领域boulbene人为的耗干。
玉米的种植偏好这种类型的土壤。
在这个区域没有发现明显的含水层，而底层是相当防渗（粘土）。
图1.Sousson流域位置图，热尔省地区，法国
2.2收集的数据
2.2.1空间数据
一个地理信息系统开发的地区，其中包含以下信息层：
•在水文网络和流域从1/25.000规模地形图，数字化地图的边界；
•一个网格数字高程模型（DEM）的区斜坡产生提供landsurface数字高程模型分辨率达75米；
•从比例1/15.000航空照片上数字化耕地的界限；
•1995年和1996年的土地覆盖在研究区域被详细的界定。
1997年，土地覆盖通过遥感界定。
农业知识提高了分类A点（卫星倒入地球观测1）形象。
因此，Sousson流域整个玉米地被确定为1995年1996年和1997年（图2）。
地理信息系统的功能是确定土地能够覆盖每一个集水区由相交的两个信息层“土地覆盖”和“集水边界”，或定义一个宽度不断的水文网络，这是所谓的缓冲地带区。
为了评估农药施用量，收集当地农药销售数字。
阿特拉津，甲草胺和草甘膦是最常用的化合物，阿特拉津作为最经常使用的产品远远超过其他三嗪（差一点不到10倍西玛津销售）。
在这个地区，阿特拉津是唯一用于玉米种植。
阿特拉津施用量（质量出售/玉米面积）各个市之间并没有变化。
为了简化调查，我们选择研究五月玉米地块阿特拉津的蔓延。
我们假设所有的玉米地块阿特拉津的施用量是均匀的。
2.2.2水污染数据
两个系列以冬季期间作为测量期间：
1997年12月3日和4日，对23个子流域进行采样，1998年3月17日至19日对26子流域进行采样。
因此，7个或10个月前阿特拉津进行了治疗，玉米收获1和4个月后，进行了测量。
图2.海道测量网络（地形1/25.000MAP）和subcatchments，包裹限制和土地覆盖（玉米地块的例子）。
为了获得稳定的水文条件，所选择的测量日期恰逢流量下降，如图3所示。
对同一操作者收集的样品和质量来衡量，以河水流量限制的测量误差。
图3.在Sousson流域出口水流量的周期采样：
（a）1997年12月；（b）1998年3月
三嗪的浓度衡量ELISA法测定水试验（TransiaPlatePE0737）。
这测量技术准确性低于经典色谱技术，但它能更快分析大量的样本（Rauzy和Danjou，1992年；Lentza-Rios，1996年）。
由于阿特拉津在这个三嗪区域是最广泛的商业化产品，我们会考虑观察阿特拉津浓度的代表三嗪的浓度。
1997年12月数据和1998年3月数据组合在一起，以组成一个足够大的样本进行统计分析（图4）。
该瞬时三嗪流量是三嗪的浓度乘以排放量。
如表1所示，水流量1997年12月年是1998年3月的两倍，但相应的三嗪通量具有可比性。
表1
水量，三嗪浓度和三嗪流量测量值
2.2.3质量保证
为了控制水的ELISA测量的质量，每个浓度进行了分析两次。
两个重复样本之间允许的最大误差为20％，平均误差为10％，和平均值的使用。
这可能是ELISA法测定与诱导气相色谱法相比引起了测误差（Tasli等。
1996），但这种偏差通过对所有样品的比较推理补偿。
在采样周期内为了评估日变化对几个点进行测量两到三次演习期间。
表2显示，抽样之间的变化规律不同天期限为2％至49％。
因此，可以比较一段时期，不同的样本的问题。
每个时期测量完成然后组合在一起。
三嗪通量的不确定性是排放量和浓度的不确定性的总和。
放电的测量方法，从15至20％不等的不确定性。
因此，三嗪流量值给予40％的最大的不确定性。
图4.流域出口测得三嗪流量（1997年12月和1998年3月）
3.方法
为了确定最危险的区域，我们测试在农药使用地区与河流之间的距离对污染的影响。
因此，我们必须确定的水文网络和污染地块的相对位置。
在我们的案例，污染数据是抽取盆地出口三嗪通量的测量和潜在污染区域是玉米
地。
3.1效率曲线和空间划分
其基本假设是，该领域的影响作为减少污染的贡献，进一步减少通道网络污染。
因此，存在一个临界距离使得该领域污染不大。
换句话说，我们假设这一地区的贡献的污染水平可以模拟一个效率曲线。
这一假设将受到一个非常简单的曲线的考验：
一个阶梯函数。
这条曲线是指只使用一个参数，阈值极限距离d，超越其就不会对河流造成污染。
在实践中，这个假设三步走的方法：
•确定的玉米地的位置；
•定义一个宽度为d，等于阈值距离的缓冲区，并包围通道网络；
•测定这些限制内的污染领域。
该区域的贡献取决于玉米区的缓冲宽度（图5）。
在这个阶段，地理信息系统的功能是必需的，特别是对缓冲功能。
图5.空间分割围绕渠道网络，有利于玉米面积。
、
表2
一个采样周期内的数据变化（变化系数：
标准差/算数平均值）
3.2贡献区域与出水口污染的相关性
我们研究了排水口嗪通量污染与不同宽度贡献的领域之间的相关性。
三个参数来确定相关水平（进一步的信息在附录A点提供）：
•肯德尔等级相关系数（Siegel，1956年）τ给出了相关联的量。
它表达之间的概率，这两个数据集按相同的顺序进行排序它们的排名顺序根据不同的概率而有差异。
如果τ=1（-1）则这两个数据之间正负的关系，如果τ=0;则这两个数据之间的没有关系。
•Spearman等级相关系数R（格尔，1956年）规定，个人进行研究，排在两个有序系列。
由于肯德尔系数τ，R研究表达了两个数据系列之间存在任何关系，则它的值接近1。
•线性相关系数r（Wonnacott和Wonnacott，1991）表达了两个数据系列之间的线性关系，r2是方差来解释线性模型部分误差。
前面两个参数评估是否在观察三嗪通量和不同的测试玉米地区的形式之间存在一个假设关系。
线性相关系允许特殊的关系类型进行测试。
平方值的斯皮尔曼相关系数R为r的相关系数，表达了总变异的一部分的行列。
肯德尔系数代表的概率两大系列被排在了同样的方式对他们的概率排在一不同的方式。
非参数系数使用赋予有关的鲁棒性的方法来分配偏差（巴林杰等。
1990）。
最显着的相关性水平相对应的最准确的阈值距离d.这距离d定义接受阿特拉津治疗区域和最高三嗪通量之间的关系。
宽度为d缓冲区的将被定义为“在最危险区”，即使这个缓冲区外的地块，可能贡献一小部分污染。
3.3流域类型学
斜坡的研究中显示了整个流域的上游和下游区域之间的巨大差距。
在上游区的山坡平缓，而在下游地区的陡峭。
为了描述这些形态的差异，该指数Islope阈值计算每个盆地：
Islope=Sslope.5%/Stotal
（1）
其中Sslope.5％是流域面积在陡峭的坡度大于5％，Stotal为盆地总面积。
选5％的阈值斜率，因为它代表了在该机械化农业上限，仍然实行。
Islope越高，越在盆地陡坡带的比例越大。
为了序列盆地，选择了一个Islope0.5的限定。
此值对应于一平面和小流域的一部分陡峭的斜坡。
此外，这种类型把样本盆地分成数量相当的两组。
这显示了Sousson流域按位置分类分为上游下游（图6）。
4。
结果
在冬季，在1997年12月和1998年3月，水质和流量测量，以确定三嗪通量。
该网络是数字化后的1/25.000比例尺地形图。
测试的缓冲区宽为50米，100米，200米。
对应于整个流域的最大宽度，接近下游500米和上游250米组盆，它有一个更为尖的形状。
这是巴林杰等发现的（1990年）。
最低使用的缓冲区的宽度必须优于测绘单位。
在这里，玉米地的确定，采用由SPOT卫星影像，（第20米），外地边界定义基于1/10.000航拍照片（在地图上1毫米等于10场米）。
该地区被划分为大约渠道网络的带。
然后，用这种空间把玉米地分割，每个流域，玉米地比表面积在水文网络50，100和200米以内，并在整个流域内。
图6.根据Islope对盆地进行划分
表3
依据临界值定义三嗪通量与玉米贡献区域的相关性系数，所有盆地水平。
4.1研究整套的盆地
结果回溯到1997年12月23个集水区和1998年3月26个集水区，结果其中包括一个肯德尔等级相关，一个Spearman线性相关系数和它们在表3的显著性水平。
作为距离的函数计算相关系数似乎与一贯的阈值没有变化：
数量增加的系数在所有情况下，当缓冲区面积扩大，十二月例外，他们在整个集水区数量减少。
考虑到这些结果，人们可能认为，该流域与河流的距离没有任何污染效果。
但是，如果上游和下游流域是分开的，按坡标准Islope，结果有很大的不同。
4.2下游流域的研究
回归分析进行了九个盆地中1997年12月和1998年3月13日，平均三嗪浓度分别为42.0和123.0纳克/升。
结果见表4。
计算当各渠道网络地带宽度增加时相关系数的下跌。
最好的相关程度，得到了一个距离d50米（12月100米的线性关系1997年）。
肯德尔和Spearman相关系数显示在玉米地在一个50米左右宽的缓冲地带的渠道网络和在集水区出口三嗪通量存在一定的关系。
鉴于此变量关联是解释1997年12月69％的总差异1998年3月56％的总差异，因为d为50米。
鉴于此线性关系是相当足够的模型。
由两个测量日期得到的结果尽管存在分歧。
去年十二月，无论d为何值，显着性水平均在限制之内（p＞5％）。
玉米面积之间的关系和三嗪对D通量等于50或100米，但仍存在最优的d等于200米或考虑整个流域面积。
之间的污染物通量和玉米的地区远离河流的相关性可以通过两种方式来解释。
一方面，玉米领域之间有不同的相关性（见附表6）。
事实上，如果在不同的缓冲地带玉米表面积完美比例，也就是说，如果玉米的表面之间的不同领域的线性相关系数等于一，会发现玉米表面积和三嗪通量之间的相关系数没有变化。
在两个测量演习中所研究组盆不完全一样。
对于1997年12月之间的相关性不同玉米表面积水平比1998年3月高（因为它是在表6所示）。
这两个系列之间的差额部分是相关系数下降，与距离d有关。
另一方面，因为它是在图3所示，测量了1997年12月期间，历线下降的，因此，我们可以假设，在这些水文条件，该地区造成的污染较大，区域与整个集水区水文网距离遥远。
然而，1998年3月，在低水位条件下，只有相关性，其中D等于50米是在5％的限定内。
通过这两个监测周期我们可以得出这样的结论50米是最合适的定义区域最危险的限制。
──三嗪使用后的七年十个月──当定义其他玉米地贡献地块位于整个集水区，水文条件也很重要。
表4依据临界值定义三嗪通量与玉米贡献区域的相关性系数，下游流域。
4.3上游流域的研究
14日作了关于1997年12月集水区和13个流域为1998年3月回归分析，三嗪平均浓度分别为177.9和314.6纳克/升。
结果见表5。
带越宽相关系数越多，而下游流域完全相反。
在大多数情况下，考虑整个流域地区得出最好的结果。
12月的数据集下线性模型没有斯皮尔曼等级相关准确：
它表明一个变量之间的关联比线性关系更复杂。
现场调查解释了两个流域之间的明显差异。
对于上游集水区，向水文网络，采取的参考是无关紧要的。
在这平坦的地带，在每个小区人工排水网络延伸渠道网络，因此，真正活跃的网络是较密集的地图，地形1/25.000。
图7所示，为特定的集水区，地形1/25.000地图之间的网络和活跃的不同领域。
此外，这网络连接沟埋排水管位于这一领域的最上游。
其结果是，每区域均是人为的将排水渠道相连。
上游和下游流域最佳宽度之间的差异是上游地区人为活动的后果。
表5依据临界值定义三嗪通量与玉米贡献区域的相关性系数，上游流域。
表6玉米地之间的相关性取决于d。
下游集水区为例。
5.讨论
我们之所以选择在冬季采取的测量，因为在集水区网点容易比较三嗪通量。
在春天，这是阿特拉津蔓延期间，流量的差异可能是由于在运用日期的差异。
我们用瞬时三嗪通量测量，以最大限度地稳定转移过程（Woods和Sivapalan，1995年）。
因此，我们的结果并不一定适用于径流转移高峰。
由于风暴期间测量使我们之间的注意力集中在水的运动，如地下径流，排水流量和土壤中，在那里有利于浸出莠去津等水溶性化合物运输水循环。
这些条件不是最大瞬时污染物数量出口，但的确代表一个不可忽视数量。
这是一个在几个盆地取得可比数据集方式。
此外，这些数据集是有可能的整合空间的多样性并给予一个可以推广形式的结果。
一个简单的模型，通过缓冲区固定宽度周围的水文网络，定义了每个缓冲地带贡献污染。
贡献度之间的相关性在流域地区和出口污染决定。
结果表明，一个关键的贡献距离不能为所有研究盆地定义。
然而，根据形态盆地类型标准允许两个盆地群体的相似。
这些盆地都必须单独考虑他们的水的运动特征。
下游流域，其中有一个明显缓解，该渠道被官网良好的确定在1/25.000比例尺地形图上。
该模型确定了重要的贡献距离，从50至100米范围土壤很少吸附阿特拉津，很容易溶解和淋失。
在跨风暴期间，它不是地表径流，从而导致调水不过分地表径流及周边地区排水网络。
最强的影响范围从50到100米的区域，该区域在运输过程中阿特拉津的活跃表现。
这个最佳距离应确定不同的气候条件和不同时期的农业年度。
然后我们就会知道，是否会拥有时空动态，或者是否保持稳定。
上游流域有较高的三嗪的浓度。
这些地区的特点是平区（小于5％的山坡）比例高，人工排水网络连接每个小区主排水，以避免洪水泛滥。
因此，每个小区有利于在流域地形1/25.000出口和水文观测网络在实地积极的测量的污染。
网络不包括这个对水循环的人为干预的效果，它不是一个排水区域，而是与评估农田和河流之间的距离相关。
水文网络如何定义是成功的关键。
最初是根据从比例尺地形图数字化1/25.000网络。
最主要的好处是使用这种网络的可用性派生，这使我们能够很容易转换的方法。
它代表了常年流动网络，稳定的时间。
但是，从水的运动的角度来看，它缺乏人工水渠的位置，可以加快溶质污染运输。
从实际角度来看，最好是研究农田人工排水密集区之前确定的边界地区和各贡献渠道的网络。
6.结论
为了减少地表水的污染，杀虫剂的应用已得到控制。
农业的做法保证他们尊重环境。
但是，耕地的妥善管理不能忽视。
空间领域具有影响的河流污染问题，造成污染的渠道网络已被证实至少在数个月内使用了较低的浓度的杀虫剂。
对于陡坡盆地，最有影响力的地区是靠近通道的网络，50至100米，然而，这个临界距离不能推广到所有的盆地。
在密集地埋式排水渠和排水沟的情况下，常年流动网络必须延伸到包括人为和整个流域已被视为是导致区域。
致谢
我们感谢帮助我们收集空间数据的CACG（Compagnied’Ame´nagementdesCoˆteauxdeGascogne），杜的跟班德热尔省农业对农药的销售数据。
附录A
A.1节肯德尔等级相关系数τ：
为了计算τ，我们排名数据X和Y独立集合，我们重新排列顺序的Y这样X队伍出现在自然秩序（即1，2，...，N）的。
然后，我们确定有多少集居在Y对以正确的顺序是相对于对方。
如果秩对以正确的顺序，则+1分，否则-1分。
S为总成绩为所有可能的组合计算。
（A1）
要确定水平P的意义，我们测试的零假设H0，根据审议中的两个变量是不相关的人口，而τ的观测值从零唯一不同的机会。
如果N大于8时，τ可能被认为是正态分布的，我们可以计算z：
（A2）
通过引用正态分布，我们获得了零假设下发生的概率p
A.2节Spearman等级相关系数R：
要计算001的N个人排名根据两个变量。
因此，我们可以测量迪队伍之间的差异：
（A3）
和
（A4）
下的零假设H0R的显着性水平，如果n是大于8较大，可测试方式：
（A5）
此值与分发的自由程度的氮（N22）学生变量t。
因此，根据R的任何一个观察值极值相关的零假设的概率，通过计算可确定与该值相关联的t，决定通过引用的临界值表的意义t
线性相关系数r：
（A6）
与R级的意义，得到相关的斯皮尔曼等级相关系数r以同样的方式
Relationsbetweentriazineflux,catchmenttopographyanddistancebetweenmaizefieldsandthedrainagenetwork
F.Colina,*,C.Puecha,G.deMarsilyb,1
aUMR“Syste`mesetStructuresSpattiaux”,Cemagref-ENGREF500,rueJ.F.Breton34093,MontpellierCedex05,France
bUMR“StructureetFonctionementdesSyste`mesHydriquesContinentaux”,Universite´P.etM.Curie4,Pl.Jussieu75252,
ParisCedex05,France
Received5October1999;revised27April2000;accepted19June2000
Abstract
Thispaperputsforwardamethodologypermittingtheidentificationoffarmingplotscontributingtothepollutionofsurfacewaterinordertodefinethezonesmostatriskfrompesticidepollution.Weworkedatthescaleofthesmallagriculturalcatchment（0.2–7.5km2）asitrepresentstheappropriatelevelo
升级会员 