DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 实验结果与分析 文中首先对原始彩色岩屑颗粒图像进行高斯金字塔滤波预处理，然后对图像运用改进的熵率超像素分割图像，最后对过分割图像进行合并得到最终结果，软件程序均采用C++语言实现。 图4为本文算法与合并分水岭 [ 14 ] 、FH算法 [ 7 ] 、TurboPixels算法 [ 15 ] 对比，为达到实验结果准确性，所有的算法均采用所给论文最优参数。从图中可以看出:分水岭算法边缘定位准确，但存在非常多的过分割区域，尽管采用合并算法减少过分割，但仍然在某些区域不尽人意，FH在边缘处产生较多重复边缘，TurboPixel不仅过分割严重，且边缘定位不准，熵率超像素对岩屑图像的分割具有紧凑性与一致性的特点，由(e)、(f)可知：本文算法相对于原始熵率超像素边界定位更准，边缘依附性更好，增加了目标提取的精确度。 图5表示在分割过后对区域进行合并后结果，图(b)表示文献 [ 16 ] 基于颜色相似度与长短边界信息合 图2. 区域合并对比图 图3. 算法流程图 并方法的合并结果，图(c)为文献 [ 17 ] 基于颜色相似度与真假边缘分析方法的合并结果图，图(d)为本文基于差的绝对值直方图最大相似度合并结果，从图中可知，文献 [ 16 ] [ 17 ] 需要有用户输入阈值，而最大相似度合并不需要，且差直方图提取了岩屑颗粒纹理信息与颜色信息，比传统合并算法只基于颜色相似度更加精确，更能适合岩屑颗粒图像的合并。 图4. 改进熵率超像素与其他算法分割结果图对比 图5. 合并算法结果
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user: 5. 结束语 本文提出一种岩屑颗粒图像分割方法：基于岩屑图像对称系数的熵率超像素分割，该方法不仅使岩屑分割边缘附着性好，且考虑岩屑形状信息，使得分割结果更加准确。通过加入岩屑颜色、纹理区域特征的改进最大相似度合并算法，对分割结果进行进一步处理，提高分割准确性，且与原MSRM算法相比，加快了合并时间。
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user: 摘 要 利用范围检查(土壤体积含水量大于60%记为错误，土壤体积含水量小于等于0记为错误)、时变检查(土壤相对湿度突降20%记为可疑)和持续性检查(土壤相对湿度连续一个月不变化记为可疑)等3类方法对2012年、2013年和2014年等3年的10 cm层的自动土壤水分数据(SWC010表示10 cm层的土壤体积含水量，SRH010表示10 cm层的土壤相对湿度)进行质量控制。从检出率、区域分布、时间规律和仪器型号等4个方面统计分析检出数据的特点。结果表明：SWC010等于0的方法检出率最高，因为自动土壤水分观测为新建业务，未业务运行站点存在着无数据上传或数据全为0的现象比较多，导致为0的数据最多而SRH010突降20%的方法检出率最低，可能是由土壤龟裂或者传感器与土壤之间有缝隙引起的。每种方法检出数据分布的省份数量差异较大，最少的省份只有1条，而最多的达上万条。SWC010小于0分布的省份数最少，其他几种错误数据类型在全国大部分省份是普遍存在的。SWC010大于60%的错误数据呈现夏季明显高于冬季的时间特点，其他4种可疑数据则具有冬季最多的特征。SWC010小于0的数据都是由DZN2观测的，可能是由标定方程引起的观测数据偏小。 关键词 :自动土壤水分数据，质量控制，检出率，区域分布，时间规律，仪器型号
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user: 1. 引言 土壤水分是反映地表水文过程的一个总体指标 [ 1 ] ，影响地表反照率、辐射、土壤热容量及地表植被生长状况等因素 [ 2 ] ，是干旱预报、农业生产、作物布局和农业决策的重要指标之一 [ 3 ] ，也是气候、水分、生态和农业系统的关键组成要素 [ 4 ] - [ 6 ] ，同时也是陆气相互作用过程中的重要角色 [ 7 ] - [ 9 ] 。监测土壤水分的变化对于规划、管理、研究这些系统和过程具有重要意义。但是气象部门传统的人工烘干称重监测土壤水分的方法，在每旬第八天观测一次，一月观测3次，这种人工观测的频率和效率已经远远不能满足决策部门和公众对干旱监测的需求，因此，近年来，中国气象局为了提高农业干旱监测和预警的业务和科研水平，建设了自动土壤水分观测网，截止到2015年5月底，全国业务化运行的自动土壤水分站达到1902个(图1)。 自动土壤水分观测站主要监测8个层次的4个土壤水分要素，8个层次为：分0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm、70~80 cm、90~100 cm等8个层次，4个要素包括土壤体积含水量(soil volumetric water content， SWC)、土壤相对湿度(soil relative humidity， SRH)、土壤重量含水率(soil mass content， SMC)、土壤有效水分贮存量(soil water available， SWA)等数据。观测仪分别由上海长望气象科技有限公司(DZN1)、河南气象科学研究所与中电集团第27研究所(DZN2)、中国华云技术开发公 图1. 全国业务化运行的自动土壤水分观测站分布图 司(DZN3)生产 [ 10 ] 。三种型号的仪器都是根据频域反射法原理研制的，由传感器、采集器、无线模块通信和系统电源4部分组成 [ 11 ] ，其中DZN1型采用驻波率法，安装方式为埋设式，传感器与土壤直接接触，DZN2和DZN3型采用电容法，安装方式为插管式，传感器非直接接触土壤。 自动土壤水分数据每天每小时上传逐小时资料，监测频次由原来人工一个月监测3次(每旬逢8日)提高为目前1小时一条土壤湿度数据，具有实时性及连续性强、获取方便、节省人力等特点，并且随着气象部门自动土壤水分观测网的建立，将逐步取代人工观测，但是自动土壤水分站的生产厂商没有提供相应的资料质量控制、数据分析应用系统，虽然王良宇等 [ 12 ] 通过对土壤水分物理特性参数的统计计算，确定了土壤相对湿度的低值、高值异常值，但是没有分析引起异常数据的具体原因，因此本文计划通过范围检查、时变检查和持续性检查等3类质量控制方法，从检出数据的区域特点、时间规律和型号分布等几个方面分析造成异常数据的原因，以期提高自动土壤水分观测数据质量，提升自动土壤水分资料在业务、科研和服务中的应用效率。
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user: 2. 自动土壤水分观测资料质量控制方法 2.1. 质量控制方法 三种型号的自动土壤水分观测仪是利用频域反射原理测定，该技术是通过测量放置在土壤中由两个电极之间的电容形成的震荡回路所产生的信号频率来测量土壤的表观介电常数，从而得到土壤容积含水量 [ 13 ] [ 14 ] ，然后根据土壤水文、物理常数和相关公式计算出土壤重量含水率、土壤相对湿度和土壤有效水分贮存量等要素。因此，从原理上看，自动观测的四个要素，只需对体积含水量进行质量控制即可，但对其他要素的质控，可以检查土壤水文物理常数是否准确。 自动土壤水分资料质量控制包括范围检查、时变检查和持续性检查等3类质量控制方法5种可疑数据类型。 本文范围检查定义了3个类型，即土壤体积含水量大于60%，记为错误，根据不同土壤类型具有不同的体积含水量，其中沙土为含水量最低的土壤类型，黏土为所有土壤类型中含水量最高的类型，其田间持水量为39%~49%，饱和含水量为51%~55%，因此定义土壤体积含水量大于60%，认为是错误数值。土壤体积含水量等于小于0，标记为错误，根据频域反射原理，即使是空气，观测值也大于0，不可能小于等于零。 时变检查定义为在一个小时内土壤相对湿度突降20%，标记为可疑。根据土壤水分入渗特点，如果有降水，土壤水分可能会快速增加，但是土壤湿度的降低是一个缓慢的过程，不会突然降低，因此判断土壤水分的骤然降低，是不符合土壤水分时间变化规律，并且通过对2010~2011年的自动土壤水分资料统计分析，初步判断相对湿度突降20%，为可疑数据，引起数据突降的原因可能为土壤发生龟裂或者为传感器故障。 持续性检查定义为土壤相对湿度连续一个月不变化，标记为可疑。土壤水分随着气温、地温、湿度、蒸发和降水等多种气象因子的变化而变化，根据中国北方地区冬季土壤封冻，只能观测固态水的原理，并通过对历史自动土壤水分资料的分析，初步判断连续一个月不变化，认为数据出现异常。 2.2. 质量控制要素选择 自动土壤水分观测站共测量8个层次，10 cm层的土壤水分随着气温、蒸发、降水等气象要素变化最为明显，本文只对10 cm层的土壤水分质量控制结果进行分析。下文用SWC010表示10 cm层的土壤体积含水量，SRH010表示10 cm层的土壤相对湿度。 2.3. 计算方法 检出率定义为可疑数据占相应观测数据的百分比，利用检出率评估质量控制结果，可以清晰地看到各类可疑观测数据的分布比例，以此可以分析可疑数据季节、区域和仪器的分布特点，并根据各种分析结果改进观测方法和技术。本文对业务化运行的1902个自动土壤水分观测站的2012年、2013年和2014年的数据进行质量控制检查。其中2012年有14，303，151条数据，2013年有11，601，417条，2014年有13，919，700条。
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user: 4. 结论 利用自动土壤水分的SWC010大于60%、SWC010小于0、SWC010等于0、SRH010突降20%、SRH010一个月不变化等5种可疑数据类型对2012年、2013年和2014年等3年业务化运行的1902个站点的10cm层的数据进行质量控制，得到以下结论： (1) SWC010等于0的可疑数据类型检出率最高，因为自动土壤水分观测为新建业务，未业务运行站点存在着无数据上传或数据全为0的现象比较多，导致为0的数据最多，在仪器方面如果出现传感器与连接槽接触不好或传感器损坏，传感器进水，信号转换模块被雷击等仪器故障，也能引起SWC010观测数据等于0。而SRH010突降20%的可疑数据检出率最低，引起该类型异常数据的原因可能包括土壤与土壤传感器之间有缝隙存在；降水偏少或降水超过20 mm，72 h后，土壤板结龟裂造成观测数据严重偏低；冻土造成数据异常偏低，土壤湿度传感器主要测定土壤体积含水量，土壤未解冻或冻结时，土壤中的水由液态变为固态冰介质发生变化，引起水分测量值急剧下降。虽然该种异常数据检出率较低，但是通过分析观测数据，可知此种方法可以检出突降20%的一条数据，不能检出连续异常的多条突降数据，只有解决了引起数据异常的故障时，数据才能恢复正常值。下一步重点探索解决持续异常一段时间的突降数据。 (2) 检出每种可疑数据分布的省份数量差异较大，最少的省份只有1条，而最多的达上万条。说明个别省份出现某个错误数据的现象比较突出，集中力量解决了个别省份的数据问题，亦能很大程度上提高自动土壤水分数据质量。SWC010大于60%的数据最多的几个省份在我国南方和北方都有分布，而SWC010小于0的数据出现最多的省份主要分布在我国北方地区，而华南地区的省份出现类似的错误数据极少，因而建议在我国干湿季比较明显的省份，分别采用干季和湿季土壤水分标定方程。 (3) SWC010大于60%的错误数据呈现夏季明显高于冬季的时间特点，引起体积含水量大于60%的原因可能是由于标定方程引起的，当夏季降雨量增多时，引起土壤含水量增加，其标定方程与实际含水量出现误差，造成观测的体积含水量偏大，其他4种方法则具有冬季最多的特征，在冬季温度下降，引起仪器故障，造成数据为0或长时间没有变化。 (4) SWC010小于0的数据都是由DZN2观测的，初步分析其原因可能是由于仪器在标定过程中使用的标定方程引起观测数据偏大或偏小，偏小的部分数据下降到了0值以下，建议各级业务应用单位和生产厂家针对观测数据出现小于0的观测站点，进一步实地调研，调整标定方程，找出引起数据小于0的真实原因。 (5) 总的来说，由仪器故障、安装不到位、参数测量不准确和标定方程不精确等四个方面的原因引起自动土壤水分数据错误或异常，为了尽快有效地发挥自动土壤水分数据的业务、科研和服务效益，建议各级业务应用单位和仪器生产厂家，共同查找业务应用中的数据问题，提高观测数据质量，提升自动土壤水分数据观测效益。建议各级业务应用单位的分工如下：台站级承担三个方面的任务，首先保证获取准确的土壤水文物理参数等元数据；其次，消除数据获取过程中由于传感器故障、不稳定和安装不到位带来的错误数据；最后，根据台站的气候阈值进行质量控制。省级承担本省自动土壤水分观测数据站网信息和元数据的准确性检查、一致性检查；组织实施本省观测数据的质量评估，指导台站的质量控制业务，并向国家级反馈质量控制存在的问题。国家级承担全国自动土壤水分观测数据质量的评估和综合分析，配合省级检查数据质量问题；承担观测仪器设备性能指标优良可靠。
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user: 摘 要 采用机制砂配制自密实混凝土，通过试验研究分析粉煤灰掺量对自密实混凝土收缩性能的影响。通过固定水胶比等配合比参数，以粉煤灰掺量为变量，分别实验测试得到了掺0%、20%和43%三个水平的粉煤灰条件下机制砂自密实混凝土的干燥收缩、自收缩及温度收缩的变化规律。试验结果表明：掺加粉煤灰可减少机制砂自密实混凝土的收缩，且掺量低于20%时其对机制砂自密实混凝土的自收缩与干燥收缩的控制效果有限，而当粉煤灰掺量增加到40%左右时，其对机制砂自密实混凝土收缩的抑制作用显著。 关键词 :粉煤灰，机制砂，自密实混凝土，收缩性能，试验研究
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user: 1. 引言 在过去的20年里，一种不需要借助外力振捣即可利用自身优异的流动性自动流平，挤满模板且紧密包裹钢筋的材料——自密实混凝土显示出了巨大的施工优势，并在我国的隧道、高层建筑、桥梁等领域得到了广泛应用。现已成为配筋密集、复杂结构工程的首选建筑材料 [ 1 ] 。长期以来，配制自密实混凝土的细集料都是采用天然河砂，面对当今天然砂资源日益减少的实情，采用机制砂配制混凝土逐渐得到重视 [ 2 ] 。机制砂俗称人工砂，较天然河砂而言，其颗粒的形态、微观构造、颗粒的粒径搭配、含泥量、微粉含量等指标均有所不同。因此，采用机制砂生产得到的自密实混凝土，其配比参数对混凝土性能的影响规律也不能照搬天然河砂配制得到的自密实混凝土的已有研究结论 [ 3 ] 。基于此，本文设计单因素实验，采用机制砂配制自密实混凝土，以粉煤灰掺量和水灰比为变量，研究其收缩变形性能的变化规律。
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user: 2. 试验研究 2.1. 试验原材料 (1) 胶凝材料：包括水泥及矿物掺合料，这里水泥采用金羊牌P·O 42.5R普通硅酸盐水泥，生产厂家为广州市越堡水泥有限公司；矿物掺合料仅掺加粉煤灰(II级)一种，其生产厂家为广州恒达资源综合利用有限公司，详细技术指标见表1。 Table 1 Performance parameter for experimental fly as 序号 试验项目(%) 试验值 1 细度(45 um方孔筛筛余) 14.1 2 需水量比 99 3 烧失量 1.5 4 含水率 0.1 5 SO 3 2.4 6 游离氧化钙 0.8 表1. 实验用粉煤灰主要技术指标 (2) 集料：即机制砂与碎石两种，实验中所采用的砂、石分别来自广州市萝岗区方石砂场、萝岗区裕丰石场。其中机制砂是中粗砂，最大粒径5 mm，表观密度2600 kg/m 3 ，含泥量2.7%，细度模数2.7；连续级配碎石的粒径范围为5~20 mm，压碎值8.1%，针片状颗粒含量为7.7%，表观密度为2620 kg/m 3 。 (3) 拌合用水及外加剂：拌合水采用自来水，外加剂仅掺加苏博特PCA-1型聚羧酸高效减水剂，其掺量范围为0%~1.4%，减水率为30%~40%。 2.2. 试验设计 根据原材料参数及《自密实混凝土应用技术规程》(JGJ/T 283-2012)中的自密实混凝土配合比设计方法进行本次实验的配合比设计，通过固定水胶比的方法，分别取0%、10%、20%、30%、43%和50%三种粉煤灰掺量情况，以系统探讨粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土早期收缩性能的影响规律。实验最终采用的自密实混凝土配合比参数如表2所示。 2.3. 试验测量方法 通常，普通混凝土在标准养护条件下的第4天测量其收缩，但相关研究却表明，早龄期(1~7天)才是自密实混凝土收缩的主要发生期 [ 4 ] 。一般来说，干燥收缩在混凝土的早期收缩中占据绝对主导地位，因此忽略混凝土的温度及自收缩，近似的认为干燥收缩就等于总收缩。本实验以探讨粉煤灰掺量对SCC砼收缩性能的影响为目的，测试了干燥收缩、自收缩及温度收缩。 (1) 干燥收缩试验方法。在100 mm × 100 mm × 515 mm尺寸的棱柱体试件两端，预埋金属片测头，试件浇筑成型置于标准养护条件下24 h后拆模，此时用千分表第一次测量试件的干燥收缩值，然后将试件置于相对湿度(60 ± 5)%，环境温度(20 ± 2) ℃的养护室内，每天用千分表测量一次干燥收缩值，测满7天后，每隔3天测一次干燥收缩值。 (2) 自收缩试验方法。采用李悦教授等人基于电位器式传感器LVDT的高精度及高稳定性设计研发而成的自密实混凝土自收缩测量系统 [ 5 ] ，如图1所示。详细测试原理及方法参考文献 [ 5 ] 。 (3) 混凝土的温度收缩通过测试试件内部的温度来得到，本实验在自密实混凝土试件成型时，在试模内装入一半混凝土时埋入热电偶，再浇筑剩余混凝土，并用塑料薄膜包裹。与自密实混凝土的自收缩测试同步进行，从初凝开始，分别测试试件直到7天龄期的温度变化(通过预埋热电偶测得)及试件对应的收缩值。
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user: 3. 试验结果与分析 3.1. 粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土干燥收缩的影响 对本次实验数据进行整理得到粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土试件干燥收缩的影响结果，如图2。 Table 2 Mixture Parameter for experimental SC 编号 水/(kg/m 3 ) 水泥/(kg/m 3 ) 粉煤灰/(kg/m 3 ) 粉煤灰掺量/(%) 水胶比 机制砂/(kg/m 3 ) 碎石/(kg/m 3 ) 砂率/(%) 减水剂/(%) SC4-0 175 461 0 0 0.38 741 1011 43 0.9 SC4-1 175 415 46 10 0.38 741 1011 43 0.9 SC4-2 175 369 92 20 0.38 741 1011 43 1 SC4-3 175 323 138 30 0.38 741 1011 43 1 SC4-4 175 263 198 43 0.38 741 1011 43 0.9 SC4-5 175 231 231 50 0.38 741 1011 43 0.9 表2. 实验用自密实混凝土配合比参数 图1. 自密实混凝土自收缩测试原理及系统组成 图2. 粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土干燥收缩的影响曲线 从图2可看出，前24 h内，干燥收缩发展迅速，相同龄期下，随粉煤灰掺量的增加，机制砂自密实混凝土的干燥收缩值有减少趋势。当粉煤灰掺量在10%~30%之间时，较不掺粉煤灰组比，机制砂自密实混凝土干燥收缩明显得到抑制；而当粉煤灰增加到43%的掺量，较不掺粉煤灰组比，干燥收缩值明显减少，减少幅度约7.2%~11.1%不等，明显减少了自密实混凝土试件的收缩量；继续增大粉煤灰掺量至50%，干燥收缩值较SC4-4组掺灰量相比较，变化不大，这说明当粉煤灰掺量达到43%左右时，继续增大掺灰量对机制砂自密实混凝土干燥收缩量影响微小。这一实验结果，与已有的粉煤灰掺量对天然河砂干燥收缩的影响结果相比，存在较大区别。同时，这也说明，干燥收缩的测试值随机制砂自密实混凝土的龄期，砂、石等原材料的特性密切相关。 3.2. 粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土自收缩的影响 自密实混凝土的自收缩与干燥收缩不同，前者是因为混凝土自身的水化反应导致的收缩，后者则是混凝土试件在养护条件下，以与外界环境存在热量与水分交换为前提测得的试件收缩值。图3为本次实验测得的粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土自收缩的影响变化。 由图3可知，当粉煤灰掺量从0%增加到50%的过程中，机制砂自密实混凝土试件的自收缩值是逐渐减少的。当粉煤灰掺量从0%增加到20%时，试件的自收缩值在前3天的变化并不大，直到5天以后才有明显变化；而当粉煤灰掺量从0%增加到43%的时候，试件的自收缩明显降低，特别是在控制试件前1天 图3. 粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土自收缩的影响曲线 的自收缩上表现尤其显著，同时，机制砂自密实混凝土试件自收缩的增长率也有所减慢。在粉煤灰掺量分别为20%、43%的时候，就试件7天的自收缩来看，其值较不掺粉煤灰组的试件分别减少了11.7%、36.8%。而当继续增加粉煤灰掺量到50%，其对机制砂自密实混凝土自收缩的影响较掺量43%组相比则变化甚小。 根据机制砂自密实混凝土的组成材料特点，产生上述现象的原因有二：一是掺入粉煤灰后，其本身表面要比水泥光滑、需水量更少，当面对固定水胶比的条件时，水泥浆中的自由水变多，直接导致自密实混凝土的自收缩减少；二是粉煤灰是以等量取代水泥的方式加入到混凝土中，而粉煤灰与水的早期水化反应较水泥与水的水化反应要弱，这也减少了自密实混凝土试件的自收缩。 3.3. 粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土温度收缩的影响 在针对混凝土收缩的研究中，尤其是针对大体积混凝土而言，混凝土的温度收缩变形一直是一个需要引起重视的问题。有关研究表明，水泥的水化反应会引起混凝土内部温度升高，且混凝土内部温度的峰值出现时间大约在6~15 h (从加水开始计时) [ 6 ] 。考虑到本实验中环境温度固定，混凝土试件内部温度通过预埋入的热电偶测得，取热膨胀系数为10 × 10 −6 /℃，那么可以混凝土的热膨胀系数和温差的乘积来计算得到机制砂自密实混凝土的温度收缩值。经过计算并整理后得到的粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土温度变化及温度收缩变形的影响曲线如图4所示。 据上图可知，机制砂自密实混凝土自初凝后，其内部温度迅速上升，温度曲线显示在25 h左右才达到最高温度，之后温度开始下降，下降过程先急后缓，然后趋于稳定，逼近环境温度，稳定时间约在浇筑3~4天后。据此可以判断，在机制砂自密实混凝土中掺入粉煤灰可有效影响混凝土内部的温度变化，能明显延缓混凝土的水化温升过程，推迟温度峰值的来临时间。总的来说，与本实验测试得到的试件干燥收缩及自收缩相比，试件的温度收缩是随温度变化的，虽然其值很小，但由于混凝土内部的温度下降导致的温度收缩变形却不容小觑，若再考虑到由于机制砂自密实混凝土干燥收缩和自收缩等引起的收缩应力的共同作用，则自密实混凝土出现开裂的可能性将大大提高。考虑到实验数据结果中，掺粉煤灰量为43%及50%两个组的试验结果相差不大，以粉煤灰掺量分别为20%、43%的时候为代表，与掺加0%粉煤灰组相比，混凝土试件的温度峰值来临时间延缓了1~2 h、2~3 h，水化温升约降低4.2%~6.6%、6.6%~9.9%。可见，粉煤灰不但可减少混凝土的温度梯度，降低最大温升，还可以延缓因水化热导致的混凝土温度峰值来临时间。这对实际工程应用来说，争取到了更多的混凝土水化时间，从而有利于混凝 图4. 粉煤灰掺量对机制砂自密实混凝土温度变化及收缩的影响曲线 土形成足够的抗拉强度来抵抗早期裂缝，进而抑制机制砂混凝土的早期开裂。
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user: 4. 结论 (1) 掺30%及以下掺量粉煤灰对机制砂自密实混凝土的干燥收缩及自收缩的抑制作用均不明显。但当粉煤灰掺量增加至43%时，机制砂自密实混凝土干燥收缩量有较大幅度的减少，且自密实混凝土的自收缩也有明显降低(尤其是1天前的自收缩)，继续增大粉煤灰掺量则对收缩的影响再次变小。在随粉煤灰掺量从0%增加到43%的过程中，混凝土收缩的降低效果逐渐显著，且其自收缩增长速率还呈现明显减慢趋势。 (2) 粉煤灰的掺入能明显降低机制砂自密实混凝土的水化温升，推迟机制砂自密实混凝土水化温度峰值时间的来临，减小温度梯度，从而使得机制砂自密实混凝土有较充裕的时间水化而获得足够的抗拉强度来抵抗早期裂缝的产生。但当粉煤灰掺量超过43%左右，其影响效果变弱。
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user: 摘 要 根据2003年至2014年景德镇市农业、工业、生活、生态环境等行业的用水量资料，分析景德镇市近12年来行业用水的变化发展，结合SPSS统计软件对引起行业用水变化的主要驱动力因子进行分析和说明。结果表明：景德镇市的水资源利用以农业用水为主，占用水总量的50.6%，工业用水占用水总量的34.5%，比重相对较大，生活用水和生态环境用水所占用水总量的比重较小，分别为13.9%和1.0%；景德镇市用水总量基本稳定，无整体上升或下降趋势，农业用水量及其所占用水总量的比重呈现整体上升的趋势，工业用水量及其所占用水总量的比重呈现出先上升而后下降的趋势，生活用水量及其所占用水总量的比重近10年来呈现逐年攀升的趋势，生态环境用水量及其所占用水总量的比重呈现略微上升的态势；因子分析的结果显示人口因素、经济发展因素和农田灌溉因素是景德镇市行业用水演变的主要驱动力。 关键词 :行业用水，演变，驱动力，分析，景德镇市
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user: 1. 区域概况 1.1. 城市概况 景德镇市位于江西省东北部，江西、浙江、安徽三省交界处，居东经116˚57'~117˚42'，北纬28˚44'~29˚56'，坐落在黄山、怀玉山余脉与鄱阳湖平原过渡地带，地势四周高中间低，属于亚热带季风气候，四季分明，日照充足，雨量充沛。全市面积5256 km 2 ，人口162.98万人。 1.2. 水资源及其开发利用状况 景德镇市所在的流域属于长江流域鄱阳湖水系。昌江和乐安河分别是鄱阳湖水系五大河流之一饶河的北支和南支，二者贯穿景德镇市全境。景德镇市水资源公报的数据显示，景德镇市多年平均降水量1816.1 mm，多年平均水资源量53.40亿m 3 。2014年，景德镇市年平均降水量1919.9 mm，水资源总量54.27亿m 3 ；供水量8.45亿m 3 ，其中地表水源供水量7.89亿m 3 ，地下水源供水量0.56亿m 3 ；用水量8.45亿m 3 ，其中农田灌溉用水量4.50亿m 3 ，林牧渔畜用水量0.12亿m 3 ，工业用水量2.63亿m 3 ，城镇公共0.21亿m 3 ，居民生活0.86亿m 3 ，生态环境0.13亿m 3 ，全市人均综合用水量518 m 3 。
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user: 2. 行业用水演变分析 用水行业是指凡生产、生活和环境等用水行业或产业统称为用水行业 [ 1 ] 。根据《水资源公报编制规程》，考虑不同统计口径的需要，按照生产、生活(仅指居民生活)、生态环境三大类用水统计，也可按农业、工业、生活(含公共用水)、生态环境四大类用水统计。本文按照农业、工业、生活和生态环境四大类行业用水进行统计分析，其中林牧渔畜用水量归类到农业用水量，城镇公共用水量归类到生活用水量。 根据2003~2014年景德镇市水资源公报用水量数据，绘制2003~2014年景德镇市行业用水比重表和2003~2014年景德镇市用水变化情况图，见表1和图1。由表1可知，从2003年到2014年的12年中，农业用水和生态环境用水各自占用水总量的比重整体都呈现出逐年增长的趋势，工业用水所占比重随着时间推移呈现出先上升再下降的趋势，生活用水所占比重则呈现出先下降再上升的趋势，其中近10年来稳步上升。景德镇市农业用水、工业用水和生活用水三者之和达到用水总量的98%以上，可见景德镇市水资源主要利用在农业、工业和生活上面。 Table 1 Proportion of water use in various industries in Jingdezhen city (2003-2014 年份 农业用水(%) 工业用水(%) 生活用水(%) 生态环境用水(%) 2003 41.05 36.14 22.71 0.11 2004 49.28 20.24 30.35 0.13 2005 55.68 31.89 11.62 0.81 2006 50.06 39.31 9.60 1.02 2007 48.66 39.38 10.75 1.21 2008 47.31 40.87 10.78 1.05 2009 51.92 37.05 10.07 0.96 2010 47.74 40.12 10.83 1.31 2011 53.51 34.07 11.01 1.41 2012 52.69 32.48 13.30 1.53 2013 54.78 30.83 12.82 1.57 2014 54.67 31.12 12.66 1.54 表1. 2003~2014年景德镇市行业用水比重 图1. 2003~2014年景德镇市用水变化情况 农业、工业、生活用水比重可以从一个侧面反映一个国家或地区经济与文明的程度，也是科技水平的标志之一。一般来讲，工业用水比重大，说明工业化程度发达；生活用水比重大，说明文明程度较高；而农业用水量比重大，不仅说明是以农业为主要产业，而且也从侧面反映农业科技较为落后[ 2 ] 。由表1可知，农业是景德镇市的主要产业之一，占全市国民经济的较大比重，景德镇市的工业化程度相对较高，而文明程度相对稍低[ 3 ] 。 用水量数据来源于景德镇市水资源公报，由于编制单位从2006年之后变动，编制方法、用水定额、指标选取等各方面存在一定差异使得用水量数据前后的衔接和趋势性等存在一定的不协调，反映在图1中2003年到2005年用水总量的急剧变化以及工业用水量和生活用水量的点据跳跃。 从图1可知，从2003到2014年的12年中景德镇市用水总量的平均值为8.07亿m 3 ，用水总量的变化基本上在8.00亿m 3 上下波动，没有明显的整体上升或整体下降趋势。农业用水量整体呈现震荡上升趋势并于2014年达到12年中的最大值4.62亿m 3 ，其逐年走势与用水总量走势相近，这和农业用水占用水总量比重较大密不可分，12年中农业用水的平均比重达到了50.61%，大于其他三类行业用水平均比重之和。工业用水量呈现出先上升而后下降的趋势，12年中的最大值是2010年的3.37亿m 3 。生活用水量去除2003年和2004年两个跳跃点后呈现逐年略增的趋势。生态环境用水量的逐年趋势是略微上升的。
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user: 3. 行业用水演变的主要驱动力分析 3.1. 基于SPSS统计软件的驱动力因子分析 SPSS软件中的因子分析属于多元分析中处理降维问题的一种常用的统计方法，它是将具有一定相关关系的多个变量综合为数量较少的几个因子，研究一组具有错综复杂关系的实测指标是如何受少数几个内在的独立因子所支配的[ 4 ] 。运用SPSS因子分析处理数据，就是将为数较多的变量综合成较少的若干综合指标，这些综合指标即为因子，因子个数少于变量，却能够有效地解释原始变量，反映原始变量的大部分信息，同时，因子之间不具有显著的相关性。 根据《水资源公报编制规程》和《用水总量统计方案》，用水量数据是综合相关社会经济指标以及调查统计等汇总得来的。各行业用水也会受到各方因素的影响。行业用水的逐年变化是社会经济因素影响因素和自然环境因素共同作用的结果，行业用水量受到各种因素变化的影响[ 5 ] 。 依据因子分析的基本概念和原理，结合景德镇市的用水情况和特点，选取农业产值、年降水量、有效灌溉面积、工业产值、万元工业增加值用水量、人口数量、城市化率(城市人口占总人口的比例)、第三产业产值和城镇居民人均可支配收入等9项指标作为影响景德镇市行业用水演变的变量，运用SPSS统计分析软件进行因子分析[ 5 ] -[ 7 ] ，分析驱动景德镇市行业用水演变的因子。资料及数据来源于2003～2014年景德镇市国民经济和社会发展统计公报和景德镇市水资源公报。 因子分析的前提是进行样本充足度(KMO)检验，KMO的取值范围是0~1，0~0.5表示不可接受[ 4 ] ，越接近1样本数据越适合进行因子分析。本次分析计算得出的KMO值为0.713，适合进行因子分析。运用SPSS因子分析的主成分分析法，提取出特征值大于1的前两个成分，两个成分与9个初始变量的旋转载荷矩阵见表2，同时，得到成分特征值及矩阵旋转贡献率见表3 [ 4 ] -[ 7 ] 。 由表2可知，成分1中人口数量、万元工业增加值用水量、农业产值、城镇居民人均可支配收入、工业产值和第三产业产值等因子的载荷相对较大，对成分1的贡献大，把它们综合定义为社会经济因子。成分2中，有效灌溉面积的载荷对相对较大，对成分2的贡献大，把它定义为农田灌溉因子[ 7 ] 。 从表3可以看到，成分1社会经济因子和成分2农田灌溉因子分别占全部分类贡献率的63.05%和24.30%，它们二者的累积贡献率占全部分类贡献率的87.35%。由此可见，选取前两个成分即成分1和成分2能够代表9个初始变量，几乎涵盖初始变量的全部信息[ 4 ] 。因此，社会经济因子和农田灌溉因子能够较好的反映出影响行业用水演变因子的信息。 Table 2 Rotated component matrix in factor analysi 分类 成分1 (社会经济因子) 成分2 (农田灌溉因子) 农业产值 0.934 0.349 年降水量 0.333 0.415 有效灌溉面积 −0.058 −0.937 工业产值 0.904 0.412 万元工业增加值用水量 −0.959 −0.099 人口数量 0.970 0.130 城市化率 0.676 0.650 第三产业产值 0.856 0.486 城镇居民人均可支配收入 0.905 0.402 表2. 驱动力因子分析旋转载荷矩阵 Table 3 Component characteristic value and its total variance explained in factor analysi 成分 矩阵旋转贡献率 特征值 分类百分比(%) 累积百分比(%) 成分1 (社会经济因子) 6.84 63.05 63.05 成分2 (农田灌溉因子) 1.02 24.30 87.35 表3. 成分特征值及其贡献计量值 根据以上分析，将景德镇市行业用水演变的主要驱动力归纳为人口数量、经济指标和农田灌溉因素。 3.2. 主要驱动力因子与行业用水的关系说明 生活用水包括居民生活用水和公共用水。居民生活用水量与用水定额和人口数量等息息相关，用水定额与水资源和气候条件、人民的生活水平、生活习惯、收费标准及办法、管理水平、水质和水压等因素有关[ 1 ] ，年际变化不大。2006年至2014年，景德镇市的人口从153.62万人增加至162.98万人，生活用水从0.75亿m 3 增加至1.03亿m 3 。可见，人口数量的变化直接驱动生活用水的演变。 工业用水按照火(核)电用水、国有及规模以上用水和规模以下用水三部分来统计，三者与各自的工业增加值、用水定额、用水的重复利用率、工业节水情况、结构调整、用水技术改进等密切关联。工业用水的演变受到国内生产总值、工业增加值等经济指标的正驱动以及重复利用率、工业节水等因素的负驱动。 农业用水包括农田灌溉用水和林牧渔畜用水。农田灌溉用水占农业用水的绝大部分，它受到农田灌溉面积、节水灌溉面积、降雨量数量和时空分配情况、农业产业结构调整等因素影响[ 8 ] 。农田灌溉因素对农业用水的驱动显而易见。
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user: 4. 结语 2003~2014年，景德镇市的水资源利用是以农业用水为主，工业用水占用水总量的比重相对较大，生活用水和生态环境用水所占用水总量的比重较小。景德镇市用水总量保持基本稳定，农业用水量、生态环境用水量及其各自占用水总量的比重均呈现整体上升的趋势，工业用水量及其所占用水总量的比重均呈现出先上升而后下降的趋势，生活用水量及其所占用水总量的比重近10年来呈现逐年上升的趋势。人口因素、经济发展因素和农田灌溉因素为景德镇市行业用水演变的主要驱动力。因此，分析景德镇市行业用水演变及其驱动力，可以认清各行业水资源利用的变化发展，为区域水资源管理、合理配置水资源、协调水资源供需关系等提供参考。
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user: 摘 要 利用常规高空、地面资料、区域加密雨量站以及每6 h一次的NCEP再分析资料(1 ˚ * 1 ˚ )，使用天气学诊断方法，初步分析了2013年6月21日阿勒泰地区暴雨天气过程的环流背景及影响系统、物理量特征，结果表明：1) 落区移动路径表现为明显的“大圆弧”型，为典型的东灌型强降水。2) 南亚高压双体型、伊朗副高南北震荡、西太副高西伸北挺、髙中低空“三股气流”的相互配合及低层的切变线共同配置构成了此次暴雨天气。3) 500 hPa 垂直螺旋度的分布与天气系统和强降水有很好的对应关系，能量锋与K指数>32℃的不稳定能量中心为暴雨提供了良好的能量和不稳定条件。4) 地形作用加深了辐合上升运动。 关键词 :暴雨，影响系统，物理量
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user: 1. 引言 暴雨作为我国最为主要的灾害性天气，一直是广大气象工作者关注和研究的重点。许多学者对暴雨的形成机理及检测与预测方面做了许多研究[ 1 ] -[ 7 ] ，陶诗言[ 8 ] 对中国暴雨的分布特征进行了详细的研究，系统总结了中国暴雨发生、发展的天气尺度和中尺度特征。梁生俊等[ 9 ] 对比分析了西北地区东部两次典型的暴雨过程，指出位涡与强降水关系密切。王瑾等[ 10 ] 认为2007年7月18日济南突发大暴雨由强烈发展的中尺度对流云团直接造成。但由于暴雨具有突发性和局地性，造成各地暴雨的天气系统都不尽相同。新疆位于半干旱地区，大部地区年降水量只有200~400 mm。近年来许多学者对新疆暴雨做了全面的分析研究，早在80年代，张家宝等[ 11 ] 全面地论述了新疆降水的气候学和天气学特点，着重对新疆的大降水过程的天气学与动力学条件进行了深入的分析讨论，并且指出新疆由于它的特殊地理、地形和下垫面条件的影响以及干旱的气候背景，暴雨初遵循普遍规律外，又有其特殊表现。孔期等[ 12 ] 分析了2007年7月16~17日乌鲁木齐暴雨过程的天气尺度及中尺度特征，指出中亚低涡是此次暴雨过程的主要影响系统，干冷空气侵入对暴雨的加强和发展起重要作用。 阿勒泰位于新疆最北部，北部到东部是阿尔泰山脉，呈西北东南走向，西南部为萨吾尔山脉，呈东西向；阿尔泰山和萨吾尔山之间，是横贯该地区5县的额尔齐斯河和乌伦古湖；南部是准格尔盆地和盆地北沿的隔壁沙漠，地势自东北部向西南至额尔齐斯河和准格尔盆地急剧倾斜。由于其特殊的地理条件和气候特征，使得这一地区的暴雨往往具有一定的局地性和突发性，暴雨预报难度大，因此，多年来当地气象同仁针对暴雨的气候特征、形成机理、模式检验等方面开展了大量研究，白松竹、李春芳等[ 13 ] [ 14 ] 分析了当地5~9月强降水、分级降水的气候特征；田忠锋等[ 15 ] 就2012年夏季发生在阿勒泰地区的区域性暴雨的落区问题进行了探讨；李健丽等[ 16 ] 对发生在2013年夏季阿勒泰地区东部的两次暴雨过程从环流背景、影响系统、模式预报等方面进行了对比分析；黄阿丽等[ 17 ] 分析了2011年阿勒泰地区一次暴雨过程的预报难点，这些分析均从大尺度环流背景及高、中低层环流形势的配合方面总结出许多有意义的结论，但就暴雨过程的物理机制方面探讨较少，本文应用常规的高空、地面观测资料、区域加密站资料、卫星云图和6小时一次的1˚*1˚的NCAR/NECP再分析格点资料，对2013年6月21日发生在新疆阿勒泰地区的一次暴雨过程进行了动力和热力诊断分析，以期提高对当地暴雨过程的天气系统结构特征及形成的物理机制的认识，旨在为提高类似暴雨天气预报水平提供参考依据。
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user: 2. 天气实况及灾情 2013年6月20日到21日20时，阿勒泰地区出现了小到中量以上的降雨，全地区13个站(包括区域自动站)达到暴雨标准(由于国家降水量级标准不适合干旱气候背景的阿勒泰地区，本文使用新疆维吾尔自治区气象局制定的新疆降水量标准，暴雨 ≥ 24.0 mm，以下同)，其中青河县的沙尔巴斯套村85.0 mm，富蕴飞机场62.1 mm，青河县57.4 mm，塔克什肯口岸52.8 mm，达大暴雨标准。 此次天气过程为全疆性的大降水过程，降水时段主要集中在18~21日，其强降水落区移动路径表现为明显的“大圆弧”型：18~19日南疆偏西降水较大，20日白天移至天山山区、天山中部，20日夜间到21日终止在阿勒泰地区中东部及附近山区，表现为典型的“东灌”型强降水(见图1)。
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user: 3. 环流背景演变和影响系统 3.1. 100 hPa大尺度环流背景 100 hPa上，6月18日南亚高压呈现双体型分布，两个中心分别位于伊朗高原和青藏高原东部上空，且东部高压强于西部高压；新疆处于副热带大槽槽区，槽底伸到35˚N附近。19~20日下游脊不断增强，中心达到1692位势什米，致使槽区长时间停留在新疆上空，从青藏高原到贝加尔湖100˚E以西为强西南急流，这期间为大范围大降水时段。南亚高压的双体型和副热带大槽构成了此次过程的大尺度环流背景。 3.2. 500 hPa环流演变 500 hp上，前期欧亚范围内中高纬为两脊一槽的经向环流，西西伯利亚为超长波槽，伊朗高压和西太平洋副高偏南。6月19日伊朗高压发展北抬，与中纬度高压同位相叠加，高压脊东部的偏北气流引导北方冷空气南下，使得中亚低涡进一步加深，槽底南伸到40˚N以南；同时下游蒙古到中西伯利亚高压脊继续北挺，脊顶伸至70˚N以北，形成贝加尔湖阻高，下游高压脊比上游高压脊强盛，使得中亚低涡东移缓慢，新疆大降水开始。20日(图2)低纬度有低槽与中亚低涡同位相叠加，西太副高西伸北挺，副高西部大量暖湿气流沿槽前西南气流水汽源源不断地输送到新疆及阿勒泰地区东部；随后下游贝加尔湖阻高线逆时针摆动，迫使阿勒泰处于低压槽前偏东气流下，并不断加强，大降水区东移北上，造成阿勒泰地区东部强降水。 图1. “大圆弧”降水落区图 图2. 2013年6月20日20时500 hPa高度场 3.3. “三股气流”的相互配合和中低层切变线 19日200 hPa高空西南急流经南疆西部绕至中天山然后北上至北塔山，同时700 hPa内蒙至甘肃沿河西走廊有一支偏东低空急流向新疆输送；20日低空急流略微东移，仍保持强劲的势头，克拉玛依、乌鲁木齐的西北风与北塔山、阿勒泰的东南风，构成明显的气旋式环流，切变气流东南强，西北弱，降水区北上，形成阿勒泰的“东灌”。与低空急流相配合，在500 hPa上暖湿的西南风气流则一直沿西太副髙外围从南向北输送，最大南风风速达24 m/s，与700 hPa的偏东气流、高空的西南风急流形成影响此次天气过程的“三股气流”大降水模型。 髙中低空“三股气流”的相互配合及低层的切变线不仅为强降水的产生提供了充沛的水汽，同时加剧了水汽的辐合、上升及位势不稳定。
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user: 4. 物理量诊断分析 利用美国NECP/NCAR提供的1˚ * 1˚ 6 h一次的再分析资料。利用目前应用广泛的grads绘图软件对此次暴雨天气的一些物理量进行计算分析和图形显示。 4.1. 水汽条件 新疆位于欧亚大陆腹地，远离海洋，一般情况下，来自海上的水汽难以输送到该区域，因此，暴雨形成时水汽条件的作用显得尤为重要。一般认为新疆大降水过程中水汽主要来自里、咸海以西方路径输送，并且从中低层进行输送[ 11 ] 。96.7大暴雨发生后，新疆气象学者研究提出了新疆境内产生降水的水汽，在一定的环流条件下，在新疆境外集中，并在合适的环流条件下通过接力输送机制输送到暴雨区的概念[ 18 ] -[ 20 ] 。 利用水汽通量场与风场叠加，分析可知此次过程的主要水汽来源主要有两条：一条850~700 hPa上，孟加拉湾的水汽从青藏高原东侧绕过，从河西走廊到阿勒泰持续的偏东风辐合并不断加强向北输送，水汽通量大值中心位于青河东部47.6˚N、92.5˚E，水汽从孟加拉湾沿青藏高原东部不断接力输送到阿勒泰地区；另一条是南疆西部的偏西气流携带水汽从南部卷入中亚低涡。此外，低涡自身携带一部分水汽。 图3. 2013年6月20日20时700 hPa水汽通量散度 水汽通量基本呈东西向带状分布，在850 hPa上，20日20时在阿勒泰东部国境线一带达最强，中心值为10 g∙cm −1 ∙hPa −1 。 水汽通量散度表示了水汽的集中程度，通过分析发现在20日20时北疆地区为水汽净辐合区，大值中心位于阿勒泰地区东部，如图3所示。 4.2. 垂直螺旋度 螺旋度是一个描述环境风场气流沿运动方向的旋转程度和运动强度的物理参数，它反映了大气的运动场特征，能够很好的描述大气运动的性质和特点[ 21 ] 。垂直螺旋度由垂直速度和垂直涡度决定，它能反映出大气在垂直空间上的旋转上升和运动特征，螺旋度的演变对暴雨落区、雨强有很好的指示意义[ 22 ] 。垂直螺旋度更倾向为能反映系统的维持状况和系统发展、天气现象剧烈程度的一个参数，因而本文只分析垂直螺旋度。 图4. 500 hPa垂直螺旋度6月20日20时(a) 6月21日08时(b) (单位：10 −5 pa∙s −2 ) 从各等压面上垂直螺旋度的水平分布及演变特征来看，500 hPa上垂直螺旋度的分布与天气系统和强降水有很好的对应关系。20日20时，500 hPa垂直螺旋度大值中心位于北塔山附近，中心值为7 × 10 −8 hPa∙s −2 (图4(a))。21日08时此中心值已减弱并明显向富蕴、青河方向东北方向移动。垂直螺旋度大值中心与500 hPa低槽的移动位置有很好的对应，降水中心位于此正螺旋度中心附近。 综上，这次大暴雨过程中，垂直螺旋度的分布与天气系统配合很好，500 hPa垂直螺旋度大值中心与500 hPa低槽的移动位置有很好的对应，这一区域正是气流气旋式旋转与上升的地方，为暴雨的产生和加强创造了有利的动力条件。 4.3. 能量和不稳定条件分析 强降水的产生需要充沛的水汽和动力条件，还必须具备一定的能量和不稳定条件[ 15 ] 。20日20时850 hPa的假相当位温场上，在天山南部一带维持一个中心均为≥72℃的高能区，阿勒泰东部边境至蒙古一带一直维持一个东北西南走向的≥52℃的高能区，同时这个高能区同位于巴尔喀什湖和阿勒泰北部的低值区东伸前部交汇在阿勒泰北部东部沿山一带形成一个能量锋。 K指数不仅反映了大气层结的稳定性，也是表征大气温度、湿度、压力的综合特征量，暖区相当于高能区，等值线密集区相当于能量锋。分析此次降水的K指数变化，发现从20日11时到21日20时，长达33个小时的时间内，在北部阿勒泰、东部富蕴、青河大部分时间维持>30℃的不稳定能量，长时间的不稳定能量的维持对阿勒泰北部、东部的大降水极其有利。特别是在20日20时开始到21日20时止，K指数 > 32℃的中心在阿勒泰东部南北震荡，K指数最大达到33℃。对大降水的落区有很好的指示作用。
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user: 5. 地形的作用 产生暴雨时，除了水汽和强烈的上升运动外，地形的作用也不可小觑。阿尔泰山呈西北–东南走向，但山脊高度仅两千多米，对冷空气的阻挡作用不强，但有明显的地形作用[ 11 ] 。暴雨天气发生前，阿勒泰地区盛行东南风，偏南风暖湿气流沿阿尔泰山而上，在沿山一带辐合，而高层为强盛西南气流，与阿尔泰山走向交角几乎垂直，加剧了辐合上升运动，阿勒泰的暴雨也由此经常产生与沿阿尔泰山脉的偏北、偏东一带。
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user: 6. 结论 南亚高压的双体型和副热带大槽构成了此次过程的大尺度环流背景。伊朗高压的南北振荡，西太副髙的西伸北挺，中亚低涡长时间维持在新疆上空，造成了此次大降水天气的发生。 高、中、低空“三股气流”的相互配合及低层切变线不仅为强降水的产生提供了充沛的水汽条件，同时加剧了水汽的辐合、上升及位势不稳定。本次暴雨过程的水汽分为三部分，第一部分孟加拉湾的水汽从青藏高原东侧绕过，向北输送至降水区；第二部分是南疆西部的偏西气流携带水汽从南部卷入中亚低涡；此外低涡自身携带一部分水汽。垂直螺旋度的分布与天气系统配合很好，垂直螺旋度大值中心与500 hPa低槽的移动位置有很好的对应，降水中心位于此正螺旋度中心附近。假相当位温场上，在阿勒泰东部边境至蒙古一带东北西南走向的高能区，同位于巴尔喀什湖和阿勒泰北部的低值区前部交汇在阿勒泰北部东部沿山一带形成一个能量锋。K指数 > 32℃的不稳定能量中心在阿勒泰东部南北震荡。为大降水提供了良好的能量和不稳定条件，对大降水的落区有很好的指示作用。阿尔泰山呈西北–东南走向，暴雨天气发生前，阿勒泰地区盛行东南风，偏南风暖湿气流沿阿尔泰山而上，在沿山一带辐合，而高层为强盛西南气流，与阿尔泰山走向交角几乎垂直，加剧了辐合上升运动。
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user: 摘 要 上证综合指数是广大投资者关注的重要指数。上证综合指数不仅反映了我国股票市场的基本状况，同时对我国经济走向也具有重要的导向作用。对上证综合指数的预测分析以及趋势研判对稳定市场、引导投资者具有重大意义。而股票市场数据是典型的非线性系统，传统统计学预测方法在处理时预测精度较低。本文综合运用R软件并结合目前机器学习领域最新的六种方法——决策树、boosting、bagging、随机森林、支持向量机、神经网络分别对训练集进行训练，得到相应模型。并建立相应的十折交叉验证集计算出每种方法的预测均方误差进行对比。筛选出效果较好的模型，并对预测数据与真实数据进行数据可视化对比。对结果分析可知，随机森林、支持向量机两种机器学习方法拟合效果较好，且精度高。 关键词 :上证综合指数，机器学习，随机森林，支持向量机
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user: 1. 研究背景 从目前学者们对我国股票市场特征的研究来看，许多学者认为我国股票市场还没有达到弱势有效，也就是说用股票交易的历史信息在一定程度上可以预测其未来的走势。同时从投资经验来看，中国的股票市场在一定程度上，特别是在短期内，是具有一定的可预测性的。这里说的是股价的预测，并没有说可以100%准确遇见，而是说其短期趋势具备一定的可预测性。 股票市场作为经济的重要指标，不仅受到广大投资者的关注，也受到各国政府的重视。股票市场是金融市场的重要组成部分，是资本配置的重要手段，对推动国民经济的发展起着举足轻重的作用。同时，股票也是市场经济的产物，股票的涨与跌是由市场多空力量共同作用的结果，股市的暴涨暴跌会严重扰乱国家的金融秩序，甚至导致经济危机。深刻理解股票市场的运行规律，预测分析股票价格的未来走势，无论对广大投资者降低投资风险还是宏观经济管理部门的宏观调控，保障我国证券市场的健康持续发展，都有重要的意义。由此可见，通过对股票趋势预测的研究，不仅可以为广大投资者投资决策提供依据，更可以为国家制定相关经济政策提供参考。 近年来，广大研究人员把随机过程和模糊数学以及信息、控制、人工智能、应用数学等专业大量应用与股票价格的研究上，维纳过程、马尔科夫方法、“黑盒子”理论的灰色系统预测、蒙特卡洛模拟，甚至国际上前沿的混沌理论。也有一些学者从博弈的角度研究股票的价格波动，即庄家、散户、机构，甚至政府之间进行双方和多方的博弈。人们对以股票价格为代表的各种金融资产价格的分析预测方法的研究，从股票市场和各种金融市场的出现开始，就没有停止过，众多金融、计算机学界的专家、学者对此投入了极大的热情，并由此产生了许多优秀的证券预测方法。 1.1. 技术分析方法 在股票市场应用比较多的就是技术分析方法。所谓的技术分析方法，主要根据市场的一些资料(如成交价、成交量)，运用图标、形态、指标等分析手段，对证券价格的发展趋势进行各种有针对性的分析研究，研究市场过去和现在的行为反应，最终判断整个股市和某个股价未来的大致变化趋势 [ 1 ] 。随着技术分析方法的发展，陆续出现了一些技术理论，主要有道氏理论、季节理论、相反理论、相对理论、多数决定理论、投资者期望理论、江恩理论、亚当理论、平方根理论、四度空间理论、甘氏角度线方法、K线理论等 [ 2 ] 。技术分析方法主要是基于市场资料以及信息的判断，没有严格的数理模型，呈现较大的个体差异化，预测较为模糊。 1.2. 传统统计学预测方法 在传统统计学预测方法中主要分两大流派： 第一，基于拟合以及最小二乘原理建立实验体的各种回归、自回归、混合回归的模型进行预测。在此领域国内外学者对在股票预测上的应用进行了大量研究。如Nelder JA等人通过放松经典线性模型的假设，提出了广义线性模型，Aaron，Li和Duan对假设条件进一步放松，提出了一般回归模型，他们的研究极大地丰富了回归分析的理论，对该领域的发展产生了深远的影响 [ 3 ] - [ 6 ] 。 第二，时间序列预测方法。其主要是通过分析股票数据构成的时间序列，根据时间序列反映出来的发展过程和趋势，进行类推进而可以预测下一段时间可能达到的水平。 这些传统的统计学预测方法操作简单，很容易求得预测值，但是对数据的分布以及其平稳性有着较为严格的要求。又由于股票市场数据往往呈现非线性，因此，预测结果往往不太精确，不具备较强的参考性。 1.3. 基本面分析方法 基本面分析是指证券分析师根据经济学、金融学、财务管理及投资学等基本原理，对决定证券价值及价格的基本要素，如宏观经济指标、经济政策走势、行业发展状况、产品市场状况、公司销售和财务状况等进行分析，评估证券的投资价值，判断证券的合理价位，剔除相应的投资建议的一种分析方法 [ 7 ] [ 8 ] 。 基本面分析重点研究股票的内在价值一上市公司经营状况的真实反映。这中分析方法认为股票价格在市场上的频繁波动是受多种内外因素影响的，但股票的市场价格总是围绕这内在价值变化，市场价格和内在价值之间的差距最终会被市场纠正，因此市场价格低于(或高于)内在价值之日，便是买(卖)机会到来之时。 1.4. 机器学习方法 随着数据挖掘以及人工智能技术的发展，国内外的研究学者提出了许多新的机器学习算法，包括：决策树、boosting、bagging、随机森林、支持向量机、神经网络等等。但是，在当前的研究中众多学者多为选择性的实用众多机器学习方法中的一种或两种，并没有讨论其所选方法的合理性以及优越性。更没有将其与其它机器学习方法的学习效果进行对比。 基于此，本文将综合运用以上6种机器学习方法(决策树、boosting、bagging、随机森林、支持向量机、神经网)对我国上证综合指数进行学习。针对每一种机器学习方法我们都建立十折交叉验证集，计算其预测的均方误差。由此来对各种机器学习方法进行对比以及选择。