DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 数据与方法 2.1. 数据来源与质量控制 本文中使用的数据由国家气象中心提供，为1971年1月1日至2016年12月31日的逐日降水数据序列。所选站点为资料中全部浙江站点，共22个，基本覆盖浙江全域，站点分布如图1所示。资料经过异常值检验、缺测剔除、时间一致性检测，并且通过RClimDex软件进行了进一步质量控制，数据完整性和质量情况较好。 图1. 浙江地区所选测站分布 2.2. 研究方法 根据气候变化检测监测和指数专家小组(Expert Team for Climate Change Detection Monitoring and Indices)推荐的指数体系，综合考虑其意义，选取了11个作为极端降水指数。这些指数大致可分为三类 [ 13 ] ，第一类为持续性描述：湿日总降水量PRCPTOT、连续干日数CDD、连续湿日数CWD；第二类为绝对降水值：中雨日数R10 mm、大雨日数R20 mm、暴雨日数R50 mm、极端降水量R95和极端强降水量R99，需要指出的是，本文选取的基准期为研究时段最近30年，即1986年至2015年；第三类为强度描述：降水强度SDII、1日最大降水量Rx1day和5日最大降水量Rx5day。详细定义见表1。 Table 1 The extreme precipitation indices and definitio 指数 缩写 定义 湿日总降水量 PRCPTOT 每年大于等于1 mm的降水量总和 连续干日数 CDD 每年最长连续无降水日数 连续湿日数 CWD 每年最长连续降水日数 中雨日数 R10 mm 日降水量大于等于10 mm的日数 大雨日数 R20 mm 日降水量大于等于20 mm的日数 暴雨日数 R50 mm 日降水量大于等于50 mm的日数 强降水量 R95 大于基准期内95%分位点的日降水量总和 极端强降水量 R99 大于基准期内99%分位点的日降水量总和 降水强度 SDII 降水量与降水日数的比值 1日最大降水量 Rx1day 最大的日降水量 5日最大降水量 Rx5day 最大的连续5日降水量 表1. 极端降水指数及定义 采用线性倾向估计的方法 [ 14 ] ，分析时间变化特征。线性倾向估计法，主要是根据所有测站的年平均指数数据，通过一维线性拟合，得到函数关系。公式如下： y i = a + b x i ( i = 1 ， 2 ， ⋯ ， n ) (1) Mann-Kendall方法(简称为M-K法)，是一种非参数检验，通过统计量计算，检验序列突变年份。S k 是n个样本时间序列x中，x i 大于 x j ( 1 ≤ j ≤ i ) 的累积数，k为样本数量： S k = ∑ i = 1 k r i ( 1 ≤ k ≤ n ) (2) 设序列x随机独立，则S k 的均值和方差分别为： E ( S k ) = k ( k + 1 ) / 4 (3) V ar ( S k ) = k ( k − 1 ) ( 2 k + 5 ) / 72 (4) 将S k 标准化： U F k = ( S k − E ( S k ) ) / V a r ( S k ) k = 1 ， 2 ， ⋯ ， n (5) UF是按时间正序计算出来的统计量序列，而UB是按时间逆序计算出来的，如此一来可以明确突变范围。二者交点对应横坐标为突变年份；UF或UB的值大于0，代表此时段呈上升，反之则代表下降。变化超过临界线，则代表上升下降显著。 滑动t检验，是基于t检验的一种变形。对于有n个样本量的时间序列，人为的设置一个基准点时刻，考察基准点前后两段子序列x 1 、x 2 均值有无显著差异，若有，则认为有突变发生。本文的基准点设为1976年，子序列长度为5。统计量t定义为： t = ( x 1 ¯ − x 2 ¯ ) / ( S ⋅ 1 / n 1 + 1 / n 2 ) ~ t ( n 1 + n 2 − 2 ) (6) 其中： S = ( n 1 S 1 2 + n 2 S 2 2 ) / ( n 1 + n 2 − 2 ) (7) S 1 、S 2 分别为子序列x 1 、x 2 的样本标准差。 IDW (Inverse Distance Weighted)是基于相近相似的原理进行插值的，两个物体离得越近，它们的性质就越相似。它以插值点与样本点之间的距离为权重，进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予的权重越大。公式如下： Z = ∑ i = 1 n ( Z i ⋅ W i ) / ∑ i = 1 n W i (8) 上述方法中穿插使用显著性检验，所选取的显著水平，主要是α = 0.05和α = 0.01。
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user: 3. 极端降水指数时间分布特征 3.1. 时序变化特征 浙江地区11个指数的年平均时间序列变化见图2 (Rx1day和Rx5day为22站中的最大值)。除CDD连续干日数呈下降趋势以外，其余10个指数都有或多或少的增强趋势。对于每个指数时间序列的显著性检验可见表2。 图2. 浙江地区1971~2016年极端降水指数时间序列 Table 2 The 10a tendency and significance of extreme precipitation indices in Zhejiang from 1971 to 201 指数 PRCPTOT (mm) CDD (d) CWD (d) R10 mm (d) R20 mm (d) 10a倾率 3.64 −0.12 0.011 0.054 0.07 指数 R50 mm (d) R95 (mm) R99 (mm) SDII (mm/d) Rx1day (mm) Rx5day (mm) 10a倾率 0.032 ** 3.57 ** 1.66 ** 0.038 ** 1.22 1.52 * 表2. 浙江地区1971~2016年极端降水指数10a倾率及显著性 注：倾率右上， ** 代表P < 0.01，通过了α = 0.01的显著性检验；*代表P < 0.05，通过了α = 0.05的显著性检验。 通过比较分析可以发现，第一类持续性指数里，浙江地区湿日总降水量在研究年份里有较多的逐年增加，且最长连续降水天数也在逐年小幅增加，最长连续无降水日数逐年小幅下降，说明浙江地区总降水情况，在往降水更多，连续降水时间更长的方向发展。第二类绝对降水指数，降水量大于10 mm和20 mm的中雨和大雨天数不显著增加，相比之下，降水量大于50 mm的暴雨天数虽10a倾率小，却增加显著，表明浙江地区的极端大值降水天数在研究时段，以及甚至在今后仍会保持上升态势；R95和R99两指数，倾率大且增加显著，相较而言，强降水量即大于基准期内95%分位点的日降水量总和增加得更显著，这表明，浙江地区的极端降水大值逐年增加非常明显，这与PRCPTOT湿日总降水量的大幅增加趋势一致。 第三类强度描述指数，以天为单位时间的单位降水量SDII，虽10a倾率很小，增加却显著，这表明平均下来的降水量在单位时间的变化，不是十分明显，但不可否认其上升，因此鉴于连续湿日数倾率小且不显著，总的极端降水量的增加，主要归因于降水量的集中。连续5日最大降水量，无论从10a倾率，还是显著性级别上都高于1日最大降水量，这与本文前面讨论第一类指数的结论一致，即浙江地区的降水倾向于往降水量更大，持续时间更长发展。 3.2. 时序突变特征 如图3是浙江地区所选站点时间序列进行M-K突变检验的结果，观察可得每个指数在研究年份期间都有多个交点，即为多个突变点。为了排除虚拟突变点的干扰，本文进行了滑动t检验辅以核验，滑动t检验是考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变的 [ 14 ] ，其结果显示在表3中。 图3. 浙江地区1971~2016年极端降水指数时间序列M-K检验 Table 3 The years of mutation in moving t-test of Zhejiang extreme precipitation indices from 1971 - 201 指数 PRCPTOT CDD CWD R10 mm R20 mm 突变年份 1977/2002 - 2002/2007 1977/2002 1977/2002/2007 指数 R50 mm R95 R99 SDII Rx1day Rx5day 突变年份 1975/1977/2010/2011 1977/2010/2011 1997 1977/2011 - - 表3. 浙江地区1971~2016年极端降水指数滑动t检验突变年份 结合来看，在图3(a)中，PRCPTOT只有1个点二者都符合，因此，PRCPTOT的突变年份是1977年。剩下的指数UF与UB都有3个及以上的交点数目，但在后期的滑动t检验中，都没有核验出明显的共同突变点。 M-K突变检验是在平均总体趋势的基础上，对具体研究时段各自变化所作的细化研究。在图3(a)中，PRCPTOT湿日总降水量在70年代上升，进入80年代开始下降，与之前对突变点在1977年的判断一致。之后，PRCPTOT一直呈不显著的上升。再由图3(b)，CDD连续干日数的UF一直在零线及以下部分波动，CDD整体呈下降趋势。CWD连续湿日数正序列的负值部分，仅存在于70年代末与80年代初，这表明CWD在该段内小幅下降，而除此以外，CWD都为上升。在约1996~2003年间，还达到显著上升。 R10 mm中雨日数，则是在70年代有不显著的上升，而后都在下降。如图3(e)，R20 mm大雨日数有和PRCPTOT湿日总降水量相似的趋势，即在70年代不显著上升，80年代不显著下降，而后都呈现不显著的上升。反观R50 mm暴雨日数的波动，则略微复杂。仅在70年代就经历了多次变化。而后持续上升，90年代上升显著。2013年进入另一上升显著期。图3(g)中，R95强降水量在70至80年代间波动较多，同样在1996~2003年前后上升显著，在2011年后又显著上升。R99极端强降水量与R95强降水量的初期发展相似，进入1993年后，虽在显著临界线上有波动，R99在绝大多数时候都在显著上升。 SDII降水强度在经历了70至80年代的波动变化后，显著上升期在约2009之后。Rx1day1日最大降水量在70年代初期上升，中期有下降趋势，末期迅速调整，而后一直不显著上升。对比来看，Rx5day5日最大降水量，在初期波动更甚，直至90年代才稳步上升，13年后更是显著上升水平。 由以上讨论可得，各指数除CDD外，普遍在70年代，其中个别延伸至80年代，存在波动变化期，但并不影响总体上升趋势，其中CWD、R50 mm、R95、R99、SDII和Rx5day都有显著上升期，这与3.1显著性结果有一定联系。
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user: 4. 极端降水指数空间分布特征 4.1. 多年平均的海拔与空间分布 海拔高度与降水之间的关系复杂，根据玄海燕等的研究，浙江区域年降水量随海拔高度的升高而增多 [ 15 ] ，而卢爱刚等人则指出，降水稳定性与海拔呈负相关，即海拔越低，降水稳定性越差 [ 16 ] 。在研究海拔与降水关系时，须考虑许多相关的影响要素，诸如：水汽来源、水汽凝结高度 [ 16 ] 和地形坡度等的影响 [ 17 ] (山脉迎风坡、入山过渡地带和河谷多出现暴雨极值 [ 18 ] )，这使得实际研究时，难以将每个测站的情况进行均一化处理，得到绝对规律。故本文的海拔分级仅作为分析降水空间分布的参考，海拔与降水的单独讨论不作为本文重点。 首先由图4(a)得，PRCPTOT湿日总降水量在浙江呈西南向东北递减。CDD连续干日数的空间分布并不具有一致的规律性变化。CWD连续湿日数也是从西南向东北递减的趋势，浙江省超过一半区域CWD在8~9天的大值量级，相比起CDD来讲，CWD在日数上明显变短仅在个位量级，且最值的跨度小。 在图4(d)中R10 mm中雨日数，与PRCPTOT和CWD类似，自西南向东北递减，最小值区几乎不可见。R20 mm大雨日数也是由西南向东北递减，但是约3/4的区域大雨日数都在中间量级。R50 mm暴雨日数大致也符合向东北递减的趋势，最值差不大。据汪卫平2017年的研究，浙江的中雨日数、大雨日数和暴雨日数都处在全国的高值中 [ 11 ] 。R95强降水量的分布，其大值集中在东南沿海以及南部，小值分布在浙江省中部及东北部部分地区。而R99极端强降水量的大值仍然主要分布在东南沿海，相对小值相比R95范围扩大，浙北和部分中部地区都是R99相对小值覆盖的区域。 SDII降水强度不存在规律性，均值在12.4 mm/d。Rx1day1日最大降水量，总体呈从东南沿海向西北递减，但相对小的量级占据了超3/4区域。Rx5day5日最大降水量，规律性不明显，均值在170.2 mm。 总的来看，规律性分布包含两种，第一种含PRCPTOT、CWD、R10 mm、R20 mm和R50 mm在内，都符合从西南到东北递减的分布；第二种含R95、R99和Rx1day，呈自东南沿海向西北递减。CDD、SDII以及Rx5day有单独的空间变化规律。 图4. 浙江地区1971~2016年极端降水指数多年平均空间及海拔分布特征 4.2. 变化趋势的海拔与空间分布 图5为各指数空间插值后变化倾率，白色三角形为显著性标注。PRCPTOT湿日总降水量均上升，其中鄞州还通过了显著性检验，且倾率最大。CDD连续干日数在所有的测站都为下降，由北至南的下降倾率递减，共2站通过显著性检验。CWD连续湿日数，在少数站点附近下降，除此之外CWD都在增长，但无通过显著性检验的站点。 图5. 浙江地区1971~2016年极端降水指数变化趋势的空间及海拔分布特征 R10 mm中雨日数的情况，与CWD类似，无通过显著性检验的测站，除少数地区下降外，其余都为上升，且自北向南上升倾率变大，浙南地区为上升倾率大值区。R20 mm大雨日数除上虞附近是微小的下降，绝大部分站点都是上升的。在R50 mm暴雨日数图5(f)中，仅有湖州、定海附近下降，金华站附近多年趋势为0，7个站点通过显著性检验。R95强降水量的多年变化趋势都是上升，通过显著性检验的站点共9个，升率最大的三站都通过了显著性检验，最值差较大。R99极端强降水量除衢州站附近微小下降，其余都是上升，通过显著性的测站相比R95减少。 SDII降水强度都在升高，最值差很小，13站通过了显著性检验。Rx1day1日最大降水量，下降的区域为玉环附近，其余都为上升，最大升率鄞州仍通过了显著性检验。Rx5day5日最大降水量均上升，相比Rx1day，通过显著性检验的站点稍多，上虞倾率最大且显著。 总体而言，从PRCPTOT和SDII来看，越往南越大。当CWD增加不显著，甚至有减少时，这得益于南方强的SDII上升倾率。第二类指数中的R10 mm、R20 mm，西南、南部的上升倾率也具有优势，但R50 mm的变化分布并不符合。R95无论是在倾率大小、大值覆盖、还是通过显著性的测站各方面都强于R99，这符合之前的讨论结果，导致R95整体平均增长更显著。第三类指数中的Rx1day和Rx5day，变化趋势的分布相似，但Rx5day的倾率大值覆盖区更大，显著增长站点稍多。 值得注意的是，除CWD与R10 mm无通过显著性检验的站点外，其余各指数中倾率最大的站点，往往都通过了显著性检验，说明这些区域在未来的变化中，会向更加极端发展，应在雨季注意这些区域的洪涝风险防范。在关注单个站点的层面上，鄞州，隶属宁波辖区，是通过显著性检验最多的站点，共有8个指数的变化通过；其次是丽水市辖区的云和站，共6个指数倾率通过检验。
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user: 5. 指数检验与影响因子 5.1. 湿日总降水量与极端降水指数的关系 由表4可得，湿日总降水量PRCPTOT与连续干日数CDD呈负相关，与其余指数呈正相关。除相关系数小且未通过显著性检验的1日最大降水量Rx1day，以及仅通过α = 0.05的显著性检验的5日最大降水量Rx5day外，其余极端降水指数相关系数均通过了置信区间为99%的显著性检验，最小相关系数为0.43，最大相关系数高达0.95。说明本文指数的选取比较合理，具有一定的指示作用。其中中雨日数、大雨日数、暴雨日数和强降水量的相关性最大，对湿日总降水量增长贡献最多。这与正常降水配置下降水强度的最高相关性有出入，说明浙江省的极端降水研究十分有意义。 Table 4 The correlation coefficient of PRCPTOT with extreme precipitation indices in Zhejiang from 1971 - 201 指数 CDD CWD R10mm R20mm R50mm PRCPTOT −0.26 0.48 ** 0.95 ** 0.95 ** 0.76 ** 指数 R95 R99 SDII Rx1day Rx5day PRCPTOT 0.77 ** 0.43 ** 0.67 ** 0.16 0.3 * 表4. 浙江地区1971~2016年湿日总降水量与极端降水指数的相关系数 注：相关系数右上， ** 代表通过α = 0.01的显著性检验； * 代表通过α = 0.05的显著性检验。 5.2. 极端降水指数与纬度、经度和海拔之间的关系 通过表5可得浙江省极端降水指数与纬度、经度和海拔的关系，其中纬度相关性最好。具体来看，所有指数与纬度的相关系数都为负值，多数通过了显著性检验，其中除R20 mm大雨日数和Rx1day1日最大降水量的显著水平偏低，剩下的都通过了α = 0.01的显著检验，且相关系数绝对值都超过了0.5，其中最高相关性的是CWD连续湿日数，表明随着纬度的变大，即从南至北的方向，CWD变小显著。剩下的3个指数中，CDD连续干日数相关性最低。 经度和海拔与各指数的相关性不如纬度。经度的相关系数有正有负，CDD是正相关性最小的，而Rx1day是其中最大的。负相关性最大的R10 mm中雨日数显著水平高，即越往东，中雨日数越少。海拔与各指数的相关性并不乐观，这与前面讨论其复杂性有关。各指数既无通过显著性检验的，相关系数又小。 Table 5 The correlation coefficient of extreme precipitation indices with latitude， longitude and altitude in Zhejiang from 1971 - 201 指数 PRCPTOT CDD CWD R10 mm R20 mm 纬度 −0.56 ** −0.01 −0.72 ** −0.36 −0.46 * 经度 −0.57 ** 0.05 −0.57 ** −0.70 ** −0.65 ** 海拔 0.10 0.20 0.28 0.001 0.11 指数 R50 mm R95 R99 SDII Rx1day Rx5day 纬度 −0.60 ** −0.62 ** −0.60 ** −0.31 −0.43 * −0.56 ** 经度 −0.38 −0.08 0.15 −0.40 0.41 −0.06 海拔 0.15 0.10 0.17 −0.003 0.07 0.13 表5. 浙江地区1971~2016年极端降水指数与纬度、经度和海拔的相关系数 注：相关系数右上， ** 代表通过α = 0.01的显著性检验； * 代表通过α = 0.05的显著性检验。
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user: 6. 讨论与总结 结合以往的研究结果，讨论如下：相同点在于，浙江极端降水量和日数均是增加；有较为显著的南北差异，纬度性较强；极端降水高值的代表性指数为R99、R95，高值分布在东南沿海；极端降水平均强度虽规律性分布不强，但仍可看出由南向东北的减幅。差异在于：极端降水高值升幅最大在东北一带，而不是在东南。 本文选用了国家气象数据中心提供的1971~2016年浙江省22个测站的逐日降水数据，选取了11个极端降水指数。通过数据处理，可视化绘制，以及后续检验等过程，得到如下的结论： 1) 在区域平均时间序列分析中，浙江降水往降水量更大、持续时间更长发展，浙江趋于向更加湿润发展。 2) 突变检验中，仅湿日总降水量存在突变年份，1977年。连续干日数没有显著下降，除此以外，其余湿指数波动上升。 3) 多年平均的空间分布显示，符合两规律：一是从西南到东北递减的分布；二是自东南沿海向西北递减。这与纬度因素，以及东部临海有关。 4) 空间降水指数变化趋势分布中，干指数普遍下降，湿指数主要上升。倾率越大的测站，越是变化得显著，降水十分集中。应在雨季注意这些区域的洪涝风险防范。 5) 中雨日数、大雨日数、暴雨日数和强降水量的贡献率最大。极端降水指数值与纬度的相关性最好。 本文在进一步完善相关因素的分析上仍有不足。本文所作的年际统计性分析，在探究季节性变化、极端降水增多的机理方面未作详细讨论。希望今后在相关研究中能逐一落实。欢迎指正！
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user: 摘 要 高速公路长大下坡路段存在一定的安全隐患，为改善这一路段的行车安全并减少事故，对其安全设施的设置与设计进行必要的研究具有现实意义。通过对长大下坡路事故成因分析，从主动型防护和被动型防护两个方面提出了一种高速公路连续长大下坡路段安全设施设置与设计技术路线，分析了设置完整的安全保障体系的方法，并以重型载重车辆通过橡胶空腔减速垄为例做了仿真分析，结果表明减速效果良好。 关键词 :高速公路，长大下坡，安全设施，避险车道，仿真 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着国内宏观经济快速发展，我国的西部山区的长大下坡路段越来越多，重载车辆在长下坡路段的刹车失灵事故的概率也不断升高，从而引发公路长大下坡路段恶性的交通事故 [ 1 ] 。所以，公路长大下坡路段安全设施设置与研究成为近年来研究热点 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。 国外对于长大下坡路段上交通安全有许多研究。例如美国Abdelwahab， W等人提出的结合汽车总重(GVW)和制动器衰退温度确定避险车道的选择方式 [ 6 ] 。国内的研究包括：孟志豪给出的山区高速公路长下坡路段避险车道的设置位置及其他附属设施的设计原则 [ 7 ] 。付小红从多个角度做的理论分析和计算机仿真研究工作 [ 8 ] 。 这些研究中，罕有从整体角度对公路长大下坡路段安全设施设置进行的设计，所以为了解这一问题，本文从主动型防护和被动型防护两个方面设计了适合于我国高速公路长大下坡路段的完整的安全保障体系。
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user: 2. 大下坡路段事故成因分析 2.1. 制动器失灵 驾驶员在连续长大下坡路段的驾驶行为如图1所示。在连续长大下坡路段行驶时，为防止自身超速或者被他人追尾，需要经常连续的采用刹车制动器保证车辆不失速，频繁地使用制动器会造成制动器温度升高。 图1. 连续长大下坡路段车辆行驶示意图 所以采用从主动和被动两个方面进行制动失灵的预防，主动方面应包括提醒通的道路交通标志和标线的设置。而被动型应有物理阻挡和减速装置设置。 2.2. 驾驶员视距不足原因分析 当重载车辆通过连续长大下坡中的弯道路段时，如果驾驶员视距空间受限，重载车辆可能会导致出现冲撞护栏、坠崖等道路交通事故。此时，重载车辆驾驶员的视距空间如图2所示。 图2. 长大下坡弯道路段驾驶员视距空间示意图 道路视距的改造应属于主动安全，设计方面，应起到警示驾驶员按照规则行驶下坡路段的作用，这也是本文研究内容之一。 2.3. 道路条件不佳原因分析 当重载车辆通过连续长大下坡路段时，该路段的道路条件对车辆行驶有一定的影响。如图3所示，主要是道路的纵断面和平曲线。 图3. 纵断面线形示意图 作为被动型的安全保障，避险车道是重点研究内容，一般的研究也是针对重载车辆设计的，所以本文也给出了避险车道的设置研究并以重载车辆通过橡胶空腔减速垄为例进行仿真实验。
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user: 3. 长大下坡路段安全设施设置 通过对大下坡路段事故成因分析并为了减少上述问题。本文针对我国公路连续长大下坡路段(尤其是高速公路)存在的安全隐患，通过对驾驶员驾驶特性、道路平纵线形条件、车辆行驶特征和交通环境之间相互关系的分析与研究，从主动型防护和被动型防护两个方面着手研究适合于我国高速公路长大下坡路段的安全设施设计中的总体实施方案，从而使各个系统之间形成一套完整的安全保障体系。下面具体说明设计方法。 3.1. 主动型安全设施设计 主动型防护包括交通标志、道路交通标线以及部分机电设施，主要用于告知驾驶员道路情况，使其做到心中有数、不慌不忙以及做好心理准备，从而起到警示作用，预防交通事故。 3.1.1. 道路交通标志 道路交通标志主要用于为重载车辆驾驶员提供及时、醒目、安全的长大下坡路段信息。因此，如图4所示，对于重要程度高的大型交通标志采用在中央带和路侧同时设置单悬臂结构的方式或采用门架结构的方式，保证驾驶员对交通标志的识认效果。 图4. 交通标志的支撑方式示意图 根据《道路交通反光膜》GB/T 18833-2012和《道路交通标志和标线》(GB5768-2009)标准要求，本文在道路交通标志反光膜材料的选择上，对于禁令标志、警告标志及悬臂式标志、门架式标志底膜及字膜均采用国标中的V类微棱镜型大角度反光膜。同时要采用新型的反光标志，长大下坡路段推荐的汉字高度为60 cm-70 cm，新设计的避险车道标识的汉字提醒可以更大、更醒目、更便于驾驶员发现。 在设计重点路段的针对性安全措施时，道路交通标志的设计往往需要与其它安全措施在一起综合考虑、共同使用。例如：设置了全桥设施主动发光LED诱导灯、透雾摄像机以及按照一定间距设置太阳能爆闪警示灯，并设置线广播系统。 3.1.2. 道路交通标线 道路交通标线对于避险车道也十分重要，设计时要重点引入新材料，例如：彩色沥青混凝土、沥青混合料SEAM、马蹄脂沥青碎石混合料SMA、聚苯乙烯EPS、夜间发光材料、突起型闪光雨线等，实际的道路交通标线如图5所示。在高速公路连续长大下坡路段道路交通标线设计过程中不仅要与交通标志相互配合，还要与高清摄像头等机电设备组合使用。 图5. 道路交通标线 在工程上应该根据山区高速公路画标线路段的自然环境引进新型标线涂料，重点考虑标线涂料的耐磨性、耐久性。例如：某高速公路连续长大下坡路段中标线类型有车行道边缘线、震荡标线、车道划分线、单黄线、减速标线、禁止越线标线、行车道分隔线、车距确认线、直行标记、强制服务区地面标线、错视觉标线以及地面文字标记等。如图6所示，彩色路面被设置在曲线半径较小的平曲线路段和避险车道入口前。 所有标线均应掺有玻璃珠，其材料及配比应符合JT/T280-2004《路面标线涂料》的规定。 图6. 彩色路面 3.1.3. 视距改造 在山区高速公路连续长大下坡路段造成视距不足的原因主要包括：道路条件不好有急弯或者路旁有大树等障碍物、道路两侧有陡坡或者邻水邻崖等。视距改造是指针对某一路段影响驾驶员视距的现实原因进行针对性的改造。常用的改造方式包括：1) 对连续长大下坡路段上的可能引发道路安全事故的急转弯道、陡坡路段进行道路改造和安全设施改造，达到调整路线平纵面线形的目的。2) 在实施过程中，拔掉弯道内侧容易产生驾驶员视线遮挡的高大乔木，并对弯道两侧陡坡进行削坡处理、新建碎落台或者加宽路基等增大视距距离改造可能性的处理方案。3) 如图7所示，可在设置凸面镜、鸣喇叭标志和禁止超车标线。4) 在实施过程中，根据路侧危险程度结合历史事故资料设置护栏。 图7. 改善视距 3.2. 被动型安全设施设计 被动型防护体系主要包括消能减速装置、防撞护栏、避险车道以及强制服务区等，主要负责在不同情况下保护重载车辆以及其驾驶员，例如：假设没有采用其它措施，但在道路选线时为右侧傍山，可以令失控的重载车辆通过与右侧山体刮擦减速的方式控制重载车辆车速。 3.2.1. 避险车道 避险车道是一种专用车道，负责提供在山区高速公路连续长大下坡路段的进行紧急避险的安全设施。往往在下坡路中下段建设或者改造出一个或几个与当前拖头车行驶道路坡度方向相反的供速度失控(制动系统失灵)拖头车驶离正线安全减速的专用车道。避险车道通常由引道、制动坡床、服务车道和辅助设施(线圈车辆检测器、路侧护栏、防撞设施、施救锚栓、呼救电话、交通信号灯、报警灯以及照明灯)等系统及设施组成，如图8所示。 图8. 避险车道 完整的避险车道必须包括引道、避险车道和附属设施。引道主要起到给驾驶员了解避险车道全部线形的作用，车道线形包括平面现形和纵面现形，驾驶员了解车道线形后可以消除畏惧心理，能够安全地驶入避险车道。 3.2.2. 防撞护栏 防撞护栏是一种提供给山区高速公路上行驶车辆发生意外碰撞后防护的安全装置，其往往通过自身产生形变或者被保护的载重车辆碰撞来吸收相互之间的作用力从而改变其行驶方向，防止车辆驶出公路，阻止道路交通事故的发生。在设计防撞护栏时首先需要遵循《波形梁钢护栏第一部分》(GB T 31439.1-2015)、《波形梁钢护栏第二部分》(GB T 31439.2-2015)、《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2017)等标准，其次应该考虑使用新产品，例如：旋转式防撞护栏、自恢复型防撞护栏、弧形鳞片式防撞护栏以及聚能防撞护栏。如图9所示，防撞护栏可以分为柔性护栏(缆索护栏为典型代表)、半刚性护栏(波形梁钢护栏为典型代表)、刚性护栏(混凝土护栏为典型代表)。 柔性护栏往往采取缆索护栏形式，需要在刚性立柱之间横向链接多个高强度钢丝绳子并利用其弹性力来防止拖头车受伤害。 图9. 防撞护栏 半刚性护栏是典型的高速公路护栏，采用连续梁式护栏结构，波形钢梁护栏为主流的半刚性护栏产品，通过土基、立柱、波形梁的变形来吸收碰撞能量，可以有效地防止车辆冲出路外坠崖、冲入对向车道等交通事故的发生。混凝土护栏是典型的刚性护栏，汽车碰撞混凝土护栏过程中产生的能量主要依靠汽车沿着护栏面爬高和转向来吸收。 3.2.3. 消能减速装置 在高速公路连续长大下坡路段，针对重载车辆制动失效而提出的消能减速装置，可以有效避免重载车辆追尾、坠崖、翻车等交通事故的发生。如图10、图11所示，常用消能减速装置包括橡胶空腔减速垄和消能减速护栏。 图10. 橡胶空腔减速垄 图11. 消能减速护栏
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user: 4. 仿真实验 本文采用重型载重车辆通过橡胶空腔减速垄为例进行仿真实验，橡胶空腔减速垄在具体设计时都有一定的横断面轮廓，假设橡胶空腔减速垄横断面轮廓函数为 y = f ( x ) (1) 假设重载车辆轮胎与橡胶空腔减速垄的接触点为 ( x ， y ) ，过曲线 y = f ( x ) 上的点 ( x ， y ) 做 f ( x ) 的切线，则有 tan θ = − f ′ ( x ) (2) cos θ = [ 1 1 + [ f ′ ( x ) ] 2 ] 1 2 (3) 根据物理上的力学原理 F = m g cos θ ，则有 F = m g [ 1 1 + [ f ′ ( x ) ] 2 ] 1 2 (4) 然后根据匀速曲线运动的规律，不发生重载车辆失速现象的临界状态应满足 F = m v 2 ρ ，其中 ρ 为曲 线 y = f ( x ) 的曲率半径，v为汽车通过橡胶空腔减速垄的最大速度。 已知 ρ = [ 1 + ( f ′ ) ] 3 2 | f ″ | (5) 所以重载车辆通过高速公路长大下坡路面橡胶空腔减速垄的最大速度v的函数模型如下 v = ρ g [ 1 1 + [ f ′ ( x ) ] 2 ] 1 2 = g { [ 1 + ( f ′ ) 2 ] 3 2 | f ″ | } [ 1 1 + [ f ′ ( x ) ] 2 ] 1 2 (6) 针对以上对载重车辆通过橡胶空腔减速垄的数学分析，采用Matlab7.1做了计算机方针，仿真结果如图12所示。 图12. 橡胶空腔减速垄的计算机仿真结果 图12是按照长大下坡路段安全设施设置方法后的模拟数据进行的仿真实验。选用单轴载重10吨，曲率半径取60米参数，初始速度选择为3米/秒。从结果可以看出，按照本文的安全设施设计方法，重型载重车辆通过橡胶空腔减速垄时，车辆行驶速度平滑，可以有效做到减速效果，达到长大下坡路段的安全要求。
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user: 5. 结论 通过对驾驶员驾驶特性、道路平纵线形条件、车辆行驶特征和交通环境之间相互关系的分析与研究，提出了一种公路连续长大下坡路段安全设施设置技术路线，用于进行公路长大下坡路段的交通安全设施的设计和实施，从主动型防护和被动型防护两个方面着手研究建立一套完整的安全保障体系的方法，并以载重车辆通过橡胶空腔减速垄为例做了完整的数学建模和计算机仿真，仿真结果对于安全保障体系的建立方法研究具有现实意义。
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user: 摘 要 文章利用常规气象观测资料和ECMWF 1˚ × 1˚再分析资料，研究了2016年6月16日~18日呼伦贝尔的一次强降水天气过程。结果表明，强降水期间，该地区自始至终受冷涡系统的影响，低压前部的偏南气流使低层暖湿空气向高层输送，局地层结变得不稳定，有利于强对流天气的发生。低空急流产生的对流不稳定进一步促使对流性降水的出现，暴雨的发生发展与急流的形成维持互相促进。低空辐合高空辐散，深厚的湿度和充足的水汽输送为降水维持提供了的重要条件。 关键词 :强降水，环流形势，动力条件，水汽条件 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 我国深受夏季风的影响，加之复杂的地形作用，使得我国强降水发生频繁 [ 1 ] 。在全球变暖的背景下，降水也发生了重大调整，其中中高纬大部分地区强降水的频率显著增加 [ 2 ] 。呼伦贝尔位于内蒙古东北部，大兴安岭贯穿南北。其中扎兰屯地处呼伦贝尔市南部，大兴安岭山脉中段东麓。夏季，东南季风向西北推进受到阻碍，气流在山前辐合抬升，使得岭东地区夏季降水量和暴雨出现的频率较岭西地区明显偏多 [ 3 ] 。常煜等 [ 4 ] 研究出2006年7月呼伦贝尔市一次强降水天气过程为一次典型的高空槽，中层暖式切变与地面气旋共同作用的结果。徐东升等 [ 5 ] 研究出2013年7月呼伦贝尔市一次强降水天气过程为典型的副热带高压与西风槽相互作用的结果。王洪丽等 [ 6 ] 研究出2011年7月呼伦贝尔市一次强降水天气过程是在鄂霍茨克海阻塞高压坝阻挡低槽东移的稳定环流背景下伴随高低空急流耦合作用产生的。苗冬梅 [ 7 ] 总结了呼伦贝尔市暴雨的天气分型主要为高空槽型、冷涡型、低涡型。暴雨过程多伴有低空急流、下游常存在高压系统成阻塞形势、西太平洋副热带高压588线位置偏北等特点。高度总结了呼伦贝尔市强降水天气过程主要的影响系统，但不同的降水过程的高低空配置依然存在着差异性。文章将通过运用常规气象资料、ECMWF再分析资料，分析呼伦贝尔岭东扎兰屯的一次强降水天气过程，揭示其触发机制及发展过程的演变特征，总结有价值的预报经验，为以后的强降水预报提供一定的基础，以减少气象灾害带来的损失。
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user: 2. 资料和方法 2.1. 资料 文章运用了成都信息工程大学气象实习台提供的常规气象观测资料及ECMWF 1˚ × 1˚再分析资料。其中：常规气象观测资料：主要对该次强降水实况、红外卫星云图进行分析。ECMWF 1˚ × 1˚再分析资料：资料为6小时一次，参数包括散度、涡度、垂直速度、相对湿度、u分量风、v分量风。主要对该次强降水500 hPa、700 hPa、850 hPa环流形势、动力条件和水汽条件进行分析。 2.2. 方法 文章从降水实况、环流形势，红外卫星云图、动力条件及水汽条件五个方面进行分析。首先用6小时降雨量对该次强降水天气实况的时间演变进行了说明。再根据大气环流形势确定影响该次强降水过程的环流型和天气系统配置。最后利用ECMWF 1˚ × 1˚再分析资料对物理量场进行分析，讨论该次强降水过程的动力条件和水汽条件。 其中物理量包括散度，其表达式为： ∇ ⋅ V = ∂ u ∂ x + ∂ v ∂ y (1) 散度表示任意气块在单位时间内其单位体积的变化率。当散度为正值时，气块的体积膨胀，气流辐散；反之，当散度为负值时，气块体积收缩，气流辐合。 涡度，其表达式为： ∇ × V = ∂ v ∂ x − ∂ u ∂ y (2) 以静止地球为参考坐标，故亦称为相对涡度，其表示大气的旋转情况。当相对涡度为正值时，气团逆时针转动；反之，当相对涡度负值，气团顺时针转动。 垂直速度，其表达式为： (3) ω 为“P”坐标系中的垂直速度。当 ω < 0，为上升运动；当 ω < 0，为下沉运动。 相对湿度，其表达式为： R H = e e s × 100 % (4) 相对湿度RH是一定温度和压强下，实际水汽压e与同温度下饱和水气压e s 之比，表示空气距离饱和的程度。 水汽通量，其表达式为： 1 g V q = 1 g u q + 1 g v q (5) 水汽通量是单位时间内通过单位面积所输送的水汽量，通常说的水汽输送主要是指水平方向的水汽输送。可以通过水汽通量的数值和方向了解暴雨过程的水汽来源。 水汽通量散度，其表达式为： ∇ ⋅ ( 1 g V q ) = ∂ ∂ x ( u q g ) + ∂ ∂ y ( v q g ) (6) 水汽通量散度是单位时间内，单位体积内水汽的辐合或辐散量。可以通过水汽通量散度了解暴雨出现在何处，雨量大小等。
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user: 3. 降水实况 2016年6月16日~18日，扎兰屯发生了一次强降水过程。图1为扎兰屯单站6小时降雨量分布图：可见扎兰屯市在6月16日14时~19日02时出现了降水天气。降雨时段主要集中在16日20时~17日08时、17日14时~17日20时，根据降水量等级标准，两个时段均达到暴雨等级。17日夜间到18日中午降水有一个间歇，18日14时~20时再次出现中雨。扎兰屯16日08时~17日08时24小时雨量达59 mm，17日08时~18日08时24小时雨量达43 mm，18日08时~19日08时24小时雨量达17 mm。降雨导致扎兰屯市多个乡镇遭受洪涝灾害，桥涵冲毁受损，农作物受灾，房屋过水倒塌，造成了严重的经济损失。 图1. 扎兰屯站6小时降雨量图
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user: 4. 环流背景分析 图2为16日08时~19日08时500 hPa上的的环流场(黑线代表等高线，红线代表等温线，黑色箭头代表风)：16日08时，贝湖以东有一低涡，中心强度为552 gpm，温度场上，有冷中心与之配合，冷中心强度为−18℃。低涡东西两侧为高压脊，脊经向度较小，最北界伸到60˚N附近。其温度槽脊落后于高度槽脊，系统整体呈现出一个发展的态势。低压槽中存在一弱脊，有利于低涡底部暖湿空气向上输送，扎兰屯市处在弱脊的外围，受槽前脊后西南气流影响；16日20时，由于贝湖以西高压脊的加强，使得冷空气沿脊前偏北气流不断堆积到低压槽中，低涡中心南压东移，温度场上，冷中心继续与之配合。扎兰屯位于低涡东南方，前期暖空气与东移冷空气交汇，开始大的降水；17日08时，低涡继续南压东移，由于槽前高压脊的维持，低涡移动缓慢；17日14时，低压槽中弱脊消失，暖湿空气被低涡中的冷空气抬升到高空，冷暖空气交汇，层结不稳定，开始第二轮降水；18日08时，低涡继续缓慢东移，强度减弱，扎兰屯由其东南部转为东北部，此时温度槽略超前于高度槽，不利于地面系统的发展，降水暂时停歇；19日08时，低涡中心消失，低槽移过扎兰屯，此时其受高空槽后西北气流控制，降水基本停止。 图2. 500 hPa位势高度场和风场 图3为16日08时~19日08时700 hPa上的的环流场(黑线代表等高线，红线代表等温线，黑色箭头代表风)：16日08时，贝湖以东仍为一闭合的低压中心，可见低涡发展深厚。低压槽中有一弱脊，扎兰屯受槽前脊后西南气流影响；16日20时~18日08时，低压缓慢东移，扎兰屯上空始终为一气旋性环流，水汽辐合明显，有利于上升运动，为暴雨的发生提供了适宜的风场条件。槽南部维持有一支西南低空急流，风速达15 m/s以上，扎兰屯位于其左侧，受低空急流影响产生的对流不稳定条件进一步促使对流性降水的出现；19日08时，低槽东移过扎兰屯，扎兰屯处于槽后偏北气流控制，天气转好。 图3. 700 hPa位势高度场和风场 图4为16日08时~19日08时850 hPa上的的环流场(黑线代表等高线，红线代表等温线，黑色箭头代表风)：16日08时，贝湖以东为一低压中心，扎兰屯位于槽前西南气流中，且槽前西南气流对应一经向幅度较大的温度脊，可见扎兰屯低层空气较暖，这种高层冷平流、低层暖平流的温度平流差异使得局地层结变得不稳定，有利于强对流天气的发生发展；16日20时~18日08时，同700 hPa一致，低压缓慢东移，扎兰屯上空维持一气旋性环流，有利于水汽辐合上升运动，槽南部维持有一支西南低空急流，受其影响产生的对流不稳定条件进一步促使对流性降水的出现；直到19日08时，低槽东移过扎兰屯，扎兰屯处于槽后偏北气流控制，天气转好。 图4. 850 hPa位势高度场和风场 图5为16日08时~19日08时的地面气压场：16日08时东北地区为一个大的低压带，扎兰屯位于一低压中心的东南方，中心值为997.5 hPa；16日20时~17日20时扎兰屯市降水量大，降水集中，全市大部分地区降大到暴雨。17日20时低压带东移中心值减弱为1000.0 hPa；17日20时至18日14时降水有一个停歇；19日08时低压带东移过扎兰屯市，中心位置减弱为1005.0 hPa，此次降水过程停止。 图5. 地面气压场
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user: 5. 卫星云图分析 图6为6月16日~18日强降水时段的红外卫星云图，该次降水时段主要集中在16日20时~17日20时。16日08时，在呼伦贝尔市以西初生一逗点云系。在东北冷涡的影响下，该逗点云系不断发展东移；16日14时，午后逗点云系中的对流云系逐渐发展起来，移动到呼伦贝尔市上空，对流云系呈分布不均的特点；16日20时，扎兰屯(红色圆圈标注位置)上空对流云发展旺盛，开始大降水；17日20时，逗点云系随着冷涡不断东移，对流云系也东移集中到黑龙江上空，扎兰屯降水暂时停歇。 图6. 红外卫星云图 此次强降水过程东北冷涡垂直发展深厚，下游高压脊形成阻塞形式，使得该地区自始至终受冷涡系统的影响。低压前部的偏南气流使低层暖湿空气向高层输送，造成高层冷平流、低层暖平流的温度平流差异，局地层结变得不稳定，有利于触发强对流天气的发生。低空急流影响产生的对流不稳定条件进一步促使对流性降水的出现，暴雨的发生发展与急流的形成和维持互相促进。低空辐合高空辐散，深厚的湿度条件和充足的水汽输送为降水维持提供了的重要条件。冷涡影响下出现的降水分布不均与对流云系不连贯分布有着较好的对应关系。
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user: 6. 动力条件分析 6.1. 散度 扎兰屯市位于47˚5'N~48˚36'N，120˚28'E~123˚17'E。以下均选在扎兰屯市内固定一点(48˚N， 123˚E)上做时间—高度剖面图。 图7为6月16日~18日降水时段散度沿48˚N，123˚E的时间-高度剖面图。低空辐合、高空辐散是产生上升运动的充分必要条件，低空流场的辐合作用也是水汽汇合的主要原因。其中散度为正代表辐散，散度为负代表辐合，散度为零代表无辐合辐散 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 。该次降水时段主要集中在16日20时~17日20时，在16日08时~17日20时，该地上空为“上正下负”的垂直结构：400 hPa~200 hPa主要为正散度，在350 hPa、230 hPa、300 hPa依次出现了一个正散度中心，强度均 ≥ 28 × 10 −6 S −1 ，850 hPa~400 hPa主要为负散度，在850 hPa、700 hPa、500 hPa依次出现了一个负散度中心，强度均 ≤ −16 × 10 −6 S −1 ，此种高层辐散大于低层辐合的垂直结构，使得扎兰屯市上空上升运动剧烈发展，且散度差越大，上升运动越剧烈。17日20时~18日14时降水有一个间歇，18日14时~20时再次出现中雨，在17日20时~18日20时，散度同样表现为“上正下负”的垂直结构。18日20时后降水基本停止，散度场转为“上负下正”的垂直结构，其中400 hPa~200 hPa主要为负散度，850 hPa~400 hPa主要为正散度。 图7. 散度沿48˚N，123˚E的时间–高度剖面图 6.2. 涡度 图8为6月16日~18日降水时段涡度沿48˚N，123˚E的时间-高度剖面图，涡度反映大气环流的旋转程度和方向，北半球正涡度表示环流为逆时针旋转，负涡度表示环流为顺时针旋转 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 。该次降水时段主要集中在16日20时~17日20时，在16日08时~17日20时，该地上空为“上负下正”的垂直结构：500 hPa~200 hPa主要为负涡度，在400 hPa、250 hPa各有一个负涡度中心，强度均 ≤ −5 × 10 −5 S −1 ，850 hPa~500 hPa主要为正涡度，在700 hPa有一个正涡度中心，强度 ≥ 6 × 10 −5 S −1 ，此结构有利于上升运动发展。17日20时~18日14时降水有一个间歇，18日14时~20时再次出现中雨，18日20时后降水基本停止，在17日20时~19日08时，高层的负涡度逐渐转为正涡度，整层都表现为正涡度，在500 hPa~200 hPa、850 hPa~700 hPa，各有一个正涡度中心，强度均 ≥ 7 × 10 −5 S −1 。 图8. 涡度沿48˚N，123˚E的时间–高度剖面图 6.3. 垂直速度 图9为6月16日~18日降水时段垂直速度沿48˚N，123˚E的时间–高度剖面图，负速度对应上升运动，正速度对应下沉运动 [ 15 ] 。该次降水时段主要集中在16日20时~17日20时，在16日08时~17日20时，整层基本表现为负速度，在500 hPa、400 hPa依次出现一个负的大值中心，强度分别≤−0.4 × 10 −2 hPa∙S −1 、≤−0.3 × 10 −2 hPa∙S −1 ，大气做上升运动。17日20时~18日14时降水有一个间歇，18日14时~20时再次出现中雨，在17日20时~18日20时，垂直速度仍表现为负速度，大值中心范围下降且扩大。18日20时后降水基本停止，垂直速度转为正速度，大气做下沉运动。 该次降水时段主要集中在16日20时~17日20时。扎兰屯上空散度表现为“上正下负”的垂直结构：400 hPa~200 hPa主要为正散度，中心强度 ≥ 28 × 10 −6 S −1 ，850 hPa~400 hPa主要为负散度，中心强度 ≤ −16 × 10 −6 S −1 ；涡度表现为“上负下正”的垂直结构：500 hPa~200 hPa主要为负涡度，中心强度均 ≤ −5 × 10 −5 S −1 ，850 hPa~500 hPa主要为正涡度，中心强度 ≥ 6 × 10 −5 S −1 ；垂直速度表现为整层基本为负速度，中心强度 ≤ −0.4 × 10 −2 hPa∙S −1 ；因此，可看出该时段大气低层辐合，高层辐散，上升运动强烈，为暴雨提供了充分的动力条件。 图9. 垂直速度沿48˚N，123˚E的时间–高度剖面图
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user: 7. 水汽条件分析 7.1. 相对湿度 图10为6月16日~18日降水时段相对湿度沿48˚N，123˚E的时间–高度剖面图。相对湿度指空气距离饱和的程度 [ 16 ] 。该次降水时段主要集中在16日20时~17日20时，在16日20时~17日20时，由于低涡辐合和低空西南急流的共同作用，1000 hPa~700 hPa相对湿度 ≥ 70%，700 hPa~200 hPa相对湿度在50%~100%之间，垂直方向上在250 hPa、400 hPa上有2个湿核，湿度达100%，整体来看：垂直方向上水汽含量十分充足。17日20时~18日14时降水有一个间歇，18日14时~20时再次出现中雨，18日20时后降水基本停止，在17日20时~19日08时，由于700 hPa以下仍然受到低涡的影响，水汽不断辐合，使得低层空气比较潮湿，相对湿度 ≥ 70%，700 hPa以上由于高空受比较干的冷空气的作用，相对湿度有所减小。 图10. 相对湿度沿48˚N，123˚E的时间–高度剖面图 7.2. 水汽通量 图11、图12为6月16日~18日降水时段700 hPa、850 hPa的水汽通量图。水汽通量表征水汽输送的强度，叠加风场后便于判断降水过程中的水汽来源 [ 17 ] 。扎兰屯市位于47˚5'N~48˚36'N，120˚28'E~123˚17'E (图中红色三角标注位置)。降雨时段主要集中在16日20时~17日08时、17日14时~17日20时。图11(a)，图11(b)可以看出：700 hPa上，16日20时~17日08时的降水水汽主要来自于日本海，其上有两个很强的水汽通量中心，强度 ≥ 10 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 ，在低涡辐合作用下，强盛的东南风源源不断的将水汽向北输送，水汽输送呈增强的特征，扎兰屯上空的水汽通量约为2 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 。图12(a)，图12(b)可以看出：850 hPa上，水汽同样来自于日本海，其上水汽通量强度 ≥ 10 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 的区域范围较700 hPa扩大，不仅有强盛的东南风，在辽宁附近上空还存在一支低空西南气流，二者共同作用，将水汽向北输送，扎兰屯上空的水汽通量约为6 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 ，使得第一次降水过程得以维持。图11(c)，图11(d)可以看出，700 hPa上，17日14时~17日20时的降水水汽主要来自于渤海，由于低空西南气流的作用，在辽宁、吉林上空有一个很强的水汽通量中心，强度 ≥ 10 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 ，在低涡的辐合作用下，将水汽向北输送，扎兰屯上空的水汽通量约为2 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 。图12(c)，图12(d)可以看出：850 hPa上，水汽同样来自渤海，强盛的低空西南急流，使得水汽通量强度 ≥ 10 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 的区域范围较700 hPa扩大，低涡气旋式辐合将水汽向北输送，扎兰屯上空的水汽通量约为4 g∙hPa −1 ∙cm −1 ∙s −1 ，使得第二次降水过程得以维持。 图11. 700 hPa水汽通量图 图12. 850 hPa水汽通量图 7.3. 水汽通量散度 图13、图14为6月16日~18日强降水时段700 hPa、850 hPa的水汽通量散度图。水汽通量散度表征了水汽辐合辐散的程度，水汽通量散度为正，水汽辐散，水汽通量散度为负，水汽辐合 [ 18 ] 。扎兰屯市位于47˚5'N~48˚36'N，120˚28'E~123˚17'E (图中红框标注位置)。降雨时段主要集中在16日20时~17日08时、17日14时~17日20时。图13(a)，图13(b)可以看出：700 hPa上，16日20时~17日08时扎兰屯上空为负的水汽通量散度，水汽辐合，16日20时在48˚N，120˚E附近有一个大值中心，强度 ≤ −8 × 10 −7 g∙hPa −1 ∙cm −2 ∙s −1 ，17日02时全市普遍存在一个大值中心，强度 ≤ −4 × 10 −7 g∙hPa −1 ∙cm −2 ∙s −1 ，略有减弱。图14(a)，图14(b)可以看出：850 hPa上，扎兰屯中东部为负的水汽通量散度，水汽辐合，西部为正的水汽通量散度，水汽辐散，16日20时中东部有一个大值中心，强度 ≤ −10 × 10 −7 g∙hPa −1 ∙cm −2 ∙s −1 ，17日02时中东部辐合减弱，强度 ≤ −6 × 10 −7 g∙hPa −1 ∙cm −2 ∙s −1 。图13(c)，图13(d)可以看出：700 hPa上，17日14时扎兰屯上空为正的水汽通量散度，但散度值很小，为弱的辐散，17日20时，扎兰屯西部为负的水汽通量散度，中东部为正的水汽通量散度，西部辐合，中东部辐散。图14(c)，图14(d)可以看出：850 hPa上，17日14时扎兰屯上空为弱辐散，17日20时，降水结束，辐散增强。 图13. 700 hPa水汽通量散度图 图14. 850 hPa水汽通量散度图 降雨时段主要集中在16日20时~17日08时、17日14时~17日20时。扎兰屯上空相对湿度表现出垂直方向上水汽含量十分充足，1000 hPa~700 hPa相对湿度 ≥ 70%，700 hPa~200 hPa相对湿度在50%~100%之间。水汽通量叠加风场后可以看出16日20时~17日08时的水汽主要来自于日本海，17日14时~17日20时的水汽主要来自于渤海，冷涡辐合和低空西南气流共同作用下，将水汽向降水区域输送。扎兰屯上空850 hPa的水汽通量强度大于700 hPa的水汽通量强度。水汽通量散度表现出16日20时~17日08时700 hPa上扎兰屯上空水汽辐合，850 hPa上，水汽辐合辐散共存，强度较强，17日14时~17日20时700 hPa上扎兰屯上空水汽辐合辐散并存，强度较弱，850 hPa上水汽辐散。可以看出该时段，扎兰屯上空相对湿度较大，水汽输送充沛，伴随适当的水汽辐合辐散，为暴雨提供了充分的水汽条件。
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user: 8. 结论 文章从降水实况、环流形势，红外卫星云图、动力条件及水汽条件五个方面分析了2016年6月16日~18日强降水天气过程。得到如下结论： 此次强降水过程：该地区自始至终受冷涡系统的影响，低压前部的偏南气流使低层暖湿空气向高层输送，局地层结变得不稳定，有利于触发强对流天气。低空急流影响产生的对流不稳定进一步促使对流性暴雨的出现，暴雨的发生发展与急流的形成维持互相促进。低空辐合高空辐散、深厚的湿度和充足的水汽输送为降水维持提供了重要条件。冷涡影响下出现的降水分布不均与对流云系不连贯分布有着较好的对应关系。 动力条件：降水集中时段16日20时~17日20时，扎兰屯上空散度表现为“上正下负”的垂直结构；涡度表现为“上负下正”的垂直结构；该地上空基本为负速度。 水汽条件：扎兰屯上空水汽含量充足，从水汽通量叠加风场可看出16日20时~17日08时的水汽主要来自于日本海，17日14时~17日20时的水汽主要来自于渤海，低涡辐合和低空西南急流共同作用下，将水汽向降水区域输送。
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user: 摘 要 采用能谱分析、夹杂物分析、微观组织分析等手段，研究了304不锈钢棒材表面缺陷的产生原因；产生表面缺陷的直接原因，是由连铸棒坯在轧制过程中受力形成的拉痕，拉痕的产生是由外部的缺陷或润滑不良引起的。 关键词 :不锈钢，夹杂物，微观组织 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 在不锈钢材料发展的百年历史中，奥氏体不锈钢生产量和使用量占不锈钢总产量及用量的70%以上，304不锈钢作为奥氏体不锈钢家族中重要的一员，因其具有良好的耐蚀性(特别是耐浓酸、强碱腐蚀环境方面有优良的性能)、耐高温、优良的力学性能、冲压、弯曲等热加工性能，使得304不锈钢大量地用于石油、化工、电站、长输管线、造船、核工业。304不锈钢在我国标准代号为1Cr18Ni9不锈钢，又称18/8不锈钢，是一种传统不锈钢 [ 1 ] ，美国ASTM、日本JISG标准体系针对304不锈钢棒材、型材、板材、带材的生产制备均有成熟的生产工艺，我国也有相应的国标与之对照 [ 2 ] 。 2012年，受国际形式影响，我国大多数民营企业转型生产304不锈钢，工艺路线为：电弧炉(中频炉)熔炼 + AOD + 连铸连轧。某企业所生产的304不锈钢热轧棒表面有黑色线层，酸洗后仍然存在，经打磨后，发现有气孔和微裂纹，导致产品成批报废。 针对企业在生产中出现的问题，课题组分析了黑色线层的夹杂物，微观组织、合金元素分布等，通过与基体对比分析，找出黑色线层及缺陷产生的原因，采用控制连铸坯质量稳定性等手段，所生产的热轧棒质量全部合格，提高产品成材率。