乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測資料評價＊

陳冬柏，張 璐，韓曉飛，李媛媛

（陜西省地震局，陜西 西安 710068）

乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測資料評價＊

陳冬柏，張 璐，韓曉飛，李媛媛

（陜西省地震局，陜西 西安 710068）

選取乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年觀測資料，對觀測資料的完整性、記錄情況、記錄波形、資料的內在精度、儀器的穩定性及干擾因素等方面進行了有效的分析研究。分析認為，該儀器運行情況連續、準確，觀測資料記錄的完整性高；儀器工作狀態穩定，年零飄值小于儀器設計規范的要求；觀測數據質量較高，能清晰地記錄到地球固體潮汐變化，NS測向、EW測向記錄曲線連續完整，觀測數據精度較高。儀器主要干擾因素為工作狀態的影響、氣象因素、人為因素和不明原因造成的干擾。

地震臺；DSQ型水管傾斜儀；觀測資料；精度

1 DSQ型水管傾斜儀觀測環境和儀器概況

陜西乾陵綜合地震臺位于陜西乾縣乾陵鄉陵前村，地處渭河斷陷盆地中段與陜北黃土高原的過渡地帶，地貌上屬丘陵溝壑區，臺基巖性為奧陶系石灰巖，地理坐標為東經108.2°、北緯34.5°，海拔高度893 m。構造上處于渭河斷陷盆地中段與陜北高原分界線附近，在關山-口鎮斷裂以南、乾縣-富平斷裂的北側。

乾陵臺形變山洞洞體總長115 m，EW向長40 m，NS向長75 m；洞頂覆蓋厚度小于40 m，洞體上面植被良好；臺基巖性為奧陶系石灰巖；洞體年溫差小于等于0.2℃，日溫差約為0.015℃。DSQ型水管傾斜儀是“十五”期間研制的一種自動測量地殼傾斜變化的高精度的精密儀器，可以測量到微小的地殼傾斜量變化、傾球固體潮汐變化。該儀器采用測向端點線圈變壓器位移產生磁通量變化傳到傳感器，并結合應用現代微電子技術的一些新成就設計而成，與原來的水平擺傾斜儀比起來具有儀器體積小、結構緊湊、性能穩定可靠、功能全、提供使用范圍比原來廣等特點。DSQ型水管傾斜儀是湖北省地震局所屬的地震儀器研究院研制、開發、生產，2007年開始在陜西部分地震臺站安裝使用。儀器分辨率為0.000 5″，日漂移量小于0.005″，標定精度優于1%.

2 2013—2016年DSQ型水管傾斜儀觀測資料

2.1 儀器記錄連續情況

乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年的觀測資料，在臺站觀測人員的辛勤維護下運行情況較好，除2013年EW向為99.92%外，其余年份數據連續率均達到100%.

2.2 儀器記錄波形

乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測記錄的最大優勢就是實現了實時的分鐘采數，達到連續觀測的效果，這些連續的分鐘采樣數據對地震預報中中期和短期地震預測的研究都是很重要的。圖1為乾陵地震臺2013—2016年日均值觀測曲線。由圖1可知，乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀能清晰地記錄到地球固體潮汐的變化，可以看到一年中大、小固體潮汐及峰谷的變化，以此可以判定該儀器工作狀態良好。

圖1 乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測曲線

3 儀器的穩定性

3.1 年零飄

該儀器于2007年開始安裝并投入運行。儀器開始投入使用時由于不太穩定，觀測數據變化較大；經過幾年的運行，于2013年開始儀器漸趨穩定，年變化幅值趨于穩定。年零飄值，是將每年12月31日的日均值減去當年1月1日的日均值即得出的值。從年變幅值指標可以判斷儀器的穩定性和年變形態是否正常，同時可以檢驗儀器觀測產出的數據是否準確、可靠。漂移量是用來檢測、判斷形變觀測儀器及其擺放儀器的石墩、墩基及基巖的穩定程度或地殼繼承性新構造運動的指標。乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀NS分量年零飄值從2013年314.2 ms到2016年穩定到24.3 ms，EW分量年零飄值從2013年60.6 ms到2016年穩定到38.0 ms。儀器觀測曲線的零漂一般受多方面因素的影響，有儀器測向端點桴子的漂移、觀測點基巖密度變化或物質遷移、一些外部干擾因素（包括溫度、氣壓、電壓、濕度等變化），說明隨著儀器的穩定，其變幅變化將逐漸減小。

3.2 觀測精度及潮汐參數計算

在形變固體潮汐參數的穩定性研究中，M2波γ值、均方差σ是用來評定傾斜潮觀測內在質量優劣的定量指標。采用M2波γ值、均方差σ這2個指標調和分析結果來跟蹤潮汐參數隨時間的變化，并對不同套的傾斜儀器的觀測精度進行評價。用乾陵地震臺2013—2016年的DSQ型水管傾斜儀每天的小時值數據進行了Venedikov調和分析，計算每個測向每月M2波的潮汐因子、中誤差來判斷該儀器觀測精度的標準。可以得出，2013—2016年NS分量M2波中誤差0.001 9～0.006 7，2013—2016年EW分量M2波中誤差0.001 7～0.006 9.由此可以認為乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測、運行穩定，觀測資料精度較高，達到了千分位的量級，符合規范要求的小于0.02的技術指標值，達到全國地震臺站中一類地震臺站的要求。

地球固體潮汐實際觀測值與其理論值的偏離（即實測值與理論值之比）通常可使用基于最小二乘法的調和分析方法進行分析，用此方法可以求解各個波群的觀測振幅對理論振幅之比，即潮汐因子。

通過MAPSIS軟件，對乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年數據整點值用Venedikow調和分析方法進行分析，計算出NS分量M2波潮汐因子γ為0.496～0.536，EW分量M2波潮汐因子γ為0.682～0.640.

4 主要干擾因素

近十多年以來，陜西的地震臺站全部實現了地震儀器的數字記錄，數字記錄地震儀產出的觀測數據數量成倍地增加，由原來的整點值觀測變成了分鐘值和秒值觀測，增大了數據的信息量，這也造成了現在的地震觀測數據中夾雜著各種干擾信息并與地震異常信息并存的現象，無論從記錄曲線的變化形態上，還是曲線的變化量級上，都不易區分，給分析、預報人員對觀測資料的使用和分析帶來了極大的不便。因此，有必要識別數字化觀測資料中的各種干擾因素，以便能準確地提取各種地震前兆信息。

DSQ水管傾斜儀在觀測過程中主要的干擾因素分為3大類，分別為儀器工作狀態的影響、氣象因素干擾、人為因素和不明原因造成的干擾。

5 討論與結論

通過對乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年DSQ水管傾斜儀觀測資料進行分析，得出如下結論：①儀器運行性能與總體質量分析評價方面，該儀器觀測運行情況較好，儀器觀測資料質量較高，能清晰地記錄到地球固體潮汐的變化，NS測向、EW測向記錄曲線連續完整，連續率達100%；②年漂移量逐漸趨于穩定，儀器已經處于穩定的工作狀態；③觀測資料數據精度較高，符合M2波中誤差小于0.02的技術指標值的要求。

［1］吳利軍，周立明，張中五，等.東三旗臺Sacks體應變干擾分析與震例研究［J］.防災科技學院學報，2013，15（3）：41-44.

［2］張璐，李垚奇，韓曉飛，等.影響DSQ型水管傾斜儀資料的蒸餾水問題研究［J］.科技創新與應用，2017（19）：189-190.

［3］陳冬柏，羅詞建，李媛媛，等.西安基準地震臺鉆孔體應變觀測干擾分析［J］.高原地震，2012（2）：50-54.

［4］陳冬柏，張璐，韓曉飛，等.西安基準地震臺PET重力儀2011～2013年觀測運行分析［J］.高原地震，2015（2）：35-40.

P315.62

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.059

2095－6835（2018）02－0059－02

中國地震局“監測、預報、科研三結合課題”（CEA-JC/3JH-162701）《陜西省地震臺站DSQ型水管傾斜儀觀測資料分析與映震效能研究》贊助

陳冬柏（1968—），男，陜西西安人，工程師，主要從事地震前兆觀測工作。

劉曉芳〕