都蘭臺地電場觀測資料干擾排查

孟凡博 高慧慧

摘 要 本文對都蘭地震臺2009—2016年地電干擾進行分析，認為地電觀測中目前存在的干擾為外線路絕緣、測量電極和觀測環境干擾。觀測環境干擾主要有城市建設、直流輸電、供電等。分析了觀測環境對觀測數據記錄的影響，論述了地震觀測環境對地震數據記錄的重要性，在地震前兆異常排查過程中，充分考慮可能存在的各類干擾，是十分必要的。

關鍵詞 地電觀測；環境干擾；重要性

中圖分類號 P5 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）212-0078-02

都蘭地震臺站（以下簡稱都蘭臺）建設于1994年，前身為香日德地震臺，1994年因條件及其艱苦由香日德遷至位于青海省柴達木盆地的腹部都蘭縣縣城，距離都蘭縣城500m，地理位置北緯36°16′、東經98°07′，海拔高度為3？100m。地處柴達木盆地邊緣，臺基巖性為火成巖，巖層產狀平緩而完整。西面緊鄰西部的重要城市格爾木，北面緊鄰海西蒙古族藏族自治州府德令哈市，區域內平均海拔約2？900m～3？200m。都蘭縣屬典型的高原高寒大陸性氣候。該地區風多風大，平均氣溫2.7℃，年溫差±20℃。由于受喜瑪拉雅運動的影響新構造運動十分強烈，深大活動性斷裂規模大，地處可可西里——巴顏克拉、柴達木兩個大地震帶之間，地震活動不但頻繁，而且強度高，是破壞性地震的多發地區。

1 臺站背景資料

1）觀測儀器：數字地電場儀，型號ZD9A-Ⅱ。標準儀器：UJ34A型直流高電勢電位差計。長短極距的測量線全部用鎧裝電纜并且全部采用地埋方式，徹底解決了風擾對地電觀測的影響，對提高觀測質量起到了很好的作用，相關系數均在0.99以上。

2）布極方式：都蘭臺地電場采用L型觀測裝置布設。具體為：從測線中心O點（東經98°07′40.9″，北緯36°18′15.6″）采用正北正東布設方式，每個方向均有長短兩個測道，其中長極距為300m，短極距為150m，形成6極共用。室內分線組合成12個輸入端口進入儀器，形成6個測道。采用甘肅地震局生產的固體不極化專用電極6個，埋設在地表凍土層以下的沙質沉積物中，深度3m。各電極基本處于同一平面，電極坑中土質相同并進行導電性能處理（添加飽和NaCL溶液）。中心點到各電極的外線使用青海省地震局統一訂制的雙芯鎧裝電纜，對地絕緣電阻≥200MΩ。裝置系統穩定，運行正常。

2 異常調查分析

2.1 現場工作前對異常產生原因初步判斷

2016年12月1日之前都蘭臺地電場正常曲線沒有太大變化，就日變而言，即每天中午11時左右會呈低值狀態出現，兩側各有一個極大值。

都蘭臺2016年觀測資料年連續率為99.97%，年完整率為99.97%，NS向的相關系數年平均值為0.998，EW向的相關系數年平均值為0.996，N45oE向的相關系數年平均值為1.00。NS向的差值年平均值為0.08，EW向的差值年平均值為0.06，N45oE向的差值年平均值為0.04。我臺地電觀測資料數據穩定，可靠性強，對地震前兆的監測、預報有很好的使用價值。

2016年12月02日地電場所有測道大約在17時39分至03日08時37分出現突跳，N45E向長極距幅度約3.89？mV/km，東西測道干擾較大。2日相關系數降低至0.885，差值升高到0.107。值班人員通過遠程視頻監控對儀器工作狀態及觀測環境進行了巡視，沒發現有異常現象。

2016年12月03日臺長及值班人員上山巡視觀測場地及周邊環境，沒發現干擾源。從觀測資料受干擾時間段初步判斷為日照時間短，電瓶供電不足。隨后開始發電給電瓶（充電），同時觀測地電場的實時數據是否有變化，于09時02分開始發電至17時55分停止發電，發電期間數據正常。數據記錄正常至04日00分，期間22時10分記錄到的是地磁擾動（所有臺站均記錄到此曲線形態），其NS向日變形態應與地磁水平分量EW向的日變形態基本一致；EW向日變形態應與地磁水平分量NS向的日變形態基本一致，二者相位存在差異。

2016年12月04日00時55分開始地電場記錄的曲線又開始出現不規則突跳，實時數據至03時突跳依然持續，08時17分數據恢復正常。又是夜間干擾出現，日出干擾消失。

如果是電極問題，則應該是處于緩變狀態恢復。如果是外線路問題，則應出現在雨雪融化時，而不是日出正常，日落干擾出現。進入冬季外界氣溫最低零下17℃，判斷還是電瓶因氣溫過低掉電嚴重，供電不穩導致數據記錄突跳，但整體數據記錄的形態正常。經與省局監測技術中心沙城寧主任溝通，認為與直流供電無關，讓我們主要查找儀器自身原因。從12月1-3日地電分鐘值曲線圖看出，干擾發生在夜間，白天正常，這種現象我們還從沒遇見過。

2.2 觀測系統工作狀態檢測

1）經過排查，數據采集器傳輸系統等工作正常；如果觀測系統不穩定，導致數據的相關性較差。觀測系統不穩定原因可能為大地電場觀測系統的不極化電極使用期限短，觀測資料會出現大幅度、不穩定的漂移變化。從觀測資料分析看，不存在大幅度、不穩定漂移變化現象，故排除觀測系統不穩定原因。

2）NS向觀測曲線變化不大，觀測數據相對穩定，WX向長短及斜道的干擾嚴重，與多臺對比整體曲線形態一致；引起觀測數據變化的原因可能是降雨（雪）、澆地干擾，雨（雪）水下滲到電極處，引起電極極化電位變化所導致；如果電極處滲水，引起數據變化的特征是：地電場觀測數據在短時間內呈現大幅度的變化，往往是大幅度的上升或者下降，并且滲水量越多引起的“臺階”也就越大，為正常值的數倍以上，并且在滲水后的一段時間內地電場數據仍舊是不穩定的趨勢變化。此變化曲線形態不一樣，沒有形成臺階。

3）對地電觀測場地做了巡視（電極坑、外線路、避雷、接地），如果外線路絕緣性不好，會造成數據臺階，這次干擾也沒有發生數據臺階變化。

4）通過對直流電源供電歷史記錄查看，電瓶記錄數據是正常的。

2.3 觀測環境干擾情況調查

1）觀測環境周圍無任何施工單位，經核實電極線無破壞，判斷認為還是供電故障。

2）2016年12月04日臺長帶領2名臺站人員，一起去了地電場觀測場地附近的磚廠、有機肥加工廠進行調查，詳細詢問了他們的具體工作時間，檢查了用電設備，變壓器、線路等用電情況。磚廠已停產近1個月了，沒有生產和施工，只留2人在看守停工的設備，變壓器也停用，用電設施除了電褥子（用電最多4小時左右）外就是60W的電燈，而且用電時間與我們記錄數據受干擾時間段不符。

3）有機肥加工廠也在11月18日停產，工人已放假回家，就留守看大門的一人，沒有大型電器及任何供電干擾。

4）在距離EW向約1？000m之處發現了藏民捕抓獵物布設的電網，鐵絲沿著低洼的地勢如蜘蛛網般覆蓋著大片荒灘，鐵絲纏在相互隔著十米的鋼筋頂端，并用橡膠，塑料殼和廢棄的注射器做的絕緣。

2.4 異常分析和性質判定

2016年12月02日17時39分開始，地電場所有測道出現突跳，N45E向長極距幅度約3.89？mV/ km，東西測道干擾較大。經過3天現場落實并綜合分析認為：該異常是由于電流電源干擾所致，干擾源來自當地游牧民布設的土地電網，而并非工廠用電及民用電、變壓器等漏電產生。因此，該異常為人為因素導致的干擾異常。

3 結論和建議

1）地電場受到不明原因的電流干擾，周邊沒有設備漏電現象，地電場能檢測到測區外很遠的微小電流，這與儀器觀測靈敏度的提高有很大關系。

2）由于當地經濟落后，沒有生態環境保護觀念，執法力度不強，也是導致事件發生的原因。

3）建議在地電場觀測點架設警示牌給予警示，避免以后再出現類似事件的發生。

4）今后我們如何來保護觀測環境，最大限度減低人為因素，是以后新的課題。

5）提高前兆觀測數據的應用方面，應該通過確認儀器對環境變化的反映，排除人為等其他因素的干擾，確保資料的真實性及地震前兆異常的判斷。

參考文獻

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