紅池壩地電場觀測干擾分析

朱祥

摘 要：文章主要對紅池壩地區的地電場觀測干擾進行了分析與研究，首先對觀測中干擾類型及其形態特征進行了詳細分析，然后對該地區的干擾實例進行了調查分析，結果表明：地電場觀測對附近的高壓線十分敏感，在使用地電場資料進行地震預測時，必須對各種干擾的因素進行仔細的排除。

關鍵詞：地電場；干擾；紅池壩地區

中圖分類號：P315.73 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0060-02

Abstract： In this paper， the geoelectric field observation interference in Hongjiba area is analyzed and studied. Firstly， the types of interference and its morphological characteristics are analyzed in detail， and then the interference examples in this area are investigated and analyzed. The results show that geoelectric field observation is very sensitive to the nearby high voltage line， and all kinds of interference factors must be eliminated carefully when geoelectric field data are used for earthquake prediction.

Keywords： geoelectric field； interference； Hongchiba area

引言

科學家認為在地震發生前有異常電信號存在，但這些信號混雜于正常大地電場變化的背景中不易識別。所以，排除這些干擾，還原地電場信號的本質特征，是地電場數據應用中必不可少的技術環節[1，2]。由于地電場觀測本身容易受區域電磁環境以及氣候等因素干擾的影響，這使得如何排除干擾準確識別地電場異常變化，特別是與孕震過程有關的地電場變化成為一個十分復雜的課題。同時也使如何有效地排除一些常見的干擾成為一個有意義的問題[3]。本文以巫溪紅池壩地電場觀測資料為基礎，對其進行分析討論。

1 干擾類型及形態特征分析

當地電暴擾動強度劇烈時，可以記錄到初相、主相和恢復相完整形態，當地電暴強度偏弱時，其變化形態逐漸不清晰，但地電暴不一定都有完整的3個變化形態。除受外空地磁場正常變化影響以外，日常大地電場觀測本身容易受區域電磁環境以及氣候等因素干擾，隨著數字化儀器靈敏度和采樣率的提高，數據中夾雜的各類信息隨之增多，諸如雷電、降雨、直流供電干擾、氣溫（或季節）變化等都有可能被記錄到，本文通過對紅池壩大地電場數據整理，針對日常干擾做了初步總結，認為主要有以下幾種類型：

1.1 自然環境變化

主要表現為降雨，雷電等氣候因素所造成的影響，往往會引起數據出現高頻抖動，趨勢性上升或下降。2016年9月24日上午7-9時，因受降雨影響，紅池壩地電場各測項出現形態相似的突跳、趨勢性變化。

1.2 游散電極

當觀測區內有游散電極出現，一種可能為高壓直流輸電等在測區接地時，將使地電場的觀測數據出現強烈的擾動，發生臺階、階躍、漸變等現象。主要變現為地電場發生高頻次脈沖等現象。另一種則是當地居民電線漏電等，表現為發生高頻次脈，無日變化形態。在2016年5月4日9-14時，因漏電影響，紅池壩地電場各測項均出現了同步的臺階變化。

1.3 外部磁場系變化

外部磁場變化與大地電場有直接的關系，如磁暴、太陽粒子等地球物理活動都會引起電場的變化，一般K值大于5時有響應。表現為持續時間短，變化幅度大等特點。在2016年10月25日17：30-23：50因受地電暴影響，紅池壩地電場各測項表現出幅值較大、不規則的階躍變化及突跳。

2 干擾實例分析

2.1 干擾情況介紹

紅池壩地電場自2015年11月底地電場出現異常臺階變化，根據分析研判為游離電極影響。調查周邊居民用電情況，初步認為是當地居民煅燒電焊引起，但并未找到具體的干擾源。2016年3月底至8月底，紅池壩臺地電場東西測向的日相關系數出現大幅突跳（圖1），多次出現相關系數連續低于0.9。在對東西向原始長短極距曲線對比時發現，兩者相關性下降的主要原因是短極距出現高頻突跳，一階差分后最大幅度約為5-10mv/km。

2017年4月紅池壩地電場三個測向的長短極距相關系數較低，特別是東西向相關系數一度低至0.2以下（圖2），其中4月13-15日因供電故障觀測儀器未工作，待看護重啟主機后東西向相關系數持續走低，東西向相關系數較低的原因是東西短極距出現高頻干擾信息，5月18-20日刪除了高頻信息干擾，并詢問了臺站看護，未發現觀測環境明顯變化，未發現干擾源。

2017年紅池壩臺階干擾也經常出現，根據2017年該地區4、5月份地電場分鐘值曲線中可以發現，4月1-10日較規律臺階變化，臺階從早上9-10點開始，17點左右結束，是典型的漏電干擾，東西和斜道的長短極距臺階變幅基本一致，南北向長短極距變幅有差異，初步懷疑這次規律性臺階變化的漏電點在觀測場地的西南方向。5月1-17日，地電場臺階變化仍經常出現，5月18日后臺階出現頻率降低。

2.2 干擾調查分析

紅池壩地電場測區處于風景區內，周圍無工、礦企業，測區周邊有幾戶農戶。但由于景區內及周邊用電需求，景區內建有變電站、高壓輸電塔，測區內有3條10kV輸電線穿過，其中2條近北南向通過東端短極距，1條近東西向。由于場區內有多條高壓線通過，為了測試高壓線是否對測區場地有影響以及影響的程度，我們在排除掉地球物理事件、氣象因素影響的條件下，采用梯度測試電壓的方法，對平行或垂直于通過場區高壓線的方式，以5米為間距測試2點間的交流電壓。平行于高壓線進行測試，目的是在一個不大的范圍內，假設場地介質均勻，且在與高壓線距離不變的情況下，看測值是否變化穩定；垂直于高壓線方向測試的目的，是看在逐漸遠離高壓線的方向，電壓值是否呈衰減的趨勢。梯度測試結果如圖3。

由此我們可知：

（1）遠離高壓線的方向測值有明顯的衰減規律，且

35kV高壓線附近場地交流電壓測值明顯高于臺站測區范圍內的測值，說明35kV高壓線對場地有明顯影響。

（2）東西向黑紅線支線對觀測場地有較明顯的影響，

另外在東西向短極距東端點附近農戶用電對觀測場地一定影響。但我們挨家斷電檢查周圍農戶，并未發現漏電情況。

（3）垂直于黑紅線方向并無垂直性衰減特性，但這并不一定表明平行于EW方向的新線對此無影響，這可能因為那個位置的特殊性，盡管垂直于南北向的線路，但也同時和東西向的線路斜交，并穿越而過，從而在穿越點可能會出現干擾變化的峰值。

3 結束語

巫溪紅池壩地電場干擾自2015年底就已出現，但至今仍未解決。其干擾的存在一方面由于地勢原因所致，臺站地處高山牧場，土地潮濕，易受降雨降雪影響，很小漏電也會被放大。另一方面，我們并未將工作做在事前，在電力部門規劃設計后實施布設輸電線路后才發現此處存在干擾，我們要做到防微杜漸，但在干擾發生后如何有效的排查并予以佐證，仍需一些系統性的方式方法。

參考文獻：

[1]胡小靜，畢青，付虹.大地電場觀測中干擾變化的特征分析[J].地震，2017，37（02）：157-166.

[2]郭建芳，周劍青，佟鑫，等.地電場觀測中的干擾分析[J].華北地震科學，2011，29（04）：38-43+48.

[3]李偉，馬欽忠，王冠 .地電場多極距觀測的異常識別和分析[J].中國地震，2014，30（01）：91-101.