城市化發展建設對地電阻率干擾的識別和抑制處理方法

李章 李本有 嚴吉 譚笑 程文坤 尹天杰

摘 ?要：近年來，隨著社會經濟和城市化的迅速發展，生產、經濟活動與工程建設已經對地震觀測環境造成了很大的影響，增加了地震監測工作的難度。該文通過整理分析黃山地震臺地電阻率近年來觀測數據，總結地電阻率觀測數據常見的干擾情況，并結合周邊城市化發展建設情況，對觀測環境保護問題，提出切實可行辦法，為其他類似臺站提供參考。

關鍵詞：地電阻率 ?干擾 ?城市化 ?資料分析

中圖分類號：P319 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）04（c）-0093-03

The Method of Identification and Suppression of earth Resistivity Disturbance Caused by Urbanization

Development and Construction

LI Zhang1 ?LI Benyou1 ?YAN Ji2 ?TAN Xiao1 ?CHENG Wenkun2 ?YIN Tianjie3

（1.Huangshan Seismic Station of Anhui Province， Huangshan， Anhui Province， 245011 China; 2.Jingxian Seismic Station of Anhui Province， Xuancheng， Anhui Province， 242500 China; 3.Jiashan Seismic ?Station of Anhui Province， Mingguang， Anhui Province， 239461 China）

Abstract： In recent years， with the rapid development of social economy and urbanization， production， economic activities and engineering construction have exerted a great influence on the seismic observation environment， increasing the difficulty of seismic monitoring. In this paper， through sorting out and analyzing the ground resistivity observation data of Huangshan Seismic Station in recent years， the common disturbance of the earth resistivity observation data is summarized， and combined with the surrounding urbanization development and construction， the practical measures for the protection of the observation environment are proposed， which can provide reference for other similar stations.

Key Words： Geoelectric resistivity; Interference; Urbanization; Data analysis

經長期觀測實踐表明，地電觀測技術、方法理論研究等方面都取得了顯著進展，并在大地震、中強地震前多次記錄到了突出的中短期前兆異常，為有效預測地震提供了有力的依據。但隨著社會經濟和城市化的迅速發展，生產、經濟活動與工程建設已經對地震觀測環境造成很大影響，增加了地震監測工作的難度。對產出的數據要經過細致深入的分析研究，準確識別干擾，通過數據的預處理來剔除和抑制干擾因素對數據產生的影響顯得尤為重要。

1 ?臺站觀測環境

黃山地震臺地處皖南山區屯溪、休寧盆地，近東西向的休寧斷裂和北北東向的寧國-績溪斷裂從臺址附近通過，臺址巖性為砂巖，1977年投入觀測。

2 ?觀測資料分析

隨著近幾年周邊城市化的發展，區域建設施工對該臺地電阻率觀測帶來了較嚴重的干擾，觀測環境遭到較大破壞，儀器的運行率、數據質量下降，完整率、精度下滑。

2.1 年變特征

數字化改造后初期，黃山臺地電阻率年變形態清晰，但是緊接著周邊城市化發展的快速推進，使觀測環境破壞嚴重，數據年變不清晰、不穩定，具體見圖1。

2.2 連續率和完整率

數據的連續率、完整率是前兆各學科評估觀測數據質量常用的指標，統計黃山臺2013—2019年觀測數據連續率和完整率，可以發現，2014年后，連續率、完整率逐年下降，具體見圖2。

2.3 觀測數據精度

觀測數據精度是一項常用的評價指標，可以利用精度來評價地電阻率觀測的噪聲水平，檢驗觀測結果的內在質量。統計并計算黃山臺2013—2019年地電阻率觀測精度（見圖3），可以發現2014年測區施工建設后，導致觀測精度出現大幅的變化。

3 ?主要干擾

通過對黃山臺歷年觀測資料的分析總結，地電阻率主要受到場地環境、自然環境、觀測系統等因素干擾。

3.1 場地環境

測區環境條件的變化是地電觀測中較為常見的一種干擾因素，如周邊農田灌溉、場地施工、地下金屬管線布設等。黃山臺自2014年以來一直存在場地環境的干擾，導致觀測數據不穩定，表現為高頻波動，測區和電極附近施工，鋪設管道長期影響著地電數據質量，且變幅很大，數據長期呈現毛刺現象。

3.2 其他干擾

3.2.1 觀測系統故障及外線路

儀器故障、外線路斷路、外線路漏電、電極不穩、老化等情況是常見的觀測系統干擾，會造成數據的大幅突跳、尖峰毛刺，大幅階躍、畸變等現象。

3.2.2 降雨

降雨、雷電、氣壓等變化是常見的自然環境的變化對地電阻率的干擾。有研究表示地電阻率的長周期變化形態跟溫度、降雨、地下水位有十分密切關聯。但是由于黃山臺場地環境干擾嚴重，自然環境影響被壓制，線性關系表現不明顯。

4 ?主要措施

4.1 保護意識，保護措施

隨著城市化發展和步伐不斷加快，臺站觀測環境受到的干擾和破壞越來越嚴重，影響了地震監控效能。地震監測環境保護是一項長期任務，地震臺站和地震工作主管部門肩負著重要職責與任務，同時也需要政府和有關部門、社會公眾共同的努力。《中華人民共和國防震減災法》《安徽省防震減災條例》等法規和行政規范性文件，共同構成依法保護地震臺站監測設施和觀測環境的法規體系。

4.2 加強外線路維護和數據預處理

綜合分析黃山臺歷年觀測資料，可以發現場地環境是影響最大且持續時間最長的一個因素，因此要加強外線路的巡察維護工作，同時加強數據預處理。

5 ?結語

綜合黃山臺歷年觀測數據分析，影響地電阻率觀測的最主要因素是場地環境變換帶來的干擾，測區長期的施工建設導致數據連續率、完整率、精度長期處于較差水平，且環境保護工作繁重，嚴重影響了觀測效能，凸顯了新形勢下地震臺環境保護的重要性。另一方面是觀測系統本身故障干擾，但是這類干擾容易識別和修復。因此就要加強政策法規宣傳同有關部門加強溝通交流，同時還要加強數據預處理以提高觀測資料的準確度和穩定性。

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