蒙城地震臺地電場觀測干擾排查應

允翔 薛志明 汪繼林

摘 要：蒙城地震臺大地電場觀測于2000年1月投入使用以來，觀測系統(tǒng)，數據資料穩(wěn)定連續(xù)。觀測數據在2012年12月突然出現不明原因干擾，NS測向、EW測向及N45W測向長短極距出現突跳和鋸齒形變化。通過一系列的外線路檢查及數據分析，尋找干擾產生的原因。

關鍵詞：大地電場 干擾 不明原因

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（b）-0036-03

目前，我國地震臺站的地電場外線路的走線基本采用架空式或地埋式，外線路較長，儀器容易遭受雷擊等不確定因素，給我們觀測數據、科學研究帶來了極大的困難。同時，隨著我國經濟的發(fā)展，地震臺站的電磁觀測環(huán)境更趨于多樣和復雜，觀測區(qū)周邊的工農業(yè)生產及生活用電設備等對地漏電產生的干擾都會對地電場信號產生影響，這種干擾信號疊加在正常的地電場變化中，影響觀測資料的質量。另一方面，隨著“中國數字化地震觀測網絡”的建成運轉，全國地震臺站的數字化程度大大提高了。由于數字化儀器的采樣率、靈敏度等指標的大大提高，同時地電場觀測系統(tǒng)本身易受周邊電磁場環(huán)境、自然氣候等因素干擾的特點，觀測中的干擾因素也就隨之增多了，這使得如何準確識別地電場異常變化并排除干擾成為一個十分復雜的課題。同時，如何通過對異常數據的分析，較快地排查干擾，及時做出應急措施，也是保證儀器正常工作，觀測數據連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的當務之急。

1 地電場觀測系統(tǒng)

蒙城地震臺位于安徽省西北部的蒙城縣境內，坐落在黃柏山上。海拔高度約50m。周邊有狼山、尖山等小山，北西向的渦河斷裂帶從臺站東南側通過，地質構造較為復雜。蒙城地震臺大地電場觀測系統(tǒng)于1999年12月份建成，并于2000年1月份正式投入使用。觀測系統(tǒng)采用中國地震預測研究所研制的智能化、數字化ZD9A-Ⅱ地電場儀，采樣率為1次/min，布極方法采用共用電極長短極距法，如圖1所示，有3個分向，其分別為：NS向長、短極距，EW向長、短極距，長極距為226m，短極距為113m，斜長極距為320m，斜短極距為160m。

外線路走線采用架空式，電極埋深深度為1.8m。ZD8M地電儀與ZD9A-Ⅱ大地電場儀同場觀測。觀測區(qū)內地勢比較平坦，觀測環(huán)境良好，周邊無明顯干擾源，觀測系統(tǒng)的建設以及布極區(qū)內的環(huán)境狀況都符合地震臺站觀測環(huán)境技術要求。

2 地電場干擾

蒙城地震臺在2012年12月突然出現一種不明原因的干擾，地電場觀測曲線明顯不正常。NS測向、EW測向及N45W測向長短極距出現突跳和鋸齒形變化，其出現的時間有早有晚，上升或下降后的持續(xù)時間也有長有短，且變化幅度呈現一定的比例關系，NS測向較另外兩個測向，曲線變化相對較弱，如圖2所示。

3 觀測系統(tǒng)以及臺站內部排查

經過多次外線路巡檢，以及觀測系統(tǒng)檢查，基本排除線路以及觀測系統(tǒng)故障造成本次干擾的可能性。在接下來的臺站內部漏電排查中，通過拉閘斷電等方式也排除了臺站內部存在漏電干擾的可能性。

4 干擾源的理論分析

由于干擾出現在冬季，且每次干擾出現的時間都在早上8點之前，晚上18：00之后，恰好是一天當中較寒冷的時段，因此初步推斷可能是取暖設備漏電造成的，既然大致確定了干擾源，如何確定干擾源的位置，成為本次漏電排查工作的重中之重，目前國內地電場觀測系統(tǒng)是多方向、多極距的布極方式，其觀測資料成為了排查干擾源的主要線索。

蒙城地震臺地電場的布極方式為L型布極方式，由此采用同時觀測兩個方向的地電場分量進行矢量合成，即可確定干擾源的大致方位。一般情況下，我們選取兩個相互正交的方向進行矢量合成。在進行矢量合成之前，我們首先分析下地電場的曲線圖，由于外加干擾造成NS側項數值變小，根據電勢與電場強度的物理關系，可判斷出該外加電場在南北方向分解為由被北指向南。同理，由于外加干擾造成EW側項數值變大，因此可判斷出該外加電場在東西方向分解為由被西指向東，如圖3所示。

（1）

（2）

5 干擾方向的確定

干擾源與各電極的距離不相同，因此電場的各測道受干擾的程度也不相同。判斷干擾源大致方位。利用前兆處理軟件提取干擾事件各個測向不同極距上的幅度值，根據各方向受干擾幅度的比值，通過理論計算從而確定干擾源的方位角。

把表1中的數據代入公式（2），可得出以下結論：

由表2可以看出a的角度范圍在19.9°～30.2°之間。至此，我們得到了干擾源的大致方向。接下來我們進一步探討干擾源距離O點的距離。

6 干擾源位置的計算

因為干擾源在長短極距上的變化形態(tài)基本一致，我們假設Q為EW方向的等效干擾源，且與電極在一條直線上。O為地電場觀測裝置的中心電極，A'為EW方向短極距電極，A為EW方向的長極距電極，d1、d2、d3分別為干擾源Q到電極O，電極A及電極A的距離。

，因為L=d2-d3，設，則，由此可得，最后，d1=d3+2L。

7 實地排查與結論

根據理論計算的結果，我們對黃柏村進行了排查，為了方便排查工作的開展，首先，我們連同當地供電部門對黃柏村的變壓器220V輸出端進行斷電測試，當斷電時，干擾消失。經過供電部門測試，排除了變壓器自身故障的可能性。接下來，對黃柏村進行挨家挨戶排查過程中，發(fā)現農村用電線路復雜，線路老化及私接亂搭現象相對較嚴重，隨著冬天用電量的急劇增加，取暖設備接地漏電極有可能是造成本次干擾的重要原因。本次排查工作雖未找到確切干擾源，但是所作的分析、計算與實際排查結果基本相符，表明該方法用于干擾排查工作是可行的。

參考文獻

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