安徽省黃山地震臺地電與體應(yīng)變同機柜干擾淺析

譚笑　李本有　李章　方寧新

【摘 要】黃山臺地電儀因受雷電干擾，穩(wěn)流源內(nèi)部保險絲燒斷，更換儀器后發(fā)現(xiàn)體應(yīng)變數(shù)據(jù)在地電測數(shù)時產(chǎn)生突跳，而測數(shù)結(jié)束后恢復(fù)正常。故通過對臺站體應(yīng)變、地電儀器進行分析，對觀測儀器等影響因素進行核實排查，分析線路、儀器漏電等情況，找到干擾原因并努力將干擾降到最低。

【關(guān)鍵詞】體應(yīng)變;地電;干擾

中圖分類號： TU45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）26-0042-003

【Abstract】Due to the disturbance of thunder and lightning，the internal fuse of the stable current source was broken.After replacing the instrument，it was found that the body strain data jumped when the geoelectric data was measured，and the measured data returned to normal after completion.Therefore，by analyzing the station body strain and geoelectric instruments，verifying and checking the influencing factors such as observation instruments，analyzing the circuit and instrument leakage，finding the cause of interference and trying to minimize the interference.

【Key words】Body strain;Geoelectric;Interference

0 引言

黃山臺體應(yīng)變、地電阻率儀自安裝啟用后，獲得了寶貴的觀測資料。判斷一個地震臺站觀測資料出現(xiàn)的異常變化是否是地震前兆異常，需要判斷這些異常是否滿足地震前兆的3個必要判據(jù)：1）有正常背景;2）非干擾影響;3）與地震有關(guān)[1-2]，全面分析其變化特征和干擾因素是有效使用這些前兆資料、提取前兆異常的基礎(chǔ)。本文基于2017-2018年體應(yīng)變數(shù)據(jù)受地電測數(shù)干擾情況，從儀器自身、外部線路等方面分析產(chǎn)生干擾原因，為前兆數(shù)據(jù)異常的排查手段提供一些基礎(chǔ)性資料。

1 臺址資料概況

1.1 臺址構(gòu)造

黃山地震臺是位于安徽省黃山市屯溪區(qū)黎陽鎮(zhèn)黎山村的省屬地震臺站，經(jīng)度：118.280278°E、緯度：29.706111°N。測區(qū)地形地貌為山地丘陵、地下無活動斷層，測區(qū)高差約小于3米，無深大溝壑穿過。1976年，根據(jù)國家局（76）震臺第044號文件，確定在皖南地區(qū)建設(shè)黃山（屯溪）地震臺，8月臺站開始選址，臺站位于黃山市黎陽鎮(zhèn)獅子山，9月投建，開始觀測時間為1977年10月1日。目前我臺在職員工4人，臺站位于城鄉(xiāng)結(jié)合部，交通和生活條件較為便利。供水為自來水，供電為市電。臺站主要觀測手段有地電阻率、體應(yīng)變，輔助手段有氣象三要素觀測。

1.2 地質(zhì)條件

黃山地震臺地處皖南山區(qū)屯溪、休寧盆地，近東西向的休寧斷裂和北東向的寧國-績溪斷裂從臺址附近通過，臺址巖性為砂巖，屬新生界，第四系（Q4）。

2 黃山臺觀測儀器簡介

2.1 地電阻率簡介

黃山地震臺地電阻率自1977年開始投入觀測，至今經(jīng)過兩次儀器更新。1984年10月1日以前用DDC-2A型電子自動補償儀，1984年10月1日至2012年11月用DDC-2B型電子自動補償儀，2012年11月進行數(shù)字化改造，開始使用ZD8M型地電阻率儀。黃山地震臺地電阻率布極方法采用了對稱四極法，供電極A、B極距是1000m，測量極M、N極距200m，供電極電極埋深1.8m，裝置系數(shù)K=3.770，布設(shè)NS、EW兩個測道，布極中心距觀測室370m。黃山地震臺地電觀測室位于臺站辦公樓二樓西邊，與測震、形變共用同一觀測室，面積54m2左右。地電觀測機柜位于觀測室西墻角，機柜內(nèi)有線路接線、避雷器、觀測儀器，線路布局符合規(guī)范要求。2017年觀測室內(nèi)溫度介于5℃至26℃，濕度介于50%—69%之間。

2017年全年采用ZD8M地電阻率儀觀測，觀測線路采用水泥電線桿架空方式，臺站觀測室到各電極的外線使用絕緣單股銅芯線。外線電阻≤20Ω/km，導(dǎo)線抗拉強度≥28kg/mm2，線桿之間的距離約為25m，對地絕緣電阻符合規(guī)范要求。電阻率觀測有NS、EW向兩個測道，采用對稱四極布設(shè)方法，電極為100cm×100cm的鉛板，平鋪在坑底，電極埋深1.8m。接地電阻變化范圍一般為2-5歐姆。外線路采用絕緣單股銅芯線，供電極距1km，測量極距0.2km。線路以水泥電線桿架空。

儀器整機由微處理器控制，具有準(zhǔn)確度高、動態(tài)范圍大、抗干擾能力強、長期穩(wěn)定性好、觀測程序改動方便等優(yōu)點。該機采用了特殊的測量方法，使地電阻率的測值基本不受環(huán)境條件和時間的影響，這對地震預(yù)測有重要的意義。

2.2 體應(yīng)變簡介

目前臺站使用的TJ-II型體積式鉆孔應(yīng)變儀由中國地震局北京地殼應(yīng)力研究所研制而成，臺站初次鉆孔工作于2009年7月6日開始，2009年7月14日結(jié)束，鉆孔深度為62米。因2011年3月11日日本9.0級地震產(chǎn)生應(yīng)力過大導(dǎo)致儀器損壞，于2011年6月8日進行二次鉆井，10日結(jié)束，鉆孔深度至68米。第二臺套TJ-II型體積式鉆孔應(yīng)變儀于2011年7月21日成功安裝，2011年11月17日更換氣壓探頭，使用至今。地殼的構(gòu)造運動、地球的固體潮汐作用、氣壓變化、以及地下水位及其溫度的變化、以及人類的活動等都將造成地殼中的應(yīng)力（應(yīng)變）變化，鉆孔應(yīng)力應(yīng)變地震監(jiān)測預(yù)報關(guān)心的是構(gòu)造運動引起的地殼中的應(yīng)力（應(yīng)變）變化，需要對影響測值變化的各種因素同時進行為輔助觀測[3]，黃山臺體應(yīng)變共輸出4路數(shù)據(jù)：第一路是體應(yīng)變，第二路是水位，第三路是氣壓，第四路是室溫。

相較于其他觀測儀器，體應(yīng)變儀顯著的優(yōu)點有：

1）能給出小區(qū)域內(nèi)地殼應(yīng)變場時空分布細(xì)微變化的圖像;

2）觀測具有良好的高頻特性與高靈敏度的兼顧性;

3）能有效地降低氣象的和人為的地面干擾，較深鉆孔能削弱地表大量裂隙帶來的干擾與不穩(wěn)定性;

4）容易選點，占地面積小，有助于布設(shè)合理的臺網(wǎng);

5）觀測儀器易于日常維護;

6）能開展多種物理量的綜合觀測。

3 干擾分析

從近幾年臺站產(chǎn)出的體應(yīng)變觀測資料中發(fā)現(xiàn)，體應(yīng)變觀測主要受到三大類干擾因素影響：一是氣象因素和地下水位的影響;二是觀測環(huán)境的影響;三是供電、儀器故障影響。在此著重分析近一年以來黃山臺體應(yīng)變數(shù)據(jù)因地電儀器測數(shù)時段產(chǎn)生的突跳情況。

2017年8月6日，因遭受雷擊，我臺觀測室地電阻率儀WL6穩(wěn)流源內(nèi)部保險絲燒斷，8月17日更換穩(wěn)流源后，體應(yīng)變數(shù)值變小后，干擾情況愈加明顯，而干擾僅出現(xiàn)在地電測數(shù)時，待地電測數(shù)結(jié)束又恢復(fù)正常。考慮到數(shù)據(jù)產(chǎn)生突跳發(fā)生僅在地電測數(shù)時，而其余時間均正常，故從以下方面逐一分析排查干擾原因。

線路老化，外殼脫落。線路老化，外層保護層脫落，可能發(fā)生線路纏繞，內(nèi)芯接觸現(xiàn)象。地電阻率觀測每次測數(shù)會造成漏電，對體應(yīng)變數(shù)據(jù)造成一定幅度干擾。經(jīng)檢查觀測室內(nèi)各線路接頭接觸良好，對主機內(nèi)部各模塊進行檢查，各接頭接觸良好。

儀器自身存在漏電，同機柜干擾。如儀器自身漏電，機柜內(nèi)部線路絕緣性并不良好，每當(dāng)有一定的電流脈沖過后均會對體應(yīng)變儀器內(nèi)部造成一定沖擊。導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)不同程度的突跳與臺階。故嘗試將儀器移出機柜，體應(yīng)變數(shù)據(jù)波動變小，可以確定同一機柜內(nèi)部穩(wěn)流源漏電對體應(yīng)變觀測造成干擾。

而2018年2月13日更換地電主機后，干擾再次產(chǎn)生。故考慮到第三種可能性。接同一市電。因臺站UPS故障，地電儀器與體應(yīng)變儀器同接市電，在地電測數(shù)時，市電壓變動，對體應(yīng)變數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。

2018年3月13日，更換UPS后，將地電阻率儀器接入市電，體應(yīng)變儀器接入UPS，進行測數(shù)觀測后發(fā)現(xiàn)，干擾消失。

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