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(shù)據(jù)資料穩(wěn)定連續(xù)。觀測數(shù)據(jù)在2012年12月突然出現(xiàn)不明原因干擾，NS測向、EW測向及N45W測向長短極距出現(xiàn)突跳和鋸齒形變化。通過一系列的外線路檢查及數(shù)據(jù)分析，尋找干擾產(chǎn)生的原因。

關(guān)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(shù)據(jù)、科學(xué)研究帶來了極大的困難。同時，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，地震臺站的電磁觀測環(huán)境更趨于多樣和復(fù)雜，觀測區(qū)周邊的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電設(shè)備等對地漏電產(chǎn)生的干擾都會對地電場信號產(chǎn)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(zhì)量。另一方面，隨著“中國數(shù)字化地震觀測網(wǎng)絡(luò)”的建成運轉(zhuǎn)，全國地震臺站的數(shù)字化程度大大提高了。由于數(shù)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(fù)雜的課題。同時，如何通過對異常數(shù)據(jù)的分析，較快地排查干擾，及時做出應(yīng)急措施，也是保證儀器正常工作，觀測數(shù)據(jù)連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的當務(wù)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(nèi)，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(cè)通過，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)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(yù)測研究所研制的智能化、數(shù)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(nèi)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(shè)以及布極區(qū)內(nèi)的環(huán)境狀況都符合地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求。

2 地電場干擾

蒙城地震臺在2012年12月突然出現(xiàn)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(xiàn)突跳和鋸齒形變化，其出現(xiàn)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(xiàn)一定的比例關(guān)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(nèi)部排查

經(jīng)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(nèi)部漏電排查中，通過拉閘斷電等方式也排除了臺站內(nèi)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(xiàn)在冬季，且每次干擾出現(xiàn)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(shè)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(nèi)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(cè)項數(shù)值變小，根據(jù)電勢與電場強度的物理關(guān)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(cè)項數(shù)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(jù)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(shù)據(jù)代入公式（2），可得出以下結(jié)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(shè)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(shè)，則，由此可得，最后，d1=d3+2L。

7 實地排查與結(jié)論

根據(jù)理論計算的結(jié)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?shù)毓╇姴块T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(jīng)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(xiàn)農(nóng)村用電線路復(fù)雜，線路老化及私接亂搭現(xiàn)象相對較嚴重，隨著冬天用電量的急劇增加，取暖設(shè)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(jié)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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