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安徽省黄山地震台地电与体应变同机柜干扰浅析

作者:未知

  【摘 要】黄山台地电仪因受雷电干扰,稳流源内部保险丝烧断,更换仪器后发现体应变数据在地电测数时产生突跳,而测数结束后恢复正常。故通过对台站体应变、地电仪器进行分析,对观测仪器等影响因素进行核实排查,分析线路、仪器漏电等情况,找到干扰原因并努力将干扰降到最低。
  【关键词】体应变;地电;干扰
  中图分类号: TU45 文献标识码: A 文章编号: 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
  黃山台体应变、地电阻率仪自安装启用后,获得了宝贵的观测资料。判断一个地震台站观测资料出现的异常变化是否是地震前兆异常,需要判断这些异常是否满足地震前兆的3个必要判据:1)有正常背景;2)非干扰影响;3)与地震有关[1-2],全面分析其变化特征和干扰因素是有效使用这些前兆资料、提取前兆异常的基础。本文基于2017-2018年体应变数据受地电测数干扰情况,从仪器自身、外部线路等方面分析产生干扰原因,为前兆数据异常的排查手段提供一些基础性资料。
  1 台址资料概况
  1.1 台址构造
  黄山地震台是位于安徽省黄山市屯溪区黎阳镇黎山村的省属地震台站,经度:118.280278°E、纬度:29.706111°N。测区地形地貌为山地丘陵、地下无活动断层,测区高差约小于3米,无深大沟壑穿过。1976年,根据国家局(76)震台第044号文件,确定在皖南地区建设黄山(屯溪)地震台,8月台站开始选址,台站位于黄山市黎阳镇狮子山,9月投建,开始观测时间为1977年10月1日。目前我台在职员工4人,台站位于城乡结合部,交通和生活条件较为便利。供水为自来水,供电为市电。台站主要观测手段有地电阻率、体应变,辅助手段有气象三要素观测。
  1.2 地质条件
  黄山地震台地处皖南山区屯溪、休宁盆地,近东西向的休宁断裂和北东向的宁国-绩溪断裂从台址附近通过,台址岩性为砂岩,属新生界,第四系(Q4)。
  2 黄山台观测仪器简介
  2.1 地电阻率简介
  黄山地震台地电阻率自1977年开始投入观测,至今经过两次仪器更新。1984年10月1日以前用DDC-2A型电子自动补偿仪,1984年10月1日至2012年11月用DDC-2B型电子自动补偿仪,2012年11月进行数字化改造,开始使用ZD8M型地电阻率仪。黄山地震台地电阻率布极方法采用了对称四极法,供电极A、B极距是1000m,测量极M、N极距200m,供电极电极埋深1.8m,装置系数K=3.770,布设NS、EW两个测道,布极中心距观测室370m。黄山地震台地电观测室位于台站办公楼二楼西边,与测震、形变共用同一观测室,面积54m2左右。地电观测机柜位于观测室西墙角,机柜内有线路接线、避雷器、观测仪器,线路布局符合规范要求。2017年观测室内温度介于5℃至26℃,湿度介于50%—69%之间。
  2017年全年采用ZD8M地电阻率仪观测,观测线路采用水泥电线杆架空方式,台站观测室到各电极的外线使用绝缘单股铜芯线。外线电阻≤20Ω/km,导线抗拉强度≥28kg/mm2,线杆之间的距离约为25m,对地绝缘电阻符合规范要求。电阻率观测有NS、EW向两个测道,采用对称四极布设方法,电极为100cm×100cm的铅板,平铺在坑底,电极埋深1.8m。接地电阻变化范围一般为2-5欧姆。外线路采用绝缘单股铜芯线,供电极距1km,测量极距0.2km。线路以水泥电线杆架空。
  仪器整机由微处理器控制,具有准确度高、动态范围大、抗干扰能力强、长期稳定性好、观测程序改动方便等优点。该机采用了特殊的测量方法,使地电阻率的测值基本不受环境条件和时间的影响,这对地震预测有重要的意义。
  2.2 体应变简介
  目前台站使用的TJ-II型体积式钻孔应变仪由中国地震局北京地壳应力研究所研制而成,台站初次钻孔工作于2009年7月6日开始,2009年7月14日结束,钻孔深度为62米。因2011年3月11日日本9.0级地震产生应力过大导致仪器损坏,于2011年6月8日进行二次钻井,10日结束,钻孔深度至68米。第二台套TJ-II型体积式钻孔应变仪于2011年7月21日成功安装,2011年11月17日更换气压探头,使用至今。地壳的构造运动、地球的固体潮汐作用、气压变化、以及地下水位及其温度的变化、以及人类的活动等都将造成地壳中的应力(应变)变化,钻孔应力应变地震监测预报关心的是构造运动引起的地壳中的应力(应变)变化,需要对影响测值变化的各种因素同时进行为辅助观测[3],黄山台体应变共输出4路数据:第一路是体应变,第二路是水位,第三路是气压,第四路是室温。   相较于其他观测仪器,体应变仪显著的优点有:
  1)能给出小区域内地壳应变场时空分布细微变化的图像;
  2)观测具有良好的高频特性与高灵敏度的兼顾性;
  3)能有效地降低气象的和人为的地面干扰,较深钻孔能削弱地表大量裂隙带来的干扰与不稳定性;
  4)容易选点,占地面积小,有助于布设合理的台网;
  5)观测仪器易于日常维护;
  6)能开展多种物理量的综合观测。
  3 干扰分析
  从近几年台站产出的体应变观测资料中发现,体应变观测主要受到三大类干扰因素影响:一是气象因素和地下水位的影响;二是观测环境的影响;三是供电、仪器故障影响。在此着重分析近一年以来黄山台体应变数据因地电仪器测数时段产生的突跳情况。
  2017年8月6日,因遭受雷击,我台观测室地电阻率仪WL6稳流源内部保险丝烧断,8月17日更换稳流源后,体应变数值变小后,干扰情况愈加明显,而干扰仅出现在地电测数时,待地电测数结束又恢复正常。考虑到数据产生突跳发生仅在地电测数时,而其余时间均正常,故从以下方面逐一分析排查干扰原因。
  线路老化,外壳脱落。线路老化,外层保护层脱落,可能发生线路缠绕,内芯接触现象。地电阻率观测每次测数会造成漏电,对体应变数据造成一定幅度干扰。经检查观测室内各线路接头接触良好,对主机内部各模块进行检查,各接头接触良好。
  仪器自身存在漏电,同机柜干扰。如仪器自身漏电,机柜内部线路绝缘性并不良好,每当有一定的电流脉冲过后均会对体应变仪器内部造成一定冲击。导致数据出现不同程度的突跳与台阶。故尝试将仪器移出机柜,体应变数据波动变小,可以确定同一机柜内部稳流源漏电对体应变观测造成干扰。
  而2018年2月13日更换地电主机后,干扰再次产生。故考慮到第三种可能性。接同一市电。因台站UPS故障,地电仪器与体应变仪器同接市电,在地电测数时,市电压变动,对体应变数据产生干扰。
  2018年3月13日,更换UPS后,将地电阻率仪器接入市电,体应变仪器接入UPS,进行测数观测后发现,干扰消失。
  【参考文献】
  [1]邱泽华.关于地震前兆的判据问题[J].大地测量与地球动力学,2010,30(S2):1-6.
  [2]苏恺之,李海亮,张钧,等.2003.钻孔地应变观测新进展[M].北京:地震出版社:1-131.
  [3]李杰,邹钟毅,闫德桥,等.2003.数字化钻孔体应变干扰机理及异常分析[J].地震研究,26(3):230-238.
  [4]张凌空,何世海,刘北顺.1996.体应变观测中的气压干扰机制和排除方法研究[J].地震,2(20):144-152.
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