昆明地震台形变观测干扰分析

冯琼松 杨玲英 杨艳珠

（中国云南650204昆明基准地震台）

昆明地震台形变观测干扰分析

冯琼松 杨玲英 杨艳珠

（中国云南650204昆明基准地震台）

分析生物、气象、仪器工作状态、周围抽水灌水、道路施工和车辆噪声等干扰因素，对昆明地震台形变观测曲线产生的影响，并介绍了部分实际工作中的识别及排除方法。

形变观测；干扰；方法

0 引言

昆明地震台是云南省地震局的Ⅰ类观测台站，现有两套“十五”期间建设的数字化形变观测仪器，分别是DSQ型水管仪和SS-Y型伸缩仪，2006年6月底进行安装，7月1日正式观测。两套形变仪器自安装运行以来，工作性能稳定，数据连续率达99.9%以上，能清晰记录倾斜及应变固体潮。但2012年12月以来，DSQ型水管仪、SS-Y型伸缩仪观测仪器的记录图形开始出现大量台阶、数据突跳。2013年1月到5月天天出现数据突跳，6月以来，突跳时有时无。我们对不同干扰因素所引起的固体潮记录曲线异常变化加以分析总结，以供其他地震台站借鉴排查，快速识别形变干扰，做好地短临跟踪工作。

1 台站洞体观测环境

昆明地震台（以下简称昆明台）位于昆明市北郊黑龙潭，海拔1 952 m。在台站前方100 m处有一个2 000 m2的观测湖。洞的主体为凵字型，长73 m；有6个支洞，支洞主长71 m，最深处距洞口为47 m；覆盖层约30—50 m厚。洞内温度约15℃，日变化小于0.1℃，年温差0.5℃，相对湿度约93%。从两套形变仪器的安装条件看，昆明台山洞条件适合形变仪器安装。近几年由于城市面积扩大以及高速公路建设，直接影响到昆明台地震前兆观测记录。

2 干扰分析

从昆明台形变近几年固体潮畸变发现，两套形变仪器容易受外界因素干扰。为正确识别此类信息，及时准确捕捉短临异常，对出现的形变异常做分析，掌握特点，用以区别地震异常与干扰。

2.1 生物因素

生物因素可分为人为因素或动物因素，只要人或动物进入，都会对形变仪器记录造成影响。

2.1.1 人为干扰。人为因素对洞室形变的干扰是不可避免的，人体散热使洞室内温度升高、人员走动引起洞腔内静止的空气流动，从而产生仪器两端液面气压变化不平衡的结果，在观测曲线上常表现为突跳现象（王梅等，2004；雷登学，2012）。昆明台的前兆洞室里不时会有其他工作人员进洞检测仪器，无论进洞时间长短，均对形变仪器产生一定影响。图1（a）是2013年10月23日有人进洞室一个小时左右检测搬弄仪器，引起DSQ水管北南向数据出现突跳和台阶。进洞时间越长，突跳和台阶越大，为了保证仪器的正常记录，应减少人为进洞。

2.1.2 老鼠干扰。老鼠无意触碰记录仪器，使记录曲线发生台阶、突跳等，若影响太大，会使观测曲线失去观测意义。昆明台山洞由于冬暖夏凉，适合老鼠蜗居，不时有老鼠光临。图1（b）和图1（c）分别为2011年10月20日老鼠引起的DSQ型水管仪、SS-Y型伸缩仪东西向记录图形异常，经过排查，除掉老鼠后，记录曲线恢复正常，其后密封仪器室的门，老鼠干扰不再发生。

图1 昆明台形变观测资料生物因素干扰异常Fig.1 Anomalies caused by man-made interferences at Kunming Seismic Station

2.2 气象因素

昆明台洞室较破旧，雨季总有大量雨水渗透，对形变观测仪影响较大。对形变观测的影响主要是雨水渗透岩层裂隙，使岩石孔隙体积发生膨胀，地表发生不规则变化（张凌空，1995；杨绍富，2012），导致曲线呈上升趋势，意味着降雨给地表一个伸张的力。雷雨干扰主要表现为数据突跳，而连续强降雨会引起数据曲线出现突变性拐折趋势性上升，上升幅度随降雨量增加而增加。昆明台DSQ水管仪和SS-Y伸缩仪记录受雷电、强降雨干扰数据曲线呈突跳、突变性拐折上升趋势，见图2。大雨过后记录恢复正常形态。该自然干扰无法避免，只要平时填好工作日志，就容易辨别异常原因。

图2 昆明台形变观测资料气象干扰的异常Fig.2 Anomalies caused by lightning and strong rainfall in different components recorded by extensometer at Kunming Seismic Station

2.3 仪器工作状态

在观测过程中，形变观测仪因标定、超量程、雷击等出现观测曲线异常、缺数等现象。

2.3.1 仪器标定。由于前兆仪器规范要求，工作人员在一段时间内要对仪器各项指标进行校准标定。由于仪器不稳定和质量问题，有时要反复标定，多次进洞调试仪器会造成数据曲线异常，是工作人员对DSQ型水管仪进行标定，当天记录曲线出现阶变异常，见图3（a）。根据形变学科组数字化资料预处理技术要求，对已知干扰引起的观测值变化均作预处理，以保证资料连续使用。为了避免长时间的调试标定，需要改进仪器质量。

2.3.2 超量程回调。昆明台形变观测仪数据量程在（-2 000—+2 000 mV）范围内，超出量程记录不到任何信息。数据接近量程限时要及时调回，用力太大会把仪器拉出格。图3（b）是2013年3月25日工作人员在调水管仪北南向量程（零位）时记录曲线出现异常。

本想有一番作为的“黄金时期”被荒废，其家人也受到牵连。汤甲真虽身心俱惫，但坚信终有一天会“重见天日”。

2.3.3 雷击导致保险烧坏。每年雷雨季节，昆明台前兆观测电源保险丝不时遭受雷击，从而引发仪器故障，图3（c）是2011年10月28日前兆记录室保险被雷击坏，导致SS-Y型伸缩仪记录收数不正常，数据出现乱码。昆明台前兆需要改进供电线路，避免雷电进入。

图3 昆明台形变观测资料工作状态干扰异常Fig.3 Anomalies caused by instrument failure in different components recorded by extensometer at Kunming Seismic Station

2.4 抽水灌水

昆明台前方100 m处有一个2 000 m2的观测湖，雨季湖里积水，干季会给湖里灌水，均会造成形变记录曲线异常，表现形式是曲线陡然上升或下降。抽水影响更明显，图 4是2013年11月10日由于原观测井抽水注入池塘，从而引起形变数据的异常变化。积水和降雨的影响原理相同，均为雨水渗入，使地表体积膨胀，意味着给地表一个伸张的力，记录曲线出现突变性拐折后趋势性上升。而抽水是地表收缩，使得地表发生不规则变化，意味着给地表一个压缩的力，记录曲线出现突变性拐折后趋势性下降。

图4 昆明台形变观测资料积水、抽水干扰的异常Fig.4 Anomalies caused by pumping interference at Kunming Seismic Station

2.5 交通施工和车辆噪声

昆明台形变观测仪记录曲线近年来突然出现大量台阶、数据突跳，调查周边环境，得知2012年12月至2013年6月昆明绕城高速公路西北段主线施工，其中一段距昆明台直线距离仅800多米。DSQ型水管仪和SS-Y型伸缩仪记录曲线数据突跳时间，与施工时间，在高速公路竣工前后，由连续规律干扰，转变为瞬时不规律干扰，且时间段不固定。认定DSQ型水管仪和SS-Y型伸缩仪记录曲线上不定时出现的大量台阶和数据突跳，可能是修路施工和通车后车载压力及噪声干扰引起。通过查阅资料，施工对前兆观测资料的影响是存在的，主要表现为观测曲线出现显著地固体潮图像畸变，并且伴有较大幅度的突跳和台阶变化（赵小贺等，2009；吴利军等，2013）。 图5是昆明地震台DSQ型水管仪和SS-Y型伸缩仪东西向修路影响的观测资料。

图5 昆明台形变观测资料修路干扰的异常Fig.5 Graphics before Kunming beltway construction at Kunming Seismic Station

2.6 不明原因干扰

在对昆明台形变资料的观测分析中，发现某些异常无法排查，与地震无明显对应关系。图6是2011年9月9日形变记录曲线上出现的异常，过后自然恢复正常。此现象时常出现，需要工作人员提高业务水平，努力查找原因。

图6 昆明台形变观测资料不明原因干扰异常Fig.6 Unexplained anomalies components at Kunming Seismic Station

3 结论

通过对昆明台干扰因素分析，发现生物因素、周围抽水灌水、仪器工作状态的某些影响可以避免，而气象因素、道路施工和车辆噪声干扰客观存在，可以剔除。为了避免更多干扰影响，仪器需要提高质量，改进线路，工作人员需提高业务水平，认真写工作日志，精心维护仪器。认真排除干扰，是地震工作者仍需研究的课题。

雷登学，张建武，田野登，等.肃南地震台形变观测资料干扰识别与排除［J］.地震地磁观测与研究，2012，33（1）：49-52.

李希亮.山东形变固体潮数字化资料的干扰因素分析［J］.高原地震，2008，20（3）：36-41.

王梅，李峰，李向阳，等.数字化形变观测干扰识别［J］.大地测量与地球动力学，2004，24（1）：94-98.

吴利军，周立明，张中五，等.三旗台Sacks体应变干扰分析与震例研究［J］.防灾科技学院学报，2013，15（3）：41-44.

杨绍富.地形变测量在我国地震预报中的应用研究及进展［J］.高原地震，2012，24（1）：33-36.

张凌空.降雨对体应变的干扰［J］.地壳形变与地震，1995，15（3）：78-73.

赵小贺，卢双玲，冯志军，等.洞体形变数字化观测干扰分析［J］.地震地磁观测与研究，2009，30（4）：55-62.

Observing interference factors analysis pipe tiltmeter extensometer at Kunming Seismic Station

Feng Qiongsong，Yang Lingying and Yang Yanzhu
（Kunming Radical Seismic Station，Yunnan Province 650204，China）

Here we analyze all kinds of interference factors for anomalies in the observation curve of extensometer at Kunming Seismic Station.It is found that all these factors such as human or animal entrance，meteorological factors，instrument calibration，over range，lightning，pumping or irrigation，road construction and vehicle noise can cause observations anomalies.In addition，some anomalies resulting from unexplained causes that need further research are also presented.

deformation monitoring，disturbance，ways

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.012

冯琼松（1976—），女，云南昆明人，工程师，主要从事地震前兆形变观测技术工作

中国地震局三结合课题资助

本文收到日期：2015-06-16