肃南台伸缩仪干扰识别

席立峰，王小娟

（1.甘肃省地震局肃南地震台，甘肃 肃南 734400；2.甘肃省地震局，甘肃 兰州 730000）

肃南台伸缩仪干扰识别

席立峰1，王小娟2

（1.甘肃省地震局肃南地震台，甘肃 肃南 734400；2.甘肃省地震局，甘肃 兰州 730000）

收集整理了肃南台SS-Y洞体应变伸缩仪自观测以来的观测资料，论述了气压、雷电、洞室进人、仪器故障及附加载荷等干扰因素对数字化应变高频记录的影响及其机理。为利用数字化资料及时识别干扰、准确捕捉短临地震异常提供了可借鉴的经验。

地球物理；肃南台；伸缩仪；干扰；异常变化；潮汐因子

1 概述

伸缩仪的工作原理测量的是水平面与地壳表面相对两点间的变化量。由于其测量结果与地震的孕育发生有着极为密切的关系，历来受到国内外地震预测探索者门的关注［1-5］。但是，由于伸缩仪观测一般是建设在地表的山洞当中，也就不可避免的会受到各种各样的干扰影响，使得观测值当中不但包含有来自地球内部的信息，还包含有不同程度的干扰信息［6-8］，例如：人为干扰、仪器故障干扰、观测环境变化干扰、海洋潮汐干扰、天气变化干扰等。从目前认知水平的情况来看，干扰形成的各种异常变化当中，有一部分可以确定，如：停电、仪器故障等，还有一部分干扰和地震前兆不能完全区分，使前兆异常的判定存在很大的难度。因此，在现今以归纳观测事实为主流的地震预测与分析的现状下，对历史观测资料当中的干扰进行再分析是寻找干扰特征和机理的一种方法。本文主要通过对肃南地震台（简称肃南台）伸缩仪所受到的各种干扰情况的统计，来分析如何从肃南台水管倾斜观测当中剔除干扰异常，发现地震前兆异常，从而为地震预测提供依据。

2 肃南台情况简介

肃南台隶属甘肃省地震局。始建于1970年，伸缩仪观测始于2007年，初始仪器型号为SS-Y应变伸缩仪，自2008年1月1日起开始正式观测。台站位于祁连山脚下，高台－肃南间隐伏活动断裂及祁连山地震带的交汇部位。观测山洞台基为泥质砂岩，山洞进深170m，顶层覆盖42m。洞内年温差0.2℃以内，日温差0.05℃以内。

3 资料分析

3.1 正常背景

表1是2008-2015年的调和分析结果。NS分量半日主波M2的年尺度潮汐因子变化情况分为两段（在2012年12月31日维修NS分量标定器，标定格值由10.8178×10-10/mV变为10.9543×10-10/mV），2008-2012年在1.5998-1.5753之间，2013-2015年在1.1583-1.0620之间，中误差在0.0268以内；EW分量半日主波M2的年尺度潮汐因子在1.1967-1.1515之间，中误差在0.0114以内。潮汐因子较为稳定，内精度较高，达到了优秀观测资料的行列。

表1 2008-2015年的调和分析结果

图1是没有干扰的任意一天观测曲线，从形态上可以清晰的看到固体潮汐，曲线记录光滑美观。

图1 伸缩仪分钟值曲线

3.2 地震波记录情况

伸缩仪不仅能清晰记录到固体潮汐变化，而且能记录到震时地震波的变化。笔者对2008年以来的全球7级以上地震、全国6级以上地震和甘肃省及邻区4级以上地震时的记录地震波情况进行了统计，记录的地震次数统计结果见表2。对大于200km的3.0～4.5级左右的地震，肃南台的水管仪均记录不到地震波。

表2 伸缩仪记录地震情况统计表

图2 夏洛特皇后群岛地区Ms7.7级地震

图2是记录到发生在北京时间2012年10月28日11时04分夏洛特皇后群岛地区 （北纬52.8,西经131.9）Ms7.7级地震,震源深度20km。

3.3 干扰分析

数字化观测与模拟观测相比较，加强了观测数据信息的及时传送性和降低了人为错误的发生机率，但采样和显示方式的不同，造成了固体潮曲线特征的数字化观测与模拟资料有所不同。为了能够及时并正确的辨认出此类图形，将其与地震短临地震异常区分，我们收集整理了2008-2015年肃南台伸缩仪的数字化观测资料。

3.3.1 大风干扰

大风对倾斜固体潮的影响是由于气压波动造成密封洞腔内的空气振荡，引起钵体表面的气流扰动，从而改变了仪器液面的压力，使液面随之响应。在数字化观测上的表现是观测值出现上下波动的变化。此外，仪器也可以观测到强劲、持续的大风对山体的牵动作用，其具体表现为固体潮畸变。

2011年02月 26日甘肃境内发生了一次强沙尘暴天气，这是一次典型的气压波动产生的干扰。在26日00时00分后气压变化了约15 hPa，伸缩仪观测曲线产生了持续波动，最大幅度为1.7ms，如图3所示。

图3 大风干扰

3.3.2 雷电干扰

雷电干扰对伸缩仪的观测造成的影响主要有两种：一、强雷电发生时容易击坏仪器的电子部件，造成坏数的产生，有时甚至直接击坏关键部位造成停测；二、一般的雷电的干扰，主要是对固体潮的变化形态产生影响，出现畸变等现象。

图4 雷电干扰

图4是2009年6月17日雷电对肃南台伸缩仪NS、EW两个测向造成干扰，形成畸变的记录波形。3.3.3 山洞渗水干扰

2012年07月16日由于肃南县突降暴雨，造成形变山洞渗水，伸缩仪NS分量密封腔体内瞬间涌入大量雨水，致使伸缩仪NS分量观测曲线出现大幅度的单向漂移，两天以后（2012年07月18日），才逐渐开始向正常观测趋势恢复。

肃南台形变山洞渗水后，伸缩仪影响如此之大，主要原因是此山洞的基岩为泥质砂岩，当雨水流到仪器墩附近时，很容易就顺着隔震槽渗入基岩当中，导致基岩松散，仪器墩周围岩石松软，于是就产生了大幅度的漂移现象，如图5所示。

教研组对于教师开展教学活动来说，是十分重要的，它是网络教研活动的基础。教研活动能够将教师与学生进行紧密结合，加强两者的联系，从而为教研活动扫清障碍。在教研组中，教师可以进行备课，并与其他教师在线讨论等。

图5 山洞渗水干扰

3.3.4 观测山洞进人干扰

在2015年10月31日观测人员进洞检修山洞电源时，对伸缩仪的NS、EW测向造成了测值突跳的干扰，突跳的最大值分别为7.0ms、3.0ms，如图6所示。

图6 人员进洞干扰

人员进洞对伸缩仪记录的固体潮干扰形成的突跳，不是人体负荷使地表倾斜所致，而是人员进入非隔离洞室引起气流扰动。人员进洞可能造成的干扰有两种：（1）体重负荷影响，此影响一般情况下较小；（2）人体散热、走动引起的洞腔静止空气运动影响，是人员进洞产生干扰变化的主要因素。如果此段时间数据能采集到秒值，则更能揭示问题的实质。

3.4 仪器故障

4 讨论

形变测量受多种因素影响，其中包含了气象变化、人为作用、仪器故障及未知的诸多情况，使得干扰排除成为识别异常的一项必不可少的工作。但在目前的认识水平下，有一些干扰的形态与地震前兆形态极为相似，给干扰与前兆的判定带来很大困难，因此需要观测人员不断的总结经验，分析干扰的形成因素，判断干扰的类型，对各种干扰在第一时间给出比较明确的标注。比如：人员进洞干扰、检修仪器、山洞渗水、雷电干扰、调零、气压干扰、台站周围环境变化［9-12］等比较明确的干扰现象，观测人员应该及时准确地在观测日志和工作日志当中做出明确的标注。这样就不会浪费资料分析人员的精力来确认这些干扰变化了。对那些不容易分辨的干扰或异常变化，观测人员也要尽可能的做出判断，比如：首先要确认此时观测仪器是否工作正常，排除仪器故障因素；其次要对周围的观测环境进行调查，判断此异常变化是否与观测环境有关；最后要将这些排查判断的过程和依据详细的形成调查报告，随观测结果进行提交，让资料分析人员能够拿到第一手资料，对此异常现象进行进一步分析确认。

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