蒙城地震台地电场观测干扰排查应

允翔 薛志明 汪继林

摘 要：蒙城地震台大地电场观测于2000年1月投入使用以来，观测系统，数据资料稳定连续。观测数据在2012年12月突然出现不明原因干扰，NS测向、EW测向及N45W测向长短极距出现突跳和锯齿形变化。通过一系列的外线路检查及数据分析，寻找干扰产生的原因。

关键词：大地电场 干扰 不明原因

中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（b）-0036-03

目前，我国地震台站的地电场外线路的走线基本采用架空式或地埋式，外线路较长，仪器容易遭受雷击等不确定因素，给我们观测数据、科学研究带来了极大的困难。同时，随着我国经济的发展，地震台站的电磁观测环境更趋于多样和复杂，观测区周边的工农业生产及生活用电设备等对地漏电产生的干扰都会对地电场信号产生影响，这种干扰信号叠加在正常的地电场变化中，影响观测资料的质量。另一方面，随着“中国数字化地震观测网络”的建成运转，全国地震台站的数字化程度大大提高了。由于数字化仪器的采样率、灵敏度等指标的大大提高，同时地电场观测系统本身易受周边电磁场环境、自然气候等因素干扰的特点，观测中的干扰因素也就随之增多了，这使得如何準确识别地电场异常变化并排除干扰成为一个十分复杂的课题。同时，如何通过对异常数据的分析，较快地排查干扰，及时做出应急措施，也是保证仪器正常工作，观测数据连续、稳定、可靠的当务之急。

1 地电场观测系统

蒙城地震台位于安徽省西北部的蒙城县境内，坐落在黄柏山上。海拔高度约50m。周边有狼山、尖山等小山，北西向的涡河断裂带从台站东南侧通过，地质构造较为复杂。蒙城地震台大地电场观测系统于1999年12月份建成，并于2000年1月份正式投入使用。观测系统采用中国地震预测研究所研制的智能化、数字化ZD9A-Ⅱ地电场仪，采样率为1次/min，布极方法采用共用电极长短极距法，如图1所示，有3个分向，其分别为：NS向长、短极距，EW向长、短极距，长极距为226m，短极距为113m，斜长极距为320m，斜短极距为160m。

外线路走线采用架空式，电极埋深深度为1.8m。ZD8M地电仪与ZD9A-Ⅱ大地电场仪同场观测。观测区内地势比较平坦，观测环境良好，周边无明显干扰源，观测系统的建设以及布极区内的环境状况都符合地震台站观测环境技术要求。

2 地电场干扰

蒙城地震台在2012年12月突然出现一种不明原因的干扰，地电场观测曲线明显不正常。NS测向、EW测向及N45W测向长短极距出现突跳和锯齿形变化，其出现的时间有早有晚，上升或下降后的持续时间也有长有短，且变化幅度呈现一定的比例关系，NS测向较另外两个测向，曲线变化相对较弱，如图2所示。

3 观测系统以及台站内部排查

经过多次外线路巡检，以及观测系统检查，基本排除线路以及观测系统故障造成本次干扰的可能性。在接下来的台站内部漏电排查中，通过拉闸断电等方式也排除了台站内部存在漏电干扰的可能性。

4 干扰源的理论分析

由于干扰出现在冬季，且每次干扰出现的时间都在早上8点之前，晚上18：00之后，恰好是一天当中较寒冷的时段，因此初步推断可能是取暖设备漏电造成的，既然大致确定了干扰源，如何确定干扰源的位置，成为本次漏电排查工作的重中之重，目前国内地电场观测系统是多方向、多极距的布极方式，其观测资料成为了排查干扰源的主要线索。

蒙城地震台地电场的布极方式为L型布极方式，由此采用同时观测两个方向的地电场分量进行矢量合成，即可确定干扰源的大致方位。一般情况下，我们选取两个相互正交的方向进行矢量合成。在进行矢量合成之前，我们首先分析下地电场的曲线图，由于外加干扰造成NS侧项数值变小，根据电势与电场强度的物理关系，可判断出该外加电场在南北方向分解为由被北指向南。同理，由于外加干扰造成EW侧项数值变大，因此可判断出该外加电场在东西方向分解为由被西指向东，如图3所示。

（1）

（2）

5 干扰方向的确定

干扰源与各电极的距离不相同，因此电场的各测道受干扰的程度也不相同。判断干扰源大致方位。利用前兆处理软件提取干扰事件各个测向不同极距上的幅度值，根据各方向受干扰幅度的比值，通过理论计算从而确定干扰源的方位角。

把表1中的数据代入公式（2），可得出以下结论：

由表2可以看出a的角度范围在19.9°～30.2°之间。至此，我们得到了干扰源的大致方向。接下来我们进一步探讨干扰源距离O点的距离。

6 干扰源位置的计算

因为干扰源在长短极距上的变化形态基本一致，我们假设Q为EW方向的等效干扰源，且与电极在一条直线上。O为地电场观测装置的中心电极，A'为EW方向短极距电极，A为EW方向的长极距电极，d1、d2、d3分别为干扰源Q到电极O，电极A及电极A的距离。

，因为L=d2-d3，设，则，由此可得，最后，d1=d3+2L。

7 实地排查与结论

根据理论计算的结果，我们对黄柏村进行了排查，为了方便排查工作的开展，首先，我们连同当地供电部门对黄柏村的变压器220V输出端进行断电测试，当断电时，干扰消失。经过供电部门测试，排除了变压器自身故障的可能性。接下来，对黄柏村进行挨家挨户排查过程中，发现农村用电线路复杂，线路老化及私接乱搭现象相对较严重，随着冬天用电量的急剧增加，取暖设备接地漏电极有可能是造成本次干扰的重要原因。本次排查工作虽未找到确切干扰源，但是所作的分析、计算与实际排查结果基本相符，表明该方法用于干扰排查工作是可行的。

参考文献

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