延邊地震臺(tái)數(shù)字形變儀觀測(cè)中的干擾分析

韓忠民，樸 杰，金正燮，李承雪

吉林省延邊地震臺(tái)，吉林延邊 133003

0 引言

延邊地震臺(tái)形變站2000年安裝DSQ型水管傾斜儀和SS-Y型伸縮儀觀測(cè)項(xiàng)目，并于2002年增加VS型垂直擺觀測(cè)項(xiàng)目。三套數(shù)字化儀器以分鐘采樣率工作，每日生成分鐘值、整點(diǎn)值采樣數(shù)據(jù)，能記錄到清晰的傾斜、應(yīng)變固體潮汐、震前異常信息。多年來(lái)三套形變前兆數(shù)字化儀器運(yùn)行情況較好，γ均值中誤差及外精度、相對(duì)噪聲水平M1等指標(biāo)均達(dá)到較高水平，為地震監(jiān)測(cè)提供了可信度較高的形變觀測(cè)資料。

在地震前兆觀測(cè)中，正確地認(rèn)識(shí)和排除觀測(cè)資料中的各種干擾是準(zhǔn)確捕捉地震異常信息的前提。本文對(duì)影響數(shù)字形變儀儀觀測(cè)曲線形態(tài)的干擾進(jìn)行列出與分析，以期達(dá)到正確認(rèn)識(shí)觀測(cè)資料的目的。

1 形變站山洞概況

延邊地震臺(tái)地處我國(guó)唯一的深震區(qū)、舉世矚目的長(zhǎng)白山火山就在轄區(qū)內(nèi)。形變站位于，離延吉市10km的帽兒山山根處。 形變觀測(cè)洞室位于延吉市帽兒山防空洞里面，其山洞長(zhǎng)300m、臺(tái)基為安山巖，巖體完整，山洞覆蓋層110m，洞內(nèi)年溫度變化±0.2℃，日溫變幅小于0.03℃，相對(duì)濕度小于90%。臺(tái)站觀測(cè)墩均根據(jù)儀器的安裝要求設(shè)計(jì)建造。附近沒(méi)有居民點(diǎn)，主要干擾來(lái)自大風(fēng)和暴雨。

放置安裝數(shù)字形變儀的洞室，洞長(zhǎng)300m，中間有4道水泥密封門(mén)和五道塑鋼門(mén)，用聚乙烯泡沫板做保溫罩密封儀器。可以排除環(huán)境因素直接對(duì)儀器的影響和儀器自身的不穩(wěn)定等因素。

2 自然干擾因素

2.1 降雨干擾

降雨對(duì)地傾斜觀測(cè)影響較大，影響方式也較復(fù)雜。其機(jī)制可能是巖石不規(guī)則的裂隙經(jīng)過(guò)雨水滲透后，體積發(fā)生膨脹，空隙壓改變，使巖石產(chǎn)生不均勻變形。由于水體存在，負(fù)荷增加，造成傾斜。而巖石的滲水強(qiáng)弱則與巖性、巖石裂隙大小、含水量、降雨量、覆蓋厚度、植被好壞等諸因素有關(guān)。

延邊地震臺(tái)形變站在帽兒山山洞內(nèi)。山洞雖然防水處理比較好，也沒(méi)有滲水現(xiàn)象，但帽兒山植被比較差的原因受降雨影響比較大。

圖1為2002年7月21日暴雨前后一段時(shí)間的分鐘值曲線圖。圖中可以看出，暴雨之前19日～20日兩向記錄曲線并沒(méi)有漂移，但暴雨之后21日～25日記錄曲線嚴(yán)重漂移，26日起趨于穩(wěn)定。這種現(xiàn)象每年暴雨時(shí)多次重復(fù)出現(xiàn)。

圖1 暴雨前后水管儀EW、NS向分鐘值圖

2.2 大風(fēng)影響

大風(fēng)影響多造成曲線起毛、變粗或出現(xiàn)串珠狀，有時(shí)也為鋸齒狀。這種形態(tài)的出現(xiàn)在于大風(fēng)使儀器墩與儀器產(chǎn)生共振脈動(dòng)或由于洞室密封不嚴(yán)，使空氣產(chǎn)生振蕩，影響到儀器本體所致。其脈動(dòng)大小與風(fēng)的振動(dòng)頻率和儀器的自振周期有關(guān)。

圖2為2002年10月27日大風(fēng)時(shí)水管儀與垂直擺NS向分鐘值圖，圖中可以看出，儀器的NS分量波動(dòng)比較嚴(yán)重，與西南風(fēng)相對(duì)應(yīng)。

圖2 大風(fēng)時(shí)水管儀與垂直擺NS向分鐘值圖

2.3 雷雨影響

雷雨時(shí)氣壓突變、濕度有變化等都對(duì)形變儀產(chǎn)生干擾。這些干擾因素能引起溫度短時(shí)間突變。當(dāng)溫度突變時(shí)，將使儀器各部分產(chǎn)生不均勻變化，尤其是地傾斜儀基座與調(diào)節(jié)螺絲均為金屬材料制造，具有良好的導(dǎo)熱性。由于儀器的靈敏度較高，溫度不均勻?qū)?dǎo)致儀器各部分受熱不一，而使其形變并引起局部地傾斜。

雷電對(duì)數(shù)字化儀器均能造成一定影響，強(qiáng)雷電時(shí)儀器常被擊壞。強(qiáng)雷電導(dǎo)致記錄曲線產(chǎn)生突跳、臺(tái)階、毛刺等干擾。確認(rèn)不是異常信息的情況下，這些均可以進(jìn)行預(yù)處理。

3 人為干擾因素

3.1 人員進(jìn)山洞觀測(cè)室

調(diào)儀器、標(biāo)定、儀器維修等需要觀測(cè)人員進(jìn)山洞觀測(cè)室。因進(jìn)觀測(cè)室人數(shù)不等、時(shí)間長(zhǎng)短不一，其受影響的干擾圖像也就千差萬(wàn)別。此類(lèi)影響為臺(tái)站預(yù)先所知，并有詳細(xì)記載，通常輕易識(shí)別。人員進(jìn)山洞造成的各種干擾，在于人進(jìn)洞室開(kāi)門(mén)時(shí)形成了空氣對(duì)流，人進(jìn)入洞室后，由于人體溫通常高于洞室溫度近20°C，因而會(huì)很快產(chǎn)生熱擴(kuò)散，隨著人進(jìn)洞室的時(shí)間增長(zhǎng)，溫度亦逐漸升高，空氣對(duì)流也加快，從而影響到擺體。室溫的升高也會(huì)造成儀器各部分和基墩不均勻變形。

圖3 調(diào)儀器時(shí)伸縮儀EW、NS向受干擾分鐘值圖

圖3為2008年6月8日受干擾的伸縮儀EW、NS向分鐘值圖。當(dāng)時(shí)只是調(diào)水管儀，但因跟伸縮儀之間距離進(jìn)，伸縮儀也受到人員進(jìn)洞干擾。圖中突跳部分就是觀測(cè)人員進(jìn)洞工作時(shí)間。

3.2 抽水影響

抽水將使巖石、土壤中空隙水減少并逐漸形成一個(gè)漏斗區(qū)，從而造成不均勻的沉降。漏斗區(qū)的大小與補(bǔ)給水源的發(fā)育條件有關(guān)，并隨抽水時(shí)間的增長(zhǎng)而加大。一般情況下，抽水停止后，隨補(bǔ)給水的補(bǔ)足水位逐漸恢復(fù)，地傾斜記錄也隨之恢復(fù)。

3.3 爆破影響

爆破震相與地震破壞震相不同，它除了出現(xiàn)脈動(dòng)外，在記錄圖上常形成錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。

3.4 供電系統(tǒng)干擾

儀器系統(tǒng)主機(jī)的供電采用UPS供電，這種供電方式可以去除諧波對(duì)記錄的影響，但使用大功率生活設(shè)備時(shí)也對(duì)儀器造成諧波干擾，導(dǎo)致記錄曲線畸變。因此本站觀測(cè)設(shè)備供電線路和臺(tái)站生活用電線路分開(kāi)，避免對(duì)儀器的諧波干擾。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)延邊地震臺(tái)數(shù)字形變儀受干擾現(xiàn)象分析和列舉的一些典型圖例，分析了其干擾特征。有助于我們?cè)诘卣甬惓７治鲋刑蕹蓴_，為在觀測(cè)資料分析及預(yù)報(bào)工作中提取映震信息提供參考。

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