昆明地震臺形變觀測干擾分析

馮瓊松 楊玲英 楊艷珠

（中國云南650204昆明基準地震臺）

昆明地震臺形變觀測干擾分析

馮瓊松 楊玲英 楊艷珠

（中國云南650204昆明基準地震臺）

分析生物、氣象、儀器工作狀態、周圍抽水灌水、道路施工和車輛噪聲等干擾因素，對昆明地震臺形變觀測曲線產生的影響，并介紹了部分實際工作中的識別及排除方法。

形變觀測；干擾；方法

0 引言

昆明地震臺是云南省地震局的Ⅰ類觀測臺站，現有兩套“十五”期間建設的數字化形變觀測儀器，分別是DSQ型水管儀和SS-Y型伸縮儀，2006年6月底進行安裝，7月1日正式觀測。兩套形變儀器自安裝運行以來，工作性能穩定，數據連續率達99.9%以上，能清晰記錄傾斜及應變固體潮。但2012年12月以來，DSQ型水管儀、SS-Y型伸縮儀觀測儀器的記錄圖形開始出現大量臺階、數據突跳。2013年1月到5月天天出現數據突跳，6月以來，突跳時有時無。我們對不同干擾因素所引起的固體潮記錄曲線異常變化加以分析總結，以供其他地震臺站借鑒排查，快速識別形變干擾，做好地短臨跟蹤工作。

1 臺站洞體觀測環境

昆明地震臺（以下簡稱昆明臺）位于昆明市北郊黑龍潭，海拔1 952 m。在臺站前方100 m處有一個2 000 m2的觀測湖。洞的主體為凵字型，長73 m；有6個支洞，支洞主長71 m，最深處距洞口為47 m；覆蓋層約30—50 m厚。洞內溫度約15℃，日變化小于0.1℃，年溫差0.5℃，相對濕度約93%。從兩套形變儀器的安裝條件看，昆明臺山洞條件適合形變儀器安裝。近幾年由于城市面積擴大以及高速公路建設，直接影響到昆明臺地震前兆觀測記錄。

2 干擾分析

從昆明臺形變近幾年固體潮畸變發現，兩套形變儀器容易受外界因素干擾。為正確識別此類信息，及時準確捕捉短臨異常，對出現的形變異常做分析，掌握特點，用以區別地震異常與干擾。

2.1 生物因素

生物因素可分為人為因素或動物因素，只要人或動物進入，都會對形變儀器記錄造成影響。

2.1.1 人為干擾。人為因素對洞室形變的干擾是不可避免的，人體散熱使洞室內溫度升高、人員走動引起洞腔內靜止的空氣流動，從而產生儀器兩端液面氣壓變化不平衡的結果，在觀測曲線上常表現為突跳現象（王梅等，2004；雷登學，2012）。昆明臺的前兆洞室里不時會有其他工作人員進洞檢測儀器，無論進洞時間長短，均對形變儀器產生一定影響。圖1（a）是2013年10月23日有人進洞室一個小時左右檢測搬弄儀器，引起DSQ水管北南向數據出現突跳和臺階。進洞時間越長，突跳和臺階越大，為了保證儀器的正常記錄，應減少人為進洞。

2.1.2 老鼠干擾。老鼠無意觸碰記錄儀器，使記錄曲線發生臺階、突跳等，若影響太大，會使觀測曲線失去觀測意義。昆明臺山洞由于冬暖夏涼，適合老鼠蝸居，不時有老鼠光臨。圖1（b）和圖1（c）分別為2011年10月20日老鼠引起的DSQ型水管儀、SS-Y型伸縮儀東西向記錄圖形異常，經過排查，除掉老鼠后，記錄曲線恢復正常，其后密封儀器室的門，老鼠干擾不再發生。

圖1 昆明臺形變觀測資料生物因素干擾異常Fig.1 Anomalies caused by man-made interferences at Kunming Seismic Station

2.2 氣象因素

昆明臺洞室較破舊，雨季總有大量雨水滲透，對形變觀測儀影響較大。對形變觀測的影響主要是雨水滲透巖層裂隙，使巖石孔隙體積發生膨脹，地表發生不規則變化（張凌空，1995；楊紹富，2012），導致曲線呈上升趨勢，意味著降雨給地表一個伸張的力。雷雨干擾主要表現為數據突跳，而連續強降雨會引起數據曲線出現突變性拐折趨勢性上升，上升幅度隨降雨量增加而增加。昆明臺DSQ水管儀和SS-Y伸縮儀記錄受雷電、強降雨干擾數據曲線呈突跳、突變性拐折上升趨勢，見圖2。大雨過后記錄恢復正常形態。該自然干擾無法避免，只要平時填好工作日志，就容易辨別異常原因。

圖2 昆明臺形變觀測資料氣象干擾的異常Fig.2 Anomalies caused by lightning and strong rainfall in different components recorded by extensometer at Kunming Seismic Station

2.3 儀器工作狀態

在觀測過程中，形變觀測儀因標定、超量程、雷擊等出現觀測曲線異常、缺數等現象。

2.3.1 儀器標定。由于前兆儀器規范要求，工作人員在一段時間內要對儀器各項指標進行校準標定。由于儀器不穩定和質量問題，有時要反復標定，多次進洞調試儀器會造成數據曲線異常，是工作人員對DSQ型水管儀進行標定，當天記錄曲線出現階變異常，見圖3（a）。根據形變學科組數字化資料預處理技術要求，對已知干擾引起的觀測值變化均作預處理，以保證資料連續使用。為了避免長時間的調試標定，需要改進儀器質量。

2.3.2 超量程回調。昆明臺形變觀測儀數據量程在（-2 000—+2 000 mV）范圍內，超出量程記錄不到任何信息。數據接近量程限時要及時調回，用力太大會把儀器拉出格。圖3（b）是2013年3月25日工作人員在調水管儀北南向量程（零位）時記錄曲線出現異常。

本想有一番作為的“黃金時期”被荒廢，其家人也受到牽連。湯甲真雖身心俱憊，但堅信終有一天會“重見天日”。

2.3.3 雷擊導致保險燒壞。每年雷雨季節，昆明臺前兆觀測電源保險絲不時遭受雷擊，從而引發儀器故障，圖3（c）是2011年10月28日前兆記錄室保險被雷擊壞，導致SS-Y型伸縮儀記錄收數不正常，數據出現亂碼。昆明臺前兆需要改進供電線路，避免雷電進入。

圖3 昆明臺形變觀測資料工作狀態干擾異常Fig.3 Anomalies caused by instrument failure in different components recorded by extensometer at Kunming Seismic Station

2.4 抽水灌水

昆明臺前方100 m處有一個2 000 m2的觀測湖，雨季湖里積水，干季會給湖里灌水，均會造成形變記錄曲線異常，表現形式是曲線陡然上升或下降。抽水影響更明顯，圖 4是2013年11月10日由于原觀測井抽水注入池塘，從而引起形變數據的異常變化。積水和降雨的影響原理相同，均為雨水滲入，使地表體積膨脹，意味著給地表一個伸張的力，記錄曲線出現突變性拐折后趨勢性上升。而抽水是地表收縮，使得地表發生不規則變化，意味著給地表一個壓縮的力，記錄曲線出現突變性拐折后趨勢性下降。

圖4 昆明臺形變觀測資料積水、抽水干擾的異常Fig.4 Anomalies caused by pumping interference at Kunming Seismic Station

2.5 交通施工和車輛噪聲

昆明臺形變觀測儀記錄曲線近年來突然出現大量臺階、數據突跳，調查周邊環境，得知2012年12月至2013年6月昆明繞城高速公路西北段主線施工，其中一段距昆明臺直線距離僅800多米。DSQ型水管儀和SS-Y型伸縮儀記錄曲線數據突跳時間，與施工時間，在高速公路竣工前后，由連續規律干擾，轉變為瞬時不規律干擾，且時間段不固定。認定DSQ型水管儀和SS-Y型伸縮儀記錄曲線上不定時出現的大量臺階和數據突跳，可能是修路施工和通車后車載壓力及噪聲干擾引起。通過查閱資料，施工對前兆觀測資料的影響是存在的，主要表現為觀測曲線出現顯著地固體潮圖像畸變，并且伴有較大幅度的突跳和臺階變化（趙小賀等，2009；吳利軍等，2013）。 圖5是昆明地震臺DSQ型水管儀和SS-Y型伸縮儀東西向修路影響的觀測資料。

圖5 昆明臺形變觀測資料修路干擾的異常Fig.5 Graphics before Kunming beltway construction at Kunming Seismic Station

2.6 不明原因干擾

在對昆明臺形變資料的觀測分析中，發現某些異常無法排查，與地震無明顯對應關系。圖6是2011年9月9日形變記錄曲線上出現的異常，過后自然恢復正常。此現象時常出現，需要工作人員提高業務水平，努力查找原因。

圖6 昆明臺形變觀測資料不明原因干擾異常Fig.6 Unexplained anomalies components at Kunming Seismic Station

3 結論

通過對昆明臺干擾因素分析，發現生物因素、周圍抽水灌水、儀器工作狀態的某些影響可以避免，而氣象因素、道路施工和車輛噪聲干擾客觀存在，可以剔除。為了避免更多干擾影響，儀器需要提高質量，改進線路，工作人員需提高業務水平，認真寫工作日志，精心維護儀器。認真排除干擾，是地震工作者仍需研究的課題。

雷登學，張建武，田野登，等.肅南地震臺形變觀測資料干擾識別與排除［J］.地震地磁觀測與研究，2012，33（1）：49-52.

李希亮.山東形變固體潮數字化資料的干擾因素分析［J］.高原地震，2008，20（3）：36-41.

王梅，李峰，李向陽，等.數字化形變觀測干擾識別［J］.大地測量與地球動力學，2004，24（1）：94-98.

吳利軍，周立明，張中五，等.三旗臺Sacks體應變干擾分析與震例研究［J］.防災科技學院學報，2013，15（3）：41-44.

楊紹富.地形變測量在我國地震預報中的應用研究及進展［J］.高原地震，2012，24（1）：33-36.

張凌空.降雨對體應變的干擾［J］.地殼形變與地震，1995，15（3）：78-73.

趙小賀，盧雙玲，馮志軍，等.洞體形變數字化觀測干擾分析［J］.地震地磁觀測與研究，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

馮瓊松（1976—），女，云南昆明人，工程師，主要從事地震前兆形變觀測技術工作

中國地震局三結合課題資助

本文收到日期：2015-06-16