仙女山臺地電場干擾因素及分析

羅文韜++易江

摘 要：本文選取仙女山臺站2009-2013年地電場觀測數據，對其中出現的各種常見干擾變化進行了簡單梳理和闡述。針對已知的干擾情況，2014年對臺站地電場觀測場地進行了重新選址，并安裝一套新的地電場觀測系統。新址地勢較高，很好的解決了原址地勢低洼較易受潮和人為干擾問題。目前新地電場儀器觀測數據質量良好，通過新舊儀器對比觀測，逐步發現和解決各種干擾問題，確保數據穩定、可靠、連續。

關鍵詞：地電觀測；干擾因素；異常識別；仙女山臺站

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.206

1 臺站地電場介紹

仙女山臺站地電觀測始于2008年10月，場地位于武隆縣仙女山國家森林公園深腹部，地處喀斯特區域，熔巖發育（多有漏斗型空洞或怪狀石灰巖），水分及導電離子易流失，土壤偏堿性，地電阻率高，終年濕潤、多雨、霧大、多雷擊，海拔1810m，夏季平均氣溫24℃。觀測場地地勢平坦開闊，觀測環境良好，無明顯干擾。觀測儀器為ZD9A—II型數字地電儀，采樣率為1分鐘，電極布設如圖1。地電場外線路使用2.5mm2銅芯電纜，鋪設方式為穿塑料管埋地，埋深為0.5-0.8m；導線電阻<20Ω/km，外線路對地絕緣電阻≥800M?。電極采用Pb-PbCl2圓柱形固體不極化電極，尺寸大小為25.0/2.5（cm），埋深2.2m。

2 資料質量

通過對同一測向不同極距的測道數據在時域上進行相關分析，計算相關系數來衡量在同一方向上的不同測道數據變化趨勢，若相關系數不高，表明測區可能存在干擾或測量裝置存在問題。相關系數的計算公式如式（1）所示，其中和為兩個測道的分鐘測量數據，和為其對應小時均值數據。

（1）

由公式（1）計算2009-2013年臺站地電場三測向長短極距觀測數據的相關系數結果（如表1）可見，觀測系統剛投入運行時，相關系數良好，隨著時間的推移，由于電極老化、線路老化等原因，相關系數下降幅度增大。雖然2012年對地電場進行了全面的線路檢查，并用瀝青對地電場信號線接頭處進行了絕緣密封處理后，相關系數有所回升，但2013年數據質量仍然繼續下降。

3 干擾分析

隨著“十五”數字化儀器的普及，儀器靈敏度和采樣率得到提高，觀測數據中的其它信息如降雨、雷電、工頻干擾、季節變化和震前異常信息等記錄也隨之增加，通過對臺站地電場觀測數據的整理和總結，發現主要干擾類型有：

①磁暴干擾。磁暴干擾是地電場觀測中比較明顯的干擾因素[1]。通常為全球性的強烈地磁場擾動，地球外部磁場變化會引起相應的大地電場變化，磁暴時地電場會記錄到信號幅度大、頻率高的劇烈擾動變化。磁暴異常的特點為地電場的六個測向都同步觀測到形態相似、幅值也很相近的異常變化曲線。

②雷電、降雨干擾。臺站地電觀測場地附近有洼地和深坑，雨季時積水嚴重，造成數據形態異常[2]。同時附近還有輸電線路，電極接線處易受雷擊。2012、2015年分別進行了防雷改造，增加電源避雷器和信號防雷器，并在接地模塊和水平接地極四周敷設物理降阻劑，情況有所好轉。

③電極極化。電極為地電場觀測的探頭，是觀測系統中的關鍵部件，電極好壞直接決定了觀測數據質量的好壞。臺站地電場雖采用Pb-PbCl2固體不極化電極，埋深2.2米，但由于觀測場地的復雜環境和臺站終年濕潤多雨的氣候，電極實際壽命大打折扣。電極極化后，電位開始變大、穩定性變差，數據呈現單向漂移。

④人為干擾。近年來，仙女山旅游人氣越來越高，人流量加大、景區各項基礎建設施工、汽車或觀光車經過，造成臺站地電觀測受到影響，數據呈不同程度的突跳和尖峰。

⑤線路接觸不良。臺站海拔較高，晝夜溫差大，易造成塑料老化，加之氣候濕潤水汽重使得金屬容易生銹，以致線路接觸不良。通過對信號線接頭重新進行絕緣處理，并用瀝青進行密封處理后，數據質量有所回升，但并未徹底解決問題。

4 總結

仙女山臺站地電場初建時觀測系統良好，能反應真實的大地電場正常日變化，能清晰的記錄磁暴，長短極距的同步性也較好。隨著時間的推移，電極線路未得到良好保養，電極極化、線路老化等問題日益凸顯。景區人流量的增加和各種景觀建設工程施工，使得地電場數據經常出現突跳、臺階、漂移和毛刺等現象。

參考文獻：

[1]史紅軍.地電場觀測過程中的干擾因素分析[J].東北地震研究，2009，25（02）：54-55.

[2]郭建芳，周劍青，佟鑫等.地電場觀測中的干擾分析[J].華北地震科學，2011，29（04）：39-40.

作者簡介：羅文韜（1991-），男，云南昭通人，本科，主要從事地震監測及運行維護工作。