浚縣地電阻率觀測站EW向數據異常分析

張達 郭少峰

摘 要：浚縣地電阻率觀測數據自2017年5月開始，到2019年9月，每次強降雨或者長時間降雨過后，EW向電阻率均出現大幅下降階變異常。針對異常進行排查，依據三維影響系數在地表的分布，排除或鎖定干擾源，為下一步的實驗提供參考和數據支持。

關鍵詞：H型電性結構;三維影響系數;絕緣電阻;接地電阻

中圖分類號：P315.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）28-0156-03

Abnormal Analysis of EW Direction Data of Earth Resistivity

Observation Station In Xunxian County

ZHANG Da GUO Shaofeng

（Xunxian Seismostation of Henan Province，Hebi Henan 456250）

Abstract： from May 2017 to September 2019， the observation data of earth resistivity in Junxian county showed a significant step-by-step decrease in EW direction resistivity after each heavy rainfall or long-term rainfall. In order to provide reference and data support for the next step of the experiment， we should check the anomalies and eliminate or lock the interference source according to the distribution of three-dimensional influence coefficient on the surface.

Keywords： H-type electrical structure;three-dimensional influence coefficient;insulation resistance;grounding resistance

浚縣地電阻率觀測場地位于新華夏系的一級構造單元太行山隆起與華北凹陷交接處，地處魯西隆起、太行山隆起及開封斷塊之間，構造單元以塊狀結構為主，凹凸相間。東有濮陽斷塊，為一北東向菱形塊體，其北界為磁縣—大名斷裂，南界為新鄉—商丘斷裂，西有太行山山前斷裂與太行山隆起接壤，東為聊蘭斷裂與魯西隆起分界。區域地層受青羊口和湯西斷裂帶、東西向的安陽南斷裂控制，海拔為58m，浚縣臺距離活動構造湯東斷裂僅25km左右。

電測深曲線類型為H型，實測電測深曲線完整、無嚴重畸變，主要電性層分層明顯。兩個方向的電測深曲線基本吻合，差別不大，說明該場地地下土層基本水平展布，無大的變異[1]。在7層電性層中，第5電性層埋深為185m，推測為泥灰巖，如表1所示。

浚縣臺地電阻率觀測站于2013年11月30日建成，2014年初投入運行。浚縣地電觀測的布極方式采用對稱四極法，共布設NS、EW兩個測道，觀測室偏離布極區中心的距離為180m。供電電極距為1km，測量電極距為300m，裝置系數[K]為2.382km，電極均采用900mm×900mm×8mm的鉛板電極，外線路采用地埋方式，電極埋設深度3.0m。

1 異常概述

浚縣地電阻率觀測數據自2017年5月開始，到2019年9月，每次強降雨或者長時間降雨過后，EW向電阻率均出現大幅下降階變，EW向變化幅度為-0.6%～-1.0%，而NS向未出現形態基本一致的準同步變化。降雨過后幾天或一周左右，觀測數據逐漸恢復到變化前的狀態。對比分析發現，2016年EW向電阻率觀測數據在降雨期間未出現此變化。

浚縣臺工作人員在國家局地電臺網中心和省局電磁學科組的指導下，于2019年5月到現場開展了異常核實工作。其間對觀測系統進行仔細檢查，對臺站周邊環境進行詳細檢查，對可能導致地電阻率出現變化的各種因素進行深入分析。

2 異常數據分

2.1 異常產生的初步判斷

浚縣臺地電阻率EW向異常變化開始于2017年5月，基本特征為下降階變，下降幅度為-0.6%～-1.0%，NS測向未出現這種變化。根據觀測資料的變化情況，對可能的影響因素進行初步分析。從異常特征看，僅有EW向下降階變，另外一個測向未出現，這說明觀測系統的公用部分不存在干擾因素，考慮到僅有EW向出現異常，認為EW向的觀測場地或者外線路可能存在干擾因素。

2.2 觀測系統工作狀態檢查

為了落實異常變化原因，多次與省局電磁學科組和國家地電臺網中心交流、溝通，經討論，初步認為異常狀況與東供電極附近安裝的噴灌車接地三角鐵軌有關。臺站工作人員先后于2019年6月按電磁臺站運行規范對地電阻率進行觀測系統檢查和觀測環境調查，未發現測區環境有明顯改變。

依據地電阻率異常落實規范要求，人們需對臺站觀測儀器進行標定、觀測線路漏電、接地電阻和避雷系統進行檢查。6月28日對觀測系統進行了全面的季度檢查。

現場檢查觀測系統，結果符合規范要求，觀測系統工作及外線路工作正常。在對供電極和測量極監測過程中未發現漏電、接地、絕緣電阻不良等干擾現象。初步分析認為，異常狀況可能與東供電極附近安裝的噴灌車接地三角鐵軌有關。

2019年6月27日，浚縣出現大范圍降雨。在降雨前、降雨中、降雨后對東供電及噴灌車接地三角鐵軌進行漏電、絕緣電阻、接地電阻檢查。結果顯示，鐵軌接地電阻在雨前、雨中、雨后分別為4、2.3、1.7Ω。

3 地電阻率三維影像系數試驗

為進一步判斷噴灌車接地三角鐵軌在降雨對EW向地電阻率觀測是否存在影響，筆者決定在東供電極附近做地電阻率三維影像系數試驗。

3.1 試驗原理

在三維空間上，地表地電阻率觀測影像系數在測量極和供電極之間存在近似半橢球的負區域，其余區域為正，如圖1所示。

2019年6月29架設備測道，在鐵軌兩側埋設備用電極與主機并行觀測。2019年6月30日在東供電極勘察處2個埋設電極埋設，測量1和測量2兩個點，如圖2所示。

第一次試驗時間為7月10日至8月26日，在測量1點埋設電極，架設試驗1測道，與主機EW測道并行觀測。電極埋設深度2.7m，電極接地電阻12.1Ω符合規范要求。

第二次試驗時間為9月7日至10月10日，把電極移動至觀測點2，架設試驗2測道，與主機EW測道并行觀測。電極埋設深度為2.7m，電極接地電阻為12.3Ω，符合規范要求。

2.2 試驗結果

試驗1測道供電極埋設測量1點和試驗2測道供電極埋設測量2點，兩次試驗期間都發生降雨事件，試驗1鐵軌位于影響系數正值區域，試驗2鐵軌位于影響系數負值區域。結果備用測道兩次試驗觀測曲線變化均與主機測道觀測數據一致，如圖3、圖4所示。從試驗結果來看，降雨與東西向地電阻率觀測數據下降變無直接關系。

3 結論

本次試驗結果基本排除了浚縣臺EW向地電阻率出現的下降階變是噴灌車接地三角鐵軌降雨后誘發的可能。由于浚縣地電阻率觀測臺東西向測道存在多重干擾源和異常的不確定性，東西向地電阻率出現下降階變，需進一步排查、證實，排除干擾因素。

參考文獻：

[1]解滔，盧軍.地電阻率三維影響系數及其應用[J].地震地質，2015（4）：1125-1135.