仙女山台地电场干扰因素及分析

罗文韬++易江

摘 要：本文选取仙女山台站2009-2013年地电场观测数据，对其中出现的各种常见干扰变化进行了简单梳理和阐述。针对已知的干扰情况，2014年对台站地电场观测场地进行了重新选址，并安装一套新的地电场观测系统。新址地势较高，很好的解决了原址地势低洼较易受潮和人为干扰问题。目前新地电场仪器观测数据质量良好，通过新旧仪器对比观测，逐步发现和解决各种干扰问题，确保数据稳定、可靠、连续。

关键词：地电观测；干扰因素；异常识别；仙女山台站

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

1 台站地电场介绍

仙女山台站地电观测始于2008年10月，场地位于武隆县仙女山国家森林公园深腹部，地处喀斯特区域，熔岩发育（多有漏斗型空洞或怪状石灰岩），水分及导电离子易流失，土壤偏碱性，地电阻率高，终年湿润、多雨、雾大、多雷击，海拔1810m，夏季平均气温24℃。观测场地地势平坦开阔，观测环境良好，无明显干扰。观测仪器为ZD9A—II型数字地电仪，采样率为1分钟，电极布设如图1。地电场外线路使用2.5mm2铜芯电缆，铺设方式为穿塑料管埋地，埋深为0.5-0.8m；导线电阻<20Ω/km，外线路对地绝缘电阻≥800M?。电极采用Pb-PbCl2圆柱形固体不极化电极，尺寸大小为25.0/2.5（cm），埋深2.2m。

2 资料质量

通过对同一测向不同极距的测道数据在时域上进行相关分析，计算相关系数来衡量在同一方向上的不同测道数据变化趋势，若相关系数不高，表明测区可能存在干扰或测量装置存在问题。相关系数的计算公式如式（1）所示，其中和为两个测道的分钟测量数据，和为其对应小时均值数据。

（1）

由公式（1）计算2009-2013年台站地电场三测向长短极距观测数据的相关系数结果（如表1）可见，观测系统刚投入运行时，相关系数良好，随着时间的推移，由于电极老化、线路老化等原因，相关系数下降幅度增大。虽然2012年对地电场进行了全面的线路检查，并用沥青对地电场信号线接头处进行了绝缘密封处理后，相关系数有所回升，但2013年数据质量仍然继续下降。

3 干扰分析

随着“十五”数字化仪器的普及，儀器灵敏度和采样率得到提高，观测数据中的其它信息如降雨、雷电、工频干扰、季节变化和震前异常信息等记录也随之增加，通过对台站地电场观测数据的整理和总结，发现主要干扰类型有：

①磁暴干扰。磁暴干扰是地电场观测中比较明显的干扰因素[1]。通常为全球性的强烈地磁场扰动，地球外部磁场变化会引起相应的大地电场变化，磁暴时地电场会记录到信号幅度大、频率高的剧烈扰动变化。磁暴异常的特点为地电场的六个测向都同步观测到形态相似、幅值也很相近的异常变化曲线。

②雷电、降雨干扰。台站地电观测场地附近有洼地和深坑，雨季时积水严重，造成数据形态异常[2]。同时附近还有输电线路，电极接线处易受雷击。2012、2015年分别进行了防雷改造，增加电源避雷器和信号防雷器，并在接地模块和水平接地极四周敷设物理降阻剂，情况有所好转。

③电极极化。电极为地电场观测的探头，是观测系统中的关键部件，电极好坏直接决定了观测数据质量的好坏。台站地电场虽采用Pb-PbCl2固体不极化电极，埋深2.2米，但由于观测场地的复杂环境和台站终年湿润多雨的气候，电极实际寿命大打折扣。电极极化后，电位开始变大、稳定性变差，数据呈现单向漂移。

④人为干扰。近年来，仙女山旅游人气越来越高，人流量加大、景区各项基础建设施工、汽车或观光车经过，造成台站地电观测受到影响，数据呈不同程度的突跳和尖峰。

⑤线路接触不良。台站海拔较高，昼夜温差大，易造成塑料老化，加之气候湿润水汽重使得金属容易生锈，以致线路接触不良。通过对信号线接头重新进行绝缘处理，并用沥青进行密封处理后，数据质量有所回升，但并未彻底解决问题。

4 总结

仙女山台站地电场初建时观测系统良好，能反应真实的大地电场正常日变化，能清晰的记录磁暴，长短极距的同步性也较好。随着时间的推移，电极线路未得到良好保养，电极极化、线路老化等问题日益凸显。景区人流量的增加和各种景观建设工程施工，使得地电场数据经常出现突跳、台阶、漂移和毛刺等现象。

参考文献：

[1]史红军.地电场观测过程中的干扰因素分析[J].东北地震研究，2009，25（02）：54-55.

[2]郭建芳，周剑青，佟鑫等.地电场观测中的干扰分析[J].华北地震科学，2011，29（04）：39-40.

作者简介：罗文韬（1991-），男，云南昭通人，本科，主要从事地震监测及运行维护工作。