红池坝地电场观测干扰分析

朱祥

摘 要：文章主要对红池坝地区的地电场观测干扰进行了分析与研究，首先对观测中干扰类型及其形态特征进行了详细分析，然后对该地区的干扰实例进行了调查分析，结果表明：地电场观测对附近的高压线十分敏感，在使用地电场资料进行地震预测时，必须对各种干扰的因素进行仔细的排除。

关键词：地电场；干扰；红池坝地区

中图分类号：P315.73 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0060-02

Abstract： In this paper， the geoelectric field observation interference in Hongjiba area is analyzed and studied. Firstly， the types of interference and its morphological characteristics are analyzed in detail， and then the interference examples in this area are investigated and analyzed. The results show that geoelectric field observation is very sensitive to the nearby high voltage line， and all kinds of interference factors must be eliminated carefully when geoelectric field data are used for earthquake prediction.

Keywords： geoelectric field； interference； Hongchiba area

引言

科学家认为在地震发生前有异常电信号存在，但这些信号混杂于正常大地电场变化的背景中不易识别。所以，排除这些干扰，还原地电场信号的本质特征，是地电场数据应用中必不可少的技术环节[1，2]。由于地电场观测本身容易受区域电磁环境以及气候等因素干扰的影响，这使得如何排除干扰准确识别地电场异常变化，特别是与孕震过程有关的地电场变化成为一个十分复杂的课题。同时也使如何有效地排除一些常见的干扰成为一个有意义的问题[3]。本文以巫溪红池坝地电场观测资料为基础，对其进行分析讨论。

1 干扰类型及形态特征分析

当地电暴扰动强度剧烈时，可以记录到初相、主相和恢复相完整形态，当地电暴强度偏弱时，其变化形态逐渐不清晰，但地电暴不一定都有完整的3个变化形态。除受外空地磁场正常变化影响以外，日常大地电场观测本身容易受区域电磁环境以及气候等因素干扰，随着数字化仪器灵敏度和采样率的提高，数据中夹杂的各类信息随之增多，诸如雷电、降雨、直流供电干扰、气温（或季节）变化等都有可能被记录到，本文通过对红池坝大地电场数据整理，针对日常干扰做了初步总结，认为主要有以下几种类型：

1.1 自然环境变化

主要表现为降雨，雷电等气候因素所造成的影响，往往会引起数据出现高频抖动，趋势性上升或下降。2016年9月24日上午7-9时，因受降雨影响，红池坝地电场各测项出现形态相似的突跳、趋势性变化。

1.2 游散电极

当观测区内有游散电极出现，一种可能为高压直流输电等在测区接地时，将使地电场的观测数据出现强烈的扰动，发生台阶、阶跃、渐变等现象。主要变现为地电场发生高频次脉冲等现象。另一种则是当地居民电线漏电等，表现为发生高频次脉，无日变化形态。在2016年5月4日9-14时，因漏电影响，红池坝地电场各测项均出现了同步的台阶变化。

1.3 外部磁场系变化

外部磁场变化与大地电场有直接的关系，如磁暴、太阳粒子等地球物理活动都会引起电场的变化，一般K值大于5时有响应。表现为持续时间短，变化幅度大等特点。在2016年10月25日17：30-23：50因受地电暴影响，红池坝地电场各测项表现出幅值较大、不规则的阶跃变化及突跳。

2 干扰实例分析

2.1 干扰情况介绍

红池坝地电场自2015年11月底地电场出现异常台阶变化，根据分析研判为游离电极影响。调查周边居民用电情况，初步认为是当地居民煅烧电焊引起，但并未找到具体的干扰源。2016年3月底至8月底，红池坝台地电场东西测向的日相关系数出现大幅突跳（图1），多次出现相关系数连续低于0.9。在对东西向原始长短极距曲线对比时发现，两者相关性下降的主要原因是短极距出现高频突跳，一阶差分后最大幅度约为5-10mv/km。

2017年4月红池坝地电场三个测向的长短极距相关系数较低，特别是东西向相关系数一度低至0.2以下（图2），其中4月13-15日因供电故障观测仪器未工作，待看护重启主机后东西向相关系数持续走低，东西向相关系数较低的原因是东西短极距出现高频干扰信息，5月18-20日刪除了高频信息干扰，并询问了台站看护，未发现观测环境明显变化，未发现干扰源。

2017年红池坝台阶干扰也经常出现，根据2017年该地区4、5月份地电场分钟值曲线中可以发现，4月1-10日较规律台阶变化，台阶从早上9-10点开始，17点左右结束，是典型的漏电干扰，东西和斜道的长短极距台阶变幅基本一致，南北向长短极距变幅有差异，初步怀疑这次规律性台阶变化的漏电点在观测场地的西南方向。5月1-17日，地电场台阶变化仍经常出现，5月18日后台阶出现频率降低。

2.2 干扰调查分析

红池坝地电场测区处于风景区内，周围无工、矿企业，测区周边有几户农户。但由于景区内及周边用电需求，景区内建有变电站、高压输电塔，测区内有3条10kV输电线穿过，其中2条近北南向通过东端短极距，1条近东西向。由于场区内有多条高压线通过，为了测试高压线是否对测区场地有影响以及影响的程度，我们在排除掉地球物理事件、气象因素影响的条件下，采用梯度测试电压的方法，对平行或垂直于通过场区高压线的方式，以5米为间距测试2点间的交流电压。平行于高压线进行测试，目的是在一个不大的范围内，假设场地介质均匀，且在与高压线距离不变的情况下，看测值是否变化稳定；垂直于高压线方向测试的目的，是看在逐渐远离高压线的方向，电压值是否呈衰减的趋势。梯度测试结果如图3。

由此我们可知：

（1）远离高压线的方向测值有明显的衰减规律，且

35kV高压线附近场地交流电压测值明显高于台站测区范围内的测值，说明35kV高压线对场地有明显影响。

（2）东西向黑红线支线对观测场地有较明显的影响，

另外在东西向短极距东端点附近农户用电对观测场地一定影响。但我们挨家断电检查周围农户，并未发现漏电情况。

（3）垂直于黑红线方向并无垂直性衰减特性，但这并不一定表明平行于EW方向的新线对此无影响，这可能因为那个位置的特殊性，尽管垂直于南北向的线路，但也同时和东西向的线路斜交，并穿越而过，从而在穿越点可能会出现干扰变化的峰值。

3 结束语

巫溪红池坝地电场干扰自2015年底就已出现，但至今仍未解决。其干扰的存在一方面由于地势原因所致，台站地处高山牧场，土地潮湿，易受降雨降雪影响，很小漏电也会被放大。另一方面，我们并未将工作做在事前，在电力部门规划设计后实施布设输电线路后才发现此处存在干扰，我们要做到防微杜渐，但在干扰发生后如何有效的排查并予以佐证，仍需一些系统性的方式方法。

参考文献：

[1]胡小静，毕青，付虹.大地电场观测中干扰变化的特征分析[J].地震，2017，37（02）：157-166.

[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）：38-43+48.

[3]李伟，马钦忠，王冠 .地电场多极距观测的异常识别和分析[J].中国地震，2014，30（01）：91-101.