涇縣臺SS-Y型伸縮儀異常識別和干擾因素排查研究

嚴吉 樊冬 李章 程文坤

摘 ?要：SS-Y型銦佤棒伸縮儀是觀測地殼應變和固體潮水平分量連續(xù)變化的精密儀器，精度較高且長期穩(wěn)定性好，廣泛應用在地殼形變觀測中。SS-Y型伸縮儀在該臺長期運行穩(wěn)定，同時因各種客觀因素，發(fā)生多種故障以及各種干擾因素的影響，該文將對各種影響因素進行分析，總結各類影響及干擾的表現(xiàn)特點，為數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)同類的影響或者干擾提供經驗。

關鍵詞：SS-Y型伸縮儀 ?異常識別 ?干擾排查 ?故障分析

中圖分類號：P315 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）08（c）-0046-03

Abstract： SS-Y indium Wa rod extensometer is a precision instrument for observing continuous changes of crustal strain and horizontal component of solid tide. It has high accuracy and good long-term stability， and is widely used in crustal deformation observation. The SS-Y type extensometer has been running stably for a long time in our station. At the same time， due to various objective factors， various failures and various interference factors， this article will analyze various influencing factors and summarize the performance of various types of interference and interference Features to provide experience for similar effects or interferences during data processing.

Key Words： SS-Y type extensometer; Abnormal identification; Interference investigation; Fault analysis

SS-Y型伸縮儀可用于測量地殼兩點間水平距離相對變化的儀器，適用于觀測地殼應變和固體潮水平分量的連續(xù)變化，為研究地震孕育過程中水平應變的變化規(guī)律提供參考。該儀器在涇縣地震臺形變山洞運行期間，受到了各種干擾因素影響，如人為干擾、自然環(huán)境干擾、儀器自身故障等，在數(shù)據(jù)圖像上的表現(xiàn)有數(shù)據(jù)突跳、臺階、錯誤數(shù)據(jù)、曲線的異常持續(xù)上升或持續(xù)下降等特點。在日常工作中，能準確及時地識別異常、排除干擾，為儀器運維提供了參考依據(jù)。該文將通過對各類影響和干擾的分析處理進行總結，歸納出各類影響和干擾相應特點，為數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)同類的影響或干擾提供經驗。

1 ?觀測環(huán)境概況

涇縣地震臺是安徽省地震局省屬基層地震臺站，地處安徽皖南山區(qū)，構造處于南陵凹陷南端，附近有江南深斷裂和周王斷裂通過，臺址有大面積石英砂巖出露。涇縣臺用于觀測的山洞建于20世紀70年代，長約40m，臺基為石英砂巖，山洞里外覆蓋不均勻，最深處近60m，洞體入口處覆蓋層較薄，山洞密封效果較差，山洞內年溫度變化約1.7℃，日溫度變化0.05℃，相對濕度小于90%。

2 ?儀器工作原理

SS-Y型伸縮儀是精密測量地殼表面兩點之間的水平相對變化的前兆儀器，用于地殼應變和固體潮水平分量測量，也適用于地震斷層等水平形變的連續(xù)觀測。涇縣地震臺伸縮儀選用了含銦瓦棒為基線，因其膨脹系數(shù)比石英小，性能穩(wěn)定，選擇非接觸式靈敏度高、精密低噪聲換能器，動態(tài)記錄控制器，具有自動測量、自動檢定功能，較好地提高儀器的自動化程度。

3 ?異常識別及干擾因素排除

3.1 調零干擾

根據(jù)近10年的連續(xù)觀測發(fā)現(xiàn)，該儀器本身存在長期漂移的問題，能較好地反映地震來時的波動影響，同時也存在頻繁靠擺、調零問題。查詢儀器運行日志發(fā)現(xiàn)，該儀器從2006年9月安裝以來，平均約1.5個月就超量程一次，需要進行人為調零操作，多次進洞產生較多的人為干擾，該問題長期困擾基層臺站。

3.2 標定干擾

根據(jù)國家形變臺網中心及學科管理中心要求，正常情況需要每年對儀器進行2次標定，校準格值，兩次標定間隔不得超過195d，特殊情況如維修、更換配件后也需進行重新標定。按照要求標定記錄表中相對誤差值不超過1%為合格。為了達到符合要求的結果，需要多次標定，多次進洞調試，干擾較多。

2019年6月27日半年度標定，因標定電機問題進行多次標定。上午第一次標定結果超過1%，不符合要求，隨后臺站人員進洞對儀器標定電機、線路等進行檢查。然后再次標定仍然不符合要求，臺站工作人員將標定電機拆開，清塵除灰滴加機油，重新安裝過后，經過多次標定，逐漸逼近達到標定要求。標定電機、線路等長期置于山洞潮濕環(huán)境中，需要定期保養(yǎng)維護，保證干燥清潔，以能夠正常運行。

4 ?降雨因素影響

自然環(huán)境影響包括降雨、雷電、氣壓等多個方面，涇縣地震臺地處安徽皖南山區(qū)，降雨影響明顯。南方雨水充沛，大量降雨會導伸縮儀NS、EW測項，在隨后的幾天內曲線趨勢有較大的變化，在降雨停止后一段時間方會有明顯的回歸，與北方干燥不同的是，我們的影響時間更持久，與覆蓋層及基巖屬性有關。降雨對該臺伸縮儀的影響主要是通過雨水對地層的滲透，改變洞體地層含水率和孔隙壓力，圍巖在水的參與下會出現(xiàn)變形，導致數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化。

長期觀察對比，發(fā)現(xiàn)在降雨量集中的時間段和數(shù)據(jù)曲線快速變化的時間段是一致的。根據(jù)該臺日常觀測中收集的資料發(fā)現(xiàn)，2019年4月21日12：44至4月23日19：58，受降雨影響，北南向趨勢下降，下降幅度為1569.6ms，東西向趨勢上升，上升幅度為1709.4ms，于23日19：58數(shù)據(jù)形態(tài)恢復正常，持續(xù)時間55h14min。21日降雨量28.7mm，22日降雨量16.2mm，3d累計降雨45.2mm。在降雨停止之后，數(shù)據(jù)曲線形態(tài)將很快恢復正常。同時我們也看到趨勢變化幅度與降雨量大小有關系，降雨量越大，曲線變化斜率越大，降雨量越小，曲線變化斜率越小。

5 ?結語

地震臺站是地震監(jiān)測第一線，接觸儀器收集的原始數(shù)據(jù)，在日常對每天數(shù)據(jù)進行預處理時，數(shù)據(jù)的曲線形態(tài)可以直觀反映儀器受到的干擾，積累豐富經驗和科學理論，及時識別出可能的異常，并對干擾因素進行排查顯得尤為重要。該文對涇縣地震臺SS-Y型伸縮儀的運行數(shù)據(jù)進行收集并匯總分析，發(fā)現(xiàn)干擾因素不同，曲線形態(tài)不同，變化幅度及頻率也存在較大不同，需要處理人員負責進行嚴謹?shù)姆治鎏幚恚谝粫r間排除相關干擾，及時保障儀器正常穩(wěn)定運行。

（1）人為進洞干擾，圖像上表現(xiàn)與進洞人員數(shù)量及停留時間、活動范圍有關。（2）儀器調零在圖像上表現(xiàn)為簡單臺階，且臺階高差值基本在恒定范圍內。（3）標定干擾具體在圖像上表現(xiàn)為高頻脈沖波，數(shù)據(jù)密集的大幅度突跳，單次持續(xù)時間約為10min，且與標定次數(shù)及初值范圍有關。（4）自然因素的干擾，主要體現(xiàn)在降雨對SS-Y伸縮儀的影響，表現(xiàn)為北南測項上升趨勢，東西測項下降趨勢;當降雨量小于10mm時，因皖南地區(qū)洞體覆被、山體土質關系，雨水很難滲透進基巖，影響較小。

參考文獻

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