影響康定地震臺(tái)形變觀測(cè)數(shù)據(jù)的主要干擾因素

陳 超，譚 剛，張 理，郭 鳳，康 珠

(四川省地震局康定地震臺(tái)，四川康定 626000)

康定地震臺(tái)運(yùn)行有JB3M金屬水平擺傾斜儀及VS型垂直擺傾斜儀，長期以來為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作提供了大量連續(xù)、可靠的第一手觀測(cè)數(shù)據(jù)。兩套傾斜儀都會(huì)受到各種干擾因素的影響，從而給地震分析預(yù)測(cè)工作帶來不便。每個(gè)臺(tái)站都有自己獨(dú)特的干擾來源。為了讓地震分析預(yù)報(bào)人員能夠準(zhǔn)確識(shí)別康定臺(tái)的干擾信息和地震異常信息，本文以康定地震臺(tái)儀器檔案、觀測(cè)日志以及在日常工作中積累的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，收集、整理了兩套傾斜儀觀測(cè)資料在日常工作中遇到的各種干擾因素并舉例說明。

1 康定地震臺(tái)簡介

康定地震臺(tái)位于四川省甘孜藏族自治州康定縣爐城鎮(zhèn)，地處鮮水河斷裂帶南東段及龍門山、鮮水河、安寧河三大主干斷裂復(fù)合部位。臺(tái)站背靠郭達(dá)山，門前雅拉河由北向南流過。觀測(cè)山洞位于臺(tái)站西側(cè)的郭達(dá)山山坡下，進(jìn)深22 m，頂層及兩側(cè)覆蓋厚度大于60 m，洞體呈“T”字型，基巖巖性為三疊紀(jì)灰?guī)r，巖性堅(jiān)硬、致密。洞內(nèi)設(shè)一道水泥門，5道減壓隔離門，洞室內(nèi)年溫差≤1.0℃，日溫差≤0.1℃，濕度＞95%。兩套傾斜儀分別安裝于“T”字頂部左右洞室。

2 儀器概況

康定臺(tái)JB3M金屬水平擺傾斜儀于1970年6月正式安裝啟用。安裝時(shí)A=1.000 m，1982年8月改為A=2.670 m，1989年12月改為A=3.000 m(注:A為光桿長度，即本體擺錘反光鏡至記錄器之距)，從此沿用至今。JB3M金屬水平擺傾斜儀屬人工模擬觀測(cè)手段，在康定地震臺(tái)有著較長歷史，臺(tái)上工作人員在儀器操作及數(shù)據(jù)處理方面的水平較高。該儀器運(yùn)行至今，性能穩(wěn)定，日變呈兩峰兩谷形態(tài)，能夠清晰地記錄到固體潮汐的變化情況，與VS型垂直擺傾斜數(shù)字儀能夠進(jìn)行較好的對(duì)比分析。

VS型垂直擺傾斜儀是康定臺(tái)在“十五數(shù)字化地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”工程建設(shè)期間新安裝的一種全新的前兆數(shù)字觀測(cè)儀器。該儀器是我國自行研發(fā)的一種高精度傾斜儀，具有較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，其靈敏度為0.001″，日零漂為0.005″，能很好地測(cè)量固體潮汐變化［1］，是地震前兆觀測(cè)的重要儀器之一?？刀ㄅ_(tái)于2007年6月完成洞室改造，洞室達(dá)到了VS型垂直擺傾斜儀的觀測(cè)環(huán)境要求［2］，2007年10月完成儀器的安裝調(diào)試并正式運(yùn)行。從運(yùn)行以來的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，該儀器性能穩(wěn)定，分鐘值曲線固體潮波形完整、清晰，曲線光滑，波形呈兩峰兩谷的形態(tài)，能很好地記錄到固體潮汐變化。

3 影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的干擾因素分析

通過整理、分析儀器安裝運(yùn)行以來的工作手薄、工作日志及觀測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)出康定臺(tái)兩套傾斜儀在沒有儀器故障的情況下，受到的主要干擾因素有以下5種:人為干擾、大風(fēng)干擾、地震干擾、降雨干擾及強(qiáng)日照干擾。其中，地震干擾、降雨干擾和強(qiáng)日照干擾在記錄曲線圖上的表現(xiàn)尤為明顯，通過日值圖和一階差分進(jìn)行對(duì)比(參見圖1)，可以明顯地看出上述干擾對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響是比較大的。

圖1 康定臺(tái)VS型垂直擺傾斜儀日值圖與一階差分對(duì)比(2013年全年)

3.1 人為干擾

JB3M金屬水平擺傾斜儀的人為干擾主要是調(diào)光點(diǎn)、標(biāo)定、檢修儀器造成的。對(duì)于此類干擾都進(jìn)行了人工校正，除了在工作日志上有記錄外，記錄曲線圖上表現(xiàn)不明顯。VS型垂直擺傾斜儀的人為干擾主要為調(diào)零、進(jìn)洞作業(yè)引起，在數(shù)據(jù)預(yù)處理后，記錄曲線圖上表現(xiàn)不明顯，但是在原始數(shù)據(jù)生成的記錄曲線圖上則表現(xiàn)突出(參見圖2)。

圖2 康定臺(tái)VS型垂直擺傾斜儀調(diào)零干擾(2013年12月09日)

3.2 大風(fēng)干擾

康定地震臺(tái)所處區(qū)域地理位置特殊，常年大風(fēng)不斷。大風(fēng)干擾在時(shí)值圖和日值圖上沒有明顯表現(xiàn)，但是在分鐘值曲線圖上卻可以清晰地記錄到。JB3M金屬水平擺傾斜儀是逐時(shí)值觀測(cè)，大風(fēng)干擾觀測(cè)記錄不明顯;VS型垂直擺傾斜儀精確至分鐘值記錄，在其分鐘值記錄曲線圖上干擾明顯(參見圖3)，其干擾呈鋸齒狀，時(shí)間多發(fā)生在12點(diǎn)至19點(diǎn)之間。

圖3 康定臺(tái)VS型垂直擺傾斜儀大風(fēng)干擾(2014年4月21日至22日)

3.3 地震干擾

地震干擾在JB3M金屬水平擺傾斜儀記錄相紙上的表現(xiàn)為:記錄曲線模糊或短時(shí)間內(nèi)斷記，因?yàn)槭侨斯つM操作，在記錄相紙上持續(xù)時(shí)間小于3小時(shí)的缺數(shù)可以人為內(nèi)插數(shù)據(jù)，所以中小地震造成的干擾在記錄曲線圖上的表現(xiàn)并不明顯，除非是在地震較大的情況下才會(huì)在記錄曲線圖上反映出來(參見圖4)。VS型垂直擺傾斜儀是數(shù)字信號(hào)記錄，地震發(fā)生后產(chǎn)生的區(qū)域地殼形變，只要在其感應(yīng)范圍內(nèi)都可以精確記錄到。

圖4 康定臺(tái)JB3M金屬水平擺儀“4·20”蘆山地震干擾(2013年4月)

3.4 降雨干擾

降雨干擾是在雨季時(shí)康定臺(tái)兩套傾斜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)受到的重要干擾之一，原因是雅拉河、折多河距離觀測(cè)點(diǎn)較近，兩條河流受降雨影響水位升降明顯，加上山洞基巖為灰?guī)r，洞內(nèi)潮濕、易積水，最終造成了康定臺(tái)觀測(cè)數(shù)據(jù)受降雨干擾明顯的現(xiàn)狀(參見圖5)。

3.5 強(qiáng)日照干擾

圖5 康定臺(tái)JB3M金屬水平擺傾斜儀降雨干擾(2013年9月)

強(qiáng)日照干擾是康定臺(tái)兩套傾斜儀觀測(cè)數(shù)據(jù)受到的另一個(gè)顯著干擾。臺(tái)站及山洞建造在郭達(dá)山西面。由于海拔較高加上日照強(qiáng)烈，當(dāng)太陽偏西的時(shí)候，陽光直接照射在山洞及整個(gè)山體上，形成的熱形變對(duì)記錄曲線干擾明顯(參見圖6)。強(qiáng)日照干擾持續(xù)天數(shù)較長時(shí)，則觀測(cè)數(shù)據(jù)變化速率增大，儀器調(diào)光點(diǎn)或調(diào)零時(shí)間為之縮短，精度也隨之降低?？刀ㄅ_(tái)受強(qiáng)日照干擾的時(shí)間一般在下午15點(diǎn)至18點(diǎn)之間。

圖6 康定臺(tái)JB3M金屬水平擺傾斜儀強(qiáng)日照干擾(2013年6月)

3.6 其他干擾

除了上述幾種干擾之外，在日常工作中還會(huì)遇到零點(diǎn)臺(tái)階干擾及一些不明原因的干擾。零點(diǎn)臺(tái)階干擾只在VS型垂直擺傾斜儀的00點(diǎn)偶然出現(xiàn)，是軟件自身的原因，每日完成數(shù)據(jù)采集后繪制連續(xù)曲線，如有出現(xiàn)需手動(dòng)處理;其他不明原因干擾的主要表現(xiàn)形式為突跳、短時(shí)間內(nèi)記錄曲線畸變等。此類干擾不常見，除零點(diǎn)臺(tái)階干擾幅度較大以外，其余干擾對(duì)整體記錄圖形的影響不大。

4 討論

通過對(duì)各種干擾因素的整理、分析，確定了影響康定臺(tái)觀測(cè)數(shù)據(jù)干擾因素的種類及其在記錄曲線圖上的表現(xiàn)形式，為后續(xù)對(duì)各種干擾因素的分析判斷打下了基礎(chǔ)。在收集、整理觀測(cè)資料干擾因素的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)了在日常工作中存在的漏洞:對(duì)干擾因素認(rèn)識(shí)不清、不夠重視，對(duì)各干擾因素在工作薄及觀測(cè)日志上的填寫過于簡單或者描述錯(cuò)誤，有的甚至沒有填寫。正確認(rèn)識(shí)各種干擾因素，詳實(shí)填寫每日的工作日志，讓各級(jí)分析預(yù)報(bào)人員快速地分辨出干擾信息和異常信息至關(guān)重要。這就要求臺(tái)站工作人員在日常工作中要做到認(rèn)真、仔細(xì)，努力地維護(hù)好儀器，出現(xiàn)問題及時(shí)解決，降低可以克服的干擾因素對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響。在遇到人力無法解決的干擾因素的時(shí)候，一定要做好工作日志的填寫，在填寫工作日志的時(shí)候盡量做到臺(tái)站工作人員對(duì)干擾的描述規(guī)范一致。隨著康定地震臺(tái)周邊環(huán)境(單位、私人建房及修路)的變化，肯定會(huì)產(chǎn)生新的干擾源，在今后的工作中，要隨時(shí)注意收集、核實(shí)相關(guān)信息，做到準(zhǔn)確填報(bào)。

［1］中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.地殼形變數(shù)字觀測(cè)技術(shù)［M］.北京:地震出版社，2003.

［2］中國地震局.地震及前兆數(shù)字觀測(cè)技術(shù)規(guī)范［M］.北京:地震出版社，2001.