山西孝義井LN-3A數(shù)字水位儀零漂分析

趙 強，張亮娥，曹文強

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.山西省地震局太原基準地震臺，山西 太原 030025；3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

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山西孝義井LN-3A數(shù)字水位儀零漂分析

趙 強1，3，張亮娥2，3，曹文強2，3

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.山西省地震局太原基準地震臺，山西 太原 030025；3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站，山西 太原 030025)

簡要介紹山西孝義地震臺晉9-1井的觀測概況，對2015年12月數(shù)字水位儀校測時發(fā)現(xiàn)的測量誤差增大的原因進行分析，認為可能存在儀器零漂問題。通過與模擬觀測資料對比，明確數(shù)字水位儀零漂特征，為今后觀測提供參考。

數(shù)字化水位儀；零漂；孝義井

0 引言

我國水位數(shù)字化觀測儀以LN-3A型為主，該儀器精度高、穩(wěn)定性好、故障率低，但多年的運行實踐表明，部分儀器仍存在一定的零漂問題[1-3]，直接影響到觀測資料的真實可靠，至今尚未得到有效解決。

文章對山西孝義井(以下簡稱孝義井)2015年季度巡檢時發(fā)現(xiàn)的零漂現(xiàn)象，與模擬觀測數(shù)據(jù)作對比，簡要分析儀器零漂的特征。

1 孝義井水位數(shù)字化觀測概況

孝義井位于山西省呂梁市孝義市新城科委院內(nèi)，井區(qū)東部地勢平坦，中部丘陵起伏，西部為山區(qū)。該井位于太原盆地西南邊緣，交城斷裂與北西向斷裂交匯地帶，水文條件為山前沖、洪積平面區(qū)，屬砂卵石承壓水，水量豐富。該井井深502 m，承壓水觀測層為400～502 m，成井時水位高出地面8.37 m。2008年起，年平均降幅約3～4 m，目前水位埋深為-33 m。

1983年6月開始進行模擬觀測(編號晉9-1井)，2007年6月安裝LN-3型數(shù)字水位儀，與模擬觀測并行至今。數(shù)字水位傳感器放置在井水面以下2～8 m，根據(jù)水位變化進行調(diào)整。孝義井數(shù)字水位觀測屬無人值守，按照學科組要求，每季度進行1次水位校測。校測時，用測鐘進行5次測量，測量誤差小于1 cm。

2 數(shù)字化水位儀零漂現(xiàn)象確認

2015年6月對孝義井水位進行校測，校測差值小于1 cm；9月28日再次校測時發(fā)現(xiàn)校測值與儀器值相差約7 cm；12月15日校測的差值達到12.5 cm。經(jīng)排查，水位傳感器線纜固定牢固，未發(fā)生滑動。模擬觀測數(shù)據(jù)與校測值一致，說明模擬觀測運行正常，數(shù)字觀測可能存在零漂問題。

提取模擬觀測日均值數(shù)據(jù)與數(shù)字水位儀測值對比發(fā)現(xiàn)，二者變化形態(tài)基本一致，數(shù)字水位儀數(shù)據(jù)自9月上旬開始漂移，并且漂移量逐漸增大(見圖1)。

圖1 孝義井LN-3A數(shù)字儀觀測與模擬觀測曲線對比圖Fig.1 Comparison of LN-3A digital water level curve and simulated observation curve of observation well in Xiaoyi

3 數(shù)字化水位儀零漂現(xiàn)象分析

分析孝義井數(shù)字水位儀的零漂現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)有如下特征(見第26頁圖2)：

(1) 零漂過程是波動的，趨勢為上漂，即數(shù)字水位儀測值高于水位實際值。

(2) 7月—8月，模擬測值與儀器產(chǎn)出值基本一致，二者差值在2 cm上下波動，表明儀器運行正常。

(3) 9月，差值開始出現(xiàn)明顯趨勢性變化，零漂過程是波動上升的。每月平均零漂幅度為4 cm左右，差值振幅逐漸增大，表明數(shù)字水位儀開始出現(xiàn)故障，并越來越不穩(wěn)定。由于本地降水峰值出現(xiàn)在8月，所以懷疑儀器受雷擊影響，不排除儀器存在質(zhì)量問題。

圖2 孝義井LN-3A數(shù)字水位曲線與模擬觀測曲線差值圖Fig.2 The difference of LN-3A digital water level curve and simulated observation curve of observation well in Xiaoyi

2016年更換傳感器后，儀器恢復正常，校測結果合格。

4 結論與建議

通過以上分析看出，數(shù)字水位儀的零漂可能是由儀器受雷擊或自身質(zhì)量問題引起，因此，提出以下建議：

(1) 儀器廠商應從質(zhì)量上對儀器升級，確保儀器性能長期穩(wěn)定。

(2) 為避免產(chǎn)出長期失真的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)儀器零漂時，及時更換數(shù)采或傳感器。

(3) 按照地下流體水位校測要求需定期校測，發(fā)現(xiàn)儀器數(shù)據(jù)與校測值之差發(fā)生變化時，應加密校測，及時發(fā)現(xiàn)問題。對于仍保留模擬觀測的臺站，做好模擬觀測與數(shù)字觀測的對比分析工作。

[1] 谷元珠，劉成龍，張培仁，等.塔院井數(shù)字化水位觀測中的零漂問題[J].華南地震，2004，24(3)：52-56.

[2] 楊鼎鴻，程慶斌，鄧 聰，等.數(shù)字化水位觀測儀零漂分析[J].地震地磁觀測與研究，2013,34(3)：144-149.

[3] 呂 芳，張淑亮，胡玉良，等.山西靜樂井水位異常調(diào)查與分析[J].山西地震，2013(3):28-31.

Zero Drift Analysis of LN-3A of Xiaoyi well in Shanxi

ZHAO Qiang1,3, ZHANG Liang-e2,3, CAO Wen-qiang2,3

(1.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030021, China;2.Taiyuan Referential Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030025, China;3.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China)

This paper briefly introduces the observation survey of 9-1 well in Xiaoyi, Shanxi province. the reasons for the increase of measurement errors found in the calibration of digital water level meter in December 2015 are analyzed. It is considered that zero drift of instrument may exist. By comparing with the simulation observation data, the characteristics of zero drift of the digital water level meter are clearly defined. It can provide reference for future observation.

Digital water level meter; Zero drift; Observation well in Xiaoyi

1000-6265(2016)04-0025-02

2016-10-20

趙 強(1983— )，男，山西太原人。2010年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(武漢)地球科學學院，碩士研究生，工程師。

P315.62

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