涇縣地震臺(tái)VP型垂直擺和DSQ水管儀觀測(cè)資料對(duì)比分析

李章　嚴(yán)吉　程文坤　李本有

摘 要：涇縣地震臺(tái)分別于2006年和2014年安裝DSQ水管儀和VP型垂直擺，投入觀測(cè)以來(lái)運(yùn)行良好。本文利用涇縣地震臺(tái)形變觀測(cè)的VP型垂直擺和DSQ水管儀產(chǎn)出的觀測(cè)資料，運(yùn)用對(duì)比分析的研究方法，從儀器運(yùn)行穩(wěn)定性、映震能力、觀測(cè)數(shù)據(jù)資料質(zhì)量、不同干擾因素對(duì)數(shù)據(jù)影響等幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比研究，得出兩套儀器在不同方面的差異，為日后觀測(cè)數(shù)據(jù)的使用和儀器維護(hù)提供更可靠的科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：VP型垂直擺；DSQ水管儀；觀測(cè)數(shù)據(jù)資料；對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：P315.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）23-0186-03

0 引言

地球巖石性質(zhì)變化和地殼應(yīng)力、應(yīng)變引起的傾斜以及潮汐動(dòng)態(tài)變化是地殼形變觀測(cè)重要的研究方面，VP型垂直擺和DSQ水管儀是觀測(cè)地殼形變的高靈敏度儀器，對(duì)監(jiān)測(cè)地殼年變規(guī)律演變、傾斜速率以及動(dòng)態(tài)變化提供了優(yōu)秀數(shù)據(jù)。

1 臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境

涇縣地震臺(tái)地處皖南山區(qū)的宣城市涇縣城關(guān)鎮(zhèn)，構(gòu)造處于南陵凹陷南端，附近有江南深斷裂和周王斷裂通過(guò)，小斷層發(fā)育，臺(tái)址有大面積石英砂巖出露。臺(tái)站形變山洞巖性為志留系石英砂巖，臺(tái)基為石英砂巖，巖體完整，山洞平均覆蓋層約50米，洞內(nèi)年溫度變化±0.7℃，日溫變幅小于0.03℃，相對(duì)濕度小于90%。洞室長(zhǎng)約40米，DSQ水管儀EW向基線長(zhǎng)度為18m，NS向?yàn)?8m。

2 儀器工作原理

2.1 DSQ水管儀

儀器根據(jù)連通管內(nèi)水面保持自然水平的原理，當(dāng)連通管兩端地基出現(xiàn)相對(duì)垂直位移時(shí)，兩端液面便會(huì)相對(duì)于儀器缽體發(fā)生變化。液面的變化使固定在浮子上的差動(dòng)變壓器的鐵芯相對(duì)于固定在蓋板上的線圈作垂直移動(dòng)，再由位移換能器輸出模擬電信號(hào)。

2.2 VP型垂直擺

儀器采用擺的鉛錘原理，由柔絲，擺桿和重塊三部分組成，擺在無(wú)震動(dòng)情況下，受重力作用處于垂直向下?tīng)顟B(tài)。當(dāng)由于震動(dòng)導(dǎo)致發(fā)生傾斜時(shí)候，擺和支架之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，電容式位移傳感器動(dòng)片和定片間距也相應(yīng)的發(fā)生變化，通過(guò)傳感器將傾斜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。

3 觀測(cè)資料對(duì)比分析

3.1 儀器穩(wěn)定性

運(yùn)用涇縣地震臺(tái)數(shù)據(jù)資料計(jì)算出兩套儀器的完整率（表1）。DSQ水管儀的平均完整率在99%以上，保持較高水平，VP型垂直擺的完整率稍低。

3.2 映震能力

VP垂直擺采用秒采樣，DSQ水管儀采用分鐘采樣。兩套儀器性能穩(wěn)定，均能清晰的記錄固體潮汐和地震事件。

圖1是兩套儀器記錄2017年2月10日菲律賓萊特島6.2級(jí)地震和11日中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)5.4級(jí)地震曲線圖，兩套儀器都能清楚的記錄到菲律賓萊特島6.2級(jí)地震，但是中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)5.4級(jí)地震事件，VP型垂直擺比DSQ水管儀記錄更清晰。通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)VP型垂直擺對(duì)較近的地震反應(yīng)更加靈敏。

3.3 觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量

3.3.1 連續(xù)率對(duì)比

運(yùn)用測(cè)數(shù)據(jù)資料計(jì)算出兩套儀器的運(yùn)行連續(xù)率（表2）。對(duì)比發(fā)現(xiàn)DSQ水管儀的連續(xù)率較高。VP型垂直擺在運(yùn)行第一年連續(xù)率較低，后兩年保持在98%以上。

3.3.2 潮汐因子和內(nèi)精度對(duì)比

運(yùn)用數(shù)據(jù)資料，計(jì)算出潮汐因子和內(nèi)精度，見(jiàn)表3。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩套儀器的穩(wěn)定性相當(dāng)。在儀器的內(nèi)精度方面DSQ水管儀的內(nèi)精度比VP型垂直擺低。

3.4 干擾因素

3.4.1 調(diào)零

圖2是2016年10月，兩套儀器的數(shù)據(jù)曲線圖。圖中框內(nèi)為儀器超量程調(diào)零，可以看到VP型垂直擺數(shù)據(jù)超限更頻繁，DSQ水管儀相對(duì)漂移較慢。我們發(fā)現(xiàn)，VP型垂直擺映震能力較好，但飄移較快、超量程頻繁，數(shù)據(jù)預(yù)處理后，完整率降低。

3.4.2 降雨

圖3是兩套儀器和輔助觀測(cè)降雨量的對(duì)比圖。皖南5至7月雨季時(shí)，雨量集中時(shí)段和兩套儀器數(shù)據(jù)快速漂移時(shí)段基本對(duì)應(yīng)，且DSQ水管儀的對(duì)應(yīng)效果更好。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比分析，我們可以得出以下結(jié)論：兩套儀器都有高精度、高靈敏度、高穩(wěn)定性，能清晰的記錄到固體潮汐和地震事件，反應(yīng)大地傾斜變化，觀測(cè)數(shù)據(jù)具有較高的一致性。

參考文獻(xiàn)

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