乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測資料評價＊

陳冬柏，張 璐，韓曉飛，李媛媛

（陜西省地震局，陜西 西安 710068）

乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測資料評價＊

陳冬柏，張 璐，韓曉飛，李媛媛

（陜西省地震局，陜西 西安 710068）

選取乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年觀測資料，對觀測資料的完整性、記錄情況、記錄波形、資料的內(nèi)在精度、儀器的穩(wěn)定性及干擾因素等方面進行了有效的分析研究。分析認(rèn)為，該儀器運行情況連續(xù)、準(zhǔn)確，觀測資料記錄的完整性高；儀器工作狀態(tài)穩(wěn)定，年零飄值小于儀器設(shè)計規(guī)范的要求；觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，能清晰地記錄到地球固體潮汐變化，NS測向、EW測向記錄曲線連續(xù)完整，觀測數(shù)據(jù)精度較高。儀器主要干擾因素為工作狀態(tài)的影響、氣象因素、人為因素和不明原因造成的干擾。

地震臺；DSQ型水管傾斜儀；觀測資料；精度

1 DSQ型水管傾斜儀觀測環(huán)境和儀器概況

陜西乾陵綜合地震臺位于陜西乾縣乾陵鄉(xiāng)陵前村，地處渭河斷陷盆地中段與陜北黃土高原的過渡地帶，地貌上屬丘陵溝壑區(qū)，臺基巖性為奧陶系石灰?guī)r，地理坐標(biāo)為東經(jīng)108.2°、北緯34.5°，海拔高度893 m。構(gòu)造上處于渭河斷陷盆地中段與陜北高原分界線附近，在關(guān)山-口鎮(zhèn)斷裂以南、乾縣-富平斷裂的北側(cè)。

乾陵臺形變山洞洞體總長115 m，EW向長40 m，NS向長75 m；洞頂覆蓋厚度小于40 m，洞體上面植被良好；臺基巖性為奧陶系石灰?guī)r；洞體年溫差小于等于0.2℃，日溫差約為0.015℃。DSQ型水管傾斜儀是“十五”期間研制的一種自動測量地殼傾斜變化的高精度的精密儀器，可以測量到微小的地殼傾斜量變化、傾球固體潮汐變化。該儀器采用測向端點線圈變壓器位移產(chǎn)生磁通量變化傳到傳感器，并結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)代微電子技術(shù)的一些新成就設(shè)計而成，與原來的水平擺傾斜儀比起來具有儀器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定可靠、功能全、提供使用范圍比原來廣等特點。DSQ型水管傾斜儀是湖北省地震局所屬的地震儀器研究院研制、開發(fā)、生產(chǎn)，2007年開始在陜西部分地震臺站安裝使用。儀器分辨率為0.000 5″，日漂移量小于0.005″，標(biāo)定精度優(yōu)于1%.

2 2013—2016年DSQ型水管傾斜儀觀測資料

2.1 儀器記錄連續(xù)情況

乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年的觀測資料，在臺站觀測人員的辛勤維護下運行情況較好，除2013年EW向為99.92%外，其余年份數(shù)據(jù)連續(xù)率均達到100%.

2.2 儀器記錄波形

乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測記錄的最大優(yōu)勢就是實現(xiàn)了實時的分鐘采數(shù)，達到連續(xù)觀測的效果，這些連續(xù)的分鐘采樣數(shù)據(jù)對地震預(yù)報中中期和短期地震預(yù)測的研究都是很重要的。圖1為乾陵地震臺2013—2016年日均值觀測曲線。由圖1可知，乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀能清晰地記錄到地球固體潮汐的變化，可以看到一年中大、小固體潮汐及峰谷的變化，以此可以判定該儀器工作狀態(tài)良好。

圖1 乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測曲線

3 儀器的穩(wěn)定性

3.1 年零飄

該儀器于2007年開始安裝并投入運行。儀器開始投入使用時由于不太穩(wěn)定，觀測數(shù)據(jù)變化較大；經(jīng)過幾年的運行，于2013年開始儀器漸趨穩(wěn)定，年變化幅值趨于穩(wěn)定。年零飄值，是將每年12月31日的日均值減去當(dāng)年1月1日的日均值即得出的值。從年變幅值指標(biāo)可以判斷儀器的穩(wěn)定性和年變形態(tài)是否正常，同時可以檢驗儀器觀測產(chǎn)出的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、可靠。漂移量是用來檢測、判斷形變觀測儀器及其擺放儀器的石墩、墩基及基巖的穩(wěn)定程度或地殼繼承性新構(gòu)造運動的指標(biāo)。乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀NS分量年零飄值從2013年314.2 ms到2016年穩(wěn)定到24.3 ms，EW分量年零飄值從2013年60.6 ms到2016年穩(wěn)定到38.0 ms。儀器觀測曲線的零漂一般受多方面因素的影響，有儀器測向端點桴子的漂移、觀測點基巖密度變化或物質(zhì)遷移、一些外部干擾因素（包括溫度、氣壓、電壓、濕度等變化），說明隨著儀器的穩(wěn)定，其變幅變化將逐漸減小。

3.2 觀測精度及潮汐參數(shù)計算

在形變固體潮汐參數(shù)的穩(wěn)定性研究中，M2波γ值、均方差σ是用來評定傾斜潮觀測內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)劣的定量指標(biāo)。采用M2波γ值、均方差σ這2個指標(biāo)調(diào)和分析結(jié)果來跟蹤潮汐參數(shù)隨時間的變化，并對不同套的傾斜儀器的觀測精度進行評價。用乾陵地震臺2013—2016年的DSQ型水管傾斜儀每天的小時值數(shù)據(jù)進行了Venedikov調(diào)和分析，計算每個測向每月M2波的潮汐因子、中誤差來判斷該儀器觀測精度的標(biāo)準(zhǔn)?？梢缘贸觯?013—2016年NS分量M2波中誤差0.001 9～0.006 7，2013—2016年EW分量M2波中誤差0.001 7～0.006 9.由此可以認(rèn)為乾陵綜合地震臺DSQ型水管傾斜儀觀測、運行穩(wěn)定，觀測資料精度較高，達到了千分位的量級，符合規(guī)范要求的小于0.02的技術(shù)指標(biāo)值，達到全國地震臺站中一類地震臺站的要求。

地球固體潮汐實際觀測值與其理論值的偏離（即實測值與理論值之比）通常可使用基于最小二乘法的調(diào)和分析方法進行分析，用此方法可以求解各個波群的觀測振幅對理論振幅之比，即潮汐因子。

通過MAPSIS軟件，對乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年數(shù)據(jù)整點值用Venedikow調(diào)和分析方法進行分析，計算出NS分量M2波潮汐因子γ為0.496～0.536，EW分量M2波潮汐因子γ為0.682～0.640.

4 主要干擾因素

近十多年以來，陜西的地震臺站全部實現(xiàn)了地震儀器的數(shù)字記錄，數(shù)字記錄地震儀產(chǎn)出的觀測數(shù)據(jù)數(shù)量成倍地增加，由原來的整點值觀測變成了分鐘值和秒值觀測，增大了數(shù)據(jù)的信息量，這也造成了現(xiàn)在的地震觀測數(shù)據(jù)中夾雜著各種干擾信息并與地震異常信息并存的現(xiàn)象，無論從記錄曲線的變化形態(tài)上，還是曲線的變化量級上，都不易區(qū)分，給分析、預(yù)報人員對觀測資料的使用和分析帶來了極大的不便。因此，有必要識別數(shù)字化觀測資料中的各種干擾因素，以便能準(zhǔn)確地提取各種地震前兆信息。

DSQ水管傾斜儀在觀測過程中主要的干擾因素分為3大類，分別為儀器工作狀態(tài)的影響、氣象因素干擾、人為因素和不明原因造成的干擾。

5 討論與結(jié)論

通過對乾陵地震臺DSQ型水管傾斜儀2013—2016年DSQ水管傾斜儀觀測資料進行分析，得出如下結(jié)論：①儀器運行性能與總體質(zhì)量分析評價方面，該儀器觀測運行情況較好，儀器觀測資料質(zhì)量較高，能清晰地記錄到地球固體潮汐的變化，NS測向、EW測向記錄曲線連續(xù)完整，連續(xù)率達100%；②年漂移量逐漸趨于穩(wěn)定，儀器已經(jīng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；③觀測資料數(shù)據(jù)精度較高，符合M2波中誤差小于0.02的技術(shù)指標(biāo)值的要求。

［1］吳利軍，周立明，張中五，等.東三旗臺Sacks體應(yīng)變干擾分析與震例研究［J］.防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2013，15（3）：41-44.

［2］張璐，李垚奇，韓曉飛，等.影響DSQ型水管傾斜儀資料的蒸餾水問題研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（19）：189-190.

［3］陳冬柏，羅詞建，李媛媛，等.西安基準(zhǔn)地震臺鉆孔體應(yīng)變觀測干擾分析［J］.高原地震，2012（2）：50-54.

［4］陳冬柏，張璐，韓曉飛，等.西安基準(zhǔn)地震臺PET重力儀2011～2013年觀測運行分析［J］.高原地震，2015（2）：35-40.

P315.62

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.059

2095－6835（2018）02－0059－02

中國地震局“監(jiān)測、預(yù)報、科研三結(jié)合課題”（CEA-JC/3JH-162701）《陜西省地震臺站DSQ型水管傾斜儀觀測資料分析與映震效能研究》贊助

陳冬柏（1968—），男，陜西西安人，工程師，主要從事地震前兆觀測工作。

劉曉芳〕