紅池壩地電場(chǎng)觀測(cè)干擾分析

朱祥

摘 要：文章主要對(duì)紅池壩地區(qū)的地電場(chǎng)觀測(cè)干擾進(jìn)行了分析與研究，首先對(duì)觀測(cè)中干擾類型及其形態(tài)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，然后對(duì)該地區(qū)的干擾實(shí)例進(jìn)行了調(diào)查分析，結(jié)果表明：地電場(chǎng)觀測(cè)對(duì)附近的高壓線十分敏感，在使用地電場(chǎng)資料進(jìn)行地震預(yù)測(cè)時(shí)，必須對(duì)各種干擾的因素進(jìn)行仔細(xì)的排除。

關(guān)鍵詞：地電場(chǎng)；干擾；紅池壩地區(qū)

中圖分類號(hào)：P315.73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）25-0060-02

Abstract： In this paper， the geoelectric field observation interference in Hongjiba area is analyzed and studied. Firstly， the types of interference and its morphological characteristics are analyzed in detail， and then the interference examples in this area are investigated and analyzed. The results show that geoelectric field observation is very sensitive to the nearby high voltage line， and all kinds of interference factors must be eliminated carefully when geoelectric field data are used for earthquake prediction.

Keywords： geoelectric field； interference； Hongchiba area

引言

科學(xué)家認(rèn)為在地震發(fā)生前有異常電信號(hào)存在，但這些信號(hào)混雜于正常大地電場(chǎng)變化的背景中不易識(shí)別。所以，排除這些干擾，還原地電場(chǎng)信號(hào)的本質(zhì)特征，是地電場(chǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用中必不可少的技術(shù)環(huán)節(jié)[1，2]。由于地電場(chǎng)觀測(cè)本身容易受區(qū)域電磁環(huán)境以及氣候等因素干擾的影響，這使得如何排除干擾準(zhǔn)確識(shí)別地電場(chǎng)異常變化，特別是與孕震過(guò)程有關(guān)的地電場(chǎng)變化成為一個(gè)十分復(fù)雜的課題。同時(shí)也使如何有效地排除一些常見(jiàn)的干擾成為一個(gè)有意義的問(wèn)題[3]。本文以巫溪紅池壩地電場(chǎng)觀測(cè)資料為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行分析討論。

1 干擾類型及形態(tài)特征分析

當(dāng)?shù)仉姳_動(dòng)強(qiáng)度劇烈時(shí)，可以記錄到初相、主相和恢復(fù)相完整形態(tài)，當(dāng)?shù)仉姳?qiáng)度偏弱時(shí)，其變化形態(tài)逐漸不清晰，但地電暴不一定都有完整的3個(gè)變化形態(tài)。除受外空地磁場(chǎng)正常變化影響以外，日常大地電場(chǎng)觀測(cè)本身容易受區(qū)域電磁環(huán)境以及氣候等因素干擾，隨著數(shù)字化儀器靈敏度和采樣率的提高，數(shù)據(jù)中夾雜的各類信息隨之增多，諸如雷電、降雨、直流供電干擾、氣溫（或季節(jié)）變化等都有可能被記錄到，本文通過(guò)對(duì)紅池壩大地電場(chǎng)數(shù)據(jù)整理，針對(duì)日常干擾做了初步總結(jié)，認(rèn)為主要有以下幾種類型：

1.1 自然環(huán)境變化

主要表現(xiàn)為降雨，雷電等氣候因素所造成的影響，往往會(huì)引起數(shù)據(jù)出現(xiàn)高頻抖動(dòng)，趨勢(shì)性上升或下降。2016年9月24日上午7-9時(shí)，因受降雨影響，紅池壩地電場(chǎng)各測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)形態(tài)相似的突跳、趨勢(shì)性變化。

1.2 游散電極

當(dāng)觀測(cè)區(qū)內(nèi)有游散電極出現(xiàn)，一種可能為高壓直流輸電等在測(cè)區(qū)接地時(shí)，將使地電場(chǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)強(qiáng)烈的擾動(dòng)，發(fā)生臺(tái)階、階躍、漸變等現(xiàn)象。主要變現(xiàn)為地電場(chǎng)發(fā)生高頻次脈沖等現(xiàn)象。另一種則是當(dāng)?shù)鼐用耠娋€漏電等，表現(xiàn)為發(fā)生高頻次脈，無(wú)日變化形態(tài)。在2016年5月4日9-14時(shí)，因漏電影響，紅池壩地電場(chǎng)各測(cè)項(xiàng)均出現(xiàn)了同步的臺(tái)階變化。

1.3 外部磁場(chǎng)系變化

外部磁場(chǎng)變化與大地電場(chǎng)有直接的關(guān)系，如磁暴、太陽(yáng)粒子等地球物理活動(dòng)都會(huì)引起電場(chǎng)的變化，一般K值大于5時(shí)有響應(yīng)。表現(xiàn)為持續(xù)時(shí)間短，變化幅度大等特點(diǎn)。在2016年10月25日17：30-23：50因受地電暴影響，紅池壩地電場(chǎng)各測(cè)項(xiàng)表現(xiàn)出幅值較大、不規(guī)則的階躍變化及突跳。

2 干擾實(shí)例分析

2.1 干擾情況介紹

紅池壩地電場(chǎng)自2015年11月底地電場(chǎng)出現(xiàn)異常臺(tái)階變化，根據(jù)分析研判為游離電極影響。調(diào)查周邊居民用電情況，初步認(rèn)為是當(dāng)?shù)鼐用耢褵姾敢?，但并未找到具體的干擾源。2016年3月底至8月底，紅池壩臺(tái)地電場(chǎng)東西測(cè)向的日相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)大幅突跳（圖1），多次出現(xiàn)相關(guān)系數(shù)連續(xù)低于0.9。在對(duì)東西向原始長(zhǎng)短極距曲線對(duì)比時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩者相關(guān)性下降的主要原因是短極距出現(xiàn)高頻突跳，一階差分后最大幅度約為5-10mv/km。

2017年4月紅池壩地電場(chǎng)三個(gè)測(cè)向的長(zhǎng)短極距相關(guān)系數(shù)較低，特別是東西向相關(guān)系數(shù)一度低至0.2以下（圖2），其中4月13-15日因供電故障觀測(cè)儀器未工作，待看護(hù)重啟主機(jī)后東西向相關(guān)系數(shù)持續(xù)走低，東西向相關(guān)系數(shù)較低的原因是東西短極距出現(xiàn)高頻干擾信息，5月18-20日刪除了高頻信息干擾，并詢問(wèn)了臺(tái)站看護(hù)，未發(fā)現(xiàn)觀測(cè)環(huán)境明顯變化，未發(fā)現(xiàn)干擾源。

2017年紅池壩臺(tái)階干擾也經(jīng)常出現(xiàn)，根據(jù)2017年該地區(qū)4、5月份地電場(chǎng)分鐘值曲線中可以發(fā)現(xiàn)，4月1-10日較規(guī)律臺(tái)階變化，臺(tái)階從早上9-10點(diǎn)開始，17點(diǎn)左右結(jié)束，是典型的漏電干擾，東西和斜道的長(zhǎng)短極距臺(tái)階變幅基本一致，南北向長(zhǎng)短極距變幅有差異，初步懷疑這次規(guī)律性臺(tái)階變化的漏電點(diǎn)在觀測(cè)場(chǎng)地的西南方向。5月1-17日，地電場(chǎng)臺(tái)階變化仍經(jīng)常出現(xiàn)，5月18日后臺(tái)階出現(xiàn)頻率降低。

2.2 干擾調(diào)查分析

紅池壩地電場(chǎng)測(cè)區(qū)處于風(fēng)景區(qū)內(nèi)，周圍無(wú)工、礦企業(yè)，測(cè)區(qū)周邊有幾戶農(nóng)戶。但由于景區(qū)內(nèi)及周邊用電需求，景區(qū)內(nèi)建有變電站、高壓輸電塔，測(cè)區(qū)內(nèi)有3條10kV輸電線穿過(guò)，其中2條近北南向通過(guò)東端短極距，1條近東西向。由于場(chǎng)區(qū)內(nèi)有多條高壓線通過(guò)，為了測(cè)試高壓線是否對(duì)測(cè)區(qū)場(chǎng)地有影響以及影響的程度，我們?cè)谂懦舻厍蛭锢硎录?、氣象因素影響的條件下，采用梯度測(cè)試電壓的方法，對(duì)平行或垂直于通過(guò)場(chǎng)區(qū)高壓線的方式，以5米為間距測(cè)試2點(diǎn)間的交流電壓。平行于高壓線進(jìn)行測(cè)試，目的是在一個(gè)不大的范圍內(nèi)，假設(shè)場(chǎng)地介質(zhì)均勻，且在與高壓線距離不變的情況下，看測(cè)值是否變化穩(wěn)定；垂直于高壓線方向測(cè)試的目的，是看在逐漸遠(yuǎn)離高壓線的方向，電壓值是否呈衰減的趨勢(shì)。梯度測(cè)試結(jié)果如圖3。

由此我們可知：

（1）遠(yuǎn)離高壓線的方向測(cè)值有明顯的衰減規(guī)律，且

35kV高壓線附近場(chǎng)地交流電壓測(cè)值明顯高于臺(tái)站測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的測(cè)值，說(shuō)明35kV高壓線對(duì)場(chǎng)地有明顯影響。

（2）東西向黑紅線支線對(duì)觀測(cè)場(chǎng)地有較明顯的影響，

另外在東西向短極距東端點(diǎn)附近農(nóng)戶用電對(duì)觀測(cè)場(chǎng)地一定影響。但我們挨家斷電檢查周圍農(nóng)戶，并未發(fā)現(xiàn)漏電情況。

（3）垂直于黑紅線方向并無(wú)垂直性衰減特性，但這并不一定表明平行于EW方向的新線對(duì)此無(wú)影響，這可能因?yàn)槟莻€(gè)位置的特殊性，盡管垂直于南北向的線路，但也同時(shí)和東西向的線路斜交，并穿越而過(guò)，從而在穿越點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)干擾變化的峰值。

3 結(jié)束語(yǔ)

巫溪紅池壩地電場(chǎng)干擾自2015年底就已出現(xiàn)，但至今仍未解決。其干擾的存在一方面由于地勢(shì)原因所致，臺(tái)站地處高山牧場(chǎng)，土地潮濕，易受降雨降雪影響，很小漏電也會(huì)被放大。另一方面，我們并未將工作做在事前，在電力部門規(guī)劃設(shè)計(jì)后實(shí)施布設(shè)輸電線路后才發(fā)現(xiàn)此處存在干擾，我們要做到防微杜漸，但在干擾發(fā)生后如何有效的排查并予以佐證，仍需一些系統(tǒng)性的方式方法。

參考文獻(xiàn)：

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