玉树地震台前兆观测资料分析

玉树地震台前兆观测资料分析

尕松拉达

（青海省玉树州地震局玉树地震台，青海玉树816000）

摘要：简述了玉树地震台前兆观测的现状，选取2015年1月至2017年12月产出的各项数据资料并进行分析，主要从前兆观测中所受到的环境干扰、人为干扰及观测技术系统进行了分析，通过对周边干扰的排除，分析出对前兆观测干扰的原因，在数据记录特征上对干扰分类，对其采取合理、有效的解决措施，在观测资料的使用价值上得以提升。

关键词：前兆观测；资料分析；干扰分析

引言

地震前兆观测包括地形变观测、地震电磁观测和地下流体观测。不管是模拟观测还是数字化观测都面临各类环境因素人类活动的干扰，在提炼地震前兆的判据过程中，为了排除干扰影响，要了解观测点周围的环境变化(邱泽华，2010)。地震前兆观测的目的主要是捕捉震前异常信息，进行地震预测及相关科学研究，服务于防震减灾事业。地震前兆观测就是持续产出相关数据，用于寻找有用的、有价值的前兆信号，但在数据产出的过程中，总会有不协调的因素出现，那就是各种各样的干扰，其中有的干扰很容易被分辨；而有的干扰要想搞清，就不得不投入大量人力；还有的干扰在记录特征上，如果不仔细加以研究，甚至会被确定为地震前兆异常，所以，干扰问题应该引起足够重视。因此某种意义上在正常动态中也包含有一定的干扰异常。目前，地震工作者的首要任务就是要了解和掌握地震前兆观测中各类干扰源的性质和特征是。

本文研究立足于玉树地震台前兆观测学科，通过将台站2015至2017的前兆资料进行梳理、分析，找到前兆观测资料中的干扰，并将不同性质的干扰进行分类，分析同一干扰源对不同测项有无同步影响。

1台站地震前兆观测概况

1.1台址基本情况

玉树地震台位于青海省玉树藏族自治州政府所在地结古镇，是青海省平均海拔最高的地区。玉树属典型的高原高寒气候。玉树地区年均气温2.9℃，1月平均气温－7.5℃，7月平均气温12.5℃，年降水量487mm。其西南部与西藏和四川接壤，所处位置对于监测青、川、藏交界地区的地震活动具有重要意义。玉树地区属青藏典型大陆性气候，该台所在的结古镇位于长江上游的通天河的谷地，四周高山环抱，受区域小气候的影响，气候较玉树州其他地区温暖，降水量较多。该台所在区域位于巴颜喀拉山南麓及唐古拉山东端，山脉呈北西—东南向展布。区内受青藏川滇“歹”字型构造体系的控制，以密集发育的北西西走向并向北东凸起的弧形右旋走滑断裂为主。该区强烈的新构造活动不仅控制了本区的地貌形态，与区域构造线方向一致，地震活动也十分频繁，是青海省中强震频发区。

1.2台站前兆观测情况

玉树台观测项目中，主机房机位于观测山洞，机柜架设有垂直摆倾斜仪、水平摆倾斜仪、钻孔应变仪、数字式温度计及水位仪数采，钻孔应变仪、数字式温度计及水位仪的探头在山洞口附近井内，流体室机柜架设有气象三要素数采，探头位于办公楼周边空地上。重力仪数采及探头都位于观测山洞内。地磁观测室在距离台站26km处巴塘乡，数采及探头全部为埋地方式架设，陆态网络观测站位于距离台站1km处的地震科普基地院内。

2前兆观测资料分析

2.1前兆观测设备分析

玉树地震台前兆观测设备主要有4分量钻孔应变仪、宽频带倾斜仪、石英水平摆倾斜仪、数字式温度计、数字式温度计、静水位仪、气象三要素仪、磁通门磁力仪等8套设备，其中玉树台浅层水温在2017年9月20-23日，由青海省地震局在同井中安装了SZW-II型水温仪数采和探头。因新仪器数据需要一段时间来稳定，安装仪器后依旧使用原SZW-1A型仪器数据。经过一个月零8天的对比观测，认为新探头数据观测正常。于同年11月1日起开始使用新仪器数据，旧仪器停止使用。仪器的更新也造成10月31日至11月1日数据出现阶降变化，变化幅度4.0103°C。原SZW-1A型水温仪仍在工作，但数据未再入库（表1）。

表1前兆观测设备表

2.2前兆观测资料干扰分析

“十五”网络项目完成后，国内对干扰的研究仍然局限于某个学科或者某一测项，实际情况是某一个特定的干扰源可能对不同学科的多个测项产生干扰，观测仪器相互之间也可能因为故障产生干扰。笔者从各类干扰的成因入手，将地震前兆观测干扰分为环境干扰、人为干扰、观测技术系统干扰和其他干扰。环境干扰就是江、河、湖、水渠、水库、抽注水井、高压线、铁路、公路、采石采矿点等长期性环境因素及气温、气压、降雨、雷电等气象因素对前兆观测造成的干扰;人为干扰指人为因素在短时间内(人的活动)造成的干扰;观测技术系统干扰主要是仪器设备、通讯线路和供电电源故障及观测仪器之间的相互影响等产生的干扰;其他干扰是除上述3类干扰外由其他原因造成的干扰（表2）。

表2前兆观测干扰类别

2.2.1环境干扰分析

玉树地震台位于结古寺所在山体的中下方山坡上，台站周围民居较多，随着城市的发展，周边新建设施逐年增加。台站周边无大的抽注水井，适合流体学科观测。而台站的静水位2017年5月11日起，数据由原来的持续下降改为上升，上升速率约为0.005m/天。上升过程中有多次大幅度起伏。到7月14日18时，累计上升0.321m。之后，数据转平并高值持续。8月30日再次小幅度上升，到9月5日累计上升了0.155m后转为下降。到2017年9月06日23:59，数据小幅度下降后转平，事件基本结束。此次数据变化发生后，青海省地震局预报中心和台站人员于2017年8月8日进行了异常核实。经过对玉树静水位仪器工作状态及观测环境调查发现，玉树静水位观测系统工作正常，周边环境有两处施工场地。一处为自用厂房，距观测井孔约20m，2017年5月中旬开工建设，历时2个月，现已竣工。另一处为钢筋混凝土结构房，距观测井孔约80m，2017年7月开工建设，年底完工。起初认为是前兆异常，后经核实及综合分析认为，玉树静水位此次异常变化为前兆异常的可能性较低，该异常很可能是台站周边施工干扰引起，属于环境干扰所致（图1）。

图1静水位受外部环境干扰

2.2.2人为干扰分析

在仪器室附近进行的各种人为活动往往影响着测项的稳定运行，它是前兆观测的一个重要干扰因素，由于干扰源的不同，产生干扰的形态和特征也不同。玉树台水平摆倾斜仪于2017年1月15日至20日出现固定时间段毛刺干扰，经排查认为是该段时间仪器密封罩被打开，且观测室门未关闭，空气流动造成。

人为干扰中，对地震仪器的现场设备架设、维护维修、调零、标定等都会对地震观测造成影响，许多干扰会造成数据的较大变化，甚至一段时间内破坏正常变化形态。但人为干扰的因素仍是短期和暂时的，并且具有明显的规律和特性。玉树台人为干扰因素主要有：设备架设调试、现场维护维修、凋零、标定等。

2.2.3技术系统干扰分析

观测技术系统是由一个或多个前兆测项数据采集和存储、信号传输、供电避雷等功能的各分系统组成的生产线，任一个环节出现故障，都会影响到地震资料的连续、准确、可靠性。观测技术系统干扰是指在仪器自身运行中产生的干扰，地震前兆观测仪器和计算机一样都是电器设备，设备中的元器件经过多年的使用容易老化，加之供电系统工作状态失稳及仪器故障等情况的发生，会对观测记录产生较大影响。

地震前兆观测仪器在日常运行时，发生故障是不可避免的。前兆仪器出现故障后产出的数据多为不可用错误数据，或直接造成大的尖峰、台阶、断记，玉树台水平摆受影响最大。2016年6月27日水平摆倾斜仪北南分量出现大量坏数据，经过检测后直接更换涡流传感器，也导致06-27至07-02北南、东西分量间断性缺数和错误数据。7月2日完成更换后，仪器恢复工作，数据与更换之前相比噪声下降、固体潮清晰、曲线光滑。

2.2.4其他干扰分析

在日常地震前兆观测的过程中，数据受到的干扰形态各样，但目前可以找到的除了环境、人为、观测技术系统干扰外，还有其他一些干扰也混杂其中。玉树台钻孔应变仪2015年1月4日和2016年12月13日分别出现不明原因干扰，出现明显台阶，经过对设备、供电检查，对比分析后未能发现干扰原因，估计为仪器自身结构问题所致。

中强以上地震的发生，会影响形变仪器的正常记录，观测精度很高的水位仪器也能记录到地震波，玉树地震台形变仪器和水位仪器对省内5级以上、全球7级以上的地震都有明显同震效应。发生地震的震级越大、距离越近，干扰就越大，强震对记录的数据也算是一种干扰。2015年4月25日尼泊尔M8.1级地震对水位和形变观测影响较大，地震波导致水位仪在震后出现突降，后缓慢恢复；导致水平摆倾斜仪变化量超测量范围，并有台阶的出现。

3结论

本文对玉树台前兆观测资料进行了一些分析，在日常观测中，经常会有各种干扰的发生，具体干扰原因也多种多样。在对数据的分析过程中，从四个方面分析出各类干扰对地震前兆测项的正常动态产生了严重影响，虽然前兆测项观测的物理量和性质不同，但都或多或少受到这样或那样的干扰，这些干扰有的具有普遍性，有的具有特殊性。这需要地震监测人员和资料分析处理人员对各前兆测项的动态记录细致分析，对发生的干扰要进行调查、了解并填写好日志，对于设备和供电问题要及时排除故障，这样观测产出的数据会具有较高的使用价值。通过对玉树台前兆观测的分析，得到以下结论：

(1)玉树地震台地震前兆观测受到的环境干扰较大，主要对水位观测造成形态及趋势性的变化。台站日常观测要以减轻灾害和避免干扰，应重视台站地下水位的长期变化。

(2)玉树地震台人为干扰主要集中形变和流体学科，人为干扰具有持续时间短、突变、异常变化幅度较大等特点。水平摆倾斜仪的检查或标定会产生台阶。玉树台的人为干扰还有日常工作的疏忽及重启、死机等产生的记录中断。仪器架设、检查或标定产生的人为干扰是经常性的，其他人为干扰通过努力多数可以避免。

(3)玉树地震台观测技术系统干扰主要包括：主机及摆体故障干扰、供电环节故障干扰等方面。主机或探头故障干扰主要为形变仪器；台站供电环节故障干扰问题比较突出，2016年7月进行的台站综合观测技术保障系统改造前，由于使用的市电电压不稳且经常停电，影响到了钻孔应变、水平摆倾斜、水温等仪器的正常记录。

(4)其他干扰主要有形变仪器记录到的强地震波、台站综合观测技术保障系统改造及水温更新仪器等。

作者简介：尕松拉达（1987-），男，藏族，青海玉树人，助理工程师，主要从事地震监测与地震震害防御宣传工作。