山西孝义井LN-3A数字水位仪零漂分析

赵 强，张亮娥，曹文强

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.山西省地震局太原基准地震台，山西 太原 030025；3.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)



山西孝义井LN-3A数字水位仪零漂分析

赵 强1，3，张亮娥2，3，曹文强2，3

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.山西省地震局太原基准地震台，山西 太原 030025；3.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

简要介绍山西孝义地震台晋9-1井的观测概况，对2015年12月数字水位仪校测时发现的测量误差增大的原因进行分析，认为可能存在仪器零漂问题。通过与模拟观测资料对比，明确数字水位仪零漂特征，为今后观测提供参考。

数字化水位仪；零漂；孝义井

0 引言

我国水位数字化观测仪以LN-3A型为主，该仪器精度高、稳定性好、故障率低，但多年的运行实践表明，部分仪器仍存在一定的零漂问题[1-3]，直接影响到观测资料的真实可靠，至今尚未得到有效解决。

文章对山西孝义井(以下简称孝义井)2015年季度巡检时发现的零漂现象，与模拟观测数据作对比，简要分析仪器零漂的特征。

1 孝义井水位数字化观测概况

孝义井位于山西省吕梁市孝义市新城科委院内，井区东部地势平坦，中部丘陵起伏，西部为山区。该井位于太原盆地西南边缘，交城断裂与北西向断裂交汇地带，水文条件为山前冲、洪积平面区，属砂卵石承压水，水量丰富。该井井深502 m，承压水观测层为400～502 m，成井时水位高出地面8.37 m。2008年起，年平均降幅约3～4 m，目前水位埋深为-33 m。

1983年6月开始进行模拟观测(编号晋9-1井)，2007年6月安装LN-3型数字水位仪，与模拟观测并行至今。数字水位传感器放置在井水面以下2～8 m，根据水位变化进行调整。孝义井数字水位观测属无人值守，按照学科组要求，每季度进行1次水位校测。校测时，用测钟进行5次测量，测量误差小于1 cm。

2 数字化水位仪零漂现象确认

2015年6月对孝义井水位进行校测，校测差值小于1 cm；9月28日再次校测时发现校测值与仪器值相差约7 cm；12月15日校测的差值达到12.5 cm。经排查，水位传感器线缆固定牢固，未发生滑动。模拟观测数据与校测值一致，说明模拟观测运行正常，数字观测可能存在零漂问题。

提取模拟观测日均值数据与数字水位仪测值对比发现，二者变化形态基本一致，数字水位仪数据自9月上旬开始漂移，并且漂移量逐渐增大(见图1)。

图1 孝义井LN-3A数字仪观测与模拟观测曲线对比图Fig.1 Comparison of LN-3A digital water level curve and simulated observation curve of observation well in Xiaoyi

3 数字化水位仪零漂现象分析

分析孝义井数字水位仪的零漂现象，发现有如下特征(见第26页图2)：

(1) 零漂过程是波动的，趋势为上漂，即数字水位仪测值高于水位实际值。

(2) 7月—8月，模拟测值与仪器产出值基本一致，二者差值在2 cm上下波动，表明仪器运行正常。

(3) 9月，差值开始出现明显趋势性变化，零漂过程是波动上升的。每月平均零漂幅度为4 cm左右，差值振幅逐渐增大，表明数字水位仪开始出现故障，并越来越不稳定。由于本地降水峰值出现在8月，所以怀疑仪器受雷击影响，不排除仪器存在质量问题。

图2 孝义井LN-3A数字水位曲线与模拟观测曲线差值图Fig.2 The difference of LN-3A digital water level curve and simulated observation curve of observation well in Xiaoyi

2016年更换传感器后，仪器恢复正常，校测结果合格。

4 结论与建议

通过以上分析看出，数字水位仪的零漂可能是由仪器受雷击或自身质量问题引起，因此，提出以下建议：

(1) 仪器厂商应从质量上对仪器升级，确保仪器性能长期稳定。

(2) 为避免产出长期失真的观测数据，发现仪器零漂时，及时更换数采或传感器。

(3) 按照地下流体水位校测要求需定期校测，发现仪器数据与校测值之差发生变化时，应加密校测，及时发现问题。对于仍保留模拟观测的台站，做好模拟观测与数字观测的对比分析工作。

[1] 谷元珠，刘成龙，张培仁，等.塔院井数字化水位观测中的零漂问题[J].华南地震，2004，24(3)：52-56.

[2] 杨鼎鸿，程庆斌，邓 聪，等.数字化水位观测仪零漂分析[J].地震地磁观测与研究，2013,34(3)：144-149.

[3] 吕 芳，张淑亮，胡玉良，等.山西静乐井水位异常调查与分析[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

赵 强(1983— )，男，山西太原人。2010年毕业于中国地质大学(武汉)地球科学学院，硕士研究生，工程师。

P315.62

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