乾陵综合地震台DSQ型水管倾斜仪观测资料评价＊

陈冬柏，张 璐，韩晓飞，李媛媛

（陕西省地震局，陕西 西安 710068）

乾陵综合地震台DSQ型水管倾斜仪观测资料评价＊

陈冬柏，张 璐，韩晓飞，李媛媛

（陕西省地震局，陕西 西安 710068）

选取乾陵综合地震台DSQ型水管倾斜仪2013—2016年观测资料，对观测资料的完整性、记录情况、记录波形、资料的内在精度、仪器的稳定性及干扰因素等方面进行了有效的分析研究。分析认为，该仪器运行情况连续、准确，观测资料记录的完整性高；仪器工作状态稳定，年零飘值小于仪器设计规范的要求；观测数据质量较高，能清晰地记录到地球固体潮汐变化，NS测向、EW测向记录曲线连续完整，观测数据精度较高。仪器主要干扰因素为工作状态的影响、气象因素、人为因素和不明原因造成的干扰。

地震台；DSQ型水管倾斜仪；观测资料；精度

1 DSQ型水管倾斜仪观测环境和仪器概况

陕西乾陵综合地震台位于陕西乾县乾陵乡陵前村，地处渭河断陷盆地中段与陕北黄土高原的过渡地带，地貌上属丘陵沟壑区，台基岩性为奥陶系石灰岩，地理坐标为东经108.2°、北纬34.5°，海拔高度893 m。构造上处于渭河断陷盆地中段与陕北高原分界线附近，在关山-口镇断裂以南、乾县-富平断裂的北侧。

乾陵台形变山洞洞体总长115 m，EW向长40 m，NS向长75 m；洞顶覆盖厚度小于40 m，洞体上面植被良好；台基岩性为奥陶系石灰岩；洞体年温差小于等于0.2℃，日温差约为0.015℃。DSQ型水管倾斜仪是“十五”期间研制的一种自动测量地壳倾斜变化的高精度的精密仪器，可以测量到微小的地壳倾斜量变化、倾球固体潮汐变化。该仪器采用测向端点线圈变压器位移产生磁通量变化传到传感器，并结合应用现代微电子技术的一些新成就设计而成，与原来的水平摆倾斜仪比起来具有仪器体积小、结构紧凑、性能稳定可靠、功能全、提供使用范围比原来广等特点。DSQ型水管倾斜仪是湖北省地震局所属的地震仪器研究院研制、开发、生产，2007年开始在陕西部分地震台站安装使用。仪器分辨率为0.000 5″，日漂移量小于0.005″，标定精度优于1%.

2 2013—2016年DSQ型水管倾斜仪观测资料

2.1 仪器记录连续情况

乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪2013—2016年的观测资料，在台站观测人员的辛勤维护下运行情况较好，除2013年EW向为99.92%外，其余年份数据连续率均达到100%.

2.2 仪器记录波形

乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪观测记录的最大优势就是实现了实时的分钟采数，达到连续观测的效果，这些连续的分钟采样数据对地震预报中中期和短期地震预测的研究都是很重要的。图1为乾陵地震台2013—2016年日均值观测曲线。由图1可知，乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪能清晰地记录到地球固体潮汐的变化，可以看到一年中大、小固体潮汐及峰谷的变化，以此可以判定该仪器工作状态良好。

图1 乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪观测曲线

3 仪器的稳定性

3.1 年零飘

该仪器于2007年开始安装并投入运行。仪器开始投入使用时由于不太稳定，观测数据变化较大；经过几年的运行，于2013年开始仪器渐趋稳定，年变化幅值趋于稳定。年零飘值，是将每年12月31日的日均值减去当年1月1日的日均值即得出的值。从年变幅值指标可以判断仪器的稳定性和年变形态是否正常，同时可以检验仪器观测产出的数据是否准确、可靠。漂移量是用来检测、判断形变观测仪器及其摆放仪器的石墩、墩基及基岩的稳定程度或地壳继承性新构造运动的指标。乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪NS分量年零飘值从2013年314.2 ms到2016年稳定到24.3 ms，EW分量年零飘值从2013年60.6 ms到2016年稳定到38.0 ms。仪器观测曲线的零漂一般受多方面因素的影响，有仪器测向端点桴子的漂移、观测点基岩密度变化或物质迁移、一些外部干扰因素（包括温度、气压、电压、湿度等变化），说明随着仪器的稳定，其变幅变化将逐渐减小。

3.2 观测精度及潮汐参数计算

在形变固体潮汐参数的稳定性研究中，M2波γ值、均方差σ是用来评定倾斜潮观测内在质量优劣的定量指标。采用M2波γ值、均方差σ这2个指标调和分析结果来跟踪潮汐参数随时间的变化，并对不同套的倾斜仪器的观测精度进行评价。用乾陵地震台2013—2016年的DSQ型水管倾斜仪每天的小时值数据进行了Venedikov调和分析，计算每个测向每月M2波的潮汐因子、中误差来判断该仪器观测精度的标准。可以得出，2013—2016年NS分量M2波中误差0.001 9～0.006 7，2013—2016年EW分量M2波中误差0.001 7～0.006 9.由此可以认为乾陵综合地震台DSQ型水管倾斜仪观测、运行稳定，观测资料精度较高，达到了千分位的量级，符合规范要求的小于0.02的技术指标值，达到全国地震台站中一类地震台站的要求。

地球固体潮汐实际观测值与其理论值的偏离（即实测值与理论值之比）通常可使用基于最小二乘法的调和分析方法进行分析，用此方法可以求解各个波群的观测振幅对理论振幅之比，即潮汐因子。

通过MAPSIS软件，对乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪2013—2016年数据整点值用Venedikow调和分析方法进行分析，计算出NS分量M2波潮汐因子γ为0.496～0.536，EW分量M2波潮汐因子γ为0.682～0.640.

4 主要干扰因素

近十多年以来，陕西的地震台站全部实现了地震仪器的数字记录，数字记录地震仪产出的观测数据数量成倍地增加，由原来的整点值观测变成了分钟值和秒值观测，增大了数据的信息量，这也造成了现在的地震观测数据中夹杂着各种干扰信息并与地震异常信息并存的现象，无论从记录曲线的变化形态上，还是曲线的变化量级上，都不易区分，给分析、预报人员对观测资料的使用和分析带来了极大的不便。因此，有必要识别数字化观测资料中的各种干扰因素，以便能准确地提取各种地震前兆信息。

DSQ水管倾斜仪在观测过程中主要的干扰因素分为3大类，分别为仪器工作状态的影响、气象因素干扰、人为因素和不明原因造成的干扰。

5 讨论与结论

通过对乾陵地震台DSQ型水管倾斜仪2013—2016年DSQ水管倾斜仪观测资料进行分析，得出如下结论：①仪器运行性能与总体质量分析评价方面，该仪器观测运行情况较好，仪器观测资料质量较高，能清晰地记录到地球固体潮汐的变化，NS测向、EW测向记录曲线连续完整，连续率达100%；②年漂移量逐渐趋于稳定，仪器已经处于稳定的工作状态；③观测资料数据精度较高，符合M2波中误差小于0.02的技术指标值的要求。

［1］吴利军，周立明，张中五，等.东三旗台Sacks体应变干扰分析与震例研究［J］.防灾科技学院学报，2013，15（3）：41-44.

［2］张璐，李垚奇，韩晓飞，等.影响DSQ型水管倾斜仪资料的蒸馏水问题研究［J］.科技创新与应用，2017（19）：189-190.

［3］陈冬柏，罗词建，李媛媛，等.西安基准地震台钻孔体应变观测干扰分析［J］.高原地震，2012（2）：50-54.

［4］陈冬柏，张璐，韩晓飞，等.西安基准地震台PET重力仪2011～2013年观测运行分析［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

中国地震局“监测、预报、科研三结合课题”（CEA-JC/3JH-162701）《陕西省地震台站DSQ型水管倾斜仪观测资料分析与映震效能研究》赞助

陈冬柏（1968—），男，陕西西安人，工程师，主要从事地震前兆观测工作。

刘晓芳〕