地电阻率观测精度探究.docx
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1、地电阻率观测精度探究随着国民经济的快速发展,地电阻率的观测环境遭到各种干扰,其中采用直流牵引技术的城市轨道交通干扰尤为严重,致使一些地电阻率观测台站的观测数据无法知足规范要求,部分台站因而被迫搬迁。进一步改善观测系统测量形式,提高其观测精度势在必行。通太多种方法实验,提出了一些抗干扰措施,到达了提高观测精度的目的,为进一步提升地电阻率观测质量做了技术铺垫。关键词:地电观测;地铁干扰;噪声水平;观测精度;高阶差分在大地视电阻率观测中,因测量线路长、测区占地大,外界的电磁干扰、工业离散电流、地电场的自然变化,以及观测系统本身的问题,比方测量电极极化不稳定、线路漏电等,使得被测信号中夹杂着的大量的干
2、扰13。多年来,从事地电观测与研究的人员针对观测中的干扰以及提高观测精度做了大量的工作,如赵家骝等提出的正反向供电技术4、张世中等提出的采用变周期供电测量方法5等,对于地电测量中的一些稳定干扰,如高频干扰、沟通工频的共模和串模干扰等有了特殊的抑制能力,但对于干扰中变化较慢且无规律的部分抑制效果尚欠佳。笔者通过大量实验研究,提出了一些抗干扰措施,对于提高地电阻率测量观测精度有一定的作用。天津市地震局共有地电阻率观测台站4个,由于城市建设的不断发展,台站周边的观测场地遭遭到了不同程度的毁坏,尽管采取了一定的遏制措施,但不能杜绝建设行为的影响,尤其是地铁、轻轨等直流牵引技术的轨道交通建设,尽管距离台
3、站较远,但其干扰严重影响地电阻率观测,致使其观测精度不断下降6。目前天津市正式运营的有轻轨线路1条,地铁线路4条,仍有地铁在建线路进行施工,天津市轨道交通建设及开场运营时间如下:轻轨,2003年12月1日至12月10日试通车,2004年3月28日正式运营。地铁九号线,2003年9月30日建成通车,2004年3月28日开场试运营。地铁一号线,2005年12月28日建成通车,2006年6月12日开场试运营。地铁二号线,2012年7月1日东西分段试运营(西段为曹庄东南角区间,东段为天津站空港经济区区间),于2013年8月28日开通全线试运营。地铁三号线,2012年10月1日,小淀高新区区间开通试运营
4、,2013年12月28日,高新区南站区间开通试运营。表1为天津局4个地电阻率台站与市内地铁的相对位置与距离。如图1所示:轻轨、地铁运行后,地电阻率台站的观测均方差开场变大,塘沽、青光台地电观测受影响最大,观测精度严重下降,宝坻、徐庄子台因距离较远,干扰较小,但从日均方差看仍有干扰存在。2干扰测试2014年5月选择了宝坻地震台和青光地震台2个受地铁干扰最为严重的台站进行了干扰测试,测试时间约为24h。通过对测试结果的分析,总结了安静冷静僻静期(地铁停运期间)和干扰期(地铁运行期间)台站场地干扰信号幅度、人工供电电位差和信噪比的情况。2.1宝坻台干扰测试宝坻台背景噪声,安静冷静僻静期(05时)NS
5、测向噪声幅度为0.52mV,EW测向噪声幅度为0.43mV;干扰期(623时)NS测向噪声幅度为3.23mV,EW测向噪声幅度为1.9mV。人工供电电位差南北和东西方向均为41mV,安静冷静僻静期内的信噪比NS向为38dB左右,EW向为40dB,干扰期内的信噪比NS向为22dB,EW向为27dB,安静冷静僻静期观测比干扰期观测NS向和EW向的信噪比分别降低了16dB和13dB左右。图34为宝坻台安静冷静僻静期和干扰期频域分析结果。能够看出在安静冷静僻静期低频段没有明显干扰,干扰期有明显干扰,主要干扰信号周期在130180s之间。2.2青光台干扰测试青光台背景噪声,安静冷静僻静期(05时)NS测
6、向噪声幅度为0.49mV,EW测向噪声幅度为1.28mV;干扰期(623时)NS测向噪声幅度为21.87mV,EW测向噪声幅度为13.27mV。其人工供电电位差NS和EW方向大约为9mV左右,安静冷静僻静期内的信噪比NS为25dB左右,EW方向为17dB,干扰期内的信噪比NS方向为8dB,EW方向为3dB,安静冷静僻静期观测比干扰期观测分别降低了33dB和20dB左右。图67为青光台安静冷静僻静期和干扰期频域分析结果。能够看出在安静冷静僻静期低频段没有明显干扰,当地铁运行期内可见有明显干扰,主要干扰信号周期在117166s之间,在EW方向还有一个周期为69s左右的干扰信号。3提高观测精度方法3
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