地震地电阻率观测改进方法研究--电测井技术的移植应用与数值模型分析

现有的地震地电阻率观测系统需要较大的环境保护区(2—5km2).随着各地的经济发展,地电观测的环境受到越来越大的影响,造成部分台站连续多年的地电前兆观测受到严重的干扰.为了减小观测环境保护区范围,有效地抑制来自地面的观测环境改变及城市地铁、轻轨运行时漏电产生的干扰,提出了将三侧向石油电测井技术移植到地震地电阻率前兆监测领域,以提高地电前兆观测的抗干扰能力和前兆信息的监测能力.电测井有限元数值模型的计算结果表明,该方法可有效测量出地层的电阻率变化,对来自地表的干扰有较强抑制能力.分析还表明,该方法可有效抑制来自轻轨、地铁的漏电干扰.

井下地电阻率观测中布极参数的确定方法

为压制地电阻率浅层干扰、突出深部以地震预报为目的的有用信息,选取了小江断裂中段一个场点作为实例,研究了井下地电阻率前兆观测中确定电极埋深、电极间距等布极参数的方法。结果表明:选择井下电阻率观测布极参数时要考虑影响系数和探测深度2个主要因素,即地下潜水位面以上各地层的影响系数应远小于深部各层,探测深度范围内最底层(受孕震影响最大的层)的影响系数应远大于其它各层,观测系统的探测深度最好不小于已有震例指示的地电阻率观测系统的探测深度。按照该方法选择了所给场点的井下电阻率观测布极参数,即电极埋深200 m、供电极距1 050 m、测量极距350 m,按对称四极布置,可获得最佳观测效果。

一种消除地电阻率观测中随机误差的新方法

在前人研究的基础上 ,提出了一种消除地电阻率观测中随机误差的新方法———变周期供电法 .详细介绍了该方法的原理和实施步骤 .从计算机模拟和实验室模拟

地电阻率观测系统稳流电源技术的发展

详尽地分析了地电阻率观测系统的供电电源的发展过程 .对几种电源的技术指标和性能作出了评价 .在对几种电源的若干技术问题进行了分析和讨论后 ,指出对地电阻率观测系统的稳流电源的设计应采用高频开关电源技术 .

直流接地极入地电流对地电阻率观测的干扰研究

随着特高压直流输电工程的建设,直流输电系统对邻近地震台站的地震观测干扰日显突出。基于直流输电系统对地电阻率观测的干扰机理,引入等值复镜像法,建立了大尺度范围下3维复杂土壤电性模型,推导了接地极入地电流在土壤任一点的电位计算公式。在±800 kV锦屏—苏南特高压直流输电工程带电调试期间,进行了地电阻率观测台与野外观测点的联合地电阻率观测干扰实验。结果表明,在线路与观测点的距离不超过10 km时,提出的数学模型及其计算方法具有较高的精度,其计算误差不超过10.28%。

安徽省数字化地电阻率观测数据的干扰分析与处理方法

近年来安徽地区地电阻率观测多次出现异常数据,同期间省内发生了多次M_S3.0以上地震,我们对安徽省观测较好的几个台站数据进行年变化特征、干扰因素的分析,发现水位、降雨是影响地电阻率数据变化的主要因素,通过以月为窗长的回归拟合分析进行水位的干扰消除,计算的残差值能有效地消除地电阻率年变化干扰,运用消除干扰后的曲线对近期发生的地震进行分析,发现霍山M_S4.3和阜阳M_S4.3等地震前未出现明显趋势性前兆异常,临近台站出现的异常变化可能与该区域的地下水位干扰性变化有关。

安徽嘉山台的多极距电阻率观测

利用1990年以来安徽嘉山台的多极距电阻率观测资料进行反演分析，结果显示： 嘉山台的浅层(第一层)电阻率变化幅度最大，认为是受气象和灌溉等因素的干扰； 第二层变化幅度迅速减小； 第三层变化平稳； 深层(第四层)电阻率变化幅度比二、 三层大，可能与层厚为∝有关，原因尚须进一步研究。

我国井下地电阻率观测技术现状分析

地震地电阻率前兆观测在中国开展了近50年,各种电磁干扰以及一些与地震无关的地表覆盖层电性结构变化一直影响着地电阻率观测,特别是近年来,电磁干扰越来越严重,为了抑制和减小电磁干扰和环境因素的影响,多个台站开展了试验性的井下地电阻率观测。通过对我国目前开展井下地电阻率观测台站的调研,总结了观测中成功的经验和存在的问题,并在此基础上,对井下观测装置技术的各个环节,提出相应较合理的技术措施。

编码源地电阻率观测试验

地电阻率的高精度观测是实现地震预测预报的前提之一.面对日益严重的电磁干扰,提出了基于编码源循环互相关辨识技术的地电阻率观测方法,其实质是将待测地质体视为待辨识系统,利用编码源信号激励供电电极A和B产生的电流信号作为系统输入信号,测量电极M与N之间的电压信号作为系统响应输出,将输入和输出信号严格同步采样为时间序列,分别与参考信号进行循环互相关运算并转换至频率域计算获得待探测地电阻率谱(幅度和相位).由于系统环境的干扰和随机噪声与编码源信号不相关,通过循环互相关运算可以达到抑制环境随机噪声和干扰的目的.这种地电阻率观测体系在环境干扰较大的甘肃省兰州观象台和陇南汉王地震台站利用现有的观测场地和线路进行了观测试验,测量结果显示,数据的一致性好、均方差小,说明该方法在强干扰环境下具有较好的抗电磁干扰能力,观测频带较以往直流电法测量有较大的扩展.该方法为现有地面地电阻率台站持续发展提供了技术保障,可为地震预报与科学研究提供高质量的地电阻率观测数据.

地电阻率观测各类干扰源的分析与研究

地电阻率观测是我国地震前兆监测的重要手段之一,目前已积累了大量的观测资料和强震震例。但随着农村经济的发展和城市现代化轨道交通设施的建设,使得部分地电台站观测环境发生较大变化,导致地电阻率前兆观测资料受到较强的干扰。本文通过对国内现有地电阻率观测资料的分析、干扰源的调研,研究了各类干扰产生的原因及识别方法。并根据已有的研究成果,对地电阻率观测抑制干扰的技术和方法及数据使用与处理提出了相应的建议。

ZD8T地电阻率观测装置稳定性检测仪

介绍了 96 - 91 3重中之重课题研制的 ZD8T装置稳定性检测仪的工作原理和所采用的几项关键技术 。

河北柏舍台深井与浅层地电阻率观测对比分析

通过深井地电阻率和浅层地电阻率的观测精度对比、抗干扰分析、年变规律分析以及对深井地电阻率水平测向与垂直测向近两年的变化分析，得出以下几点认识：

塘沽地电阻率观测轻轨干扰降噪处理

随着地铁轻轨的迅速发展,我国大多数地电阻率测项受到不同程度干扰,诸多学者为此提出采用小波方法进行滤波的建议。文中拟采用小波和HHT滤波方法,以受津滨轻轨干扰严重的塘沽地电阻率观测资料为例,进行降噪处理,对比2种方法的滤波效果,以获得更好的滤波方法。

搭建蔬菜大棚对固原地电台视电阻率观测影响的分析

通过观测，理论计算和实验研究，探讨了固原地电台测区内搭建蔬菜大棚后北东及东西测道视电阻率测值快速上升的原因，定量解释了搭建蔬菜大棚对固原地电观测的影响，并研究和总结了这种影响的机制。从而认为，2008年3月下旬固原视电阻率出现的高值变化不属于地震异常，并为今后判断引起地电测值变化的原因提供了依据。

地表点电流对地电阻率观测的影响

将地电阻率台站地下介质简化为水平层状均匀介质模型，以点电流模拟地表干扰电流源，针对对称四极观测装置，利用转换函数滤波器法计算电流大小、方位角、距离对地电阻率观测的影响。（1）计算方法。地电阻率采用对称四极观测装置，AB 为供电电极，MN 为测量电极，电极均位于地表，测区采用 EW 和 NS 两个相互垂直测向布极，中心点为 O。

河北柏舍台深井电阻率观测研究

随着农村种植业、养殖业的大面积兴起，城市急剧膨胀，特别是乡镇的城市化扩张与发展，使已连续观测多年的地震观测受到较大干扰。电阻率观测由于测区保护范围大（一般需要几平方公里，甚至几十平方公里）是各手段中观测环境变化影响最大的手段之一，目前浅层电阻率观测中大部分的台站由于测区较大，环境受到不同程度的干扰，有的甚至遭到了破坏，寻求一种降低干扰因素的观测系统迫在眉睫。为此在柏舍地电台开展了井下电阻率实验。

天水台地表与井下地电阻率观测数据分析

天水台2010年10月灾后重建项目天水深井地电观测工程开始建设，2011年10月中旬深井观测系统开始运行。天水深井观测采用ZD8M多极距观测装置。电极埋设分为深层和浅层，埋设深度分别为100 m （井下）和6 m（地表），布极呈近似等边直角三角形，大致呈NS、EW、NW向分布。NS、EW 向供电极距为300 m，测量极距为100 m，NE 向供电极距为390 m，测量极距为130 m。通过比较天水台地表和井下地电阻率台站的观测数据质量以及观测精度，来评价井下地电阻率观测数据质量，研究井下电阻率观测的映震能力。

小极距井下地电阻率观测数据质量浅析

为加强2022年北京冬奥会举办地区的震情保障工作,2019—2020年,依托原有地电台网,建设平谷、通州、阳原、大同、代县、临汾、宝昌、和林格尔等8个小极距井下地电阻率观测站(点),目前均运行良好,与同台地表大极距地电观测相比,观测数据精度提高。选取2021年9—11月井下地电阻率观测站数据记录,就相对均方差、日精度、月精度、月离散度、变化幅度等指标,分析小极距井下地电阻率观测数据质量。结果表明,8个井下地电阻率观测站(点)运行稳定,观测数据精度较高,具备一定映震效能,可为冬奥会举办区域及周边地区的震情跟踪有效服务。

地电阻率观测中地铁杂散电流特征

在对地铁杂散电流产生机理的讨论的基础上,定量计算了地铁运行时杂散电流在地电阻率观测中所呈现的影响幅度,结果表明地铁杂散电流传播范围可以达到几十甚至上百千米。通过对城市周边的北京通州、天津青光、宝坻、塘沽、江苏江宁和辽宁新城子等六个地电阻率观测台站观测到的该类信号的研究,分析了其幅值、主要频率范围以及空间分布特征,结果表明该类信号的幅值从几mV至几十mV不等,与源距关系密切,周期主要集中在50—200 s范围内,在分析地震异常前兆信号时该类信号可使信噪比降低10—30 dB左右,其相对方差最大超出标准20倍左右。根据地铁运行时杂散电流传播的特征,本文提出了几种压制该类信号的措施,为识别地震前地电阻率异常信息及排除噪声提供依据。

地电阻率观测中两种电极接地电阻测量方法及其对比研究

利用传统三极接地电阻率测量方法对井下电极接地电阻进行测量会存在较大的测量误差,表明该方法已不适用于井下电极接地电阻测量。针对此问题,提出了利用台站现有地电阻率仪器进行电极接地电阻测量的新方法—直接测量法,并使用传统三极法和直接测量法对北京平谷地震台井下观测供电电极接地电阻进行了测量。测量结果表明:与传统三极法对比,直接测量法的测量结果更为准确、可靠,而且节省人力、物力和时间。