0 引言

倾斜观测可为地球固体潮汐、地壳岩石性质及地球参数等提供科学数据（孙伶俐等，2016）。DSQ型水管倾斜仪利用连通管原理，当仪器主体台基出现相对垂直位移时，通过传感器输出电压与液面、钵体位置的相对变化关系，是自动测量地壳倾斜变化的一种精密仪器，具有灵敏度高、功能强、适用性广的特点。除用于测定缓慢倾斜变化、倾斜固体潮并捕捉临震前异常变化信息外，DSQ型水管倾斜仪还可用于地球动力学与精密工程测量等（李希亮等，2014）。因此，水管倾斜仪记录的高质量观测资料可为地震预测研究提供数据支持。在日常工作中，DSQ型水管倾斜仪（下文简称水管仪）同一分量2个端点观测数据的一致性可验证产出资料的可靠性。

1 台站参数

河北区域怀来、张家口、宽城、易县、涉县、永年6个地震台配备水管仪进行地倾斜观测。6个台站观测环境良好，资料产出连续、可靠。数据经台站调收、预处理，同步至河北省地震局服务器，交换到中国地震台网中心，参加每年度资料评比，优秀率达100%。台站参数见表 1。

怀来地震台地处京西北，为全国基本台，是首都圈重点专业地震监测台站之一。水管仪安装在东壤的山洞内，山洞进深120 m，洞体覆盖层厚多在40 m以上，其中黄土覆盖层厚约20 m，顶部平坦，少植被。该测点位于燕山折断带李信屯断褶处，延庆山字型前弧两翼与新华夏构造体系大海坨构造带的复合部位，延怀断陷盆地中部，黑山寺与狼山断裂北端。洞体岩性是太古界桑干群混合岩化花岗片麻岩，观测墩为蛇纹石化大理岩。基线长度NS向为27.34 m，EW向28.35 m。2013年12月水管仪更新为“十五”仪器。

张家口地震台地处京西北、晋冀蒙交界地区，位于张渤地震带与山西地震带交汇部位，台址条件良好，仪器墩建在基岩上并有隔震槽，台基岩性属侏罗纪石英粗面岩和石英角砾岩。洞室深度65 m，覆盖层达30 m以上，年温度变化为±0.5℃，日温差＜0.1℃，最大相对湿度＜80%，观测环境良好。基线长度NS向为28.64 m，EW向28.82 m。

宽城地震台距河北承德宽城县城1 km，山洞所处为燕山构造带马兰峪大背斜东翼，在宽城盆地边缘。台基岩性为震旦纪灰岩，地貌为高山区。山洞进深75 m，洞顶覆盖厚度20—40 m，有少量植被。其中DSQ型水管倾斜仪于2015年12月由“九五”公用数据采集器仪器升级为“十五”智能化仪器。基线长度NS向28.39 m，EW向23.96 m。

易县地震台位于太行山隆起带与华北平原拗陷区的分界部位。山洞岩性底部为闪长岩，侵入闪长岩花岗基底岩与震旦系沉积岩和闪长岩。基线长度NS向10.15 m，EW向15.76 m。2013—2014年DSQ型水管仪进行“十五”自动化升级改造。

涉县地震台位于晋冀豫三省交界处山间盆地边沿低山丘陵区，地处涉县盆地南部边缘，离涉县断层近3 km。山洞岩性为下古生代中奥陶系石灰岩；洞体覆盖层为15 m厚黄土，植被为山坡耕地和柏松。山洞进深约120 m，覆盖层厚20—30 m，台基岩性为白云质灰岩。基线长度NS向30.20 m，EW向28.23 m。

永年地震台位于紫山附近，所处大地构造位置属华北地台山西台隆东部，太行山背斜东翼，武安凹陷东侧。紫山—鼓山一带属同一构造带，出露下古生界、上古生界和新生界3套地层。观测室位于被覆山洞内，山洞建于燕山期火成岩体，所在部位主要是强风化、中等风化、弱风化的偏碱性粗粒亚长岩。山洞进深150 m，覆盖层厚6—12 m，台基岩性为燕山期火成岩。基线长度NS向30.24 m，EW向29.75 m。

2 一致性分析

选取6个台站DSQ型水管倾斜仪NS、EW分量2端点记录的原始数据，利用相关系数、T检验和F检验、均值一致性及方差一致性、潮汐参数一致性进行分析、评价。

2.1 相关系数分析

选取2009—2016年各台水管仪两端点原始数据，对同一分量2个端点的年日均值、月整时值的相关系数进行统计。因台站对端点数据不做预处理，故由EIS2000软件下载年日均值及月整点值原始数据，进行图形分析和数据预处理，计算得到2009—2016年水管仪逐年及2016年各月相关系数，见表 2、表 3。由表 2、表 3可知，6个台站DSQ型水管倾斜仪相关系数较高，属高度相关，表明各台站仪器同一分量2个端点具有高度一致性。其中：年日均值N、S端相关系数均值为0.947，E、W端为0.961；2016年各月整时值N、S端相关系数均值为0.960，E、W端为0.954。

2.2 F检验、T检验

根据统计学原理，随机变量方差大小可表征数据波动程度大小。F检验主要通过比较2组数据的方差，以确定其精密度是否有显著性差异，又叫方差齐性检验。T检验是用t分布理论来推论差异发生的概率，从而比较2个平均数的差异是否显著。通过建立假设、确定检验水准α，计算检验统计量，查相应界值表，确定P值。若P≤0.05差异明显，若P＞0.05，则差异不明显。利用F检验对端点数据的方差一致性进行检验，检验结果可以证明端点数据方差是否一致，即稳定性是否一致。方差一致性F检验通过后，即可视为等精度观测，采用T检验法进一步做均值一致性检验。

以2016年6个地震台NS、EW分量各端点日均值为样本数据，进行方差齐性F检验、T检验。为了消除年变趋势变化可能对检验结果造成的影响，对端点数据进行滤波处理，并采用滤波后的残差进行检验分析（陈佳等，2006），计算结果见表 4。由表 4可知，各台N、S端与E、W端的F检验值均低于其临界值，表征端点的方差水平相当，即稳定性一致；各台P值均大于0.05，说明各台端点残差均值一致，不存在系统误差。

2.3 潮汐参数

选取各台DSQ型水管倾斜仪2016年4月各端点数据整时值，采用EIS2000软件的VenediKov调和分析，计算M₂波潮汐因子参数。其中：M₂波潮汐因子中误差用于评定固体潮观测资料内在质量；M₂波月序列潮汐因子离散误差（或相对误差）可以反映仪器观测精度及稳定性；潮汐相位滞后不受仪器格值影响，其变化可反映潮汐形变或地壳力学状态和弹性状态的变化，用于判定地震前异常变化及周围地块介质的稳定性（王梅等，2007），且当同类仪器与介质耦合密切并运行正常时，潮汐相位滞后应无系统偏离。

各台站水管倾斜仪2端点M₂波潮汐因子相关参数计算结果见表 5，NS、EW分量端点潮汐因子相关系数结果见表 6。

由表 5、表 6可知：①各台端点潮汐因子参数相关系数均为高度相关；②宽城台、永年台N、S端潮汐因子数值均大于1，差值不大，但本地区潮汐因子一般不应大于1，不排除存在仪器系统偏差的可能；③易县台N端、S端及E端、W端潮汐因子参数均值为0.3、0.5，比正常数值（一般应为0.7—0.8）偏小，可能与仪器基线长度有关；④易县台、永年台、宽城台端点年零漂过大，仪器运行不稳定。

3 结论

通过对河北区域6个地震台站DSQ型水管倾斜仪同一分量2个端点的相关系数、F检验、T检验、潮汐因子参数进行统计分析，得到以下结论：各台站水管倾斜仪2个端点的月整时值和年日均值观测数据平均相关系数高度相关，具有较好一致性，表明观测资料稳定、可靠。但各台观测资料质量存在一定差距，综合分析认为：地质构造、洞顶覆盖层厚度及仪器基线长度、各端点潮汐因子过大或过小、仪器存在零漂等因素，均会对观测资料质量造成影响。

综上，6个地震台站DSQ型水管倾斜仪同一分量2个端点的相关系数均0.95以上，属高度相关，表明仪器运行稳定。但在日常工作中，若利用月整时值和年日均值相关系数准确判定水管倾斜仪运行是否稳定，需做进一步定量分析。