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  地震地磁观测与研究  2020, Vol. 41 Issue (6): 90-95  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.06.012
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引用本文  

张淑珍, 杜建清, 周扬, 等. 兰州地震台阵环境噪声调研分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2020, 41(6): 90-95. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.06.012.
ZHANG Shuzhen, DU Jianqing, ZHOU Yang, et al. Investigation and analysis of environmental noise of Lanzhou Seismic Array[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2020, 41(6): 90-95. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.06.012.

基金项目

中国地震局地震科技星火计划(项目编号:XH20060)

作者简介

张淑珍(1970-), 女, 本科, 高级工程师, 主要从事台阵维护与地震资料分析工作
兰州地震台阵环境噪声调研分析
张淑珍 1,2, 杜建清 1,2, 周扬 1,2, 秦满忠 1     
1. 中国甘肃 730046 甘肃省地震局;
2. 中国甘肃 730046 兰州地球物理国家野外科学观测研究站
摘要:随着我国社会经济的发展,地震台站观测环境破坏日益严重。对兰州地震台阵环境噪声进行调研,定量分析并提供该台阵与国际标注各大干扰源的直线距离,以充分了解各干扰源对地震台阵的影响程度。结果发现,兰州地震台阵目前基本达到Ⅰ级台站环境噪声水平,满足台阵观测条件。
关键词兰州地震台阵    背景噪声    环境噪声    
Investigation and analysis of environmental noise of Lanzhou Seismic Array
ZHANG Shuzhen 1,2, DU Jianqing 1,2, ZHOU Yang 1,2, QIN Manzhong 1     
1. Lanzhou Observatory Station, Gansu Province 730046, China;
2. Lanzhou National Geophysical Filed Science Research Station, Gansu Province 730046, China
Abstract: With the development of the social economy in China,the damage to the observation environment at seismic stations is becoming more and more serious. The environmental noise of Lanzhou Seismic Array is investigated,and the linear distance between the array and the major interference sources marked internationally is quantitatively analyzed and provided to fully understand the influence degree of each interference source on the seismic array. The results show that the environmental noise level of Lanzhou Seismic Array is still up to level Ⅰ,which meets the observation conditions of an array.
Key words: Lanzhou Seismic Array    background noise    environmental noise    
0 引言

按照来源,可以将噪声分为背景噪声、本底噪声、环境噪声。其中:背景噪声通常是指发生、检查、测量或记录系统中与信号存在与否无关的干扰,不影响人们对主体声音的接听;环境噪声通常是工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音,具有主观感觉性,不同的人或同一人在不同行为状态下对同一种噪声会有不同反应。

兰州地震台阵始建于2001年,是国际监测系统全球50个基本台站之一(代码为PS13)。该台阵位于青藏高原东北缘,在进行勘选时,从背景噪声角度,对各子台背景噪声功率谱、噪声与信号的相关函数、噪声均方根值、信号与噪声的相关值进行计算和分析,并对比分析了各测点白天和晚上的噪声(郑重等,2000郝春月等, 2002, 2003),证明该地震台阵背景噪声稳定,噪声水平在日间与晚间的变化规律稳定,符合国际监测系统(IMS)规定的标准。

随着我国社会经济的发展,铁路交通、城镇化建设日益加快,地震台站观测环境破坏日益严重,观测资料质量和精度急速下降,对地震定位精度、反演结果等产生显著影响,制约了地震监测预报研究工作的顺利开展。为此,有必要重新对兰州地震台阵环境噪声进行调研,以评估该台阵周边环境噪声水平,以便进一步加强环境保护的意识和责任。

1 环境噪声分析

地震台阵不仅可以记录到地震信号,也可以记录到丰富的连续噪声信息,这些记录来自地球震动、大气气压变化、固体潮汐、海浪拍击海岸、生活噪声等。兰州地震台阵共布设9个子台,台阵形状为同心圆形,分为内环和外环,其中内环平均半径约为416.3 m,外环平均半径约为1 369.1 m。中心点设一个子台,代码为A0。其余子台分布在2个同心圆上,内环设3个子台,代码分别是A1、A2、A3;外环设5个子台,代码分别是B1、B2、B3、B4、B5。为了全面了解兰州地震台阵环境噪声,对各子台周边环境进行实地调研。地震台阵子台布局见图 1

图 1 9个子台布局 Fig.1 The layout of nine sub-stations
1.1 中心子台

通过对A0中心子台距离海洋、沿岸山系统、大湖、大坝、瀑布、大油管道、小湖、重型机械和往复运动机械、低瀑布、快流大河、流过大坝的间歇水流、铁路、频繁的运输、机场、空中交通、非往复运动机械、平衡工业机械、繁忙的高速公路、大农场、乡村道路、高建筑、低建筑、高树和天线杆、高篱笆、矮树、高灌木丛、大岩石等噪声源调研,列举部分具有代表性的噪声源及距离(表 1)。

表 1 兰州台阵中心子台A0距离以下噪声源 Table 1 The distances between the central sub-station A0 of Lanzhou seismic array and noise sources

调研9个子台的近距离噪声源,发现中心子台A0近距离噪声源有兰州广播电视台、云霖寺、神憩山庄、尖山村、上庄村、大掌村、圈沟村、小盘道村、乡间小路等,具体信息见表 2

表 2 A0中心子台周边近距离噪声源 Table 2 Near distance noise sources around A0 central sub-station
1.2 内圈子台(A1、A2、A3)

A1子台近距离噪声源有兰州广播电视台、云霖寺、神憩山庄、尖山村、上庄村、腰岘村、蒋家湾村、小盘道村、乡村公路等,具体信息见表 3

表 3 A1子台周边近距离噪声源 Table 3 Near distance noise sources around A1 sub-station

A2子台近距离噪声源有兰州广播电视台、云霖寺、神憩山庄、尖山村、上庄村、腰岘村、蒋家湾村、何家沟村、小盘道村、乡村公路等,具体信息见表 4

表 4 A2子台周边近距离噪声源 Table 4 Near distance noise sources around A2 sub-station

A3子台近距离噪声源有兰州广播电视台、云霖寺、神憩山庄、尖山村、上庄村、大掌村、圈沟村、湖滩村、护林村、乡村公路等,具体信息见表 5

表 5 A3子台周边近距离噪声源 Table 5 Near distance noise sources around A3 sub-station

对内圈子台(A1、A2、A3)噪声源调查发现,共有噪声源为兰州广播电视台、云霖寺、神憩山庄、尖山村、上庄村、乡村小路,其中:与乡村公路距离最近的是A3子台,距离99 m;与低建筑最近的是A2子台,距离157 m;环境噪声最小的是A1子台。

1.3 外圈子台(B1、B2、B3、B4、B5)

B1子台近距离噪声源有兰州广播电视台、神憩山庄、尖山村、上庄村、陆家沟村、儒角岭村、陶家沟村、中庄村、蒋家湾村、乡村公路、西黄公里、Y260公路等,具体信息见表 6

表 6 B1子台周边近距离噪声源 Table 6 Near distance noise sources around B1 sub-station

B2子台近距离噪声源有兰州广播电视台、神憩山庄、尖山村、上庄村、王家庄、儒角岭村、草源村、蒋家湾村、何家沟村、小盘道村、Y260公路等,具体信息见表 7

表 7 B2子台周边近距离噪声源 Table 7 Near distance noise sources around B2 sub-station

B3子台近距离噪声源有兰州广播电视台、神憩山庄、尖山村、大掌村、圈沟村、湖滩村、护林村、云霖寺、腰路村、岘子村、何家沟村、小盘道村、乡间小路、Y260公路等,具体信息见表 8

表 8 B3子台周边近距离噪声源 Table 8 Near distance noise sources around B3 sub-station

B4子台近距离噪声源有兰州广播电视台、神憩山庄、大掌村、圈沟村、护林村、云霖寺、腰路村、岘子村、温家山村、红山岘村、芦家洼村、乡间小路、Y260公路等,具体信息见表 9

表 9 B4子台周边近距离噪声源 Table 9 Near distance noise sources around B4 sub-station

B5子台近距离噪声源有兰州广播电视台、神憩山庄、上庄村、腰岘村、赵家洼村、乡间小路、西黄公路等,具体信息见表 10

表 10 B5子台周边近距离噪声源 Table 10 Near distance noise sources around B5 sub-station

对外圈子台(B1、B2、B3、B4、B5)噪声源调查发现,共有低建筑是兰州广播电视台、神憩山庄。其中,与低建筑最近的子台是B1,距离338 m;与乡村公路最近的子台是B2,距离5 m。外圈子台中环境噪声最小子台是B5,干扰最大子台是B2

1.4 综合评价

调查发现,9个子台中共有低建筑是广播电视台、神憩山庄。与低建筑最近的是A2子台,与乡村公路最近的是A0子台,其次为B2子台,统计结果见表 11。因此,环境噪声最优子台为B5,其次为B3、B4、A1

表 11 9个子台与低建筑及乡村道路的最小距离 Table 11 List of minimum distances between nine sub-stations and low buildings and rural roads

现场调研发现,A0子台与乡村道路距离较近,只有3 m,但此路少有车辆通过,而与B1子台相距164 m的乡村道路通行车辆相对较多,故B1子台环境噪声相对较大。需要说明的是,每个子台周围均有高树、矮树、高灌木丛、大岩石等,与子台距离可粗略以零计算,故报告中未一一列出。

根据以上调研结果,结合中华人民共和国国家标准GB/T 19531.1—2004《地震台站观测环境技术要求第1部分:测震》中规定的达到Ⅰ级环境地噪声水平(Enl<3.116×10-8 m/s)的地震计位置与干扰源之间的最小距离,对兰州地震台阵周围噪声源进行筛选,科学规范地列出台阵环境噪声评价表,具体信息见表 12。由表 12可见:大型输油管道、低建筑、高(矮)树、高灌木丛等影响地震台阵的主要噪声源,与子台间距小于Ⅰ级环境地噪声水平最小距离,未达到规范要求,但各噪声源振动幅度较小或有的处于静止状态,不会对台阵造成较大影响,其他大型噪声源与该台阵距离较远,故判定兰州地震台阵基本达到Ⅰ级台站环境噪声水平。

表 12 兰州地震台阵环境噪声评价 Table 12 Environmental noise evaluation of Lanzhou Seismic Array
2 结论

通过对兰州地震台阵周边当前环境噪声的调研,发现:①9个子台中共有噪声源低建筑是广播电视台、神憩山庄。环境噪声最小的子台是B5,其次为B3、B4、A1,环境噪声最大的子台是B1;②影响兰州地震台阵的主要噪声源有:大型输油管道、低建筑、高(矮)树、高灌木等;③目前,环境噪声对兰州地震台阵产生了一定影响,但未干扰正常观测,故判定该台阵基本达到Ⅰ级台站环境噪声水平。

未雨绸缪,切实做好兰州地震台阵周边监测设施和观测环境的保护工作,密切关注其周边一定范围内的城市规划,及时与兰州市政规划部门沟通,避免周遭规划建设对兰州地震台阵产生较大或重大噪声影响的干扰源。

参考文献
郝春月, 郑重, 周公威. 兰州台阵勘址测点的功率谱估计与分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2002, 23(3): 53-58. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2002.03.009
郝春月, 郑重, 牟磊育. 兰州台阵勘址测点对相干函数的计算与分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2002, 23(4): 29-33.
郝春月, 牟磊育, 马牧军, 郑重, 周公威. 兰州台阵勘址测点均方根值的计算与分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2003, 24(5): 60-63.
郝春月, 郑重, 周公威. 兰州台阵勘址测点相关值曲线的计算分析与初选台阵评估[J]. 地震学报, 2003, 25(6): 608-614. DOI:10.3321/j.issn:0253-3782.2003.06.006
郑重, 徐智强. 海拉尔兰州核查地震台阵的勘址和地动噪声功率谱的计算[J]. 地震地磁观测与研究, 2000, 21(6): 11-18. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2000.06.002