地电场研究方法已有100多年的发展历史。地电场包含了自然电场和大地电场（孙正江等，1984）。早期的地电场研究主要集中在大地电流场震前异常方面，且观测采用的是单极距观测方式，其技术特点是测量某一方向上埋设于地表下的2个电极之间的电位差。将地电场研究用于地震前兆观测和地震预测始于20世纪80年代前后。1981年Varotsos等（1984）提出了利用地震电信号及其选择性特征、使用地电场多极距观测来预测地震的方法，即VAN法。多极距观测是在同一方向上同时布设不同极距的电极，形成的偶极电极可以测量出不同极距之间的电位差，这种电位差反映了测区内地电场的差异（李伟等，2014；王宇等，2021）。目前，国内绝大多数地电场观测台站均采用了以上的观测方式，这便于噪声识别和对局部场地的地电场变化特征进行深入研究。近20年来，对地电场时间序列观测曲线形态干扰的主要认定方法为多极距地电场观测去噪音法（马钦忠等，2004）。近年来，地电场观测数据受干扰的情况持续增多（郭建芳等，2011；王永安等，2015；李雪浩等，2018；赵玉红等，2019），在长短极距时间序列上识别异常已无法满足工作需要。因此，又发展了一些新方法对地电场观测异常进行识别和分析，这主要集中在频域内，并且多侧重研究大地电磁主要谐波的周期及能量等（谭大诚等，2011）。谭大诚等（2014）应用大地电场潮汐波岩体裂隙水（电荷）渗流（移动）模型，提出了大地电场优势方位角方法，对国内典型震例进行分析发现，震前岩体裂隙优势方位角出现偏转和大幅度突跳等异常，且具有典型的区域性同步异常特征。艾萨·伊斯马伊力等（2020）分析了新疆北天山地区2次6级地震前地电场优势方位角，也发现类似变化。刘长生等（2020）计算了黑龙江7个大地电场台站的优势方位角，结果显示地电场方位角异常与映震范围内M≥4.0地震间有一定对应关系。由此可见，地电场优势方位角的计算结果及其变化可能反映了岩体裂隙结构及变化，进而反映了区域应力的变化。本文应用地电场优势方位角方法对四川江油地震台、盐源地震台地电场观测数据受高压直流输电的干扰情况进行分析，探究2个台站受此类干扰时地电场优势方位角是如何变化的，同时，对变化特征进行总结，以期更准确地识别导致优势方位角变化的原因，为地电场观测日常分析工作及利用电磁资料进行震情跟踪工作提供一定参考。

大地电场E_T潮汐机理说认为：在固体潮汐作用下，岩石裂隙水以日为周期沿裂隙往返渗流，或在Sq电流电磁感应下，裂隙水中电荷以日为周期沿裂隙往返移动，由此形成E_T日变波（谭大诚等，2010）。在实际场地中可能会出现NS、NW测向之间的E_T相关性高，这表明裂隙优势走向应介于NS、NW之间。但也可能出现EW、NW测向之间的E_T相关性高，这就表明裂隙优势走向应介于EW、NW之间。因此，实际计算裂隙优势方位角α时，宜基于不同测向之间E_T的相关系数，选择该系数高的2个方位参与计算优势方位角α。如果NS、NW测向之间的E_T相关性高，这时计算优势方位角公式为

A_NW(i)、A_NS(i)表示地电场NW、NS向观测数据的潮汐谐波振幅值。式（1）中α为NS、NW测向E_T相关性高时，该台的大地电场优势方位。按照其机理，基本上也可认为该方位接近岩体裂隙结构的优势方位，另外，如果以其他测向数据计算优势方位角时，表达式有所调整。

根据“地磁台网高压直流输电判别处理系统”（陈俊等，2014）（本文简称处理系统）所记录的高压直流输电干扰事件，江油地震台地电场观测数据会不定时受到德阳至宝鸡（简称宝德线）的高压直流输电干扰，盐源地震台会不定时受到白鹤滩电站至浙江（经布拖、宜宾等换流站换流，简称白浙线）的高压直流输电干扰（图 1）。其中，宝德线于2009年投入使用，白浙线于2022年11月全线贯通。高压直流输电对地电场观测曲线造成的干扰主要有方波、尖峰及方波和尖峰的组合形态等3种形态（李钟慧等，2022）。从江油地震台、盐源地震台实际遭受的干扰来看，主要是方波形态的干扰。以江油地震台为例，选择2019年5月2日地电场日变化原始数据，查询处理系统及数据变化。分析可知，当日出现了2次高压直流输电干扰（表 1），第1次干扰时，数据曲线出现阶升；第2次干扰时，数据曲线出现阶降；其间为持续稳定的阶段（本文称之为2次干扰的间隔时段）（图 2）。从当日地电场日变数据整体来看，平稳曲线上出现了类似方波式的干扰形态。从所处位置来看，江油地震台位于龙门山断裂带附近，盐源地震台位于川滇菱形块体内。对江油地震台2019年4月27日至5月18日、盐源地震台2022年10月2—10日地电场观测原始数据受到的高压直流输电干扰进行分析，并得到相应结论。

图 1(Fig.1)

图 1 所研究台站及高压直流线路分布 Fig.1 Distribution of research stations and HVDC lines

表 1(Table 1

表 1 江油地震台受高压直流输电干扰的信息Table 1 Information table of interference caused by HVDC transmission of Jiangyou Seismic Station on May 2, 2019 线路名 日期 开始时刻 结束时刻 持续时间/min 间隔时间/h 宝德线 2019-05-02 9:16 9:29 13 8 宝德线 2019-05-02 17:29 17:44 15 注：开始及结束时间均为北京时，持续时间为单次干扰开始与结束时间之差，间隔时间为2次干扰的开始时间之差（四舍五入）>

表 1 江油地震台受高压直流输电干扰的信息 Table 1 Information table of interference caused by HVDC transmission of Jiangyou Seismic Station on May 2, 2019

图 2(Fig.2)

图 2 2019年5月2日江油地震台地电场长极距日变原始分钟值 红框内为2次高压直流输电干扰时段 Fig.2 The daily variation data of long polar distance of the geoelectric field of Jiangyou Seismic Station on May 2, 2019

从江油地震台地电场谐相关系数来看，该台长极距优势方位角为NS/EW向，因此对长极距NS/EW向方位角结果进行数据分析。江油地震台2019年4月27日至5月18日地电场观测原始数据受到较频繁的高压直流输电干扰[图 3（a）、3（b）、3（c）]，选取具有代表性的4日原始分钟值数据，从干扰日数据曲线形态上进行分析发现，长极距3个测向均表现为叠加在背景数据上的方波式干扰形态。另外，出现方波式干扰的时段其实包含着至少2次独立的高压直流输电干扰事件，每次干扰事件的持续时间不同，一般小于1 h。表 2中共4组8次干扰日中，干扰幅度、2次干扰事件的间隔时间在干扰日内不尽相同；另外，计算了该台无干扰日与干扰日的地电场测值日变幅度之比，结果显示，干扰倍数大部分为8—12，表明该台受干扰幅度很大。研究发现，在高压直流输电干扰时段，江油地震台4组优势方位角结果均减小，减小幅度为3°—8°。另外，2019年4月27日至5月18日，在高压直流输电干扰事件的日期内，优势方位角结果也是减小在相同的幅度内。由图 3（d）可见，2019年5月江油地震台地电场观测出现了明显的致密异常，而该致密异常是由高压直流输电干扰所导致的。

图 3(Fig.3)

图 3 江油地震台地电场长极距观测数据 图（a）、（b）、（c）为2019年4月27日至5月18日地电场原始分钟值；图（d）为2019年4月1日至5月31日优势方位角 Fig.3 Long polar distance data of geoelectric field at Jiangyou Seismic Station Original minute value from April 27th to May 18th, 2019 (a, b, c), and calculation results of dominant azimuth(d)from April 1st to May 31th, 2019

表 2(Table 2

表 2 江油地震台在高压直流输电干扰日期的方位角异常Table 2 Statistical table of azimuth anomaly of Jiangyou station affected by HVDC 方向 日变幅度/（mV/km） 干扰日期 干扰幅度/ (mV/km) 倍数 间隔时间/h 方位角干扰值/（°） 方位角背景值/（°） 变化特征 NS 0.642 2019-04-27 4.20 6.54 2.5 53.7 约61.3 方位角减小7.6° EW 0.704 2019-04-27 6.42 9.10 2.5 NS 0.642 2019-05-02 5.58 8.69 8.0 58.0 约61.3 方位角减小3.3° EW 0.704 2019-05-02 8.76 12.40 8.0 NS 0.642 2019-05-04 5.58 8.69 8.0 57.0 约61.3 方位角减小4.3° EW 0.704 2019-05-04 8.70 12.36 8.0 NS 0.642 2019-05-18 5.84 9.10 13.5 57.4 约61.3 方位角减小3.9° EW 0.704 2019-05-18 8.94 12.70 13.5 注：倍数为干扰幅度/日变幅度；方位角背景值为2019年4月方位角的均值；间隔时间为当日第1次高压直流输电干扰时间与当日最后1次高压直流输电干扰时间的相差时间，干扰时刻查询自“地磁台网高压直流输电判别处理系统”。

表 2 江油地震台在高压直流输电干扰日期的方位角异常 Table 2 Statistical table of azimuth anomaly of Jiangyou station affected by HVDC

利用对江油地震台的分析思路分析盐源地震台，从盐源地震台地电场谐相关系数来看，该台长极距优势方位角为EW/NE向，因此对长极距EW/NE向方位角结果进行数据分析。盐源地震台2022年10月2—10日地电场观测原始数据受到较频繁的高压直流输电干扰[图 4（a）、4（b）、4（c）]，选取具有代表性的4日原始分钟值数据，从干扰日数据曲线形态进行分析发现，长极距3个测向均表现为叠加在背景数据上的方波式干扰形态，表 3共4组干扰日，干扰幅度、间隔时间在干扰日内不尽相同；另外，计算了该台无干扰日与干扰日的地电场测值日变幅度之比，结果显示，干扰倍数大部分为7—14，表明该台受干扰幅度很大。研究发现，在高压直流输电干扰时段，盐源地震台4组优势方位角结果均减小，减小幅度为46°—52°。另外，2022年10—11月在高压直流输电干扰时段，优势方位角结果也是减小，幅度有高有低，呈现下降中的发散现象。由图 4（d）可见，2022年10月盐源地震台优势方位角出现在较稳定背景上的明显下降及发散异常，该异常亦是由高压直流输电干扰所导致的。

图 4(Fig.4)

图 4 盐源地震台地电场长极距数据 图（a）、（b）、（c）为2022年10月1—8日地电场原始分钟值；图（d）为2022年9月1日至10月21日优势方位角 Fig.4 Long polar distance data of electric field at Yanyuan Seismic Station Original minute value from October 1 to October 8, 2022 (a, b, c), and calculation results of dominant azimuth(d)from September 1 to October 21, 2022

表 3(Table 3

表 3 盐源地震台在高压直流输电干扰日期的方位角异常Table 3 Statistical table of azimuth anomaly of Yanyuan station affected by HVDC 方向 日变幅度/(mV/km) 干扰日期 干扰幅度/(mV/km) 倍数 间隔时间/h 方位角干扰值/（°） 方位角背景值/（°） 变化特征 EW 0.74 2022-10-02 12.2 16.5 7.0 34.4 约81.6 方位角减小47.2° NE 1.40 2022-10-02 18.2 13.0 7.0 EW 0.74 2022-10-04 37.4 50.5 13.5 34.9 约81.6 方位角减小46.7° NE 1.40 2022-10-04 34.6 24.7 13.5 EW 0.74 2022-10-06 59.4 80.3 14.0 29.6 约81.6 方位角减小52° NE 1.40 2022-10-06 49.4 35.3 14.0 EW 0.74 2022-10-07 15.4 20.8 14.0 30.9 约81.6 方位角减小50.7° NE 1.40 2022-10-07 20.6 14.4 14.0 注：同表 2

表 3 盐源地震台在高压直流输电干扰日期的方位角异常 Table 3 Statistical table of azimuth anomaly of Yanyuan station affected by HVDC

使用大地电场优势方位角方法对受高压直流输电干扰的四川江油地震台、盐源地震台地电场观测原始日变数据进行统计分析，研究发现：①江油地震台、盐源地震台地电场观测日变数据不时会受高压直流输电干扰影响而出现持续时间不同的脉冲干扰变化；②2个台站不同日期出现脉冲干扰的幅度、间隔时间不同，如持续多日的高压直流输电干扰在每日数据曲线上表现的方波式干扰幅度不同，方波形态持续时间有长有短；③在台站地电场观测不同测向测值曲线上显示高压直流输电干扰的时间一致，如江油地震台、盐源地震台地电场长极距三测向测值曲线均在同一时间表现出跃变；④在2个台站受高压直流输电干扰后的当天，优势方位角会出现明显变化，其中，江油地震台、盐源地震台的优势方位角显示出减小的变化特征；⑤2个台站在干扰时段内优势方位角的趋势性变化不同，江油地震台为致密的异常变化，而盐源地震台为下降式波动变化。

前人的相关研究主要有辛建村等（2017）对平凉地震台地电场优势方位角进行了模拟加入典型干扰的研究，研究认为，磁暴干扰不会对优势方位角产生影响，脉冲、地电阻率观测人工供电、地铁运行等干扰，在干扰幅度小于平凉地震台地电场日变波形峰值时，优势方位角基本不受影响。而直流脉冲干扰对优势方位角计算结果的影响，主要与干扰传播进入场地的方位、幅度、持续时间等有关。大幅度（3倍峰峰值以上）、布极方位传播进入场地、长时间（方波持续时间10 min以上）均能显著影响当日优势方位角的计算结果。本文江油地震台、盐源地震台地电场观测曲线受高压直流输电干扰而出现的干扰形态与辛建村等（2017）模拟持续性直流脉冲干扰情况类似。因此，本文选择受高压直流输电干扰的江油地震台、盐源地震台进行优势方位角干扰分析，发现在存在干扰的当天，优势方位角结果均出现了较大幅度的变化，其原因可能为，受干扰的幅度很大（江油地震台干扰幅值为6倍以上，而盐源地震台干扰幅值达几十倍以上）、方波持续时间很长（即表 2、表 3内统计的间隔时间，时间均超过60 min，为辛建村等（2017）所研究干扰时段的6倍以上）、干扰传播进入场地的方位与裂隙优势方位存在较大差异等，该认识与辛建村等（2017）的结果较一致。另外，还发现，如果这种持续性脉冲持续多天，那么优势方位角会出现相较于正常方位角值的显著变化，因此，在日常利用地电场观测进行震情跟踪工作中，判断地电场优势方位角异常信度时需要查看原始日变化数据及干扰情况，以更好识别地震前兆异常。