0 引言

地震电磁辐射是指在地震孕育过程中伴随产生的电磁辐射源所释放的特定电磁信号（Akinaga et al，2001；丁鉴海等，2003；Harada et al，2004）。目前，监测震前低频电磁信号异常，已成为一种重要的短临预测方法（陈化然等，2008；张建国等，2013），而数字电磁扰动监测即为其中一种重要的观测手段。

河北省电磁扰动观测台网始建于20世纪80年代，经多年持续观测，积累了丰富的电磁扰动前兆观测资料，并开展了相关研究。例如：乔子云等（2012）通过河北省电磁扰动数模对比分析，发现震前一个半月电磁扰动出现高值突跳异常；乔子云等（2017）通过对河北省及邻区数字电扰动观测资料进行分析，并开展环境调查发现，供电和漏电干扰为主要干扰，不同台站干扰源存在差异，但干扰形态相似，均为超过本底值数倍、数十倍乃至上百倍的高值脉冲变化；徐强等（2020）分析发现，河北涉县地震台数字电扰动仪NS、EW向测道观测数据与正常日变形态不同，出现整体下移且幅度增大的异常变化，判定为台站电锅炉漏电干扰。

自2024年3月3日以来，河北省曹妃甸地震台（下文简称曹妃甸台）CNEM08-Ⅱ型电扰动仪NS、EW向测道均出现背景值规律性增大的高值脉冲变化现象，且每日干扰时段基本一致。本文拟从观测系统检测、环境调查（观测环境、自然环境、气象因素）入手，排查干扰源，并开展现场实验和比对观测，以准确判定该异常变化的影响因素。

1 地质背景及观测系统 1.1 地质背景

曹妃甸台位于渤海湾北端，地处中朝准地台（Ⅰ级构造单元）华北断坳（Ⅱ级构造单元）黄骅台陷（Ⅲ级构造单元）东北部，基地构造较复杂，新构造运动强烈。该地区属于大陆性季风气候，具有明显的温带半湿润季风气候特征。台站所属区域为海积滩涂区，人工填海造陆而成，地势平坦开阔。表层覆盖第四系松散沉积物，主要由海陆交互相沉积形成，各层之间沉积连续。下伏地层为新生界第三系地层，岩性主要为泥质页岩、泥岩、粉砂岩等，基地基岩为侏罗—白垩系地层，岩性主要为凝灰角砾岩、砂页岩、安山岩等。台站附近分布有黑沿子断裂、柏各庄断裂、乐亭断裂和昌黎—宁河断裂等。历史上发生的中强地震有1568年渤海湾6级地震和1797年乐亭5级地震。台站周边地质构造及地震分布见图 1。

1.2 电扰动仪观测系统

曹妃甸台CNEM08-Ⅱ型电扰动仪由地面主机和地下传感器2部分组成。仪器主机采用低功耗、高性能的工控机为实时数据采集平台，无线宽带方式，通过远程网络定时传输数据，属于超低频（ULF）观测。采用埋地电极对作为接收传感器，电扰动采用“L”型平面布局（图 2），从中心点分别向北（NS）、向东（EW）布设测线，布线方式为直角平面，同极距埋设电极，间隔50 m，孔深20 m，电极制作材料为Cr18Ni9C不锈钢，直径40 mm，长度300 mm。信号传输线为单芯屏蔽线，采用环氧树脂密封接头。CNEM08-Ⅱ型电扰动仪技术指标参数见表 1。

2 干扰因素排查

曹妃甸台电扰动观测日变曲线多数呈弱日变。截取2024年2月20日—3月10日该台电扰动数据，绘制电扰动观测分钟值曲线，结果见图 3，可见：在无明显干扰情况下，电扰动仪日变呈近直线突跳形态；自2024年3月3日起，NS、EW向曲线出现不同程度的高值脉冲变化。

调查发现，此次干扰具有明显的时间规律性，主要发生在每日7时30分—11时30分以及13时—17时30分前后，且各测道变化形态基本一致，但EW向低频电扰动变化幅度较大（图 3）。经查阅该台多年干扰类型和日志，发现此前无此类持续时间较长且规律性明显的干扰。为此，从观测系统、环境因素（观测环境、自然环境、气象因素）等展开调查，以排查各种干扰因素。

2.1 观测系统检测

经现场检测，曹妃甸台电扰动观测仪器供电系统正常、数据采集传输系统正常，相关设备运行正常，线路开关、线路接头等均正常，且避雷装备和UPS不间断电源供电等均显示正常。同时，采用高精度数显兆欧表AR4105A+接地电阻测量仪测量观测室接地电阻，结果显示接地电阻为2.56 Ω，符合规范要求（小于4 Ω）。因此，排除观测系统故障的可能性。

2.2 环境调查

环境变化是影响电扰动观测的主要因素之一。例如，人为设施建设、降雨及灌溉等常见环境变化因素，通常会改变观测场地的背景噪声，进而导致电扰动观测数据出现日变畸变或趋势性转折。自2019年以来，曹妃甸台周边工地用电设备逐渐增多。为此，重点对台站周边测区既有项目工程及新建、改建工程等环境变化情况进行专项巡查和走访。调查对象包括曹妃甸职业技术学院、富力城小区、消防站、交通调度与应急管理中心、曹妃甸新港大道绿化灌溉用恒压供水变频泵、曹妃甸生态城35 kV变电站的用电设备及检修情况。结果显示，除富力城小区、交通调度与应急管理中心、曹妃甸台综合楼等3处较大基建项目外，其他供电设施无改变迹象，整体环境状况较好。经调研：富力城小区项目工地目前处于停工状态；交通调度与应急管理中心项目工作时间为7时—11时与13时—18时；曹妃甸台综合楼加固项目工作时间为7时30分—11时30分与13时—17时30分，与异常出现时间基本吻合，且距电扰动观测电极最近，怀疑干扰源与曹妃甸台综合楼加固施工有关。

2.3 自然环境调查 2.3.1 磁情调查与分析

鉴于电扰动数据中同样蕴含地磁场变化成分，将D_st指数作为调查因素之一。该指数源于http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/index.html，适用于中低纬度台站。

4个按不同经度、大致均匀分布在赤道上的地磁台站每小时地磁水平强度变化的平均值即为D_st指数，是描述地磁场活动程度的指标之一，数值越大，磁扰程度越显著。2024年3月全球D_st指数变化见图 4，可见：3月3日—4日，磁扰现象显著（磁暴）；3月5日—20日，磁场基本稳定。由此判断，曹妃甸台此次数字扰动异常与磁场变化无相关性。

2.3.2 降雨、雷电分析

查阅气象资料发现，2024年3月3日—17日，当地多为晴天或多云天气，气温逐渐回升。经统计，曹妃甸台气象三要素观测资料曲线变化形态和降雨量均未见异常，因此排除降雨、雷电因素的影响。

2.3.3 高压直流输电干扰调查

高压直流输电线路通常采用双极两端中性点接地方式，在工程试运行阶段或运行过程中出现故障时，会产生较大的不平衡电流，并在输电线及换流站周围产生干扰磁场，进而影响正常的电磁观测，尤其是对输电线路两侧300 km范围内的电磁观测，影响更为显著。

现场调查结果显示，曹妃甸生态城35 kV变电站的用电设备运行正常，且周边台站，如距曹妃甸台约70 km的昌黎地震台，地电场观测数据无相似异常变化。因此，可以判断曹妃甸台本次异常与高压直流输电干扰无关。

2.3.4 绿化作业中恒压变频泵供电分析

曹妃甸新港大道绿化作业中采用恒压供水变频泵进行灌溉，灌溉时间为每日7时—10时以及13时—16时。调查发现，恒压供水变频泵距曹妃甸台地电观测系统距N电极、E电极分别约为53 m和66 m，距S、W电极约78 m。参考以往恒压供水变频泵每日供电对曹妃甸台地电观测数据的干扰（图 5），可见存在高于背景值数十倍的台阶状矩形高值变化现象，与该台电扰动异常观测曲线进行对比，可知异常形态和时段与此次异常不吻合，因此排除恒压供水变频泵供电干扰的可能。

2.4 调查结果

综合以上干扰因素调查结果，可以做出如下判断：

（1）经检测，电扰动观测仪器、线路开关、线路接头、供电系统、避雷系统和接地电阻均正常。

（2）从气象因素和周边寻访调研，观测系统未受漏电、高压直流、绿化灌溉等因素干扰。

（3）环境调研方面，经详细询问和现场调查，曹妃甸台综合楼加固施工过程中打桩机工作时间为7时30分—11时30分以及13时—17时30分，该时段台站电扰动分钟值观测曲线呈背景值增大的高值脉冲变化。因此，初步判断，曹妃甸台此次电扰动异常主要由打桩机电机供电干扰所致，非地震地球物理异常。

3 异常性质判定

经以上调查，曹妃甸台电扰动仪出现异常变化的原因应与综合楼加固施工有关，且可能因素为施工过程中打桩机的供电干扰。为进一步明确该干扰源，采用现场实验和周边台站比对观测等手段进行分析。

3.1 现场实验

2024年3月14日—17日，对打桩机供电干扰进行现场实验，分别选择在14日8时10分—9时、15日8时—8时25分、17日10时40分—11时10分停止施工（午休时段为每日11时30分—13时），停工时段地电观测数据异常消失，打桩机工作期间则呈背景值高值脉冲变化（图 6）。打桩机位于该台地电观测系统SE向，距N电极、E电极分别约为25 m和26 m，距S、W电极约16 m。据此判断，该施工影响是真实存在的。

3.2 周边台站同期数据对比

选取距曹妃甸台约70 km的昌黎地震台作为比测台站，绘制该台2024年3月14日—17日电扰动观测数据曲线（图 7），对比分析2个台站观测数据曲线的同期变化特征。由图 7可见，昌黎台各测向均未出现同类干扰，说明此异常应为曹妃甸地电测区一定范围内的局域性干扰，未波及至较远地区。

4 结论

自2024年3月3日以来，曹妃甸台数字电扰动呈背景值增大的高值脉冲变化，且每日出现时段具有较强的规律性，因此为地震地球物理异常的可能性不大。经对台站观测系统和周边环境的调研，判断该异常由台站综合楼加固施工过程中打桩机供电干扰所致。2024年3月14日—17日，通过现场实验分析和周边台站数据的对比观测，进一步验证以上判断结果。

曹妃甸台数字电扰动观测主要受供电漏电等测区环境变化干扰，异常形态表现为台阶、高幅脉冲、不规则大幅度突跳等，且规律性强，均为超过本底值数倍的高值脉冲变化。建议依据DB/T 35—2009《中华人民共和国地震行业标准电磁扰动观测》中规定的干扰源最小距离布设仪器。

随着测区环境的日益复杂化，异常核实工作愈发艰难。测区环境的持续变化，导致电磁观测数据中出现各类异常信号。这些干扰信号与地震地球物理异常信息相互耦合，将大幅增加异常性质的识别难度。同时，应加强人员培训，提升工作人员的软件分析和硬件故障等核查能力。特别是漏电排查工作，实验观测分析显得尤为重要，是所有异常核实工作的基础和重要佐证。