地电场

摘要： 因太阳活动而引起的地磁扰动,会在地球表面感生出地电场,从而在地表附近的导体系统中产生地磁感应电流(GICs).太阳表面的异常活动而引起的磁暴会导致强烈的GICs,严重威胁电信设备、电网、油气管道和铁路运输网络等基础设施系统的安全运行,已经成为最严重的空间天气灾害之一.因此,对GICs进行深入研究以建立对其做出迅速预测的能力,在科学和应用方面都有重要意义.本文综述了GICs的研究进展,从引入空间天气的概念开始,将GICs作为从太阳活动到太阳风再到地球扰动的空间天气链的最终环节;重点阐述了GICs的计算中所涉及的三个步骤:地球表面地磁场重建、感应地电场的计算,以及地面导体系统中GICs计算;对每一步骤中主要方法的相关原理和应用做了简要介绍与评估;最后总结了当前GICs的研究现状,并对未来GICs的研究方向与挑战进行了展望.

摘要： 应用最大熵谱法研究2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震震中周围松山、山丹、高台、瓜州地电场台站的观测数据,分析地震发生前后地电场功率谱密度变化。结果表明:(1)门源地震发生前,松山等4个台站的地电场低频成分功率谱密度值出现增大的现象;(2)4个台站在门源地震前谱值变化的时间基本同步;(3)结合微裂隙机制及“多点场”观点,对比分析认为震源孕育激发的电磁辐射是造成震前电磁异常现象的主要原因。

摘要： 菏泽地电台观测环境良好,观测数据能够比较真实的反应地电场强度的变化。但是由于电极在使用达到一定年限后易出现老化现象,影响观测数据精确度。菏泽地电台先后两次对测区内电极进行更换并进行了线路改造,研究结果表明:2010年对电极进行铅电极改造后相关系数明显提高,观测精度有所改善;在2015年11月的不极化电极改造中,效果并不理想,改造前后观测数据无明显变化;在2016年4月对外线路进行改造后,地电场观测数据得到明显改善。

摘要： 随着高压直流输电线路的大规模建设,其形成的接地极放电电流对电场观测设备产生持续影响,并可能对埋地设备产生影响。基于入地电流对金属设施的面腐蚀量公式,对上海区域3个地电场台站的接收信号进行分析,确定接地极放电电流(高压直流接地极放电信号)在地电场观测信号中的特征和强度,计算多个距离范围内特定接地极放电电流强度对金属设施的腐蚀量,结合目前的接地极放电电流强度、放电时间和接地极与设施的距离,认为高压直流输电入地电流对固定台站埋地设施的影响较小;但是,当进行近距离、长时间的特定观测时,高压直流输电入地电流会对埋地设备造成较为严重的影响。

摘要： 2022年1月8日在青海门源县发生M_(S)6.9地震,基于震中300 km范围内地电场近5年观测资料,综合分析选取9个观测站,根据大地电场岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型计算其优势方位角,并尝试以地电场为响应量,通过库仑应力触发模型的加卸载响应比(LURR)计算方法,计算地电场LURR值。结果显示:(1)两种不同方法计算的地电场异常站在空间分布上具有一致性,其中古丰、黄羊川、寺滩和兰州站地电场优势方位角、LURR在震前皆出现异常变化,而山丹等其他站方位角、LURR均看不出明显的异常变化。(2)兰州和寺滩站两种计算方法的结果时序变化较为吻合,表现出准同步性。进一步结合震源机制解对异常观测站优势方位与区域主压应力P走向的关联进行分析,结果表明基本符合岩石物理学理论,这在一定程度上可增强地电场优势方位角方法在分析地震前兆异常中的可信度。地电场优势方位角以及LURR值两种计算方法在机理上具有关联性,综合分析其异常演化特征可能有助于进一步认知地震孕育的物理过程。

摘要： 地质勘测资料表明,地下存在电性各向异性介质,因此在研究地磁扰动(GMD)地电场时需要考虑各向异性介质的影响。建立包含各向异性介质的大地电导率模型,研究电性结构不均匀及各向异性介质对地电场分布的影响。结合新疆地区部分数据构建各向异性大地电导率模型计算GMD地电场。通过各向同性大地电导率模型对比,发现各向异性区域内主轴电导率的变化将会对该区域内相应方向上的地电场及周边的地电场产生影响,其变化规律与各向异性区域周边存在的高导或高阻体相关。结合电网结构参数得到地磁感应电流(GIC),证明虽然地下各项异性介质对地表感应地电场的大小影响较小,但由于计算GIC时通过地电场沿输电线路积分得到等效电压源,存在误差的累积,将使GIC的计算误差增大。

摘要： 通过分析铅电极和固体不极化电极测量的地电场变化特征、地面场与区域气压及测向与附近断裂走向的关系等发现:1)2种地电场与断裂走向近垂直的测向日变幅相对较小,与断裂走向近平行的测向日变幅相对较大;2)活动断裂附近,基于铅电极测量的地电场有气压非周期变化形态,且各测向地电场和气压变化的相关性与测向和附近断裂走向的夹角有关,夹角近垂直则相关性高,随着夹角的减小相关性减弱,而基于固体不极化电极测量的地电场则没有此特征。

摘要： 文中使用时间域波形分析、滑动傅式去年变分析、归一化变化速率方法和矢量方位角方法处理分析了2020年7月12日古冶M_(S)5.1地震震中距400km范围内的地电阻率、地电场、极低频观测数据。在排除各台站仪器运行、台站观测环境、空间电磁活动等影响因素后,认为有6个地电阻率台站于震前出现了“趋势性下降—加速下降—震后恢复”的变化过程,7个地电阻率台站在震前1a内的归一化变化速率超过±2.4阈值;滦县地电场NS和NW向测道于震前3个月出现先下降后回升的变化,且矢量方位角在震前向古冶地震方向偏移,后恢复为沿滦县-乐亭断裂方向;文安和丰宁极低频台清晰地记录到16hz天然源磁场同震变化,磁场垂直分量的变化超过水平分量的2倍,由于台站的地下结构存在巨大差异,2个台站的电场观测值差别较大,且电场同震扰动淹没在背景噪声中。文中利用首都圈极低频台站观测数据反演了地下电性结构,发现古冶地震的震源位于电性发生变化的边界附近,北边为高阻区,西南方向为低阻区,宝坻和文安处于局部低阻区,并据此初步分析了古冶地震的电磁现象特征。针对异常空间选择性问题,认为可能与京津唐地区NEE和NW向2个主要共轭构造方向有关。对地震电磁异常机理开展研究时,应从地震电磁同震现象入手,从地震电磁信号产生的源和传播路径2方面展开相关工作。

摘要： 高压直流输电(HVDC)换流站的入地电流造成了地电场观测中的显著干扰,通常在入地极附近数百千米范围内会引起很大的阶变。但判断阶变来源于某个换流站的入地电流是较为困难的,一般需要借助高压直流线路对地磁场的影响数据来识别。文中以海驻线(海南藏族自治州—驻马店)、扎青线(扎鲁特—青州)和宝德线(宝鸡—德阳)为例,获取了3次典型干扰的响应数据,对3条线路周边58个地电场台站的数据展开分析,并使用山东大山台极低频数据作为对比案例。首先,解释了不同位置的台站对入地电流有不同的响应方式,即台站分别位于1个入地极附近、两极中间以及两极之间靠近一侧入地极这3种情况时,对应的3类响应分别为台阶状阶变、脉冲状响应和脉冲+半台阶状响应。然后,采用日变化幅度对高压直流输电干扰的阶变量进行校正,基于多台的电位差具有方向性的原理对入地极进行定位,判断入地电流的来源和换流站的大致位置。定位结果对海驻线、扎青线和宝德线的入地极位置都有较好的指向,结合多台的阶变合成矢量能够判断换流站的位置;此外,经日变化校正后的阶变幅度能显示入地极所在,可对定位结果进行补充。进一步建立入地电流的定量扩散电流模型,展示大电流入地时电位差的分布规律,判断入地电流的干扰范围和台站响应的阶变量。基于58个地电场台站和1个极低频台站的观测数据,文中给出了入地电流对周边地电场台站干扰的特点,可将其应用于实际观测中对HVDC干扰的数据校正。

摘要： 通过分析陕西地区5个地电场2016年以来的观测数据,总结地电场典型干扰特征。研究得出,陕西地区地电场典型干扰主要由地铁运行、高压直流输电线路调试的游散电流及大风、降雨、雷电、地电暴等自然环境引起。地铁运行对近距离的乾陵、周至站干扰较大,宝德线高压直流线路调试对乾陵、宝鸡、凤翔、周至等站影响较大。大风、降雨、雷电干扰具有局部和短时特征,强磁暴发生时多数地电场站能记录到同步高频振荡的地电暴。研究提取的陕西地区地电场典型干扰特征可为开展数据分析、干扰识别和震情跟踪等提供参考。

摘要： 在日常震情跟踪工作中,探索地电场的中、短临前兆对地震预报研究具有重要意义.但多年的观测实践表明,地电场异常和地震之间的关系并不是一一对应的,随着地电场观测技术研究的加深,以及数子化仪器的加入,虽然提高了仪器的采样率以及灵敏度,但地电场观测本身受区域电磁环境、场地条件、观测装置和仪器以及气候因素等干扰,长期连续稳定的地电场观测数据较少,故地电场的震前变化容易淹没在干扰之中.在这种复杂的环境条件下，通过收集青海地区5个地电场观测的实际记录资料、地电场台址与断层的关系、电极及其记录环境、典型干扰等，应用大地电场潮汐波岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型，运用相对稳定的潮汐谐波振幅计算得到大地电场优势方位角(岩体裂隙方位角)，该方法具有一定抑制干扰能力，跟踪和探寻青海地区岩体裂隙结构及演变过程和特点，这是地电场理论方法研究新的需求。

摘要： 大地电场是来自地球外部的空间电流体系对地球内部所形成的感应电场,地震地壳破裂能量积累需要一个过程,此过程导致地壳应力、应变发生了改变,并在地球内部产生电动力学效应.因此,当地球板块张裂或碰撞挤压,火山和地震活动时,可以在地震前观测到丰富的地震短临电磁变化信息.云南受印度洋板块和亚欧板块挤压，地震频发。2014年云南盈江MS6.1地震以及云南鲁甸MS6.5地震，云南罗茨地电场观测站就观测到明显的地震地电场前兆变化。研究发现，地电场观测数据在地震发生前可出现长时间及大幅度的异常变化。对于震级和最大异常幅度与震中距乘积的对数存在着线性关系，在震前异常电信号出现的时间段内，异常地电场极化矢量方向基本上呈现出偏离正常线性极化方向。异常出现的时间与地震发生的同步性较好。在震前的15±5天之内有3个台站同步出现变化异常，异常幅度范围为10-200 mV/km。异常在时间和空间上于震前出现，反映出地电场异常来自震源，可根据异常区方向和强弱进行未来地震预测。

摘要： 在地震孕育、发生的过程中能够产生地震电磁信号,这一结论已经得到国内外同行的广泛认同(Varotsos et al.,1981,1984;Park et a.,1993;黄清华,2005;Huang,2002,2011;汤吉等,2010;Uyeda et al.,2009).地震地电场分析研究便是其中一个重要分支,关于地电场的正常背景以及震前的异常变化现象已经进行了较多研究.对地电场观测资料进行频谱分析后发现,地电场观测不仅存在全日、半日等不同周期的潮汐响应(黄清华和刘涛,2006;谭大诚等,2012),而且还有季节性的变化特征(崔腾发等,2013).在地震发生以后,研究人员采用与正常情况地电场变化特征对比的方法,对地震事件进行回溯性研究,发现了疑似与地震有关联的异常变化现象,如震前地电场波形出现畸变(Varotsos et al.,1991;马钦忠等,2004,2008;黄清华和刘涛,2006;谭大诚等,2012;安张辉等,2013),震前地电场低频成分出现功率谱增大现象(Uyeda et al.,2002;Eftaxias et al.,2001;范莹莹等,2010;安张辉等,2015)等.

摘要： 地震在孕育过程和发震时产生地震电磁信号现象,已经得到国内外同行广泛认同.随着我国大陆近些年一些大震的发生,从事地电场观测相关研究的人员,利用不同的数据处理方法,发现了与地震联系比较紧密的异常现象.但是,这些方法的易操作性有一定的局限,不便于一线预报人员的掌握以及资料的准实时处理.于是,便有了地电场相对变化方法的提出.从实际应用效果来看，本方法不仅能够检测出震前地电场的异常变化，而且还具有使用方便简单的特点，易于台站一线观测人员掌握。在非震异常的排除过程中，必须参考台站工作日志，以及必要的台站异常调查，提高地震预测的可信度。由于该方法提出时间较短，尚需更多震例的回溯性检验和实际预测效果验证。

摘要： 为了解决高纬度、高海拔等恶劣气候条件下的地电场无人值守观测问题,从2010年开始,开展了新型网络化地电场观测技术研究、试验及应用工作.研究结果表明，这种新型的网络化地电场观测仪器，在充分兼容目前在网运行的地电场仪器的所有功能的基础上，在技术性能上有了一定的提升，特别是抗干扰能力和环境适应能力有了较大幅度的提高，观测结果客观、真实、可靠，与理论分析结果的一致性较好。同时，解决了高纬度、高海拔地区的无人值守观测问题，拓宽了地电场观测应用领域。

摘要： 2010年4月14日青海玉树发生Ms7.1地震,本次大震及其强余震发生在青藏高原巴彦喀拉地块南的甘孜-玉树-风火山断裂带.通过小波变换去除山丹、古丰台2009年12月至2010年5月地电场分钟值数据中周期为24h,12h,6h和极高频扰动成份,然后再将滤波后的信号利用全局小波能谱法进行分析,小波能谱法计算其滤波后的数据，发现：山丹台、古丰台在玉树Ms7.1地震前均发生全局小波能谱值同步增大的现象，二者NS测道长极距的能谱值变化几乎一致，并且其二者原始分钟值数据及利用小波变换滤波后的数据变化也几乎一致。初步研究认为地震孕育激发的电磁辐射是造成上述电磁异常现象的主要原因。

摘要： 地电场观测手段在震前能够观测到疑似异常现象，在国内外已经得到了比较广泛的认同。在我国大陆几次大震后，有关地电场观测的相关研究，也得到了与地震联系比较紧密的异常现象，如震前地电场日变波形出现变异、地电场功率谱异常增大现象、以及地电场极化异常现象等。由于进行的相关分析研究都针对特定的地震事件，因此，其所得结果必定存在一定的局限性。为使研究结果有一定的代表性和普遍性，本文拟采用有统计意义的滑动相关性分析方法，以甘肃省平凉地电场台站观测资料为基础，首先对汶川Ms8.0地震前地电场异常现象进行分析研究，然后再采用滑动相关性分析方法，对平凉台地电场观测资料异常与地震事件之间的相关性，进行具有统计意义的分析研究。

摘要： 长期以来,人们关于地球变化磁场的研究产出了丰富多彩的成果,提出了量化地磁扰动的多种地磁活动指数(徐文耀,2003).其中,被广泛使用的Kp指数是由Bartels据全球高纬地区13个国际地磁观测网的单台"三小时磁情指数"K发展的(Bartels,1939,1949).最早K指数由人工量算,自20世纪80年代以来,地磁界研究了多种计算机K指数量算方法,其中芬兰气象研究所发展的FMI方法应用较广泛(Pirjola et al.,1990;Sucksdorff et al.,1991;Bitterly et al.,2000).中国地磁台网于2007年移植FMI方法自动计算K指数,在使用中FMI方法仍在改进(王建军等,2017).参考FMI确定地磁扰动指数时消除日变化的方法,本文联系地电场观测方法和地电场变化敏感响应台址地下介质非均匀性、空间电磁活动的特点发展了确定地电扰动指数的方法,即消除了静日地电日变化的幅值比地电指数,英文为Geo-Electrical Index of Amplitude RatioRemoving Quiet Diurnal Variation,缩写为"GEI".

摘要： 在浙江等东部地区经济比较发达,地电阻率和地电场观测受到了严重干扰,进行井下视电阻率和地电场观测可减小干扰.浙江省长兴地震台采用深井观测的方式进行地电阻率和地电场观测.本文介绍了浙江省长兴地电台的建设过程,并初步分析观测资料,讨论建设中的经验和问题.并介绍了视电阻率观测仪和地电场观测仪，建设完成后，观测数据连续可靠，地电阻率观测数据较为稳定。南北、东西向数据方差在0.04以内，西北向数据方差大部分小于0.2，西北向方差偏大可能与西北向的供电电极和测量电极不在一条直线内，K值比较大有关系。地电阻率的方差有白天高，晚上低的规律。地电场能记录到典型的日变形态，夜间观测数据比白天平稳，约6点左右地电场的观测数据明显出现高频干扰，一直持续到23点左右，有较好的规律性。干扰来自于上海和杭州地铁。

摘要： 文中在介绍国际地磁台网基本情况和地磁台站全球布局的基础上,着重总结了国际地磁台站在“一带一路”沿线国家的分布特点,分析了其在地磁环境监测方面的应用,展望了国际合作空间和未来发展趋势.

摘要： 本发明涉及一种降低风电场接地电阻的技术，特别是一种利用风电场集电线路架空地线和杆塔降低风电场接地电阻的方法，结合风电场自身架空集电线路的施工，利用风电场集电线路架空地线将各基集电线路杆塔独立接地网并联起来形成线地混合接地网，然后再和风力发电机、升压站区的接地网互连来降低整个风电场接地网接地电阻，不但满足接地电阻的要求，同时减少了工程量，省时省力，并大大减少了费用，降低施工了成本。

摘要： 本发明涉及一种降低风电场接地电阻的技术，特别是一种利用风电场集电线路架空地线和杆塔降低风电场接地电阻的方法，结合风电场自身架空集电线路的施工，利用风电场集电线路架空地线将各基集电线路杆塔独立接地网并联起来形成线地混合接地网，然后再和风力发电机、升压站区的接地网互连来降低整个风电场接地网接地电阻，不但满足接地电阻的要求，同时减少了工程量，省时省力，并大大减少了费用，降低施工了成本。

摘要： 本发明属于电力系统与地球物理学交叉技术领域，涉及一种基于区块大地电性结构的地磁扰动地电场计算方法，包括：S1、建立区块大地三维电性结构模型；S2、基于麦克斯韦方程的地电场算法；S3、计算地磁暴GMD的地电场分量量值；S4、确定地磁暴GMD的地电场分量的最大值及方向；本发明所述方法提出对省级电网按地市级的辖区对大地进行分块，按地市级辖区建立大地的三维电性结构模型，计算地磁暴GMD的地电场，进而计算各地区电网的GIC，以提高地磁暴GMD的地电场和电网的GIC的计算精度和计算速度。

摘要： 本发明公开了一种地电场伪随机三频地电响应测量装置，其包括伪随机三频信号发送机和伪随机双道三频地电场信号采集接收机，所述伪随机三频信号发送机包括单片机系统、驱动器、逆变器、直流高压电源、取样电阻、过流保护电路、电流测量电路、同步电路、频率选择电路，欠压检测电路和声音报警电路；所述伪随机双道三频地电场信号采集接收机由参数完全相同的至少两个三频波信号提取通道和单片机系统组成。利用本发明进行伪随机三频电法勘探，可大大提高频率域电法勘探的效率，节省能源，降低成本，可同时获得数个通道三个频率的相对相位资料，为发现硫化矿产的激电异常、分辨异常引起的原因和确定异常的性质，提供现有电探方法无法提供的宝贵资料。

摘要： 本发明属于电力系统与地球物理学交叉技术领域，涉及一种基于区块大地电性结构的地磁扰动地电场计算方法，包括：S1、建立区块大地三维电性结构模型；S2、基于麦克斯韦方程的地电场算法；S3、计算地磁暴GMD的地电场分量量值；S4、确定地磁暴GMD的地电场分量的最大值及方向；本发明所述方法提出对省级电网按地市级的辖区对大地进行分块，按地市级辖区建立大地的三维电性结构模型，计算地磁暴GMD的地电场，进而计算各地区电网的GIC，以提高地磁暴GMD的地电场和电网的GIC的计算精度和计算速度。

摘要： 本发明公开了一种地电阻率和地电场观测台网的计算原理及方法，包括如下步骤：步骤1：地电阻率数据分析主要使用变化速率方法，利用处于正常状态时的观测资料平均值作为背景值，将最近的观测月均值作为研究对象，计算其与正常背景的相对变化；步骤2：地电场数据分析主要使用调和分析方法，利用三角函数对地电场观测资料进行拟合；步骤3：将地电阻率和地电场台网的计算结果分别进行归一化，依据地电阻率先上升后下降的特点以及地电场的波形畸变，对地球介质临界状态进行综合判定，从而进行地震可能发生时间和地点的预测。本发明在计算时使用了地电场观测台网30天的资料，地电阻率13个月的观测资料，降低了计算的时间。

摘要： 本发明公开了一种地电场伪随机三频地电响应测量装置，其包括伪随机三频信号发送机和伪随机双道三频地电场信号采集接收机，所述伪随机三频信号发送机包括单片机系统、驱动器、逆变器、直流高压电源、取样电阻、过流保护电路、电流测量电路、同步电路、频率选择电路，欠压检测电路和声音报警电路；所述伪随机双道三频地电场信号采集接收机由参数完全相同的至少两个三频波信号提取通道和单片机系统组成。利用本发明进行伪随机三频电法勘探，可大大提高频率域电法勘探的效率，节省能源，降低成本，可同时获得数个通道三个频率的相对相位资料，为发现硫化矿产的激电异常、分辨异常引起的原因和确定异常的性质，提供现有电探方法无法提供的宝贵资料。

摘要： 本发明提供了一种模拟直流地电场对埋地管道干扰腐蚀的实验装置及方法，所述实验装置包括第一管道试片、第二管道试片、实验箱、直流电场模拟系统、腐蚀测试系统和干扰电流测试系统。其中，实验箱中盛装有实验介质；第一管道试片和第二管道试片的表面均涂覆有涂层或环氧封装层且设置有破损区；直流电场模拟系统能够模拟接地极放电直流地电场环境；腐蚀测试系统能够测试不同区域的腐蚀数据；干扰电流测试系统能够测试第一管道试片和第二管道试片之间的干扰电流。所述实验方法通过上述实验装置来实现。本发明具有能进行直流地电场强度、防腐层类型及破损面积、腐蚀介质类型等多因素影响实验、能测试直流地电场下埋地管道的干扰电流等优点。

摘要： 本申请涉及磁暴感应地电场技术领域，尤其涉及一种考虑海岸效应的磁暴感应地电场计算方法和装置。其中，一种考虑海岸效应的磁暴感应地电场计算方法，包括：确定大地电导率模型并采集原始磁暴数据，根据大地电导率模型以及原始磁暴数据确定地电场基值；确定大地电导率模型的传输线特性参数，基于大地电导率模型，根据地电场基值以及传输线特性参数确定畸变电场负电位梯度；根据地电场基值以及畸变电场负电位梯度确定磁暴感应地电场。采用上述方案的本申请通过避免使用数值解法，有效提升计算效率，并且可给出磁暴感应地电场沿垂直于海陆边界面方向的分布情况，同时可用于评估磁暴期间横向电导率变化对地电场和长导体中GIC的影响。

摘要： 本申请提出一种大地电场测量的电极阻抗匹配电路，涉及地球物理勘探领域，包括：与电极接地电阻串联的隔直电容和匹配电阻，还包括：运放器，所述运放器的同相端与所述运放器的输出端并联在所述匹配电阻两端，所述运放器的反相输入端与所述运放器的输出端短接，作为匹配电阻的输出信号输出端。在接收电极和接收机之间增加一个用于阻抗匹配的运放器，通过电路克服接地电阻大导致信号不稳定的问题，确保信号不被衰减，拾取稳定的大地电场信号。