蚌埠地震台FD125测氡仪自动抽水和自动脱气装置研究

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  摘 要:FD125测氡仪是地下流体台站普遍应用的水化学测试仪器, 由于该仪器在使用中人工操作的环节较多,这就不可避免地带来了因操作环境和条件、人员操作技术水平差异等干扰因素,影响观测数据的准确性。且定时定量抽水,占用了大量人力,为了改善现状,研究自动抽水和自动脱气有重要的意义,根据蚌埠地震台观测点的具有情况,自行设计、制造自动抽水和自动脱气装置,该装置是保证观测数据的准确性和可靠性的最关键、最重要的技术环节,对利用水氡进行地震监测预报的效能提高,起到了重要作用。
  关键词:FD125测氡仪;自动抽水;自动脱气
  蚌埠地震台位于华北平原、淮河南岸的安徽省蚌埠市西郊小黄山上(高新技术开发区内),海拔高程40m,属安徽省地震局直属台站。台站位于郯庐断裂带西侧,近侧通过的断裂有北西向的涡河断裂和北北东的固镇~怀远断裂。台基岩性为花岗岩。属于安徽省地震局12个区域有人值守数字直属地震台之一。
  氡气是国际上公认的对地壳应力应变响应灵敏的地震前兆观测手段之一,在许多大震前后都表现一定的前兆与后效异常[13]。氡气是天然放射性元素,是铀系、锕系、钍系中镭的衰变产物。氡显著地溶于水,由于易溶于水的特性,就不容易从水中脱离出来。氡气在地下水中广泛分布。地下水中氡气的含量取决于多方面的条件,一方面在不同地质和水文地质条件下不等,另一方面还受气象水文等条件的影响。由于氡气具有独特的物理化學特性,在地震、地质条件在发生改变前后,水体里面的氡含量都会明显增高,有助于为地震监测预报工作提供前兆异常的参考。水中氡气含量的变化表现出较强的映震效能,在目前的地震地下流体监测中占据重要地位。
  中国氡测项相对较少,氡观测仪器不但数量较多,而型号也有多种,这就要求由使用观测仪器的台站,根据观测点的具体情况设计、制造合理的脱气装置和抽水方式。
  1 观测仪器介绍
  本台使用的FD125测氡仪是地下流体台站普遍应用的水化学测试仪器,该仪器适应性强、工作性能稳定、数据精度可以满足观测要求,目前全国仍有数十个台站仍在使用这种设备,该仪器在观测中人工操作的环节较多,如取样、运样、人工测试等,不可避免地带来操作环境与条件、操作技术水平差异等干扰因素,影响观测数据的准确性。模拟水氡观测过程中的鼓泡、脱气是人为干扰因素较明显的环节,鼓泡时间和鼓泡方式的确定对脱气效率有明显的影响,对于像蚌埠地震台这样的不是自流井的台站,为了测量断层中实际蕴含的氡值,达到观测效果,需要定时定量抽水,因此占用了大量人力,为了改善现状,研究自动抽水和自动脱气很有意义。
  地震台站的水氡观测技术目前仍以人工操作为主,加之氡在地下水中的水平与垂直方向分布的不均一性,所以必须要定量、定时、定位采样,以保证所采取的水样能真实地反映地下水中氡的客观变化。
  2 自动抽水装置研制
  自动抽水装置的研制难点在于定时开启电源抽水,定时关闭电源,以蚌埠地震台为例,蚌埠台定时在每天早上的8:10抽水,抽水40分钟后,8:50观测人员取水样,然后就可以关闭抽水机电源。设计一个时间控制器,原理参考闹钟,设置时间到8:10自动接通电源抽水,抽水40+5分钟后自动关闭电源,停止抽水,其中的40分钟是应有的抽水时间,5分钟是留给8:50观测人员取水样的时间。
  3 自动脱气装置研制
  FD125型室内氡钍分析仪是FD125型测氡仪的主体,与自动标定器配套使用,它由闪烁室、旋转式工作台(含光电倍增管和前置放大器)构成。该型仪器的水样脱气是通过空气鼓泡实现的,蚌埠地震台采用扩散器负压脱气法,用这个方法把水样中的氡气脱出来,以便送人闪烁室。由于模拟水氡观测过程中的鼓泡和脱气环节容易因人工操作而影响观测效果,,在开始鼓泡的10分钟内,每分钟脱气效率变化很大,只有在10分钟以后脱气效率才趋于稳定。因此,气流控制阀的在本次实验过程中显得尤为重要。
  自动脱气装置的气流控制部件和电路控制部件组成,由电路控制部件来控制气路控制部件。选取合适的制作好装置后,再通过人工操作和自动脱气做对比观测,不断的进行校测、验证该装置是否可行。如下图:
  4 结论
  经过对FD—125测氡仪水氡自动抽水和自动脱气装置的初步探讨研究,积累了丰富的经验,能从一定程度上解决了抽水的时间上的定时问题、一次抽水量定量控制问题和水氡模拟观测的自动脱气问题。自动抽水的定时定量控制在一定程度上降低了抽水时间不固定对数据的干扰。自动脱气装置鼓泡时间、鼓泡方式相对固定,提高了脱气效率,降低了鼓泡时间与鼓泡方式的不确定对脱气效率带来的明显影响。提高了模拟水氡观测数据的准确度和可靠度。
  参考文献:
  [1]李宣瑚.唐山地震前京津地区水氡 异常场的某些特征[J].地震地质,1987,4(1):5766.
  [2]杜学彬,张新基,张慧.中国大陆地震水氡短临异常的空间特征研究[J].地震学报,1996,8(6):358364.
  [3]刘耀炜,任宏微.汶川8.0级地震氡观测值震后效应特征初步分析[J].地震,2009,9(1):12131.
  作者简介:李良辉(1988),男,安徽蚌埠人,蚌埠市地震局助理工程师,主要从事地震监测预报工作。
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