Rainfall and Obtaining Information Regarding Earthquake Development Processes from Groundwater Level

Many factors can cause changes of groundwater level, such as the development process of an earthquake, rainfall, solid earth tides etc. Among these we are interested in information regarding earthquake development processes. Eliminating the influence of various disturbance factors is an effective way to obtain seismic development process information contained in the groundwater level. This paper provides two different ways to remove the rainfall effect, and compares the two methods by means of correlation analysis. Furthermore, based on these a logistic regression model is established to describe the seismicity level.     

降水与提取地下水位中的地震孕育信息

有许多因素会引起地下水位变化,如地震的孕育过程、降水、固体潮等。其中我们感兴趣的是地震孕育信息。消除各干扰因素的影响是挖掘隐藏在地下水位中地震孕育信息的一种有效途径。本文提供了两种不同的消除降水因素影响的方法,通过相关分析来比较两种方法的效果,并在此基础上建立了描述地震活动水平的Logistic回归模型。     

地下水位中地震前兆信息提取方法研究

地下水位观测值的影响因素包含降雨、气压、固体潮、地质构造作用等.为凸显地质构造作用对地下水位的影响,需要滤除降雨、固体潮、气压等因素的影响量.本文首先分离地下水位受固体潮、气压作用的影响量;然后依据降雨影响地下水位可以分为长期和短期变化的思路,利用基流分割方法对地下水位的两种变化进行分离,确定地下水位的降雨影响量;最后分析各分量异常与地震活动性关系,探查其中包含的地震前兆信息.本文的研究思路为地下水位观测值中地震前兆信息研究提供了一套可供尝试的系统技术方法.     

地下水位短临异常演化特征及其与地震关系的研究

本文对1976年唐山地震以来华北地区Ms≥5．0地震前的地下水位异常资料进行了系统整理，分析研究了水位短临前兆异常的时空演化特征及其与地震的关系。结果表明：震前水位短临异常的空间分布主要集中在一定范围并沿活动断裂带展布，且不均匀；大部分地震的水位短期异常较临震异常多；震前水位短期异常向临震异常过度时，分布区向震源区收缩，但在震中距100km左右以内这种现象不明显；震级与短临异常展布范围、短期异常幅度有一定关系，而与临震时期异常大小的关系不明显；地震发震时间与异常的超前、持续以及等待时间有关；地震发生地点与异常分布特征有关，震中往往不在短临异常集中区的几何中心，而是在异常范围内的某一侧或异常迁移方向附近。     

山西大同-阳高6.1级5.8级地震阳高后贵仁水井水位异常动态

叙述了山西省大同—阳高 1 989年 1 0月 1 8日 6.1级和 1 991年 3月 2 6日 5.8级地震震前、震后山西省阳高县后贵仁水井水位的异常变化 ,在对水位异常和进行跟踪分析研究的基础上 ,得出阳高县后贵仁水井水位对 2次大同—阳高地震有较好异常反映的结论     

“集中降雨”与浅层承压井水位及区域地震活动关系的初步研究

以陕西省宝鸡市凤翔井为例,统计分析了2001-2006年降雨与地下水位之间的关系,发现"集中降雨"对浅井水位的影响较为明显,并在一定降雨量范围内呈指数关系.讨论了降雨通过荷载、进入断层面及改变地下水位埋深三个方面的作用改变了断层的有效应力,这种区域构造应力场的调整可能对区域中强地震活动具有触发作用.     

金沙江水网对日本9.0级地震的同震响应及其特征与机理

本文系统介绍了金沙江水网6口观测井水位与水温动态对日本9.0级地震的同震响应, 分析了同震响应的特征与同震响应的机理。 结果表明, 4口井水位有同震响应, 同震响应形态全是振荡, 对地震波响应的时间、 振荡的幅度、 振荡的持续时间等的差异主要取决于井-含水层系统的导水系数。 结果还表明, 3口井水温有同震响应, 响应形态是不对称的V字或U字形; 水温的先期下降是井筒内上(冷)下(热)水混合作用引起的, 后期上升是井水与围岩之间的热传导引起吸热作用的结果, 各井水温升降的幅度、 持续时间等不同, 主要是井水温度梯度与水岩热传导系数不同引起的; 后期升幅总是大于先期降幅, 这可能与地震波作用使井区大地热流增强有关。     

井水位对固体潮-气压综合作用的响应关系研究

本文基于井水位微动态对固体潮和大气压响应的物理机制, 运用水-岩耦合理论, 建立了井水位对固体潮-气压综合作用的响应模型。 以邛崃川22井和南溪川12井为例, 通过井水位与固体潮和气压原始曲线的对比及拟合分析, 对井水位对固体潮-气压综合作用的响应模型进行了验证。 结果表明, 两口井对固体潮-气压综合响应非常好, 井水位的变化均由固体潮和气压变化引起。 两口观测井中, 以南溪川12井的水位综合响应能力较好, 邛崃川22井水位受到较多的杂讯干扰, 水位曲线日变化较复杂。 对邛崃川22井进一步分析表明, 利用井水位时段平均值可有效消除观测误差, 用小时值计算时可以忽略井水位对气压响应的滞后效应。     

2019年6月17日长宁MS6.0地震前地震活动和水位的加卸载响应比异常研究

加卸载响应比（LURR）方法是通过固体潮加卸载过程中的某一物理参数的响应差异探查区域应力场演化。本文将这一方法应用于2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震,根据LURR时序演化探查震源区介质的应力状态变化,提取可能的震前异常信息。首先采用贝尼奥夫应变作为响应量计算LURR,通过固体潮在地震断层面的最优滑动方向上引起的库仑破坏应力变化来判断加载还是卸载,结果显示LURR值自2018年年初开始快速增加并在2018年年中达到峰值,此后异常持续至地震。在此基础上对该地区的大地形变和地下井水位资料进行了LURR分析,发现水富水平摆倾斜仪的东西和南北分量在LURR出现异常的同期发生明显偏转,而地震周边的地下井水位高值变化过程与长宁地震也有较好的对应关系。研究表明在长宁地震发生前,存在地震活动和地下水位的LURR异常,且异常时间与水富倾斜同步,暗示震源区介质存在明显的应力积累过程。     

Theory and Method for Identifying Well Water Level Anomalies in a Groundwater Overdraft Area

The overexploitation of underground water leads to the continuous drawdown of groundwater levels, change of water quality and dry-up in dynamic water level observation wells. Due to land subsidence, the well pipes uplift and the observation piping systems are damaged. These environmental geology problems can present serious difficulties for the identification of earthquake anomalies by groundwater level observation. Basied on hydrogeological theories and methods, the paper analyzes the relations of the water balance state of aquifers with stress-strain conditions and the water level regime, and then discusses preliminarily the theory and method for identifying well water level anomalies in a groundwater overdraft area. The result shows that we can accurately judge the nature of the anomaly according to the diffusion character of the drawdown funnel in the well area in combination with the aforementioned theory and method and multi-year variation patterns obtained from existing data. The results of the research are helpful for distinguishing the influence of single centralized water pumping from the long-term overdraft of water on the water level, correctly recognizing water level anomalies in the groundwater overdraft area and increasing the level of earthquake analysis and prediction.     

汶川地震前井水温度异常信息的识别及其特征

通过对我国地震地热台网273口观测井的水温数据进行梳理,发现汶川地震前有10口井记录到客观的异常现象;而这些井的异常信息的持续时间、幅度、空间分布极其复杂,决定了利用这些异常信息进行汶川地震三要素的准确预测还不太现实,但也发现一些有一定科学价值的认识:空间上井震距1000km范围内集中了大部分异常点;异常幅度集中在千分之几到百分之几度;时间上异常具有短临性质,呈现出井震距越大持续时间越短、井震距越小持续时间越长的规律;自流井记录到的异常概率远高于静水位井,不过干井也可以记录到异常信息。通过数据梳理与分析,提出了水温异常取决于井-含水层结构以及观测井所处的水系单元位置这一认识。     

排除降雨干扰后的地下水位异常与强震预报

选取云南地区受年度降水影响显著的10口地下水位观测井,对观测井所处地区年降雨量及次年水位谷值变化进行分析,提取了水位年异常特征。发现出现异常年份的异常台项比与次年的M≥6和M≥7地震有较好对应关系。1987年以来,出现异常台项比≥0．5的年份有7年,对应云南及邻区次年M≥7地震4次,对应率为57％;异常台项比≥0．4的年份有10年,对应次年M≥6地震9次,对应率90％。用此方法可以对云南的年度最大地震活动水平和地震强度进行预测估计。     

东郭井水位与水温成组异常及其映震特征

分析了东郭井自2008年1月观测以来出现的水位与水温成组异常及其与周围中等地震活动的关系,研究结果显示:异常与地震有较好的对应关系,其异常的基本特征是水位阶降与水温缓升的形态配套,异常的幅度与震级大小有一定关系,异常持续的时间与井震距有一定的关系,还讨论了异常的机理。     

山西及邻区地下水位中短期异常识别标志及预报方法研究

采用了“九五”地震科技攻关地下水物理及 EIS2 0 0 0提供的多种数据处理方法 ,对山西省及邻近地区的地下水位观测资料进行了处理 ,筛选出较好的数据处理方法和异常指标。研究结果表明 ,适应于地下水位数据处理的方法有模糊数学从属函数法及水位变差法 ,得出如下结论 :模糊数学从属函数法的原始数据大于 2倍均方差、从属函数 μ≥ 0 .5可视为异常 ,异常控制线为 5 % ,滑动窗长为 3,异常出现 1a左右 ,在其周围会有相应的地震发生 ;水位变差值ΔC>0 (m ) ,持续时间大于等于 12个月 ,可视为异常     

中高频带地下水位对气压和固体潮的响应特征分析

我国前兆观测网络数字化改造的完成, 使得对地震地下水位观测的孕震信息提取和干扰因素排除的研究拓宽至更广的频率范围, 而对原有一些认识的重新考察也成为可能。 本文从中国地震前兆台网挑选出数据质量较好的10个台站, 分析各个台站2008年1月1日至5月11日的地下水位和气压资料及理论重力固体潮的频谱及其频域相关性特征, 并分析了地下水位对气压响应的时移。 结果表明, 中高频带地下水位对气压的响应没有低频带好, 两者相关性随周期的减小而减弱; 含水层岩性对中高频带地下水位的气压和固体潮响应特征有较大影响, 部分灰岩井在高频频段存在地下水位对气压响应异常的现象; 时移效应对水位的气压响应整体特征影响不大, 体现出两种信号自身的复杂性。     

Assessing coupling between lakes and layered aquifers in a complex Pleistocene landscape based on water level dynamics

The biosphere reserve Schorfheide-Chorin is a scenic region with many lakes. Hydraulic coupling between lakes and groundwater is difficult to assess due to the very heterogeneous Pleistocene deposits with a complex layering of different aquifers, part of them being confined. Thus, a principal component analysis of time series of groundwater and lake water levels was performed. The first two principal components provided a quantitative measure of damping of the input signal, i.e., the extent to which time series of groundwater pressure heads or lake water levels are smoothed and delayed with respect to the input signal, i.e., groundwater recharge or precipitation minus evapotranspiration, respectively. The lakes differed substantially with respect to damping behaviour, indicating different impacts of deep groundwater contribution. For most of the groundwater wells, damping increased linearly with mean depth to water table. In contrast, some wells exhibited nearly identical behaviour independent of depth. High-pass filtered data of water table level from these wells were strongly and inversely correlated with those of barometric pressure fluctuations, pointing to a confined aquifer which was evidently not connected to the adjacent lake.     

2013年芦山MS7.0地震前南北地震带数字化水位、 水温高频信息异常特征及效能分析

数字化观测资料中含有丰富的高频异常信息, 这些高频信息中可能隐含着与地震有关的异常信号。 引入概率密度分布法对2013年4月20日芦山M_S7.0地震发生前南北地震带水位、 水温分钟值观测数据高频成分进行分析, 结果表明, 芦山M_S7.0地震前南北地震带共有17个测点、 19组数据出现高频异常信息, 其中水位5组、 水温14组, 高频异常多集中在四川南部构造带, 且随着时间进程发展, 异常幅值逐渐减小且异常出现向震中区迁移的特征。 通过应用Molchan图表法对提取的高频信息进行统计检验, 结果显示, 概率密度分布法提取的高频异常对地震具有较好的预测效果。 通过对震源区及附近区域大地构造演化、 前兆异常发展及地壳运动速度场等特征分析, 结果发现, 计算得到的地下流体高频异常空间分布特征与南北地震带地壳运动场具有很好的一致性, 表明利用概率密度分布法提取的高频异常与区域构造活动存在一定相关性, 同时也为前人关于对异常形成机理的研究提供了旁证。     

对市县防震减灾工作跨越式发展的思考

0前言2004年全国防震减灾工作会议为我国新时期防震减灾工作指明了方向。新的指导思想和奋斗目标的提出,充分说明了我国防震减灾事业已跃升到了新的、更高的层面。在新的历史时期,如何坚持以人为本科学发展观,坚持与时俱进、创造性的全面推进市县防震减灾工作,实现市县防震减灾     

Development of spatial regression models for predicting summer river temperatures from landscape characteristics: Implications for land and fisheries management

There is increasing demand for models that can accurately predict river temperature at the large spatial scales appropriate to river management. This paper combined summer water temperature data from a strategically designed, quality controlled network of 25 sites, with recently developed flexible spatial regression models, to understand and predict river temperature across a 3,000 km² river catchment. Minimum, mean and maximum temperatures were modelled as a function of nine potential landscape covariates that represented proxies for heat and water exchange processes. Generalised additive models were used to allow for flexible responses. Spatial structure in the river network data (local spatial variation) was accounted for by including river network smoothers. Minimum and mean temperatures decreased with increasing elevation, riparian woodland and channel gradient. Maximum temperatures increased with channel width. There was greater between‐river and between‐reach variability in all temperature metrics in lower‐order rivers indicating that increased monitoring effort should be focussed at these smaller scales. The combination of strategic network design and recently developed spatial statistical approaches employed in this study have not been used in previous studies of river temperature. The resulting catchment scale temperature models provide a valuable quantitative tool for understanding and predicting river temperature variability at the catchment scales relevant to land use planning and fisheries management and provide a template for future studies.