中国地震地下水动态观测网

本文介绍了中国地震地下水动态观测井网的概貌。文中论述了该网观测井的分布、井孔结构、观测层与地下水特征、观测项目与仪器以及地下水位动态类型,分析了井网的地震监测与预报效能。     

北京市地下水资源网在震情监测预报中的应用研究

正北京地区构造背景复杂,活动断裂发育,历史上曾发生过多次强震,具有再次发生强震的背景,防震减灾工作意义重大。但北京地区的地震地下流体观测网井孔数量有限,密度稀疏,难以满足前兆分析的需要。北京市地质矿产勘查开发局多年来逐渐形成了地下水资源监测网络,在平原区拥有几百口井,进行地下水分层观测,并专业打造40多口深部岩溶观测孔了解岩溶水存量并进行观测,这些井孔可有效补充地震地下流体观测网的不足。     

水库诱发地震地下水监测网建设的若干问题探讨

根据国内外已发生的水库诱发地震的基本特点,结合三峡工程诱发地震地下水监测网与金沙江下游水电工程地下水监测网建设的经验及我国地震地下水动态观测网建设与运行中得到的科学认识,探讨了水库诱发地震的地下水监测井网建设中的布网区及其范围、观测井间距确定、观测井位置选择、观测含水层选择与观测井深度和结构设计等若干技术问题.     

三峡水库蓄水对地下流体动态影响的研究

三峡水库是举世闻名的特大水利水电工程,坝高175 m,库容393亿m3.为了确保工程的地震安全性,在库首区建立了诱发地震监测系统,其中包括地震地下流体前兆监测台网(简称三峡井网).该井网由8个井台组成,观测水位、水温与土氡3个地下流体前兆测项,另有气压、降雨、气温与库水位等配套观测,全为无人职守的自动数字化观测.该井网于2000年3月开始运行,各项动态的正常变化规律基本清楚.     

金沙江水网及其地震地下水前兆监测能力的讨论

金沙江下游梯级水电站水库地震地下水动态监测网(简称金沙江水网),是中国第2个专门用于水库区地震前兆监测与研究为目的的企业地下水动态监测网.文中简要介绍了该网的布设、观测网的技术构成、观测井与观测含水层的基本特征及试运行的基本结果,从观测井-含水层特征及观测到的水位与水温多月、月、日动态特征,评估了其地震前兆监测能力.     

建水地下流体监测井水位骤降异常分析

2012年2月底至4月上旬,建水县地下流体监测站监测井水位出现了幅度近8m的显著下降变化.通过对该监测井与石屏—建水断裂带观测井同期水位进行对比分析,排除了监测井水位骤降异常是由构造活动引起的可能性.同时,调查了周边的抽水井,运用水文地质分析方法,结合当地水文地质情况,确定该监测井水位骤降异常是由附近的井孔抽水引起.充分了解当地的水文地质情况,根据地下水的运移规律,结合实地调查,可以对地下水异常给出相对合理的解释,并进一步判断地下水异常是否是构造活动引起的地震异常.     

地下水动态观测井映震灵敏条件研究

本文较系统地分析了中国地震地下水动态观测网及华北、西南和首都圈等区域井网观测井的地质—水文地质条件、井孔结构、观测项目与方式等对地震前兆反映能力的影响,并通过马17井地应力场的物理与数学模拟、多种条件下的水动力学模型试验及深油井压裂试验观测等进一步论证了分析结果。根据得到的认识,提出了评定观测井映震灵敏性条件的半定量化的方法。     

利用宁波水文地质监测井网建设地下流体前兆台阵的试验研究

从宁波水文地质监测井网中遴选了北仑井和慈溪井进行水位和水温试验性观测,分析计算水位的气压效率、降雨载荷效应和潮汐因子,并与同处于宁波盆地映震效果较好的庄市井的相应参数进行对比。结果表明：（1）3口水井的水位变化在时间上和空间上均有很好的相关性,水位异常动态与其影响因素之间存在很好的成因上的关联;（2）慈溪井的降雨载荷系数比庄市井和北仑井的大约小一个量级,这可能与慈溪井位于1960年代围海造田的滩涂地有关;（3）水井网均位于含有多个含水层的宁波盆地,为在同一构造中开展不同含水层观测和基础研究提供了可能,可以从井网中遴选出合格的地震前兆监测井,用于建设宁波盆地地震前兆流体台阵。     

基于井水位同震响应监测井效能评价体系研究——以华北地块区为例

地震地下流体监测台网在地震监测预报中发挥了重要作用,尤其是对破坏性地震监测预报的效果与能力十分显著。然而,在井网的建设与运行中也暴露了监测井监管部门层级复杂,监测井结构与质量参差不齐,观测仪器采样率低、数据缺失率高等诸多问题,严重制约了地下流体在地震监测预报中作用的充分施展。如何选择监测井的点位,如何确定地震引起的监测井水位变化的影响要素,如何对监测井效能进行评估,都是值得深入探讨和亟待解决的科学问题。在当前的形式下,地下流体监测井效能评价体系研究是具有非常重要的理论与实际意义。本文基于孔弹性理论与应变模型,以完整的典型构造单元的监测井为研究对象,依托井水位同震响应研究成果,首次尝试采用改进的FCE-AHP方法开展监测井效能定量化评价体系研究。可用于对现有地震地下流体监测井的筛选与评估,也可为在建及计划建设的地下流体监测井提供参考依据,对于同类块体构造单元的相似现象分析也具有借鉴作用。论文的主要成果如下:(1)监测井效能评价方法研究。通过对专家评价法、多目标决策方法(MODM)等7种现阶段主要的综合评价方法的评析与研究,认为改进的FCE-AHP法是最符合监测井效能评价指标特点的评价方法。利用层次分析法与变异系数法计算组合权重,并引入隶属度函数确定模糊关系矩阵,从指标赋权和综合评价隶属度计算两方面对传统方法进行了修正,有效地避免了评价的主观随意性,使评价结果更为合理。(2)监测井效能评价体系研究。强调以井-含水层系统为评价主体,分析了同震与前兆对井-含水层系统的作用过程,根据监测井效能评价的基本原则及评价依据,确立了基于井水位同震响应的监测井效能评价体系。从观测背景、观测仪器与配套设施以及观测数据质量三方面,较全面地总结了监测井效能的影响因子及其评价参考值,共计29项。以此为基础对评价指标进行了初步筛选,选取了具有典型性和代表性的可量化指标20项。最终确立了多目标监测井效能综合评价的步骤,并给出了监测井效能评价指标筛选的流程。(3)典型构造单元井水位同震响应规律研究。以华北地块区为典型区进行实例研究,选取地块区161口地下流体监测井为研究对象,首先以远场大震为触发条件,采用数值分析的方法,探讨华北地块区域大尺度面状井水位同震响应规律。继而探讨不同规模断裂带附近井的响应规律。由于采用分钟值序列数据,该统计结果存在一定的局限性。(4)华北地块区同震水位变化影响要素分析。利用SPSS中的回归分析法确定井水位变化与震中距、震级的关系,采用Matlab对井水位变化进行频谱分析,揭示监测井水位同震响应频段,同时利用Baytap-G程序提取潮汐因子、振幅比与相位差,进而分析地震引起的井-含水层渗透性变化规律,并对地块区不同部位进行响应敏感度空间分析。影响要素分析结果充分体现了同震水位变化的复杂性,利用单一个指标无法真正揭示监测井对应力应变的响应能力。以上研究成果,也为华北地块区监测井效能评价指标的筛选提供了参考依据。(5)华北地块区监测井效能综合评价研究。结合监测井背景资料缺失情况,计算各指标权重,将同震响应率、同震响应幅度、潮汐因子、距活动断裂带的距离、距干扰源的距离、观测井深度、井径及含水层渗透系数8个最能体现监测井效能的参数,作为典型区监测井效能的综合评价指标。利用改进的FCE-AHP法对具有同震响应的74口"十五"观测井进行评价与等级评定。总体来看,华北地块区地震地下流体水位监测井整体效能偏低,优秀井数量偏少,良好、中等井比重较大。因此,以地震监测预报为目标的地下流体监测井网优化与完善是十分有必要的。由于监测井效能评价尚处在探索阶段,在本文的评价过程中存在背景资料缺失、指标参数计算干扰因素多等问题,导致评价结果存在不同程度的误差,有不足之处敬请批评指正。     

三峡井网的布设与观测井建设

介绍了我国第 1个以监测水库诱发地震的地下水前兆为目标的三峡井网布设与观测井建设的科学思路及其实施结果。由于水库蓄水引发一定震级的诱发地震时 ,会引起含水层应力应变状态及与其相关的孔隙压力变化 ,并导致观测井水位的异常变化 ,为此利用震级 (MS)、孕震断层长度(L)与应力应变场变化范围 (R)的关系确定了井数与井间距 ;井位的选择 ,主要依据了地下水动态为映震灵敏条件的科学认识 ,选择了断裂带及其应力易集中的端点、拐点与交点等特殊构造部位 ;井深与井孔结构的确定 ,遵循了在有限投资的前提下 ,尽可能揭露封闭性好的承压含水层 (带 )和尽可能减少地表水文气象因素干扰的原则。按照上述思想与原理 ,在坝区和库首区各布设了 4口井 ,井深为10 0～ 2 0 0m ,均揭露出封闭性较好的承压含水层 (带 )。初步观测结果表明 ,三峡井网的布设与观测井的建设较为成功 ,为诱发地震前兆监测奠定了良好的基础     

关于天津地下水动态观测井网的地震监测能力

本文通过模糊数学方法、水位变化速率分析方法、加速度计算法、相关分析方法以及典型震例分析方法,全面探讨了天津井网中30余口井孔水位的映震能力及反映地壳应变的能力。结果是:Ⅰ类井占井孔总数的8.6％,Ⅱ类井占井孔总数的20％,其余均为Ⅲ类井。Ⅰ、Ⅱ类井具有较高的映震能力和反映地壳应变的能力,是今后地震监测和科研的主要依靠,Ⅲ类井则主要用于强震的宏观前兆观测。因此,拟将对不同类型的井孔采用不同的管理方法。     

我国地下水动态预报地震的进展

本文是全国地下水动态观测清理攻关工作的综合报告。自1979年以来逐渐形成的“深浅结合、点面结合、控制活动构造进行应力—应变场观测”的地下水动态观测井布网原则,以及在此原则指导下部署的国家井网是行之有效的。对当前我国的地下水位观测仪器、观测井网的建设及评价、地下水位动态的影响因素以及用地下水动态预报地震的效能等方面做了较为全面的讨论。     

我国地震地下流体前兆观测的"九五"进展与台站管理体制的改革意向

主要介绍了我国在“九五”期间实施的前兆台站流体测项的数字化中推广的仪器型号、主要性能指标及改造的规模,观测取得的成果及其有待完善的技术问题;简要介绍了我国长江三峡工程诱发地震监测系统中地下水动态监测井网的布设,观测井下地下水特征,数字化观测技术系统及建设的基本结果;最后介绍了流体学科前兆台站分级分类管理的改革意向。     

地震地下流体自流观测井断流应对技术开发

我国地热田区多利用自流热水井开展地震地下流体物理化学多测项综合观测,但是随着各地地热资源的开发,很多观测井已经断流或即将断流,这使地下流体观测项目大幅减少,甚至全部停测,蒙受很大损失.针对这种情况,山东聊城聊古1井先后引进与开发了人工激发自流观测技术与潜水泵变频稳流抽水观测技术,实现了原有热水自流井的稳定出水,保持原有地下水化学观测项目,并新增井水位与井水温度观测,确保该井地震监测能力.这种技术的开发,性价比很高,且大大延长了观测井的观测寿命,是值得推广与应用的新技术.     

三峡井网地下水动态观测的技术系统

三峡井网是我国第 1个以监测水库诱发地震的地下水前兆为目的的专业网 ,由 8口观测井构成。其中 4口井台有水温和土氡观测 ,3口井台有降雨、气压与气温观测 ,另有一处库水位观测 ;每口井台中均有水位动态观测。观测项目共有 2 6项。文中主要介绍三峡井网的观测技术系统 ,其中包括井网的技术系统与井台的技术构成 ,各类仪器设备的技术指标与安装调试 ,相关的供电、通讯与防雷等技术支撑设施。此外 ,还简要介绍了观测技术系统的运行及其基本结果     

从二个地下流体典型震例论台网优化与升级

对1998年张北M_S6.2与2014年鲁甸M_S6.5二个地下流体的典型震例, 进行前兆异常的重新筛选与异常特征的系统剖析, 分析了异常与地震三要素关系, 指出了异常特征与地震三要素关系的不确定性及以此实现地震预测的困难性。 从场的动态监测与源的过程追踪的地震预测的科学思路出发, 提出了中国地震地下流体台网的优化与升级的方向与方案, 其主要内容有: ① 通过对现有观测井(泉)进行筛选并增建一批新观测井(泉), 重建以强化场的动态监测为目标的全国地下流体基本台网, 该网以地下水物理化学(水位、 水温、 氡、 汞)观测为主, 井(泉)间距在西部地区为约200 km, 东部地区为约100 km, 首都圈地区为约50 km; ② 在天山带、 南北带、 郯庐地震带等地震潜在危险区, 新建5~6个地下流体局部观测网, 开展以捕捉M6.0以上地震的源兆与追踪其变化过程为目标的断层气体(含溶解气与土壤气)成网观测, 井(泉, 点)间距为约50 km左右, 进行突破地震短临预测的科学技术探索; ③ 在建设上述二个层次观测网时, 抓三项关键技术: 进一步完善与提升现有的数字化观测技术, 优化与规范观测井的内在质量, 发展气体、 离子、 流量等测项。     

山西省地下流体观测井地下水类型综合判定

为提升对山西省地下流体观测井承压性的进一步认识,以位于该省北、中、南部的朔州井、静乐井、祁县井、洪洞井和东郭井为研究对象,选取水位、气压观测数据,并利用井水位的理论固体潮数据,分别对井水位进行气压的阶跃响应函数计算、FFT频谱和潮汐相位响应分析,综合判定地下流体观测井—含水层类型,结果表明,5口观测井地下水埋藏类型均为半承压水。     

永安冷冻厂深井地下水动态观测资料质量分析

永安冷冻厂深井是东南沿海最深的地震地下水动态观测井,井深1 000.44 m,地下水位受邻孔抽水严重影响.1982年1月开始观测,1988年11月起塑料厂开始抽水,严重影响观测;2001年8月由于工厂停产停止抽水,观测井地下水动态逐渐趋于稳定.本文分析该井地下水动态年变化规律,计算水位固体潮潮汐因子、观测精度与井孔对地应力响应灵敏度.并对抽水干扰及其前后,地下水动态观测质量的变化进行对比.     

省地震局在昔阳召开地震地下水动态观测网验收预备会

1983年11月国家地震局对华北井网组织验收后,山西省部分井被列为缓验井,今年国家局将于第四季度在华南组织井网验收。为争取将我省的这批缓验井纳入国家井网,省局子6月30日至7月6日在昔阳召开了验收预备会。会上,缓验井所在地的地、市地震局长或观测井的业务负责人根据验收要求,对井孔本身的质量及所处的构造位置、井房和观测条件与观测资料等情况等作了介绍。通过讨论,肯定了成绩。指出了存在问题,对文字报告提出了要求,提出了比例尺和图,隔规格的统一问题。另外,还对地震地下水观测员进行了系统的业务培训。培训采取讲课形式,最后还进行了考试,参加     

福建地区流体对2007年4次4级地震映震特征分析

通过对2007年福建地区4次4级地震的震例分析, 认为福建地区流体对内陆中等地震具有如下映震特征: ① 地震前兆表现为不同测项在时间上呈有规律的层次发展且均以短临、 临震和短期异常为主; ② 模拟观测井孔的映震效能好于数字化观测井孔, 其中水氡、 水质是福建地区的特征灵敏组分; ③ 温泉井孔的映震效能好于普通井孔; ④ 异常台项数取决于震级和震中周围的观测点数目。 同时指出今后要根据区域特征, 有重点地加大映震灵敏井孔和灵敏组分的观测、 科学布网、 合理建点, 使各种前兆观测成场成网; 建立一批符合地震监测预报要求的高质量水观测点, 更有效地为地震分析预报服务。