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地下流體數(shù)據(jù)跟蹤分析的事件判別方法及分析流程

2021-03-15 11:58:34全建軍鄭永通陳美梅賴見深陳珊樺林慧卿
華北地震科學(xué) 2021年1期
關(guān)鍵詞:臺站流體水位

全建軍,鄭永通,陳美梅,賴見深,陳珊樺,林慧卿

(1.永安地震臺,福建 永安 36600;2.龍巖地震臺,福建 龍巖 364000;3.東山地震臺,福建 東山 363400;4.泉州地震臺,福建 泉州 362000)

0 引言

為進一步推動地震前兆臺站由觀測向觀測與應(yīng)用并重轉(zhuǎn)變,提高臺站前兆觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和整體服務(wù)效能,實現(xiàn)地震“監(jiān)測、預(yù)報、分析”三者的有機結(jié)合,中國地震局于2014 年組織開展地震前兆臺站數(shù)據(jù)分析跟蹤工作[1]。

數(shù)據(jù)跟蹤分析工作在全國開展以來,各區(qū)域前兆臺網(wǎng)進行了如何改善跟蹤分析質(zhì)量以及推進產(chǎn)出應(yīng)用、臺網(wǎng)觀測背景噪聲等方面的研究,部分前兆觀測臺站也就自身存在的問題提出解決方案,前兆數(shù)據(jù)異常排查與判斷的方法也進一步拓展和深入[2]。但部分流體臺站觀測人員對數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中事件判別方法與分析流程還是感到經(jīng)驗不足[3]。本文從流體臺站遇到的特殊情況、問題出發(fā),通過正常動態(tài)、觀測系統(tǒng)故障、自然環(huán)境干擾、場地環(huán)境干擾、人為干擾、地球物理事件、不明原因變化等多個方面,對地下流體數(shù)據(jù)跟蹤分析的事件判別與分析流程進行探討,提出相應(yīng)判別方法和完整分析流程,分享數(shù)據(jù)跟蹤分析工作經(jīng)驗,提高流體臺站觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作質(zhì)量。

1 地下流體觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作現(xiàn)狀

國家流體臺網(wǎng)中心數(shù)據(jù)跟蹤分析工作于2014年7 月1 日開始施行,至今已積累大量以周、月和年為時間尺度的跟蹤分析產(chǎn)品,為全面了解流體觀測數(shù)據(jù)的變化趨勢、臺站觀測數(shù)據(jù)背景噪聲提供參考,流體臺網(wǎng)整體運行質(zhì)量和服務(wù)效能得到有效提升。目前全國已有31 家單位開展流體數(shù)據(jù)跟蹤分析工作,參加分析工作的流體臺站共計約466 個(圖1),涉及分析儀器臺套數(shù)1 080 余套,僅2018 年就有389 個臺站757 套儀器記錄各類事件(不含正常)共計4 028 條。

圖1 國家流體臺網(wǎng)觀測臺站分布圖

流體臺站觀測人員使用“前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)跟蹤分析軟件”,每周一定期開展前兆數(shù)據(jù)的跟蹤分析工作,系統(tǒng)研究上一周本臺流體測項的前兆資料變化,產(chǎn)出數(shù)據(jù)分析報告,通過“前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”實現(xiàn)統(tǒng)一匯總,保存至國家前兆臺網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫,并依托臺網(wǎng)中心的網(wǎng)站提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。流體臺站觀測人員根據(jù)《數(shù)據(jù)跟蹤分析技術(shù)指南》制定的分析步驟,對本臺站流體數(shù)據(jù)動態(tài)進行判斷。當(dāng)流體數(shù)據(jù)出現(xiàn)顯著變化時,需對臺站觀測系統(tǒng)運行狀態(tài)開展分析,例如對站點儀器運行環(huán)境開展調(diào)查,排除人為因素以及保障設(shè)施等多方面干擾,綜合臺站觀測與工作日志等有關(guān)信息,得出數(shù)據(jù)變化原因。流體臺站人員還需每月5 號之前進行數(shù)據(jù)月分析工作,若找到新的或遺漏的流體數(shù)據(jù)變化,需補錄到事件記錄并進行復(fù)核。區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心在臺站完成數(shù)據(jù)分析之后的第二天,對臺站上周所有的事件記錄進行審閱;每月10 號之前還需對臺站上月的事件記錄進行審閱,生成上月的數(shù)據(jù)跟蹤分析月報與圖集,并于10 號前傳送至國家前兆臺網(wǎng)中心。

在地下流體觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中,流體臺站的分析工作起到了基礎(chǔ)性作用。該工作的開展豐富了流體觀測臺站的工作內(nèi)涵,由單純的日常觀測向資料的分析應(yīng)用轉(zhuǎn)變,更加強調(diào)觀測資料的特征分析和異常信息的判別核實,將流體臺站的觀測工作推進到一個更深層次,促進流體臺站人員利用第一手觀測資料更好地開展數(shù)據(jù)分析研究與產(chǎn)出應(yīng)用工作,為地震預(yù)測預(yù)報和相關(guān)科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

2 數(shù)據(jù)跟蹤分析事件的判別方法及分析流程

地下流體跟蹤分析事件是指引起流體臺站前兆觀測數(shù)據(jù)變化的因素與過程。根據(jù)不同的影響因素與過程,將地下流體跟蹤分析事件分為正常動態(tài)、觀測系統(tǒng)、自然環(huán)境、場地環(huán)境、人為干擾、地球物理事件和不明原因7 大類。正常動態(tài)的分析為數(shù)據(jù)分析提供了背景參考,后6 類非正常動態(tài)中前5 類都是對數(shù)據(jù)變化原因進行干擾排查(表1)。因此,總結(jié)地下流體跟蹤分析事件的判別方法和分析流程,可為提取地震異常提供較好的干擾因素排查參考。

2.1 正常動態(tài)分析

正常背景動態(tài)可分為兩大類,一類是非地震活動時段,無影響因素條件下,表現(xiàn)出有規(guī)律的動態(tài)變化;另一類是各種影響因素作用下,多年形成的相對穩(wěn)定、有規(guī)律的動態(tài)變化。而地下流體各測項的正常動態(tài)呈現(xiàn)復(fù)雜多樣性,不同井的動態(tài)類型不同,同一口井不同測項、同一測項不同時段的動態(tài)類型不同,動態(tài)特征千差萬別。研究和了解每一口井、每一個測項、每個時段的正常動態(tài)是科學(xué)、正確進行數(shù)據(jù)處理、異常識別的前提和必要條件。地下流體的水位、水溫的多年趨勢動態(tài)、年動態(tài)、月動態(tài)及日動態(tài)如表2 所示。氣(水)氡的年動態(tài)類型有夏高冬低、夏低冬高、平穩(wěn)型等,而氣(水)汞的年動態(tài)類型大都無年變或年變不清晰,少數(shù)為平穩(wěn)、夏高冬低、夏低冬高。

表1 典型干擾事件的數(shù)據(jù)曲線特征及解決措施

2.2 觀測系統(tǒng)事件

地下流體觀測系統(tǒng)事件主要是指觀測技術(shù)系統(tǒng)(儀器、供電、通訊、避雷等)、觀測井結(jié)構(gòu)(坍塌、老化破裂或腐蝕滲透、洗井、變徑等)、井口裝置(類型、形狀、尺寸、材料等)、井水自流狀態(tài)(自流井的變化、斷流等)出現(xiàn)問題或異常引起的變化。例如傳感器故障、主機故障、數(shù)采故障、通信故障、避雷故障、供電故障、UPS 故障、時鐘誤差、線路故障、脫氣-集氣裝置故障、井口裝置故障、井孔滲漏、井孔坍塌、井管破裂、井孔淤塞、井(泉)泄流口堵塞與疏通、井水?dāng)嗔鳌㈤W爍室故障、抽氣泵故障、抽水泵故障、人工與模擬設(shè)備故障、交直流切換干擾等。

需注意的是:①觀測技術(shù)系統(tǒng)中,明確原因引起的、小于4 h 的觀測系統(tǒng)事件無需分析;②因自然環(huán)境、場地環(huán)境、人為干擾、地球物理場事件等,導(dǎo)致觀測系統(tǒng)故障產(chǎn)出無效數(shù)據(jù)或無數(shù)據(jù),也應(yīng)歸類到觀測系統(tǒng)。

2.2.1 觀測儀器故障

判斷流體觀測儀器是否發(fā)生故障,首先應(yīng)對儀器進行全面檢查:包括檢查傳感器、數(shù)采是否出現(xiàn)故障,線路接口有無故障,儀器接地是否良好、打印機有無故障,打印結(jié)果有無錯誤,時間服務(wù)裝置有無故障,儀器各個參數(shù)設(shè)置是否正確,儀器操作有無不當(dāng)?shù)取H绻窗l(fā)現(xiàn)異常,可采取對比觀測、檢測、測試等方法來檢查儀器系統(tǒng)是否工作正常。

其次,如果流體觀測儀器出現(xiàn)故障,無論是物理觀測還是化學(xué)觀測,從數(shù)據(jù)變化形態(tài)和變化幅度上均容易判斷,例如數(shù)據(jù)出現(xiàn)大幅階變、突跳,并伴有無效數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(圖2),在排除人為干擾后,基本能判斷是傳感器出現(xiàn)故障。

表2 水位、水溫的正常動態(tài)類型

圖2 流體儀器傳感器出現(xiàn)故障時的數(shù)據(jù)曲線圖

2.2.2 供電系統(tǒng)故障

判斷供電系統(tǒng)是否發(fā)生故障,首先應(yīng)對供電系統(tǒng)進行全面檢查,包括交流供電是否正常、直流供電是否正常、交直流轉(zhuǎn)換裝置有無故障、UPS 不間斷電源有無故障等。其次從數(shù)據(jù)動態(tài)上也較容易判斷,物理觀測和化學(xué)觀測類流體儀器都會出現(xiàn)類似變化,例如寧河臺水位因停電交直流切換出現(xiàn)階變(圖3a),這主要是兩個切換瞬間的電壓脈沖造成的,此類問題比較普遍;新豐江中心臺水位因儀器供電電源故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常振蕩現(xiàn)象(圖3b);永安臺水位因市電停電,UPS 不間斷電源出現(xiàn)故障,斷電期間數(shù)據(jù)缺失,供電恢復(fù)時水位曲線產(chǎn)生瞬時的大幅尖峰,幅度高達210 mm,這是供電恢復(fù)伴隨的疊加電壓脈沖導(dǎo)致[4]。

圖3 流體儀器受供電系統(tǒng)故障影響的數(shù)據(jù)曲線圖

2.2.3 避雷系統(tǒng)故障

當(dāng)流體觀測數(shù)據(jù)曲線在雷雨天氣出現(xiàn)突跳或毛刺現(xiàn)象時,需檢查流體觀測房避雷是否正常、供電線路避雷是否正常。福建局永安臺數(shù)字水位儀在安裝之初,每逢雷雨天氣就頻繁出現(xiàn)突跳或毛刺現(xiàn)象。為減少儀器受雷電影響,數(shù)字化觀測儀器均要求有良好接地[5],永安井水位儀接地是將主機后面板上的黃色地線接線柱直接焊在地網(wǎng)上,工作人員對永安井的接地情況進行仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)主機地線接線柱導(dǎo)線到地網(wǎng)的連接處出現(xiàn)焊點脫落情況,根據(jù)筆者以往經(jīng)驗這有可能是助焊劑含量偏小,焊接材料氧化嚴(yán)重造成。臺站人員將地線接線柱導(dǎo)線重新焊接到地網(wǎng)上,此后再遇雷雨天氣時,水位觀測數(shù)據(jù)曲線均保持正常形態(tài)。為徹底排除雷擊瞬間儀器對地的電位差影響,臺站人員在數(shù)字水位儀已有接地方式基礎(chǔ)上添加用導(dǎo)線連接儀器外殼和井壁的接地方式。

流體觀測房避雷系統(tǒng)出現(xiàn)故障大部分是接地出現(xiàn)問題,物理觀測和化學(xué)觀測的流體數(shù)據(jù)形態(tài)在分鐘值曲線上均表現(xiàn)為大量高頻干擾的疊加,持續(xù)時間都不長,是正常儀器噪聲的多倍,但固體潮曲線的基本形態(tài)保持較好,只是變化幅度加大,數(shù)據(jù)曲線總體給人一種不光滑的感覺(圖4)。

圖4 永安井?dāng)?shù)字水位受避雷系統(tǒng)故障影響的數(shù)據(jù)曲線圖

2.2.4 觀測裝置故障

當(dāng)化學(xué)觀測類流體儀器出現(xiàn)裝置故障時,需檢查脫氣裝置進水管是否堵塞、輸氣管是否不暢或漏氣。如阜新臺氣氡2012 年3 月6 日16—21 時因脫氣裝置進水管被污物堵塞,測值從35 L 下降至21 L(圖5a),22 時將進水管疏通后,測值回升至正常。

圖5 流體儀器受觀測裝置故障影響的數(shù)據(jù)曲線圖

當(dāng)物理觀測類流體儀器出現(xiàn)裝置故障時,首先應(yīng)檢查其泄流口流量是否發(fā)生變化。如巴南安瀾臺2012 年1 月26 日因泄流口堵塞,水位出現(xiàn)快速上升從測壓管溢出,29 日調(diào)整泄流量,水位從1.448 m下降至0.787 m(圖5b);31 日18 時54 分至20 時因泄流口再次堵塞,水位快速上升后再次溢出測壓管。將泄流水龍頭拆下檢查,發(fā)現(xiàn)水龍頭被污物堵塞,更換泄流裝置后正常。

2.2.5 分析流程

通過分析事件時段觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)、變化幅度確定其變化類型。若為觀測系統(tǒng)故障,繼續(xù)對儀器故障進行排查,進而確定影響因素(主機故障、傳感器故障、線路故障、時鐘紊亂等),并在分析記錄數(shù)據(jù)變化時詳細(xì)描述儀器故障的排除方法,說明解決故障擬采取的措施,這是分析觀測系統(tǒng)故障比較完整的流程。

2.3 自然環(huán)境事件

自然環(huán)境事件是指氣壓、降雨、降雪、融雪、雷電、雷雨、溫度、濕度、氣旋、臺風(fēng)、風(fēng)擾等自然環(huán)境因素,引起物理觀測和化學(xué)觀測的流體數(shù)據(jù)曲線,出現(xiàn)短時波動、高頻擾動、上升或下降的變化。需注意的是:

1)水位與氣壓的關(guān)系:一般對于具有明顯氣壓效應(yīng)的水位隨氣壓的變化,視為正常變化,無需做分析,若水位的氣壓效應(yīng)出現(xiàn)異常可做分析;

2)水位與降雨的關(guān)系:若降雨引起水位動態(tài)變化符合多年的背景動態(tài)變化特征,視為正常變化,否則視為非正常變化,應(yīng)做分析。

3)水(氣)氡、水(氣)汞與氣溫的關(guān)系:若氣溫引起氡、汞動態(tài)變化符合多年的背景動態(tài)變化特征,視為正常變化,否則視為非正常變化,應(yīng)做分析。

做流體數(shù)據(jù)跟蹤分析時,若發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化,同時自然環(huán)境因素也出現(xiàn)異常如大風(fēng)、暴雨等,首先應(yīng)懷疑兩者的相關(guān)性,然后通過繪制對比曲線來判斷,也可以采用相關(guān)分析等數(shù)據(jù)處理方法來輔助判定。

2.3.1 降雨影響

多數(shù)水溫觀測及化學(xué)觀測的流體數(shù)據(jù)易受降雨影響,水溫會呈明顯趨勢性下降,氣氡、氣汞會呈明顯趨勢性上升,水氡水汞則表現(xiàn)為低值突跳。而降雨對觀測井水位的影響也是普遍存在的,這里的降雨影響主要是指降雨量比往年同期增加或減少對水位造成的影響。處于補給區(qū)或離補給區(qū)較近或上層隔水較差,造成地下水位對降雨的快速響應(yīng)變化的情形,多數(shù)水位觀測受降雨影響呈現(xiàn)明顯趨勢性上升。如永安臺SWY-II 數(shù)字水位儀2019 年5 月16 日10 時16 分 至5 月17 日16 時53 分 受 降雨88.9 mm 的影響,導(dǎo)致水位大幅度突升495 mm,滯后約6 h。隨著降雨停止,曲線逐步恢復(fù)正常趨勢(圖6)。

圖6 永安井5 月15—19 日數(shù)字水位受降雨影響的數(shù)據(jù)曲線圖

對于常規(guī)降雨引起的常規(guī)變化可不分析,如過度分析事件:忻州鴉兒坑數(shù)字水位儀2015 年9 月4 日00 時至2015 年9 月6 日23 時水位上升,上升幅度約0.044 m,為9 月4 日和9 月6 日降雨干擾所致。具體降雨量數(shù)據(jù)分別為9 月4 日14.5 mm,9 月5 日0.1 mm,9 月6 日7.8 mm。

2.3.2 雷電、大風(fēng)、氣壓影響

雷電容易使物理觀測和化學(xué)觀測的流體數(shù)據(jù)曲線出現(xiàn)階變、突跳;大風(fēng)主要是對水位造成影響,導(dǎo)致觀測曲線噪聲變大、畸變等,如:2012 年06 月26 日,錦州沈家臺水位因大風(fēng)造成動態(tài)曲線出現(xiàn)畸變(圖7)。氣壓變化容易使水位、水溫、水(氣)氡、水(氣)汞觀測曲線出現(xiàn)同步波動變化,如出現(xiàn)鼓包、鋸齒變化等,氣壓穩(wěn)定后,數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2.3.3 分析流程

圖7 沈家臺水位因大風(fēng)干擾造成數(shù)據(jù)曲線出現(xiàn)畸變

首先,分析事件時段觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)和幅度,然后確定變化類型,若為自然環(huán)境干擾,對比同臺、同時段的輔助觀測資料,進而確定影響因素(氣壓、降雨、雷電、溫度等),在分析記錄的圖件中給出輔助觀測資料,數(shù)據(jù)變化描述說明理論依據(jù),最后給出解決方法,這是分析自然環(huán)境干擾比較完整的流程。

2.4 場地環(huán)境事件

地下流體觀測臺站的場地環(huán)境干擾因素很多,如地表水體(江、河、湖泊)的漲落、人工湖和水庫注水或蓄水、地下水開采與注水、灌溉、地表滲水、載荷干擾、振動干擾(爆破、礦震等)、基建工程影響、井泉口改造施工、滑坡與泥石流(開始活動與加劇活動等)、采礦活動、油田生產(chǎn)(開采井與開采層的變化、注水井與注水層的變化等)、礦井疏干(疏干與疏干量變化,礦井淹沒與停疏等)、礦山爆破與礦井坍塌(爆破與坍塌的部位與規(guī)模等)、機械振動(火車與載重車通過等)、井(泉)水?dāng)嗔鞯?,其中較為典型的干擾是抽水和地表水體變化。對場地環(huán)境事件的判別,主要通過收集資料、野外調(diào)查與試驗、室內(nèi)資料分析等方法進行。場地環(huán)境事件對觀測曲線的影響形態(tài)主要有兩類:一類是突跳、階變、噪聲大等形態(tài),影響因素多為振動干擾、基建工程等;另一類是上升或下降等形態(tài),影響因素多為抽水、排水和蓄水等。

2.4.1 抽水影響

抽水會對水氡、水汞以及物理觀測類流體數(shù)據(jù)造成影響,而對氣氡、氣汞觀測影響很小。當(dāng)觀測井中的水位突然出現(xiàn)大幅度下降,且持續(xù)一段時間后才開始回升,在確認(rèn)觀測系統(tǒng)正常后,需調(diào)查周邊是否存在打井、或抽水井的抽水量變化情況。如:2012 年11 月19 日,寧河臺流體井北面的大北中學(xué)院內(nèi)(400 m 處)新打一口300 m 左右深的生活用水井,11 月26 日成井隨后進行洗井,當(dāng)日13 時寧河臺流體井水位、水溫大幅度下降,28 日基本恢復(fù)(圖8)。

2.4.2 人工湖、水庫水位變化

人工湖、水庫水位變化會對水氡、水汞以及物理觀測類流體數(shù)據(jù)造成影響,而對氣氡、氣汞觀測影響很小。觀測井周邊存在人工湖或水庫等地表水體,且它們直接存在一定的水力聯(lián)系,當(dāng)觀測井水位出現(xiàn)較大幅度上升或下降變化時,應(yīng)調(diào)查周邊水體的水位變化情況,并進行對比分析。如2012年9 月10 日三峽水庫開始第三次試驗性蓄水,水庫起始水位為150~155 m,到10 月8 日壩前水位已經(jīng)達到173.23 m,10 月底蓄水至175 m。受三峽水庫蓄水影響,萬州溪口水位也出現(xiàn)同步上升變化,二者表現(xiàn)出良好的正相關(guān)性(圖9)。

圖8 寧河臺流體井水位、水溫受抽水故障影響的數(shù)據(jù)曲線圖

圖9 萬州溪口臺水位與三峽水庫壩前水位的對比曲線圖

2.4.3 分析流程

首先分析事件時段觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)和幅度,然后確定變化類型,若為場地環(huán)境干擾,就需考察臺站周邊環(huán)境,找到干擾源,進而確定影響因素(爆破干擾、車輛干擾、灌溉、水(油)井泉抽水等),確定干擾源的方位、距離及強度相關(guān)特征,最好能有手持GPS 定位儀,測量出干擾源和觀測點的經(jīng)、緯度,量化干擾源的位置和距離。在分析記錄的數(shù)據(jù)變化描述中詳細(xì)敘述,最后給出處理意見。

2.5 人為干擾事件

地下流體觀測人為干擾主要包括調(diào)試儀器(老化、故障、更新等)、校測與標(biāo)定儀器(是否按規(guī)定進行、是否在規(guī)定時間內(nèi)進行、標(biāo)定結(jié)果是否在誤差范圍內(nèi)、有無按規(guī)定校準(zhǔn)等)、探頭擾動、取水化學(xué)樣品(采集位置、采集方式、取樣容器等)、觀測井抽水、放水、出水口人為堵塞、人為調(diào)節(jié)泄流口等。這種人為干擾持續(xù)時間通常較短,引起的變化一般較為明顯,反映在數(shù)據(jù)動態(tài)曲線的影響主要有缺數(shù)、突跳、階變等,可以通過各種日志和臺站人員調(diào)查判斷。如2013 年9 月26 日大足拾萬臺進行水位校測時,臺站技術(shù)員用測鐘測量水位埋深,觸碰到同井觀測的水溫傳感器信號線,導(dǎo)致探頭有輕微擾動,致使觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)起伏變化(圖10)。

分析流程:首先分析事件時段觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)和幅度,由于是人為干擾,變化類型容易確定,在分析記錄的數(shù)據(jù)變化描述中詳細(xì)敘述人為干擾出現(xiàn)原因、時間、地點,最后給出處理意見。

2.6 地球物理事件

地下流體的地球物理事件包括地震、礦震、核爆引起的同震變化、震后效應(yīng),地震活動和火山活動引起的異常變化等,其中以地震的同震變化和震后效應(yīng)最為普遍。地下流體測項出現(xiàn)同震、震后效應(yīng)的測項主要為水位、水溫,也有少數(shù)數(shù)字化氣氡、氣汞亦能觀測到同震、震后效應(yīng)。地下流體的同震、震后效應(yīng)的判定,個別臺站不是很清楚,首先可以看異常是否與地震同時或之后發(fā)生,其次根據(jù)歷史地震引起的類似變化進行比對即可。

1)同震變化是指地震產(chǎn)生的面波在傳播過程中引起的井水位震蕩,水位對地震的響應(yīng)以波動類形態(tài)顯示,測值不打破原有的變化趨勢和過程,僅僅圍繞原水位線上下震動;其機理是地震波傳播經(jīng)過含水層時,含水層內(nèi)會交替產(chǎn)生彈性壓縮與拉張變形,致使空隙壓力發(fā)生增加與減小的交替變化,導(dǎo)致井水位發(fā)生上升與下降相交替出現(xiàn)的震蕩變化[6]。2018 年1 月23 日17 時31 分,阿拉斯加灣(55.96°N,149.13°E)發(fā)生8.0 級地震,震源深度10 km,震中距7 859 km,永安臺SWY-II 數(shù)字水位儀記錄到同震變化(圖11)。

2)震后效應(yīng)是指水位對地震的響應(yīng)打破了原有的變化過程而引起井水位快速上升或下降,這種變化一旦出現(xiàn)將持續(xù)一定時間或產(chǎn)生永久性變化。北京時間2014 年10 月14 日17 時27 分,河北省唐山市灤縣(39.7°N,118.7°E)發(fā)生3.3 級地震,震源深度8 km,震中距111 km,寶坻新臺水位觀測數(shù)據(jù)17 時53 分開始出現(xiàn)下降變化,變幅0.01 m 左右(圖12)。

分析流程:首先分析事件時段觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)和幅度,不同學(xué)科的地球物理事件變化形態(tài)不同;再進一步確定變化類型,在分析記錄的數(shù)據(jù)變化描述中詳細(xì)敘述事件發(fā)生的時間、地點等信息,最后給出處理意見。

圖10 大足拾萬臺水溫觀測受人為干擾影響的數(shù)據(jù)曲線圖

圖11 2018 年1 月23-24 日永安深井記錄到阿拉斯加灣8.0 級地震的同震效應(yīng)曲線

圖12 2014 年10 月14 日寶坻新臺水位受震后效應(yīng)觀測曲線圖

2.7 不明原因事件

在地下流體觀測中,每個臺站的每個測項動態(tài)中都有可能出現(xiàn)異常動態(tài)。每當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常動態(tài)時,按照觀測系統(tǒng)故障、觀測環(huán)境變化(自然環(huán)境、場地變化、人為干擾)、地震異常等幾大方面進行分析后,排除以上幾種干擾因素,仍無法找到緣由的異常就是不明原因事件。不明原因事件判別時,首先應(yīng)分析正常背景動態(tài),排除背景動態(tài)的可能性,可以繪制多年的對比曲線,判斷此變化是否為多年、或有規(guī)律的變化。如水位每到7—8 月出現(xiàn)峰值,本次變化亦是在7 月出現(xiàn)峰值,且峰值與往年相比沒有明顯降低或抬升,可以認(rèn)為此變化為背景的動態(tài)變化,否則即為異常變化。該事件的判別基本方法:資料分析、調(diào)查、現(xiàn)場核實與觀測環(huán)境調(diào)查、綜合分析判斷。

分析流程:首先分析事件時段觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)和幅度,當(dāng)進行全面排查仍無法確定歸入其他事件類別時,才能歸入不明原因。若為不明原因事件,需要從儀器工作狀況、調(diào)查周邊環(huán)境、觀測歷史資料、氣象因素分析等方面開展異常核實。在分析記錄的數(shù)據(jù)變化描述中要簡單敘述核實內(nèi)容,并給出確定的影響因素,對于不明原因事件,要持續(xù)跟蹤分析,直到查明原因。

3 建議與結(jié)論

經(jīng)過6 年多的流體數(shù)據(jù)跟蹤分析工作實踐,得到兩方面工作體會。

1)需對臺站人員進行跟蹤分析培訓(xùn),提高業(yè)務(wù)能力。目前臺站人員數(shù)據(jù)跟蹤分析業(yè)務(wù)水平參差不齊,區(qū)域地震前兆中心定期開展培訓(xùn)并現(xiàn)場指導(dǎo),規(guī)范分析流程,以便及時找出錯誤并解決。

2)注意相互交流溝通。地震前兆臺站與區(qū)域前兆中心、學(xué)科臺網(wǎng)中心之間可通過電話、QQ 等方式加強對數(shù)據(jù)跟蹤分析工作的交流溝通,分享彼此的工作經(jīng)驗。實踐證明,及時必要的交流溝通,有助于及時發(fā)現(xiàn)并解決問題,從而提高工作效率。

數(shù)據(jù)跟蹤分析是一項探索性較強的工作,亦是臺站工作人員面對的1 個全新課題。本文分類歸納了地下流體數(shù)據(jù)跟蹤分析的事件判別方法與分析流程,為使用相同觀測儀器的流體臺站提供了一定的參考依據(jù),也有助于今后在數(shù)據(jù)跟蹤分析中快速排查數(shù)據(jù)異常原因,對正確判斷數(shù)據(jù)、提取有用的地震前兆異常信息有一定的幫助。

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