新平观测井水位异常特征分析

过建洪，龚艳，钟智东，毕青

(1. 云南省新平县防震减灾局，云南新平 653400； 2. 云南省通海县防震减灾局，云南通海 652700；3. 江西省赣州市防震减灾局，江西赣州 341000； 4. 云南省玉溪市防震减灾局，云南玉溪 6531001)

新平观测井水位异常特征分析

过建洪1，龚艳2，钟智东3，毕青4

(1. 云南省新平县防震减灾局，云南新平 653400； 2. 云南省通海县防震减灾局，云南通海 652700；3. 江西省赣州市防震减灾局，江西赣州 341000； 4. 云南省玉溪市防震减灾局，云南玉溪 6531001)

整理、分析了新平观测井水位2003年8月以来的干扰因素及其映震能力，对该井震前异常基本特征统计分析，有助于提高新平观测井水位观测数据在监测预报中的应用。

新平观测井；水位；干扰因素；异常特征

0 引 言

1 新平观测井及水位数据概况

1.1 井孔基本情况

新平观测井位于川滇菱形断块西南边缘、欧亚板块和印支板块的缝合线边缘(哀牢山脉)，西南侧临红河断裂，东北侧临元谋—绿汁江断裂，地质构造运动频繁。观测井成井于2002年6月，高程1 487 m，井深334 m，主要岩层是砂砾石层、泥质粉砂岩(见图1)，地形为浅切割低中山缓坡区，河流水系属红河水系。新平观测井于2003年8月10日正式开始水位观测，属于静水位观测，所使用的观测仪器是中国地震局分析预报中心研制的LN-3型数字水位仪，分辨率为1 mm；观测精度为0.2% F.S；水位量程在0 m～10 m；采样率为1次/分；传感器置于井下7.450 m处。

1.2 新平观测井水位宏观动态特征

图2是新平观测井水位与降雨量对比图。从整体上看，新平观测井水位动态曲线有一定的年变特征，水位动态随季节变化，表现为夏秋上升，冬春下降，特别是6～9月雨季井水位上升明显。总体呈上升趋势，这种变化趋势与云南省多数地下流体变化趋势相似，即地下水补给量大于流失量，致使水位观测曲线逐年升高。新平观测井水位随固体潮汐力的变化而有规律起伏，其日变形态为双峰双谷型变化，潮差的大小随朔望交替而改变。

1.3 新平观测井水位的干扰因素分析

1.3.1 降雨影响

图4(a)和图4(b)分别逆变器桥臂上的主开关器件S1和S2进行状态切换过程中承受的电压uS1和uS2及所流经的电流iS1和iS2的实验波形，能看出S1和S2在开通过程中完成了零电压软开通动作，在关断过程中完成了零电压软关断动作.图4(c)和图4(d)分别为逆变器辅助开关Sa1和Sa4切换时端电压uSa1和uSa4及所流经的电流iSa1和iSa4的实验波形，可看出Sa1和Sa4在开通过程中分别完成了零电压软开通动作和零电流软开通动作，在关断过程中分别完成了零电压软关断动作和零电流软关断动作.

根据多年的观测资料统计，新平观测井水位与降雨有较好的相关性，从图2可以看出，水位与降雨量为正相关关系，即水位观测曲线的年变主要受降雨调制，当月降雨累计达到一定量值后，水位会出现缓慢上升，且伴有明显的滞后性。2009至2012年，云南特别是滇东地区出现了连续3年的干旱，滇东地区水位出现群体低值异常，新平观测井水位也呈下降状态处于低水位，新平观测井低水位与降水减少有一定的关系[2]。

图1 新平观测井钻孔柱形图

图2 新平观测井水位与降雨量对比图

1.3.2 平甸河河床改造影响

新平观测井南面约40 m，平甸河自西向东流过，夏秋流量大，冬春流量小。2009年2月1日河床铺筑工程开工建设，2009年4月30日竣工后平甸河为三面光河道，河截面为梯形。施工期间，平甸河未断流，工程采用左、右半边河道轮换排水和施工。2009年水位一直呈下降状态，打破往年正常年变形态，平甸河河床改造工程对新平观测井水位下降造成一定的影响。

1.3.3 平甸河橡胶坝蓄水影响

2009年2月至2011年8月,在平甸河河道上先后建了4道橡胶挡水坝，距新平观测井最近的一道橡胶坝约300 m，蓄水后坝址处水深2.2 m。橡胶坝建成后每年11月蓄水，次年5月放水，蓄水时间为6个月(蓄水期间常有放水情况)。之前平甸河河水处于自然流动状态，2011年开始每年11月至次年5月橡胶坝不定期蓄放水，橡胶坝蓄放水可能对新平观测井水位升降有一定干扰。

1.3.4 其他

每月中旬要对新平观测井内的LN-3型水位观测仪进行标定，相对误差|δ|≤2%属于正常。2014年10月7日，景谷6.6级地震新平观测井水位出现同震效应，水位大幅度突升，导致LN-3型水位传感器不稳定，LN-3型水位观标定结果相对误差|δ|>2%，之后水位曲线出现蠕动，对水位观测造成一定影响。

2 新平观测井水位观测数据分析

2.1 地震目录选取

根据云南省震例研究表明，观测到的异常多属大范围区域构造活动的异常，地下水位异常的分布范围很大，与地震震级大小密切相关[3]。作者选取了距新平观测井200 km范围内5级地震、400 km范围内6级地震和云南及周边地区7级地震，进行了地震目录检索[4-5]，剔除余震后共得到M≥5.0级地震14个(见表1)。

表1 新平观测井水位与地震对应关系

2.2 震例统计分析

由表1可以看出，新平观测井水位有一定的映震能力，在统计到的14次地震中有11次有前兆异常或震后效应(同震响应)，映震率达到了78.57%。在统计到的5.0≤M≤6.9地震有10次，有6次地震在震前有短临异常，映震率达到了60%；也有6次地震有震后效应(同震响应)，同时有震前短临异常和震后效应(同震响应)的地震3次；在统计到的4次7级地震中，有3次震后效应(同震响应)，映震率达到了80%，同时有震前短临异常和震后效应(同震响应)的地震1次。

2.3 典型震例分析

2.3.1 大姚6.1级地震

2003年10月16日，楚雄州大姚县发生6.1级地震，距新平观测井216 km,震前8月20日(震前58天)新平观测井水位开始缓慢下降，9月9日(震前38天)水位开始突升，至9月14日(震前33天)水位上升幅度达0.44 m，之后水位变化较为平稳的下降上升，9月25日(震前21天)水位再次出现突升，上升幅度达0.15 m ，而后水位变化较为平稳，基本上稳定在日变正常背景值范围内，直到发震(图3a)。

2.3.2 双柏5.0级地震

2004年12月26日，楚雄州双柏县发生5.0级地震，距新平观测井81 km。震前12月8日(震前18天)新平观测井水位开始趋于上升，12月26日9时(震前6小时)开始突升，截止发震水位上升幅度达0.12 m，震后水位趋于正常(图3b)。

2.3.3 姚安6.0级地震

2007年7月9日，楚雄州姚安县发生6.0级地震，距新平观测井191 km,震前5月16日(震前59天)，新平观测井水位开始突降；截至5月18日(震前53天)，水位下降幅度达0.48 m；之后趋势上升，震前7月5日6时(震前3天)，水位再次突降；至7月8日4时(震前1天)，水位下降幅度0.10 m,震时水位有同震效应，震后水位大幅度上升；至7月11日10时，水位上升幅度达0.11 m,而后趋于平稳(图3c)。

2.3.4 景谷6.6级地震

2014年10月7日，普洱市景谷县发生6.6级地震，距新平观测井168 km。震前8月11日(震前57天)，新平观测井水位打破正常变化形态开始下降；至9月21日(震前16天)，水位下降幅度达0.30 m；而后趋于平稳直至发震，震时水位有同震效应，震后水位大幅度上升；至10月8日8时，水位上升幅度达0.27 m,而后趋于平稳(图3d)。

(a)2013年8月～10月整点值曲线；(b)2004-11～2005-01整点值曲线；(c)2009年4月～7月整点值曲线；(d)2014年7月～11月整点值曲线;图3 多次地震新平观测井水位曲线

2.4 震前新平观测井水位异常基本特征

在统计的14个地震中，有7个地震在震前新平观测井水位出现了异常，异常形态特征主要表现为突升突降、加速上升下降过程中转折，震时特征主要表现为上升和平稳(表1)。震级与异常持续时间成正比，震级越大，异常持续时间就越长，反之，震级越小，异常持续时间就越短。

3 结论与分析

(1)新平观测井灵敏度较高，有一定的映震能力，200 km范围内5级地震、400 km范围内6级地震前出现短临异常共有6次，映震率达60%(6/10)；7级以上地震震前出现短临异常共1次，映震率达25%(1/4)；震前异常形态特征主要表现为突升突降、加速上升下降过程中转折，震时特征主要表现为上升和平稳。

(2)新平观测井水位震后效应(同震响应)在中强震和强震上有较好的显示，水位通常表现为突升(震后井水位大幅度上升)。

(3)异常持续时间与震级大小成正比关系，异常出现后，持续时间越长，对应地震震级越大，反之则相反。

[1] 陈亮,丁富雄.建水地下流体监测井水位骤降异常分析[J].地震研究,2012,35(4):471-476.

[2] 毕青,马丽霞.滇东地区低水位群井异常分析[J].云南大学学报,2012，34(S2):73-77.

[3] 国家地震局预测预防司．地下流体地震预报方法[M]．北京：地震出版社，1997：20-280.

[4] 国家地震局预测预防司．地震地下流体观测技术[M]．北京：地震出版社，1995：15-260.

[5] 汪成明，车用太，董守玉，等.地下水微动态研究[M]．北京：地震出版社，1995：10-320.

ANALYSIS ON ABNORMAL CHARACTERISTICS OF XINPING OBSERVATION WELL LEVEL

GUO Jianhong1,GONG Yan2,ZHONG Zhidong3,BI Qing4

(1．EarthquakeDisasterMitigationBureauofXinpingCounty,YunnanProvince,Xinping653400,China；2．EarthquakeDisasterMitigationBureauofTonghaiCounty,YunnanProvince,Tonghai652700,China；3．EarthquakeDisasterMitigationBureauofGanzhouCity,JiangxiProvince,Ganzhou341000,China；4．EarthquakeDisasterMitigationBureauofYuxiCity,YunnanProvince,Yuxi653400,China)

The water level of Xinping observation well about interference factors and ability of reflecting earthquake are collected and analyzed since August 2003,and the basic characteristics of Xinping observation well before the earthquakes are analyzed , the results improved the water level data application in the earthquake monitoring and forecasting.

Xinping observation well; Water level; Reflecting earthquake effect; Abnormal characteristic

2016-01-28

过建洪(1985— )，男，云南丽江人，本科，工程师，2008年毕业于防灾科技学院，现主要从事地震监测预报与震灾防御工作。

P315.72+3

A

1005-586X(2016)04-0044-05