0 引言

地下流体是地球物质的重要组成部分，普遍存在于地壳介质中，直接参与地壳中的各种动力作用，是研究地震孕育与发生过程的有效手段之一（刘耀炜等，2006）。我国自1966年邢台地震以来，以为地震预测预报及科学研究服务为目标，以水文地质学、地球化学和地热学为基础学科，开展了地震地下流体的监测与研究，经过五十多年的不懈努力，建成了覆盖中国大陆地区主要地震构造带的地下流体站网，以井、泉及断层带中地下水、地热和地下气作为观测对象，含水位、水温、流量、氡、汞、水质和气体组分等测项，其中水位、水温、氡和汞为主要观测项目（刘春国等，2022）。

井水位和水温观测已发展成为地下流体两大主要测项，多年监测结果表明，在观测数据的时间序列曲线中，可以识别出地震前兆异常、同震响应、震后效应、构造运动、固体潮变化等地球物理信息，表现出对地震前兆异常的高灵敏性，在地震预报中发挥着重要作用，特别是在短临预报中起到了决定性作用（车用太，2005）。我国地下流体井水位和水温测项多为同井观测，水温动态变化同时受到水位动态变化的影响，因此，将井水位、水温测项数据归为一个数据集，有利于对地球深部地下流体的动态变化进行更加全面的监测、分析和了解，丰富地球地下流体物理量的研究资料，为地震预测预报提供重要的数据支撑。

1 数据集组成

地下流体观测井有自流井和非自流井2种，井水位观测是监测井孔内水柱高度随时间的变化，井水温观测是监测井孔内水温传感器处的温度随时间的变化，均为时间序列的观测数据。目前纳入国家地下流体台网管理的观测站点约490个，观测仪器约1 200套，其中：水位观测点约383个，观测仪器主要为SWY系列、ZKGD3000系列、LN-3A等数字化压力式水位仪，采样率为1次/min，分辨力优于1 mm，观测精度为0.2% F.S；水温观测点约453个，观测仪器主要为SZW-1、SZW-2、ZKGD3000NT、TDT-56等测温仪，均为数字化观测，采样率为1次/min，观测精度优于0.05 ℃，分辨力为0.000 1 ℃，短期漂移稳定性小于0.001 ℃/mon，与流体其他测项的观测仪器相比，产出数据具有高分辨力、高采样率、高稳定性等特点。

井水位测项产出动水位和静水位2类观测数据，由于水温观测深度不同，井水温数据集由浅层水温、中层水温和深层水温3个测项分量数据组成。每项观测数据均由原始数据、预处理数据、产品数据（整点值数据）和均值类数据组成。原始观测数据为仪器数据采集器直接采集的数据，不做任何处理，数据为分钟值。预处理数据是在原始数据基础上经各项处理所得，即对观测数据中的无效、故障、干扰、突跳等数据进行删除等处理，该类数据有对应的观测日志记录，观测日志主要记录与数据变化密切相关的观测事件及相应的预处理情况。原始数据和预处理数据是高频数据，主要用于提取一些高频信息。产品数据是将预处理数据降采样率处理后得到的小时值数据。均值类数据是在产品数据基础上计算得到的，相当于对数据进行低通滤波，将高频的背景噪声去除后得到一些低频信息。每类数据相互关联，层层递进。井水位、水温测项的原始数据、预处理数据、产品数据集示意图见图 1、图 2。

2 数据集获取

访问国家地震科学数据中心网站（https://data.earthquake.cn），可以申请地震地下流体井水位、水温观测数据集相关数据。另外，地震系统的用户可以登录“地下流体站网运行管理与产品服务平台”，在线绘制原始数据、预处理数据、整点值数据、日均值、5日均值、10日均值和月均值观测曲线。观测曲线与观测日志、数据跟踪分析事件配套使用，可以使数据应用更合理，观测日志和数据跟踪分析事件是对数据异常变化原因的说明，是数据的使用说明书，见图 3。

该平台还具有一键绘制5年对比观测曲线的功能，观测数据与台站基础信息结合使用，如天津高村井水位2018—2022年对比观测曲线，见图 4。

3 数据集评价

观测数据集是地震监测业务产出的重要的基础产品，其真实性尤其关键，数据质量评价体系也同样重要。体现数据质量优秀的基本标准是：观测数据能真实反映地下动态变化，且动态变化背景清晰，并具有记录地震、构造活动或其他地球物理事件的能力。因此，要求数据质量评价指标应在观测数据的真实性、可靠性、连续性或完整性、动态稳定与噪声水平、观测精度等方面作出规定（刘春国，2017）。目前井水位、水温观测数据集的评价指标主要有数据完整率、动态稳定性、数据内在质量和日常工作检查4项。

（1）数据完整率：在整点值基础上进行计算，是有效数据个数与仪器应产出数据个数的比值。数据完整率是质量评价中的重要指标，完整率越高，说明仪器产出的有效数据越多。

（2）动态稳定性：以观测数据的一阶差分值标准差（σ）作为衡量标准。基本思路是用一阶差分或移动平均方法对数据进行去趋势化处理，用标准差数值作为评价数据背景噪声的水平。标准差数值越大，说明数据的离散程度越大，稳定性越差。

（3）数据内在质量：对于水位观测数据，内在质量评价主要是通过计算潮汐因子和观测精度2个指标来实现的，而水温数据主要是用一阶差分序列的标准差（σ）来衡量，根据超过3倍σ的次数进行评定，超差个数越多，说明数据质量越差。

（4）日常工作检查：主要是对台站观测运维方面的评价，即查看观测数据是否进行正确的预处理操作，数据发生明显变化后有无对应的观测日志记录，数据跟踪分析记录是否准确，仪器是否定期进行检查、校测和校时等。

地下流体台网中心会定期对数据集从年、月、周3个时间尺度进行监控与评价，根据评价结果寻找影响观测数据质量的根源和问题所在，排除影响因素，减少“盲”数据的比例，提高观测数据质量，更好地服务于地震监测预报（陶志刚等，2022）。

4 数据集应用

作为地震地球物理台网的主要观测手段，地下流体井水位、水温观测在地震监测预报中发挥了重要作用。应用地下流体井水位、水温观测数据集，可以进行如下研究：①前兆异常研究：我国地震预测预报实践表明，在多次地震前捕捉到一定数量的地下流体异常信息，其中水位测项在中、短期预测中作用较为显著，而水温测项则在短、临预测中优势明显，可利用井水位、水温观测数据分析震前异常变化，总结前兆异常特征，为地震预测提供重要的依据（刘耀炜等，2015；孙小龙等，2016；付虹等，2021）；②同震响应研究：利用井水位、水温数据研究地震同震响应特征，主要包括一震多井和一井多震的研究（杨竹转等，2008；晏锐，2009；廖丽霞等，2009；周志华等，2013；张彬等，2015；李滔等，2020；Zhou et al, 2020, 2021）；③区域应力变化特征研究：利用井水位趋势变化数据，反演井区附近多年构造应力场变化特征（孙小龙等，2011）；利用水位潮汐效应、地表水体荷载效应与列车荷载效应，反演井水位对应力—应变的响应灵敏度（车用太等，2003）；④含水层参数反演：利用井水位对远场地震的同震响应，可以推算含水层水文地质参数（孙小龙等，2018）；⑤观测机理研究：利用水位、水温数据，研究井水温变化机理（鱼金子等，1997；陈大庆等，2007；车用太等，2014）。

地下流体井水位、水温数据集不仅可为地震预测预报和科学研究提供服务，而且在国民经济建设领域具有重要的应用价值，如可直接为深层地下水资源、地热资源开发提供科学依据，为地壳环境评价与保护提供科学服务，也可为重大工程（巨型电站、核电站、油田等）安全运行提供监测服务。

5 结束语

自20世纪60年代开始观测以来，地下流体井水位和水温观测已积累了大量观测数据，在地震监测、地震预报和地球科学研究中发挥了重要作用。对于地震前兆异常、同震响应、震后效应、固体潮效应等地球物理事件的研究，井水位、水温观测数据起到了较好的支撑作用。随着观测方法、观测仪器、观测装置、数据处理等方面的不断优化，以及观测机理的进一步理清，井水位、水温观测数据集将为地震监测预报事业提供重要的数据支撑，其应用范围将进一步扩大，应用价值将显著提升。

地震台站是地震监测预报事业的窗口，工作人员默默坚守和辛勤付出，为地下流体井水位、水温数据集的连续性、准确性和可靠性做出了贡献，在此表示感谢。