近年来,随着经济社会发展和城市现代化进程的加快,地震监测设施逐渐被城镇、开发区和厂(矿)区等所包围,环境干扰不断加剧。地壳中的流体,在深部是影响地震孕育与发生的重要因素,在地壳浅部是灵敏地反映地震孕育与发生过程的重要前兆信息载体,同时不同程度地影响其他前兆测项观测,在近地表又直接加重地震灾害(国家地震局科技司,1995)。提升宏观测点的观测技术(刘春国等,2022),建设遍布全国的新一代廉价、高效、自动化、长寿命的“群测群防”观测系统,利用多次大震实战经验的积累,有望达到预报目的,实现“救人”的战略目标(池顺良,2021)。
然而,社会大众对地下水资源的利用和需求突飞猛进,地震地下流体观测面临“干扰严重”的现实问题,特别是建在地热异常区、地下水开采区以及基础设施快速发展区的观测井(泉),其观测数据无可避免地会受到环境和人为干扰的影响(孙小龙等,2020;樊俊屹等,2021)。面临“干扰严重”的观测环境,为建设新一代“群测群防”观测系统,丽江市依据本区域特点,开展了地震宏观前兆水温台阵监测技术的新尝试。
2 水温台阵建设叶建刚等(2001)研究了大地震前地下水宏观异常,认为地下水是反映地壳运动的活跃物质;在大量地震宏观异常中,属于地下水异常的约占70%,有的统计值甚至更大。在地震预测实践中及时获取地震前兆异常,特别是短临信息是正确作出预测意见的关键,与其他方法相比,宏观异常在捕捉大震方面的优势恰恰在于它的短临显示作用。付虹等(2003)研究了历史震例及近几年地震短临跟踪预报实践得出,震前地下水异常变化是一种重要的地震前兆现象,是地震预测预报的重要依据之一。陈瑜(2022)通过对云南地区地震地下水宏观异常的统计与分析,认为云南地区地下水宏观异常震前3个月内出现概率占比100%,在极震区出现概率占比100%。
“十一五”期间,基于同一个构造活动单元和相同水文地质条件,在云南龙陵地区建立温泉观测台阵开展地下流体监测,而将温度采集器多点面状布设在断裂带出露泉点,通过无线网络传播数据开展泉水水温实时监测,投入少、效率高,可以及时发现并收集宏观测点水温异常信息。2018年6月“丽江市水温台阵系统”启动建设,目前共21台套温度采集器在运行,笔者负责执行古城区水温台阵的选址、建设和运维工作。该温泉台阵由20个出露泉点组成,采用低精度温度采集器(浙江微松冷链科技有限公司研制的4G版无线双温度采集器,型号:WS-T21G-Aplus,观测精度:±0.3℃—0.5℃、分辨力为0.1℃)进行自动化水温观测(水温探头固定于泉点出水口底部,双探头设计),在盈江MS5.6及MS6.1 地震、景谷MS6.6和九寨沟MS7.0地震前均监测到较为明显的水温异常变化(卫青等,2017;国家地下流体台网中心,2017)。该水温台阵户外架设仪器及附属设施由丽江市各区县地震局运维,需保障无线网络畅通、仪器供电正常;由冷链汇数据云平台提供后台服务保障,产出全时域数据曲线图、数据报表、报警记录等,用户可在电脑端与移动终端(手机)进行操作。
参照龙陵温泉台阵,云南省将水温观测引入温泉台阵,包括丽江市在内至今共有4个州市及滇西地震实验场在内的8家单位共109套(浙江微松冷链科技有限公司,2022年4月提供资料)设备开展自动化水温观测。密集测点与高时间分辨率为泉点温度的时空演化规律研究提供了丰富的观测数据。温泉水温观测网建设实践与研究,所采取的观测思路、观测技术与观测方法及其实践经验对水温台阵的建设具有一定借鉴意义(刘春国等,2022)。
3 实践应用 3.1 地震异常核实2022年4月11—12日,丽江市古城区七河镇七河中心完小黑树林龙潭水发浑,现以此次宏观异常核实为例,介绍水温台阵观测时效。
(1)宏观异常核实。古城区地震局组织人员现场取样,进行水温、pH、TDS、ORP、COND测量,以相邻的七河黄龙潭水温台阵监测点水温数值(位于异常点东北7 km)为背景值,结合黑树林龙潭观测环境(平时潭水清澈,近期无大量降雨,周边无人为干扰),快速作出如下判断:“宏观异常可能与该地区构造运动相关,可初步判定为地震宏观异常。”,并填报《地震宏观异常填报表》向上级单位汇报。对比分析发现,黑树林龙潭TDS值比七河黄龙潭略高,而ORP值略低(注:氯离子增高,ORP值减少),与高伟(2016)在地下水水化学特征分析中指出的“地下水在径流过程中,受溶滤作用以及蒸发浓缩作用,使TDS值及氯离子含量沿地下水流程增高”相吻合。另外,结合两泉点所处位置及古城区地球物理测项综合判定,于4月16日完成异常核实报告《异常核实——2022年4月11日云南省丽江市古城区七河镇黑树林龙潭水发浑》。
(2)地震实况。异常结束后4—18天,距丽江古城区103—106 km的云南丽江市宁蒗县先后发生4.6、4.1和4.2级地震,当地震感强烈。
3.2 地震趋势会商研判震情会商是地震监测预报工作的关键环节,是指根据对地震监测资料的跟踪分析,定期或不定期召开会议,召集有关人员分析、探讨和研判未来震情发展趋势,提出地震预测意见的行为和过程。除年度地震会商外,在地震周月会商、专题会商、震后趋势会商、年度会商中,古城区地震局将水温台阵是否监测到地震宏观异常作为本区域地震短临预测指标之一进行跟踪分析。自水温台阵建设运行以来,已在200多期报告中使用该项指标,无异常与无破坏性地震对应率为100%。
4 结束语自动化水温台阵运行结果表明,作为宏观骨干观测点,水温台阵可提供辖区内全时段水温监测数据,在区域宏观异常核实与区域环境干扰排除时可作为背景性判断依据。经实践检验,水温台阵作为一种地下水宏观监测的新尝试是可行的。
此外,水温台阵多架设在群众饮用泉水点,得到公众关注,已成为丽江地震局服务社会的一个地震科普的“小窗口”。
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