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研究与实践，已建成覆盖中国大陆地区主要地震构造带的地下流体站网（刘春国等，2022）。我国地震地下流体监测站网主要由国家站、省级站和市县站组成，国家站和省级站是由国家或省政府出资建设的地震监测站，由省地震局进行统一管理；市县站是由市县部门利用本级财政资金投资建设的监测站，观测仪器和观测场地均归属于市县部门，由市县应急管理部门管理，市县站主要服务地方政府及地震监测预报工作。与国、省地震监测站相比，市县站行政管理职能较多，但专业技术水平较低（徐芳芳等，2016；肖蕊，2017）。我国地下流体市县监测工作始于20世纪60年代，经过50多年的不懈努力，在观测技术、观测仪器、观测手段、站点数量等方面有了明显进步，市县站已经成为国家地下流体监测站网的重要组成部分。为了摸清监测现状，我国曾多次开展地下流体监测效能评估工作，如：汪成民（1990）于1990年对我国地震地下水动态观测网开展了调查总结；谷元珠等（2001）、高小其等（2004）、车用太等（2006）在“九五”数字化改造完成后对我国数字化水位观测网进行了调查分析；刘春国等（2015）、张彬等（2015）在2015年对我国地下流体水位和水温观测网监测效能进行了评估。上述几次评估工作主要针对国家站、省级站，对于市县站尚未开展全国范围的监测效能评估工作。为了摸清我国地下流体市县地震监测资源底数，加强对市县地震监测资源的统筹管理，用好市县地震监测站点产出的数据，为地震预报、应急响应和科学研究提供更多的基础支撑，中国地震局于2022年首次启动全国市县地震监测资源评估工作（中震测函〔2022〕26号），历时2年完成地下流体市县监测站网评估。本文主要基于市县监测资源评估结果，从观测环境、观测系统、数据质量、预报应用四个方面进行了较为详细的分析，针对市县监测存在的问题提出解决方案，为提升市县监测数据质量提供参考。

1 市县站概况 1.1 市县站分布

除西藏、重庆、江西等省级地震局，全国28个省地震局布设有地下流体市县监测站，557个监测站参与此次市县资源评估。按照市县资源评估要求，本次评估对象包括水位、水温、氡、汞测项计1 100个，其中水温测项达490个，水位测项455个，氡测项126个，汞测项29个。由全国站点分布可知，云南省地震局参评站点最多，计103个站点264个测项；四川省地震局42个站点85个测项；广东省地震局32个站点72个测项；福建省地震局29个站点54个测项；山东省地震局27个站点52个测项；内蒙古自治区地震局30个站点50个测项，其他省级地震局参评站点相对较少。我国市县监测站主要沿地震带分布，总体呈现东部密集、西部稀疏的现象，各省地震局地下流体市县监测站和测项数量见表 1。

1.2 观测仪器

观测仪器是地震监测工作的重要基础设备之一，全国地下流体市县评估工作涉及940套仪器，其中收集到881套仪器在网运行时间信息，平均运行年限约7.3，其中332套仪器运行时间在1—5年以内，399套仪器运行时间在6—10年，135套仪器运行时间在10—20年，15套仪器运行时间20年以上。

参评仪器涉及50余种型号，水温观测：配备SZW系列水温仪、TDT系列水温仪、GS-2000-DW水温仪、ZKGD3000-NT水温仪等，其他型号仪器占比较少，均为数字化观测，分钟值采样，分辨力达万分之一摄氏度；水位观测：配备SWY系列水位仪、ZKGD3000-NL水位仪、LN-3A水位仪、TDL-15水位仪、TDGL-25水位仪等，其他型号较少，以分钟值采样为主，分辨力达1 mm；水温、水位综合观测：配备DRSW系列综合观测仪器、ZKGD3000综合观测仪器、DLZ-1、DSC-Ⅱ等；氡观测：配备BG2015R气氡仪、DDL-1气氡仪、SD-3A气氡仪、FD-125水氡仪、FD-105K水氡仪、DDL-2水氡仪、P2000水氡仪等；汞观测：配备ATG-6138M气汞仪、ATL-2000气汞仪、 RG-BQZ气汞仪、RG-BS水汞仪、XG-4水汞仪等。约90%的观测设备通过仪器定型测试，仪器采样率、观测精度、分辨力等技术指标能够满足地下流体监测需求，但部分设备较为老旧，且备机、备件较少。

2 评估结果分析 2.1 评估概况

本次市县监测资源评估内容包括观测环境、观测系统、数据质量和预报应用4个方面。为了能够客观、公正地开展评估，在评估工作启动前，制定《市县站观测质量评估指标及评估标准》（中国地震台网中心，2022）。该标准分别对观测环境、观测系统、数据质量和预报应用4个系列规定了合格、基本合格和不合格的具体评估标准。依据评估标准，首先由全国各省地震局开展辖区范围内市县监测资源的自评估工作，在此基础上，由地下流体学科组进行全国汇总，审核并给出最终评估结果。

2.2 观测环境

观测环境评估主要针对台站建设开展，评价内容主要包括观测背景环境、观测场地、基础设施和站点布局4个方面，其中：观测背景环境主要指站点所处地质构造条件和观测环境对观测数据的干扰程度；观测场地主要涉及观测井套管设置、止水情况、观测层承压性与封闭性以及观测泉的类型、流量、矿化度等方面；基础设施主要评价监测站是否配备观测室、仪器房、供电、避雷、通讯网络等设施；站点布局主要评价监测站是否在活动断裂带附近，是否填补国家站网的空白。观测环境等级判定标准见表 2。

根据评估结果统计，观测环境系列评价为合格的有477个测项，占比43.36%；评价为基本合格的有473个测项，占比43.00%；评价为不合格的有150个测项，占比13.64%。

观测环境评价与观测数据质量直接相关，是地震监测的重要指标。导致观测环境评价不合格的原因主要有以下2类。

（1）观测背景环境不符合DB/T20.1—2006规范要求。按照台站建设规范，台站宜选在活动断裂带及其附近，距主干断裂的距离不宜超过10 km。初步统计，约19.2%的测项距活动断层在10 km以上，有29个测项间距在30 km以上，个别测项甚至超过60 km。环境干扰严重：44.7%的测项受到不同程度的环境干扰，主要包括地下水抽采（工业用水、居民生活用水、农业灌溉）、降雨干扰、施工干扰、地表河流水位涨落等。

（2）观测场地不符合DB/T20.1—2006规范要求。观测井、泉建设不规范，参评站点有观测泉50个、观测井513个，其中：146口观测井具备承压性但未做止水保护，井孔封闭性较差，评价为基本合格；55口观测井为非承压观测井，含水层封闭性差，观测数据不能真实反映地应力变化，评价为不合格；有12口观测泉为下降泉，不具备承压性，评价为基本合格，5口泉类型不清楚，评价为不合格。基础设施不健全，约3.6%的测项无配套观测井房或井房简陋，不具备供电、避雷、通讯等条件。

2.3 观测系统

观测系统评估主要针对台站一线监测人员运维水平开展，评价内容主要包括观测仪器、观测装置、辅助观测设备和观测运维4个方面。观测系统评价指标等级判定标准见表 3。

根据评估结果，地下流体观测系统评价结果为合格的有683个测项，占比62.09%；基本合格的有311个测项，占比28.27%；不合格的有106个测项，占比9.64%。

导致不合格的主要原因有：观测仪器在网运行时间较长，仪器故障频发，维修周期长，约6.3%的观测仪器类型未通过定型测试，仪器技术指标不能完全满足地震监测需求；115口观测井的井口装置设计不合理，严重影响观测数据动态变化特征；除水温仪器目前尚无法现场校标外，有210套仪器未定期开展仪器运行维护、校标等工作；175个站点未配备气象三要素等辅助观测设备；有76个站点目前未设置运维机构，无运行经费，并缺少运维人员。

2.4 数据质量

数据质量评价指标主要是数据完整性、噪声水平、固体潮参数和观测背景水平，不同测项的数据动态变化特征不同，评价指标也略有不同，详见表 4。

数据质量评价内容是2021年或者2022年产出的观测数据，其中：评价结果为合格的有550个测项，占比50.00%；评价结果为基本合格的有244个测项，占比22.18%；评价结果为不合格的有306个测项，占比27.82%。

观测数据是地震监测事业的基础，数据质量主要衡量观测数据的完整性和可用性。完整率是数据质量的主要评价指标，其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比值（陶志刚等，2022）。初步统计，有184个测项完整率低于90%，45个测项完整率低于50%。

背景噪声水平是对观测数据离散程度的评价。水温测项主要是消除趋势后计算其标准差（σ）作为衡量标准，初步统计有64个水温测项背景噪声不达标，有21个测项超差数不达标，化学量有37个测项相对标准差不达标。

有33个化学量气体观测背景值不达标，36个水位测项潮汐因子不合格，38个测项的M₂波潮汐因子相对中误差不合格。

2.5 预报应用

预报应用是以典型前兆异常、是否通过R值检验、同震响应能力及在地震分析预测预报中的应用情况作为判定依据，评价结果主要参照各省地震局地震分析预测人员的意见。初步统计，有95个测项预报应用评价为合格，在地震发生前记录到典型前兆异常变化；有751个测项的评估结果为基本合格，能够记录到同震响应变化或者无异常变化、无地震发生；有254个测项结果为不合格。

市县监测数据整体预报效能较低的主要原因是，部分市县站观测数据未纳入常规预报会商应用中，市县监测人员对数据异常变化的分析、前兆异常性质的判定能力不足；地震发生概率非均一性，部分站点自观测以来，周边未发生中强以上地震，记录前兆异常的能力未能充分体现。

2.6 综合评价结果

综合评价结果是根据观测环境、观测系统和数据质量评估结果进行综合评价等级划分，划分等级为合格、基本合格和不合格。预报应用为合格的测项其综合评价结果可以提升一个等级。当观测环境为基本合格以上，观测系统、数据质量均为合格，综合评价结果判定为合格；当观测环境为基本合格以上，观测系统与数据质量至少有1项为基本合格以上，综合评价结果判定为基本合格；不满足合格与基本合格要求的判定为不合格。

本次市县评估综合评价结果为合格的有395个测项（占比35.91%），基本合格的有528个测项（占比48.00%），不合格的有177个测项（占比16.09%）。

3 存在问题

市县站数量庞大，国家监测站网需要市县监测资源，为地震监测预报提供更多数据支撑，但是市县站在监测方面仍存在诸多问题，亟需解决。

（1）市县监测力量薄弱。部分市县站人员少、技术力量薄弱、经费不足，监测人员除承担地震监测工作外，还参与执法、防火、防汛等应急工作。部分市县站的观测项目以运维相对简单的水温、水位测项为主，同一个台站缺少多参量相互印证的能力。

（2）台站建设不规范。部分市县站场地勘选不规范，观测场地选择在办公场所附近或市县地震局现有工作场地内，场地勘选较少考虑地震、地质、构造等因素，观测井大多数为地矿、石油系统的勘探井或者废弃井，观测井结构不合理，井孔封闭性较差，观测含水层承压性较差。环境干扰严重，部分观测井受降雨、抽水、施工等干扰严重，观测场地难以满足地震观测环境要求。观测系统不规范，未配置防雷、通讯、不间断电源、气象三要素等辅助设备，井口装置不合理。市县站数据传输不规范，通讯故障率较高，个别市县站存在手动传输数据情况。部分观测仪器未通过定型，仪器运维不规范，未定期开展仪器检查、校标工作，仪器设备老旧、运行率整体较低，备机、备件严重不足，仪器时钟误差较大。

（3）观测数据质量不高。观测数据完整率较低，数据内在质量较差，观测数据的背景噪声水平、超差数、潮汐因子等指标不合格，部分站点未开展数据预处理、观测日志记录、数据跟踪分析等日常工作。基础信息缺失严重，尤其是观测井、泉、测项、测点等信息，个别台站无台站代码、测点代码等信息，严重影响观测数据的应用。

（4）缺少市县站网管理、数据共享与评估机制。在监测运维方面，市县地震监测大多数参照国家站网技术要求和规范开展，但由于没有硬性要求，基础信息不完善、观测仪器未定型、观测系统配置不达标、标校运维工作不规范、数据处理工作未开展等情况较多。市县地震监测资源定期评估和分级、分类管理机制尚未建立，部分市县站数据共享方面存在一些问题，将观测数据汇集到省地震局和中国地震台网中心的主动性、积极性不高。

4 解决办法

针对市县地震监测评估结果以及监测中存在的问题提出以下解决办法。

（1）加强对市县地震部门的指导，为市县地震部门提供专业的台站建设技术服务，新建站点要结合地下流体站网规划进行点位布设，以弥补国家站网空白为主要目标；做好观测场地的勘选工作，确保新建、改建地下流体观测井、泉符合台站建设规范要求；加强仪器设备标准化管理，确保市县站新购置设备满足入网定型标准。加强对市县台站观测人员的培训，提高业务人员仪器运行维护和数据处理分析的能力。

（2）增强对市县地震部门的管理。通过政策鼓励市县地震监测数据纳入国家站网管理，对评估结果为合格的站点适当给予运维经费支持，对于观测数据在地震预报中发挥了重要作用的站点进行通报表扬。建立地球物理市县站网运行管理办法，完善市县地震监测站点准入和退出工作机制。建立分级分类的管理制度，建议每3年开展一次监测效能评估，综合评估结果为合格的，尽快纳入国家地球物理站网数据库进行统一管理，评级为基本合格的站点接入国家市县数据库，对于评级为不合格站点，向市县地震部门提出整改或者停测建议。

（3）加快对市县站点的优化改造。优先选择可以弥补国家站网空白、观测环境优良、观测数据能够较好反映区域构造应力变化特征的市县站点进行改造，对观测环境中的观测场地（观测井、观测泉）、基础设施，观测系统中的观测仪器、观测装置、辅助观测等方面进行升级，提高市县观测场地、观测设施的标准化程度，从而提升市县观测数据的质量。

（4）鼓励中心站与市县站的合作。中心站具有专业团队和技术人员，地震监测运维经验丰富，可以借助中心站的技术力量提升市县站的监测质量，中心站技术力量向市县站辐射，市县站监测运维水平向中心站看齐。因地制宜开展中心站与市县站合作，建立共维共享、深度融合、业务委托等合作模式，形成长效合作机制，提升市县站监测运维水平。

5 结束语

市县站是我国地下流体监测站网重要组成部分，通过本次评估，基本上摸清了我国地下流体市县监测现状、数据质量以及在监测运维方面存在的问题。市县站点数量多，可以显著填补国家站网的空白，提升全国监测站网覆盖度，希望全国有更多市县站将观测数据纳入国家站网管理，为地震预报提供大量数据支撑。市县监测质量与国、省级站相比仍有一定差距，可以通过加强对市县站的管理和指导、中心站与市县站业务合作、优化改造等方式，提升市县站的观测设施、监测运维水平以及观测数据质量。

全国市县评估工作是在中国地震局监测预报司的统一部署下，由地下流体学科组主要成员及各省、市、自治区地震局地下流体监测人员共同努力完成的。在此，向所有参与市县资源评估的监测人员表示感谢。