摘要：為了探究水位異常和地震之間潛在的對應(yīng)關(guān)系以及監(jiān)測井水位的地震預(yù)測效能，通過差分法和水位固體潮加卸載比法對德陽井、劍川井、佐署井和門源井水位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用Molchan圖表法對4口監(jiān)測井水位的不同預(yù)測期和不同塊體發(fā)生的地震進(jìn)行預(yù)測效能檢驗。結(jié)果表明：兩種方法處理后的Molchan圖表法檢測效能結(jié)果相似；4口監(jiān)測井水位在180 d內(nèi)均有較好的預(yù)測效能，均對不同范圍中強(qiáng)地震有一定預(yù)測效能，并且預(yù)測效能受板塊內(nèi)構(gòu)造分布情況影響，對構(gòu)造發(fā)育的區(qū)域預(yù)測效能更好。

關(guān)鍵詞：井水位；水位異常識別；Molchan圖表法；預(yù)測效能

中圖分類號：P135.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0666（2024）02-0200-12

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2024.0011

0 引言

諸多地震發(fā)生之前，都會引發(fā)周邊地下流體監(jiān)測井中的水位、水溫或水化學(xué)等出現(xiàn)前兆異常變化，如2018年四川汶川8.0級地震、2013年四川蘆山7.0級地震、2017年四川九寨溝7.0級地震、2021年云南漾濞6.4級地震和青?，敹?.4級地震（晏銳等，2009；鐘俊等，2021；王永剛等，2021；馬玉川等，2021）等，表明地震前地下流體的異?？赡軐Φ卣鸬陌l(fā)生有指示意義。地震地下流體監(jiān)測指標(biāo)中水位在震前地下流體響應(yīng)中最為顯著。震前水位變化是地震孕育過程中構(gòu)造應(yīng)力調(diào)整引起的巖石介質(zhì)變形導(dǎo)致孔隙水壓力變化，進(jìn)而引起的井孔內(nèi)水位波動現(xiàn)象（車用太，魚金子，2006）。水位的震前異常響應(yīng)總共包含3個過程：震前構(gòu)造應(yīng)力的調(diào)整、構(gòu)造應(yīng)力調(diào)整導(dǎo)致的含水層孔壓改變、含水層孔壓變化導(dǎo)致井水位變幅，這3個過程的機(jī)制均涉及多學(xué)科交叉理論，定量解釋這一綜合物理過程難度極大。因此，現(xiàn)有地震預(yù)測研究大多是基于水位與地震之間的統(tǒng)計規(guī)律而開展的，如晏銳等（2018）在2008年汶川8.0級地震后共收集震中距71～1 625 km的地下流體異常共68項，汶川地震的觀測范圍至少包含該地震３倍破裂尺度甚至更廣，異常出現(xiàn)時間在震前幾小時至7年內(nèi)，異常形態(tài)特征較為復(fù)雜；鐘駿等（2021）收集并統(tǒng)計2013年四川蘆山7.0級地震、2017年四川九寨溝7.0級地震和2021年青?，敹?.4級地震在震中距500 km范圍內(nèi)分別出現(xiàn)地下流體異常10、14和5次，并發(fā)現(xiàn)震前流體異常形態(tài)存在一定相似性。以上研究表明，現(xiàn)有研究主要是根據(jù)水位與地震的關(guān)聯(lián)運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行“地震試預(yù)報”，并與實際發(fā)生的地震進(jìn)行對比。

在地震預(yù)測過程中，流體監(jiān)測井水位信息發(fā)揮了重要作用，如何檢驗水位信息結(jié)果的可靠性，以及各流體監(jiān)測井水位對地震的預(yù)測效能，對于這兩個問題的探究已在“地震可預(yù)測性合作研究”（CSEP）計劃中取得了階段性結(jié)果，如王博等（2018）、孫小龍等（2018）分別利用概率預(yù)測統(tǒng)計檢驗方法Molchan圖表法對南北地震帶北段流體資料和云南會澤井水位進(jìn)行地震預(yù)測效能的定量檢驗。其中Molchan圖表法由于能夠客觀和科學(xué)地進(jìn)行地震預(yù)測評估，已經(jīng)被較廣泛地應(yīng)用于地震確定性和概率性預(yù)測的統(tǒng)計檢驗和效能評估中（孫麗娜等，2012）。雖然近年來的研究在該方面取得了有益的成果，但地震預(yù)測效能結(jié)果的可靠性方面的研究仍然較少。

本文選取我國川滇、青海地區(qū)的4口地震流體監(jiān)測井作為研究對象，通過對水位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波等處理，提取地震構(gòu)造應(yīng)力與水位變化的一一對應(yīng)信息，統(tǒng)計震前水位明顯異常數(shù)量，匯總分析水位響應(yīng)異常與地震之間存在的潛在聯(lián)系。運(yùn)用Molchan圖表法對監(jiān)測井水位進(jìn)行地震預(yù)測效能定量化評估，得到具有前兆指示意義的地震預(yù)測指標(biāo)，以期為后續(xù)研究區(qū)內(nèi)地震危險判定和震情跟蹤提供一定理論依據(jù)。

1 基礎(chǔ)資料獲取

1.1 監(jiān)測井與地震選取

本文研究區(qū)為川滇地區(qū)和青海地區(qū)，受印度洋板塊和歐亞板塊擠壓作用，研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育、地震頻發(fā)，2012—2021年該研究區(qū)共發(fā)生了M_S≥4.0地震795次。為探究研究區(qū)內(nèi)監(jiān)測井水位對地震的預(yù)測效能，本文參照晏銳等（2018）、鐘?。?021）等研究以及《云南省地震監(jiān)測志》（云南省地震局，2005），共選取了14口流體監(jiān)測井，其中10口監(jiān)測井存在數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重或距離研究區(qū)過遠(yuǎn)問題，最終選取四川德陽井、云南劍川井、青海佐署井、青海門源井為研究對象，這4口井觀測數(shù)據(jù)連續(xù)性好、前兆異常明顯。如德陽井水位在2008年汶川8.0級地震前一年就出現(xiàn)趨勢下降后無變化（晏銳等，2009）；佐署井和門源井在2021年瑪多7.4級地震前均有水位異?，F(xiàn)象（王永剛等，2021）；據(jù)《云南省地震監(jiān)測志》（云南省地震局，2005）記載，劍川井水位上升、下降速率加快周圍可能出現(xiàn)M_S≥5.0地震，在2021年漾濞6.4級地震前劍川井出現(xiàn)水溫異常變化（付虹等，2021）。

自2008年汶川8.0級地震后，中國大陸第一次7.0級以上地震為2013年蘆山地震7.0級地震，因此，選取2012年以后上述4口監(jiān)測井的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，其中劍川井和佐署井只獲取2017年以后的數(shù)據(jù)，門源井建井時間較晚，只選取該井2018年以后的水位數(shù)據(jù)。

中強(qiáng)地震引起的流體異常主要集中在震中距300 km內(nèi)。為獲取更多地震樣本，探究4口監(jiān)測井的優(yōu)勢預(yù)測地震范圍，按照震級與震中距一般對應(yīng)關(guān)系，選取震中距小于250 km的M_S5.0～5.9地震、震中距小于300 km的M_S6.0～6.9地震，震中距小于500 km的M_S≥7.0地震來作為地震樣本。地震目錄下載自中國地震臺網(wǎng)中心【http：//www.ceic.ac.cn/history.】，震源機(jī)制解的斷層參數(shù)數(shù)據(jù)來源于CMT【https：//www.globalcmt.org.】。

最終本文選取2012—2022年德陽井區(qū)域范圍內(nèi)地震10次、2017—2022年劍川井區(qū)域范圍內(nèi)地震5次、2017—2022年佐署井區(qū)域范圍內(nèi)地震5次、2018—2022年門源井區(qū)域范圍內(nèi)地震3次，其中M_S5.0～5.9地震13次，M_S6.0～6.9地震4次，M_S≥7.0地震3次，共計20次地震（表1），地震分布如圖1所示。

1.2 監(jiān)測井概況

4口監(jiān)測井都分布于斷裂帶附近（圖1），其水位在地震前響應(yīng)較為靈敏。其中德陽井位于川桂湘贛塊體，地處龍泉山構(gòu)造帶東北端的白馬關(guān)背斜西北側(cè)，觀測含水層為砂巖，為靜水位觀測，該井井深3 072 m，基本不受降水、氣壓、抽水等因素干擾（四川省地震局，2004）。劍川井（滇6井）位于劍川盆地西緣、中甸—劍川斷裂帶南段，為靜水位觀測，井深100 m，無固體潮響應(yīng)現(xiàn)象（云南省地震局，2005）。佐署井位于日月山斷裂和拉脊山斷裂交會區(qū)域，其北側(cè)為達(dá)坂山構(gòu)造帶，西側(cè)為日月山構(gòu)造帶，南側(cè)為拉脊山構(gòu)造帶，該點(diǎn)處在拉脊山構(gòu)造帶的北緣，區(qū)內(nèi)斷裂較為發(fā)育，水井巖性為砂巖，為動水位觀測，井深107 m（青海省地震局，2005）。門源井地處祁連山褶皺構(gòu)造帶內(nèi)，該構(gòu)造帶是青藏高原的重要活動構(gòu)造帶，該井為靜水位觀測，井深105 m（汪發(fā)耀等，2020）。4口監(jiān)測井孔周邊巖性如圖2所示。

對4口井水位數(shù)據(jù)去趨勢預(yù)處理后，其水位動態(tài)曲線變化和典型異常水位局部放大曲線如圖3所示。從圖可知，除劍川井外，其它3口井的水位動態(tài)曲線背景值均無年變；德陽井水位整體呈下降趨勢，劍川井有年變趨勢，佐署井和門源井水位整體趨勢變化不大。從圖3中可見，地震前4口監(jiān)測井水位在正常背景下都存在一定的異常變化，并且異常變化形態(tài)并不相同，異常時間多在180 d內(nèi)。其中德陽井在2021年瀘縣6.0級地震（編號18）前180 d左右出現(xiàn)明顯的水位下降；劍川井在2021年漾濞6.4級地震（編號15）前150 d左右水位出現(xiàn)了大幅度的上升；佐署井在2021年瑪多7.4級地震（編號17）和2022年門源6.9級地震（編號20）前都發(fā)生水位異常下降；門源井在2021年瑪多7.4級地震（編號17）前140 d左右發(fā)生水位上升。對圖3中水位存在的異常形態(tài)和異常發(fā)生時刻進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，德陽井在10年內(nèi)有5次異常，異常形態(tài)為水位下降、變化后恢復(fù)、上升、趨勢下降；劍川井5年間有2次異常，異常形態(tài)為水位上升、下降速率變化，佐署井5年間3次異常，異常形態(tài)為水位變化后恢復(fù)和下降，門源井4年間出現(xiàn)3次異常，異常形態(tài)為下降后恢復(fù)、上升（表2）。當(dāng)水位存在表2所述異常形態(tài)時，在180 d內(nèi)有較大可能會發(fā)生中強(qiáng)地震。2019年9—11月門源井水位發(fā)生巨幅異常變化，鐘駿等（2021）認(rèn)為該異常為2021年5月瑪多7.4級地震的前兆異常，但是由于該異常和瑪多地震相隔時間過長，所以本文認(rèn)定為虛報。從圖3還可以看出，大部分水位異常較為明顯，但有些趨勢性異常被背景動態(tài)掩蓋并不突出，難以直觀看出，因此，需要對水位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以突出不易發(fā)現(xiàn)的異常和排除其他因素影響，從而方便準(zhǔn)確判別地震引起的異常。

2 水位數(shù)據(jù)處理方法

由于水位數(shù)據(jù)存在降水、固體潮、氣壓等因素的干擾，為盡可能排除這些干擾而突出地震前兆異常，本文采用差分法和固體潮加卸載響應(yīng)比法對水位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與原始水位曲線進(jìn)行對比分析，水位數(shù)據(jù)處理使用EIS2000軟件對應(yīng)插件（蔣駿等，2000）。由于處理的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示并不是每次地震前都會出現(xiàn)前兆異常，因此運(yùn)用Molchan圖表法對監(jiān)測井的預(yù)測效能進(jìn)行整體定量化檢驗。

2.1 差分法

差分法是一種適用于排除觀測數(shù)據(jù)中的趨勢性上升、下降和在短時期內(nèi)水位有反復(fù)升降變化和長周期干擾的線性濾波，主要適用于中期和短臨異常判別，中期和短期異常判別適合采用數(shù)據(jù)類型為日均值（孫其政等，1997）。一階差分表達(dá)式為：

Δy_i=y_i-y_i-1""" （1）

使用差分法對4口井的原始水位觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的結(jié)果取絕對值后如圖4所示，圖中紅虛線為異常閾值，箭頭所指為震前水位差分處理后預(yù)測期在180 d內(nèi)異常。從圖中可以看出，差分法處理后，德陽井共出現(xiàn)6次震前高值異常，其中有3次高值異常與原始水位異常對應(yīng)地震是相同的；劍川井出現(xiàn)2次震前高值異常，佐署井、門源井出現(xiàn)3次震前異常高值，且與原始水位異常對應(yīng)地震相同。通過分析發(fā)現(xiàn)，只有德陽井部分原始水位異常會被水位動態(tài)背景所掩蓋，其它3口監(jiān)測井原始水位異常都比較清晰，可直接觀測。差分法處理結(jié)果中，有些原始水位數(shù)據(jù)存在的水位異常并沒有出現(xiàn)，原始水位的異常是否為干擾，能否作為判別地震異常的依據(jù)還存在一定疑問。

2.2 水位固體潮加卸載響應(yīng)比法

地震的加卸載響應(yīng)比原理是將孕震區(qū)作為非線性系統(tǒng)，設(shè)法對其輸入的某些信號進(jìn)行連續(xù)觀

測，該系統(tǒng)在臨近失穩(wěn)時會對輸入信號作出各種響應(yīng)（蘭雙雙，遲寶明，2012）。故該方法可用來研究地球表面觀測點(diǎn)周圍系統(tǒng)由荷載穩(wěn)態(tài)向失穩(wěn)演化的過程，固體潮的變化可視為對孕震系統(tǒng)輸入的一種周期不斷變化的引潮力，不斷對地球進(jìn)行加載與卸載（萬永芳，劉特培，2004）?？梢?，固體潮應(yīng)力引起了巖石的固體潮應(yīng)變，導(dǎo)致含水層孔隙壓力發(fā)生變化，從而導(dǎo)致深層地下水位發(fā)生相應(yīng)的變化，所以距震源區(qū)較近的承壓井水位有可能反映震前巖體系統(tǒng)失穩(wěn)的變化（黃春玲等，2013；馬震，2020），進(jìn)而捕捉到地震前兆異常信息。

地下水位固體潮觀測對理論固體潮加卸載的響應(yīng)可由類似于Nakai擬合模型獲得（徐桂明等，2002）：

式中：Y（t）為地下水固體潮的實際觀測值，即為系統(tǒng)輸出；R（t_i）和（dR/dt）t_i分別是t_i時刻的體應(yīng)變固體潮理論值及時間的一階微商，可通過固體潮理論值準(zhǔn)確計算得到；A為擬合潮汐因子（即振幅因子）；Δt為時間滯后，是潮汐響應(yīng)項；K₀、K₁、K₂分別為擬合多項式的各階系數(shù)，是非潮汐的響應(yīng)項。實際的計算分析中，可選取N=24，48，60，…，120，…（一天為一組），用最小二乘法求解式（2），計算地下水位的加卸載比。

本文使用固體潮加卸載比處理4口井水位原始數(shù)據(jù)并取絕對值，如圖5所示，圖中紅色虛線為異常閾值，箭頭所指為震前水位加卸載比法處理后預(yù)測期在180 d內(nèi)的異常。從圖可見，固體潮加卸載比法處理后，德陽井共出現(xiàn)震前高值異常6次，可識別的異常有3次，與原始水位異常對應(yīng)地震相同，其中3次異常與差分法處理結(jié)果對應(yīng)地震相同；佐署井共出現(xiàn)4次震前高值異常，其中3次與原始水位異常對應(yīng)地震相同；門源井共出現(xiàn)3次震前高值異常，與原始水位異常的對應(yīng)地震相同，但預(yù)測期變短。由于劍川井無固體潮響應(yīng)，本文不對其進(jìn)行處理。本文將4口監(jiān)測井的原始水位異常與使用固體潮加卸載比法和差分法處理結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)震前水位高值異常所對應(yīng)的地震相同情況較多。

根據(jù)4口監(jiān)測井所屬地震臺的水位異常核實報告，德陽井水位觀測系統(tǒng)分別于2014年7月和2017年3月發(fā)生過故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失，所以德陽井原始水位在編號2、3、6地震（表1）前出現(xiàn)的異常并不可取，而使用差分法和固體潮加卸載比法處理后的數(shù)據(jù)對于缺數(shù)異常都各自僅表現(xiàn)出一、兩次異常，次數(shù)少，并且各不重合；劍川井水位在編號15地震前1個月內(nèi)發(fā)生大幅度突降，經(jīng)排查為周圍井的抽水異常干擾，差分法處理后水位異常也并不明顯；佐署井和門源井水位異常并未受到其周圍環(huán)境的干擾。綜上可得，兩種方法對水位干擾異常有一定抑制作用，并且可以突出震前部分不明顯異常，但從處理后的水位數(shù)據(jù)依舊能夠觀測到較為清晰的同震異常，說明這兩種方法對于同震異常的排除并不理想。

3 預(yù)測效能檢驗與分析

3.1 檢驗方法

Molchan圖表法主要是針對預(yù)測值與目標(biāo)地震差異度的檢驗（Molchan，1990），該方法能夠直觀反映觀測資料的整體預(yù)測效能和定量分析異常。該方法主要使用的變量有：漏報率v，該變量可預(yù)測無震而實際發(fā)震的數(shù)量與研究時間段內(nèi)所收集地震數(shù)量的比值；異常的時空占有率τ，該變量為不同閾值提取的地震異常的時空范圍與研究總的時空范圍的比值（孫小龍等，2018），水位資料僅需要考慮τ。

該方法主要通過不斷降低數(shù)據(jù)的預(yù)測閾值，計算不同閾值下的v與τ。以τ為橫坐標(biāo)，v為縱坐標(biāo)得到的τ-v曲線，預(yù)測效能為1-S，S表示曲線與橫縱坐標(biāo)所圍成的面積，即面積S越小預(yù)測效能越好；并且還需要參考概率增益G（Molchan，1990；Zechar，Jordan，2008）：

G值越大，預(yù)測效能越好；當(dāng)G趨近于1時，表示預(yù)測方法無統(tǒng)計意義。檢驗過程中給定閾值后，超出閾值的數(shù)據(jù)為異常值，地震發(fā)生在異常值所在時段及其有效預(yù)測期（30、60、90、180 d）之外時，稱為漏報。

3.2 檢驗結(jié)果

由于影響水位形態(tài)變化的因素較多，不同的水位處理方法得到的異常結(jié)果也有所差異。所以本文使用差分法和固體潮加卸載比法對水位處理后，再利用Molchan圖表法對水位預(yù)測期內(nèi)相應(yīng)的地震依次進(jìn)行檢驗，并對不同處理方法的檢驗結(jié)果加以分析。最終得到4口監(jiān)測井的預(yù)測效能（圖6）以及對不同預(yù)測期和板塊的優(yōu)勢預(yù)測定量結(jié)果。

從圖6可以看出，從180 d到30 d監(jiān)測井v-τ所圍成的面積越來越小，G值也在增大，說明30 d內(nèi)預(yù)測效能最高，表明水位異常出現(xiàn)時異常點(diǎn)周圍地區(qū)在30 d內(nèi)發(fā)生地震概率較大；在30、60和90 d監(jiān)測井v-τ所圍成面積大小相差很小，且G值都在3左右，說明在90 d內(nèi)的短期預(yù)測效果較好；4口監(jiān)測井在180 d內(nèi)的預(yù)測效能都在0.75以上，概率增益G值也接近2，說明井水位數(shù)據(jù)在差分法和固體潮加卸載比法處理后180 d內(nèi)預(yù)報效能可信度也較高。通過Molchan法的計算結(jié)果可知，這兩種處理數(shù)據(jù)的方法都比較適用于短臨預(yù)測。德陽井、佐署井、門源井水位數(shù)據(jù)在兩種方法處理后得到的檢測效果基本一致，佐署井水位經(jīng)固體潮加卸載比法處理后在180 d內(nèi)預(yù)測效能更好（圖6c），說明未對應(yīng)地震的異?？煽啃暂^高。

由于4口監(jiān)測井所處構(gòu)造位置不同（圖1），對地震發(fā)震地點(diǎn)可提供一定的指示意義，故對研究區(qū)不同塊體發(fā)生的地震進(jìn)行分選后，使用Molchan圖表法進(jìn)行預(yù)測效能檢驗，選出優(yōu)勢預(yù)測塊體。本文參考Lai等（2021）、孫小龍等（2018）研究，選取4口監(jiān)測井周圍500 km范圍內(nèi)M_S≥5.0地震作為地震樣本。德陽井位于川桂湘贛斷塊西部，定義川桂湘贛斷塊為塊體A，其它為塊體B（圖7a）；劍川井位于川滇斷塊和滇西南斷塊交界處，定義這兩個斷裂為塊體C，其它為塊體D（圖7b）；佐署和門源井位于祁連山斷塊，井區(qū)周圍構(gòu)造發(fā)育，定義祁連山斷塊及其以北斷塊為塊體E，其它為塊體F（圖7c）。發(fā)生在塊體A地震有13次，塊體B有13次，2個塊體內(nèi)的地震都分布在德陽井周圍500 km范圍內(nèi)；發(fā)生在塊體C的地震6次，且都發(fā)生于劍川井周圍300 km范圍內(nèi)，發(fā)生在塊體D的6次地震的震中距都大于300 km；與佐署井與門源井同處塊體E的地震分別為4次和3次，且祁連山斷塊上地震都分布在250 km范圍內(nèi)，塊體F分別為5次和3次，震中距大于250 km。

本文按照不同斷塊上的地震進(jìn)行分選，使用Molchan圖表法檢驗4口監(jiān)測井對不同斷塊的地震預(yù)報效能，如圖8所示。從圖中可以看出，德陽井與塊體A的v-τ面積大于塊體B的v-τ面積，即塊體B預(yù)測效能高于塊體A；劍川井對于塊體C的v-τ面積大于塊體D，說明劍川井對于塊體C上的地震具有一定的預(yù)測優(yōu)勢；門源井和佐署井塊體F的v-τ面積大于塊體E，說明兩口監(jiān)測井對塊體E上的地震比對塊體F上的地震更具預(yù)測優(yōu)勢。

從圖8可以看出，4口監(jiān)測井在90 d內(nèi)整體預(yù)測效能較好，概率增益值G都在3左右，在180 d內(nèi)預(yù)測效能在0.75左右，說明使用這兩種方法處理水位數(shù)據(jù)都比較適合短臨預(yù)報。

德陽井對塊體A發(fā)生的地震沒有明顯預(yù)測優(yōu)勢，反而對塊體B發(fā)生的地震有優(yōu)勢預(yù)測，其原因可能為德陽井位于川桂湘贛塊體以西，更加靠近塊體分界處，且該井對其500 km范圍內(nèi)的M_S≥5.0地震在90 d內(nèi)都具有較好預(yù)測效能，如魯?shù)镸_S6.5地震的原始和固體潮加卸載比處理后的水位數(shù)據(jù)都出現(xiàn)異常，震中距達(dá)476 km；2016年的甘孜理塘M_S5.1地震與2021年巧家M_S5.0地震原始和兩種方法處理后的水位數(shù)據(jù)中都存在異常，震中距分別為482和472 km。對于劍川井，由于塊體C構(gòu)造較為發(fā)育，并且發(fā)生于塊體C內(nèi)的地震震中距更小，所以劍川井對塊體C內(nèi)地震預(yù)測效能優(yōu)于塊體外地震，當(dāng)水位出現(xiàn)異常時，井區(qū)周圍300 km內(nèi)出現(xiàn)M_S5.0地震概率較大。佐署井與門源井都位于祁連山塊體。綜上，門源井對于其周圍250 km內(nèi)M_S≥5.0地震有較好的預(yù)測效能，其周圍500 km內(nèi)的M_S≥7.0地震也具有一定預(yù)測效能；佐署井對其500 km內(nèi)的M_S≥5.0地震也具有一定預(yù)測效能，但是主要集中在佐署井西南部，對于發(fā)生在該井東南部的九寨溝等地震未出現(xiàn)異常。

4 結(jié)論

本文通過對四川德陽井、云南劍川井、青海佐署井、青海門源井井水位在地震前出現(xiàn)的異常形態(tài)進(jìn)行差分法和加卸載比法處理分析，發(fā)現(xiàn)4口監(jiān)測井對周圍地震都有較強(qiáng)的映震能力，最后利用Molchan圖表法對4口監(jiān)測井進(jìn)行定量檢驗，得出以下結(jié)論：

德陽井和門源井水位數(shù)據(jù)經(jīng)固體潮加卸載比法和差分法處理后預(yù)測效能結(jié)果相差很小；佐署井水位數(shù)據(jù)經(jīng)固體潮加卸載比法處理后預(yù)測效能更具優(yōu)勢。使用Molchan圖表法對兩種方法處理后的水位數(shù)據(jù)的檢測效能結(jié)果相似，其中固體潮加卸載比對地震異常指示性更強(qiáng)，其物理意義也更為明顯。但是劍川井沒有固體潮現(xiàn)象，則不能做此分析，因此固體潮加卸載比法對于處理無固體潮現(xiàn)象的監(jiān)測井時存在一定的局限性。

4口監(jiān)測井的預(yù)測效能均較好，預(yù)測時間在90 d內(nèi)概率增益值G都在3左右，在180 d的概率增益G在2左右，預(yù)測效能較好。以上說明4口監(jiān)測井水位異常180 d內(nèi)與周邊地震活動存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，其水位數(shù)據(jù)在經(jīng)過差分法處理和固體潮加卸載比法處理后的優(yōu)勢預(yù)測時間為180 d內(nèi)。

德陽井對其周圍500 km范圍內(nèi)M_S≥5.0地震預(yù)測效能較好，但對其西部斷塊的地震預(yù)測效能更好；劍川井對其周圍300 km范圍的M_S≥5.0地震的預(yù)測效能較好，對滇西斷塊和川滇斷塊地震預(yù)測效能更優(yōu)；門源井和佐署井對于井區(qū)300 km范圍內(nèi)M_S≥5.0地震預(yù)測效能較好，對祁連山及以北斷塊地震預(yù)測效能更優(yōu)。這4口監(jiān)測井優(yōu)勢預(yù)測范圍與前人研究結(jié)果也較符合，說明監(jiān)測井水位的地震預(yù)測效能與監(jiān)測井周圍塊體構(gòu)造與震中距具有一定聯(lián)系，并且塊體內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，預(yù)測效能更好。

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Effectiveness Test of Seismic Prediction of Water Level in Fluid Monitoring

Well Based on the Molchan Diagram Method

LU Minggui¹，GU Hongbiao^1，2，GONG Haobo³，ZHANG Wenxu¹，CHI Baoming¹

（1.Institute of Disaster Prevention，Sanhe 065201，Hebei，China）

（2.Hebei Key Laboratory of Earthquake Dynamics，Sanhe 065201，Hebei，China）

（3.Chongqing Earthquake Agency，Chongqing 401147，China）

Abstract

In order to study the prediction efficiency of the water level in the observational wells，and to explore the relationship between the water-level anomaly and the earthquake，we process the observed water-level data of Deyang Well，Jianchuan Well，Zuoshu Well and Menyuan Well by the difference method and the tidal load-unloading ratio method.Then，using the Molchan chart，we test the prediction efficiency of the 4 monitoring wells for the prediction of the occurrence-time，and the magnitude of the earthquakes in different blocks.The results show that the water level in the 4 monitoring Wells are efficient for the prediction of earthquakes which may occur within 180 days，and effect for the prediction of the moderate- and strong-earthquakes within a certain range.The prediction efficiency is affected by the distribution of tectonic structures；in the structure-developed areas，the water-level anomaly is efficient for the earthquake prediction.

Keywords：well-water level；water-level anomaly discrimination；the Molchan chart；prediction efficiency