中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)規(guī)劃

(2023-2030年)

2023年8月

中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)規(guī)劃

目錄

引言.....................................................1

第一章現(xiàn)狀分析..........................................2

1.1分布與規(guī)模...........................................2

1.2產(chǎn)出與應(yīng)用..........................................3

1.3預(yù)報(bào)效能分析........................................4

1.4國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)........................................5

第二章需求分析..........................................7

2.1地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的需求...................................7

2.2地震科學(xué)研究的需求..................................7

2.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的需求............................8

第三章問(wèn)題與不足........................................9

3.1部分強(qiáng)震多發(fā)區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)稀疏..........................9

3.2測(cè)項(xiàng)之間相互映證不夠................................9

3.3觀測(cè)環(huán)境面臨嚴(yán)重干擾................................9

3.4自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)儲(chǔ)備不足.............................10

第四章設(shè)計(jì)思路和目標(biāo)...................................11

4.1設(shè)計(jì)思路............................................11

4.1.1點(diǎn)線面結(jié)合、分類設(shè)計(jì).............................11

4.1.2效能優(yōu)先、穩(wěn)步發(fā)展..............................11

4.1.3因地制宜、合理布設(shè)...............................11

4.2設(shè)計(jì)目標(biāo)............................................12

第五章站網(wǎng)設(shè)計(jì).........................................13

5.1觀測(cè)站分類....13

5.1.1基準(zhǔn)站..........................................13

5.1.2基本站.........................................14

5.1.3新技術(shù)新方法應(yīng)用................................16

5.2主要指標(biāo)...........................................16

5.2.1覆蓋度指標(biāo)......................................16

522精準(zhǔn)度指標(biāo)......................................18

5.2.3時(shí)效性指標(biāo)......................................18

第六章規(guī)劃實(shí)現(xiàn)路徑.....................................19

6.1規(guī)劃落實(shí)思路.......................................19

6.2實(shí)現(xiàn)路徑...........................................19

it

引言

為全面貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于提升自然災(zāi)害防治能力、防災(zāi)減災(zāi)救

災(zāi)和科技創(chuàng)新重要論述精神，貫徹實(shí)施《中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法》關(guān)于

中國(guó)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃和分級(jí)分類管理的要求，落實(shí)中國(guó)地震局黨

組《關(guān)于全面深化改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》《地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體制改革頂層設(shè)計(jì)方

案》《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作的實(shí)施意見(jiàn)》等改革部署,需要對(duì)標(biāo)

新時(shí)代防震減災(zāi)事業(yè)現(xiàn)代化要求和監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，圍繞地震預(yù)報(bào)特

別是短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)需求，科學(xué)設(shè)計(jì)中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)。

地下流體直接參與地殼中的各種動(dòng)力作用過(guò)程，被認(rèn)為是最有效的地震

短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)手段之一。我國(guó)地下流體觀測(cè)始于1966年邢臺(tái)地震后，經(jīng)過(guò)上

世紀(jì)八十、九十年代的建設(shè)發(fā)展，本世紀(jì)以來(lái)的數(shù)字化升級(jí)改造，已初步建

成覆蓋我國(guó)大陸主要地震帶的地下流體站網(wǎng)。通過(guò)五十多年的觀測(cè)和預(yù)報(bào)實(shí)

踐，取得了上萬(wàn)條異常信息，為數(shù)十次較為準(zhǔn)確的短臨預(yù)報(bào)提供了重要依據(jù)，

表明地下流體站網(wǎng)具有良好的地震前兆監(jiān)測(cè)能力，同時(shí)還在我國(guó)地震科學(xué)研

究中發(fā)揮了重要作用。但是，與當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)需求相比，現(xiàn)有地下流體

站網(wǎng)密度、觀測(cè)布局與觀測(cè)技術(shù)等方面仍存在較多問(wèn)題與不足，遠(yuǎn)不能滿足

地震孕育過(guò)程中地下流體信息監(jiān)測(cè)與異常識(shí)別的實(shí)際需求。

本規(guī)劃根據(jù)地下流體站網(wǎng)現(xiàn)狀和需求分析，堅(jiān)持目標(biāo)引領(lǐng)與問(wèn)題導(dǎo)向相

結(jié)合，深入分析現(xiàn)有站網(wǎng)存在的問(wèn)題，明確地下流體站網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)、設(shè)計(jì)思

路和實(shí)現(xiàn)途徑。到2030年，通過(guò)科學(xué)布局和合理配置資源，建成覆蓋我國(guó)大

陸地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)和地震重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)的地下流體站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)震震源

區(qū)應(yīng)力應(yīng)變及深部活動(dòng)信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，獲取主要斷層活動(dòng)與地震孕育過(guò)程

多視角、高信噪比的地下流體觀測(cè)信息。同時(shí)，全面提升地下流體站網(wǎng)觀測(cè)、

運(yùn)維、數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)化水平，為我國(guó)地震預(yù)報(bào)和科學(xué)研究提供高精

度、高分辨率的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為最大限度防范化解地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供支撐。

第一章現(xiàn)狀分析

地下流體普遍存在于地下介質(zhì)中，直接參與地殼中的各種動(dòng)力作用過(guò)程，

是研究地震孕育與發(fā)生過(guò)程的有效手段之一。

1.1分布與規(guī)模

我國(guó)自1966年邢臺(tái)地震以來(lái)，以地震預(yù)報(bào)及科學(xué)研究為目標(biāo)，開(kāi)展了以

水文地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和地?zé)釋W(xué)為基礎(chǔ)學(xué)科的地下流體觀測(cè)研究。經(jīng)過(guò)五十

多年的不懈努力，建立了覆蓋我國(guó)大陸主要地震帶的地下流體站網(wǎng)，獲得了

揭示地球物理和地球化學(xué)動(dòng)態(tài)過(guò)程的地下流體觀測(cè)資料，積累了大量震前、

同震觀測(cè)異常，取得了一批新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，在我國(guó)地震預(yù)報(bào)探索實(shí)踐中發(fā)揮

著重要作用。根據(jù)1966年以來(lái)中強(qiáng)地震震例總結(jié)，地下流體觀測(cè)顯示出異常

比例高、典型震例多、預(yù)報(bào)效能好等特點(diǎn)。

我國(guó)地下流體站網(wǎng)以地下水和地下氣為觀測(cè)對(duì)象，通過(guò)對(duì)地下水的物理

特性和地下水、地下氣的化學(xué)特性開(kāi)展連續(xù)觀測(cè)，獲取與地殼應(yīng)力應(yīng)變、地

熱相關(guān)且反應(yīng)斷層活動(dòng)的時(shí)變信息，為地震預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

當(dāng)前,我國(guó)地下流體站網(wǎng)的觀測(cè)方式分為觀測(cè)井、泉、孑［三類,其中觀

測(cè)井439口、觀測(cè)泉78口和斷層氣觀測(cè)孔31個(gè)，共同組成548個(gè)地下流體

觀測(cè)站（圖1.1）。觀測(cè)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱測(cè)項(xiàng)）包括地下水位、水溫、流量、

氨、汞、水質(zhì)和氣體組分含量等多達(dá)40余種，其中水位觀測(cè)370項(xiàng)、水溫觀

測(cè)394項(xiàng)、人工水氨（以下簡(jiǎn)稱水氨）觀測(cè)90項(xiàng)、自動(dòng)化氣氨（以下簡(jiǎn)稱氣

氨）觀測(cè)85項(xiàng)、人工水汞（以下簡(jiǎn)稱水汞）觀測(cè)22項(xiàng)、自動(dòng)化氣汞（以下

簡(jiǎn)稱氣汞）觀測(cè)52項(xiàng)，可見(jiàn)水位、水溫、氫觀測(cè)已具有一定規(guī)模。同時(shí)，具

有兩個(gè)及以上測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)站共440個(gè)，占比約80%?？臻g分布上，觀測(cè)站主

要分布在華北、東北、東南沿海地震帶、南北地震帶和天山地震帶中段，總

體呈現(xiàn)東密西疏的特點(diǎn)。

2

圖1.1當(dāng)前地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)固定觀測(cè)站分布

近年來(lái)，除地下流體站網(wǎng)固定觀測(cè)站開(kāi)展連續(xù)觀測(cè)外，還開(kāi)展了以溫泉

化學(xué)組分和斷層氣為觀測(cè)對(duì)象的流動(dòng)觀測(cè)探索與實(shí)踐，主要通過(guò)捕獲地殼深

部信息來(lái)判斷斷層活動(dòng)狀態(tài)，并服務(wù)地震中期、短臨預(yù)報(bào)。溫泉化學(xué)組分觀

測(cè)點(diǎn)主要分布在西南的川滇地區(qū)、西北的新疆地區(qū)，斷層氣觀測(cè)點(diǎn)主要分布

在華北、西北地區(qū)。

1.2產(chǎn)出與應(yīng)用

地下流體站網(wǎng)產(chǎn)出主要包括水位、水溫、氫、汞、水質(zhì)和氣體組分等測(cè)

值的時(shí)間序列，以及溫泉化學(xué)組分和斷層氣釋放的空間變化圖像，應(yīng)用于地

震中期、短臨預(yù)報(bào)，具體如下：

(1)水位觀相擻據(jù)產(chǎn)品：觀測(cè)精度優(yōu)于2厘米,時(shí)間分辨率為1分鐘。

主要反映地殼應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的變化。

(2)水溫觀;貝瞬產(chǎn)品：觀測(cè)精度優(yōu)于0.05(,時(shí)間分辨率為1分鐘,

主要反映地?zé)釄?chǎng)的變化。

3

（3）水（氣）氫觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品：觀測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于10%；水氫觀

測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品時(shí)間分辨率為1日，氣氫觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品時(shí)間分辨率為1小時(shí)，主

要反映巖體受力及裂隙狀態(tài)的變化。

（4）水（氣）汞觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品：觀測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于10%,水汞觀

測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品時(shí)間分辨率為1日；氣汞觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品時(shí)間分辨率為1小時(shí)，主

要反映斷裂帶裂隙分布及狀態(tài)的變化。

（5）水質(zhì)和氣體組份觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品：時(shí)間分辨率為1日，主要反映深淺

部物質(zhì)交換、水巖作用的強(qiáng)弱。

（6）流動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品：溫泉化學(xué)組分和斷層氣釋放空間變化圖像，時(shí)

間分辨率與流動(dòng)觀測(cè)周期相關(guān)，多為1個(gè)季度、半年或1年，主要反映斷層

活動(dòng)狀態(tài)的變化。

1.3預(yù)報(bào)效能分析

《中國(guó)震例》涉及有地下流體觀測(cè)異常的震例約170次，其中包含水位、

水溫、水（氣）氫、水（氣）汞及其它（化學(xué)離子、氣體組分、同位素、宏

觀）等觀測(cè)異常共1162條，其中，水氫異常386條（占比33.2%），水位異

常339條（占比29.2%），水溫異常143條（占比12.3%），水汞異常62條（占

比5.3%），氣氫異常14條（占比1.2%），氣汞異常7條（占比0.6%），其它

各類異常211條（占比18.2%）。可見(jiàn)，地下流體觀測(cè)異常中水氫、水位和水

溫異常相對(duì)較多，特別是水氨測(cè)項(xiàng)目前僅90項(xiàng)，最多時(shí)期也僅100余項(xiàng)，但

記錄到的地震前兆異常占比卻達(dá)到了33.2%,在地震預(yù)報(bào)工作中具有重要的

價(jià)值。

基于震例統(tǒng)計(jì)，從觀測(cè)異常與震中距來(lái)看，地下流體觀測(cè)異常集中分布

在震中距300千米范圍內(nèi)，尤以100-200千米范圍內(nèi)居多。從觀測(cè)異常持續(xù)

時(shí)間來(lái)看，水位、水溫、氫、汞觀測(cè)異常多集中出現(xiàn)在震前半年以內(nèi)。以地

下流體觀測(cè)相對(duì)密集的云南為例，2014年云南魯?shù)?.5級(jí)地震前，震中300

千米范圍內(nèi)共出現(xiàn)23條地下流體觀測(cè)異常，其中震前一個(gè)月到六個(gè)月的異常

11條、震前一個(gè)月內(nèi)的異常6條，短臨合計(jì)占比達(dá)到74%。2014年景谷6.6

級(jí)地震前，震中距300千米范圍內(nèi)共出現(xiàn)13條地下流體觀測(cè)異常，其中震前

一個(gè)月到六個(gè)月的異常5條，震前一個(gè)月內(nèi)的異常7條，合計(jì)占比達(dá)到92%。

全面總結(jié)五十多年來(lái)的觀測(cè)研究實(shí)踐和預(yù)報(bào)效能評(píng)估結(jié)果，從測(cè)項(xiàng)看，

水氨、水位和水溫的干擾因素較少、預(yù)報(bào)效能較高，氣氫和氣汞的數(shù)據(jù)質(zhì)量

和預(yù)報(bào)效能則相對(duì)較差。從觀測(cè)場(chǎng)地看，承壓性好的深井較淺井的抗干擾能

力更強(qiáng)，對(duì)應(yīng)力應(yīng)變反應(yīng)更靈敏；上升泉較下降泉更有利于捕獲到來(lái)源地殼

深部的信息；位于活動(dòng)斷層附近或關(guān)鍵構(gòu)造部位的井泉更有利于捕獲到地殼

變形和深部斷層活動(dòng)信息。

1.4國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)外眾多研究成果表明，地下流體可靈敏反應(yīng)地殼變形及斷層活動(dòng)信息，

地震發(fā)生前可以捕獲到地下流體觀測(cè)異常。例如，2011年日本9級(jí)地震前，

日本氣象廳利用井水位和水溫觀測(cè)發(fā)現(xiàn)了斷層滑移造成的地殼變形現(xiàn)象。美

國(guó)、俄羅斯、意大利、土耳其等國(guó)家學(xué)者，也多次報(bào)道過(guò)震前的地下流體觀

測(cè)異常。國(guó)際地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)聯(lián)合會(huì)曾組織對(duì)37項(xiàng)觀測(cè)異常進(jìn)行科

學(xué)評(píng)估，評(píng)估認(rèn)為其中5項(xiàng)可作為地震前兆,其中就包括水氫、水位和水溫。

國(guó)際上眾多國(guó)家對(duì)地下流體觀測(cè)和研究極為重視，在地震預(yù)報(bào)實(shí)險(xiǎn)場(chǎng)或

地震重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)建設(shè)地下流體觀測(cè)站網(wǎng)。與我國(guó)相比，這些國(guó)家的觀測(cè)站網(wǎng)

在布局方式、觀測(cè)場(chǎng)地、觀測(cè)手段等方面各有特點(diǎn)，呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。

布局方式方面「主要以密集臺(tái)陣方式布設(shè)。例如，美國(guó)在圣安德烈斯斷

層的帕克菲爾德實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，以捕獲6級(jí)以上地震前兆為目標(biāo)，沿?cái)鄬蛹案浇?/p>

設(shè)了密集的地下流體測(cè)項(xiàng)，突出水位觀測(cè)，間距一般小于10千米。

觀測(cè)場(chǎng)地方面，更加注重對(duì)可能反映深部斷層活動(dòng)的深井、溫泉開(kāi)展觀

測(cè)，同時(shí)還可以減少環(huán)境干擾。近年來(lái)，日本開(kāi)展了深度超過(guò)1000米的深層

水物理和化學(xué)觀測(cè)，俄羅斯勘察加實(shí)驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)展了最大井深超過(guò)2500米的深層

水化學(xué)觀測(cè)，獲取了地下介質(zhì)熱動(dòng)力條件、熱效能轉(zhuǎn)換和物質(zhì)運(yùn)移特征等有

效信息。

觀測(cè)手段方面，更加注重多學(xué)科聯(lián)合觀測(cè)和深淺部流體多測(cè)項(xiàng)對(duì)比觀測(cè)

5

及研究。例如，日本建設(shè)的部分地下流體觀測(cè)站，不僅與測(cè)震、鉆孔應(yīng)變、

GNSS等其他學(xué)科測(cè)項(xiàng)共址觀測(cè)，還同時(shí)開(kāi)展水位、水溫、水氫、流量等多

測(cè)項(xiàng)的對(duì)比觀測(cè)。

6

第二章需求分析

為更好發(fā)揮地下流體觀測(cè)站網(wǎng)效能，需要科學(xué)分析并明確其未來(lái)發(fā)展方

向，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)其站網(wǎng)布局，有效支撐地震預(yù)報(bào)實(shí)踐，滿足地震科學(xué)研究

需要。

2.1地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的需求

提高地震前兆信息的可靠性和多樣性,是推進(jìn)地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力和水平

提升的有效途徑。

(1)提高地震前兆信息捕獲能力的需求

有效捕獲盡可能多的震前觀測(cè)異常，并有效識(shí)別其相應(yīng)時(shí)空演化特征，

是實(shí)現(xiàn)震前有效的中短期預(yù)報(bào)的基本前提。地下流體能有效反應(yīng)地殼介質(zhì)應(yīng)

力應(yīng)變狀態(tài)、深淺部物質(zhì)運(yùn)移及斷層活動(dòng)信息，在可能發(fā)生強(qiáng)震的區(qū)域及其

周邊布設(shè)一定密度的觀測(cè)站網(wǎng)，獲取與地震孕育發(fā)生過(guò)程有關(guān)的地下流體觀

測(cè)異常，可有效提高地震短臨預(yù)報(bào)能力。

(2)提高地震前兆信息可靠性的需求

地震孕育發(fā)生是一個(gè)與地下流體活動(dòng)密切相關(guān)的復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程，疊

加地殼深部觀測(cè)困難以及地表觀測(cè)干擾因素較多等原因，推進(jìn)地下流體多測(cè)

項(xiàng)綜合觀測(cè)，可有效增強(qiáng)地下流體觀測(cè)異常之間的相互映證，有助于揭示孕

震區(qū)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)一滲流場(chǎng)一溫度場(chǎng)一化學(xué)場(chǎng)的協(xié)調(diào)特征和耦合作用，有效增

強(qiáng)地震前兆信息的可靠性。

2.2地震科學(xué)研究的需求

地震孕育發(fā)生過(guò)程中常伴隨地下流體活動(dòng)，同時(shí)斷層及附近的地下流體

活動(dòng)也可加速地震的發(fā)生。為監(jiān)視跟蹤并研究分析地下流體活動(dòng)與地震孕育

發(fā)生過(guò)程的關(guān)系，需要在地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件清楚的區(qū)域，加密地下流

體觀測(cè)站網(wǎng)，動(dòng)態(tài)監(jiān)視地震孕育發(fā)生過(guò)程中地下流體活動(dòng)信息，建立基于構(gòu)

造動(dòng)力學(xué)、地下水動(dòng)力學(xué)、熱動(dòng)力學(xué)和地球化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論的地下流體深淺

7

部耦合模型，深化地震地下流體響應(yīng)和作用機(jī)理的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

2.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的需求

諸多自然災(zāi)害的發(fā)生與水密切相關(guān)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的地下流體站網(wǎng)，在充

分滿足地震預(yù)報(bào)需求的同時(shí)，還可服務(wù)于水資源合理開(kāi)發(fā)利用，助力地下水

資源評(píng)價(jià)、地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用、區(qū)域地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)，以及其它自然災(zāi)害防治，

有效服務(wù)于國(guó)民生產(chǎn)安全與社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

8

第三章問(wèn)題與不足

我國(guó)地下流體觀測(cè)雖然取得長(zhǎng)足進(jìn)步，在地震預(yù)報(bào)實(shí)踐和科學(xué)研究中發(fā)

揮著重要的作用，但現(xiàn)有站網(wǎng)與我國(guó)防震減災(zāi)需求相比仍有較大差距,還不

能滿足當(dāng)前地震預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和科學(xué)研究實(shí)際需求。

3.1部分強(qiáng)震多發(fā)區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)稀疏

我國(guó)地下流體站網(wǎng)在空間分布上存在著明顯的東密西疏現(xiàn)象，強(qiáng)震大震

多發(fā)頻發(fā)的南北地震帶、天山地震帶和青藏高原周緣等地區(qū)，觀測(cè)站數(shù)量嚴(yán)

重不足，無(wú)法有效捕獲地下流體異常及其時(shí)空遷移特征，不足以支撐地震重

點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)、地震重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)等重點(diǎn)地區(qū)（以下簡(jiǎn)稱重點(diǎn)地區(qū)）的地震短

臨預(yù)報(bào)實(shí)踐。

3.2測(cè)項(xiàng)之間相互映證不夠

地震孕育過(guò)程中的地下流體活動(dòng)常伴隨復(fù)雜的物理和化學(xué)響應(yīng)，但當(dāng)前

我國(guó)地下流體站網(wǎng)中仍有部分觀測(cè)站僅布設(shè)單一測(cè)項(xiàng)，同一構(gòu)造單元或斷層

缺乏點(diǎn)面結(jié)合的多測(cè)項(xiàng)協(xié)同觀測(cè)，缺少不同學(xué)科、不同測(cè)項(xiàng)之間的相互映證，

致使無(wú)法準(zhǔn)確判斷地下流體觀測(cè)異常是否與斷層活動(dòng)相關(guān)、是否與未來(lái)可能

發(fā)生地震相關(guān)，進(jìn)而一定程度影響了地震短臨預(yù)報(bào)成效。

3.3觀測(cè)環(huán)境面臨嚴(yán)重干擾

部分地下流體觀測(cè)點(diǎn)的抗干擾能力較弱，易受大氣降水、農(nóng)田灌溉、地

下水開(kāi)采等環(huán)境干擾影響，特別在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)突飛猛進(jìn)的新形勢(shì)下，工業(yè)

和人類活動(dòng)對(duì)地下流體觀測(cè)的干擾越發(fā)嚴(yán)重。一方面，部分預(yù)測(cè)效能良好的

觀測(cè)站受環(huán)境干擾和人為活動(dòng)的影響，不得不面臨改造、遷移或停測(cè)；另一

方面，對(duì)地下流體觀測(cè)異常識(shí)別判定提出了更高要求，通常需要開(kāi)展干擾因

素排除、異常成因分析等工作才能判定是否為地震前兆異常。

9

3.4自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)儲(chǔ)備不足

由于我國(guó)自主研發(fā)的地下流體化學(xué)量自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)尚不成熟，在長(zhǎng)期

穩(wěn)定性方面還難以滿足復(fù)雜環(huán)境下的觀測(cè)需求，尤其是采用自動(dòng)脫氣技術(shù)的

氣體化學(xué)量觀測(cè)及其輔助手段，例如，氣氨、氣汞等自動(dòng)化觀測(cè)資料的數(shù)據(jù)

質(zhì)量、長(zhǎng)期穩(wěn)定性及預(yù)報(bào)效能明顯低于人工觀測(cè)的水氫、水汞。在未來(lái)可見(jiàn)

的時(shí)間內(nèi)，氫、汞等測(cè)項(xiàng)可能仍需以人工觀測(cè)為主。

10

第四章設(shè)計(jì)思路和目標(biāo)

以提升地下流體觀測(cè)對(duì)強(qiáng)震大震短臨預(yù)報(bào)支撐能力為核心目標(biāo)，堅(jiān)持效

能優(yōu)先，擇優(yōu)發(fā)展預(yù)報(bào)效能較好的測(cè)項(xiàng)，科學(xué)分類設(shè)計(jì)地下流體觀測(cè)站網(wǎng)，

配置穩(wěn)定可靠的儀器設(shè)備，確保產(chǎn)出高精度、高分辨率的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。省級(jí)及

市縣地下流體站網(wǎng)可參照本規(guī)劃，根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整測(cè)項(xiàng)和儀器配置。

4.1設(shè)計(jì)思路

4.1.1點(diǎn)線面結(jié)合、分類設(shè)計(jì)

按照功能定位，將地下流體觀測(cè)站分為基準(zhǔn)站和基本站兩類。基準(zhǔn)站為

站網(wǎng)骨干〃點(diǎn)〃，布設(shè)于活動(dòng)塊體邊界帶的關(guān)鍵構(gòu)造部位，準(zhǔn)確獲取反應(yīng)斷層

活動(dòng)的信息，同時(shí)為基本站觀測(cè)異常識(shí)別提供校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。基本站主要沿7、8

級(jí)地震相對(duì)集中分布的活動(dòng)塊體邊界帶密集布設(shè)成〃線〃，兼顧活動(dòng)塊體內(nèi)部

布設(shè)成〃面〃，獲取地下流體觀測(cè)異常，為地震短臨預(yù)報(bào)提｛共重要支撐依據(jù)。

4.1.2效能優(yōu)先、穩(wěn)步發(fā)展

依據(jù)中國(guó)震例總結(jié)認(rèn)識(shí)和地震短臨預(yù)報(bào)成功經(jīng)驗(yàn)，兼顧國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，

摒棄貪多求全思維，選擇預(yù)報(bào)效能較好、觀測(cè)技術(shù)相對(duì)成熟，且已具一定觀

測(cè)規(guī)模的水位、水溫、氫等作為優(yōu)先發(fā)展的測(cè)項(xiàng)。結(jié)合當(dāng)前觀測(cè)技術(shù)實(shí)際，

對(duì)水位、水溫等觀測(cè)技術(shù)相對(duì)成熟的，采用自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)；對(duì)氫等自動(dòng)化

觀測(cè)技術(shù)尚不成熟的，仍采用人工觀測(cè)。同時(shí)，適當(dāng)引入有應(yīng)用前景的新觀

測(cè)技術(shù)。

4.1.3因地制宜、合理布設(shè)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件，優(yōu)選可反映斷層活動(dòng)狀態(tài)的承壓井

和上升泉為觀測(cè)場(chǎng)地，因地制宜布設(shè)地下流體觀測(cè)站及測(cè)項(xiàng)。通過(guò)基準(zhǔn)站多

測(cè)項(xiàng)相互映證，確保震前可獲得真實(shí)、可靠的地下流體觀測(cè)異常。通過(guò)密集

布設(shè)的基本站測(cè)項(xiàng)，確保震前可獲得一定數(shù)量、多種類的地下流體觀測(cè)異常。

臺(tái)站建設(shè)嚴(yán)控觀測(cè)汰境和選址條件，盡可能避免各類干擾源。

11

4.2設(shè)計(jì)目標(biāo)

最大限度解決當(dāng)前重點(diǎn)地區(qū)觀測(cè)站稀疏、前兆信息捕獲能力不足和環(huán)境

干擾嚴(yán)重等問(wèn)題，按照效能優(yōu)先、因地制宜和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)思路，科學(xué)規(guī)劃地

下流體觀測(cè)站網(wǎng)布局，建設(shè)覆蓋我國(guó)大陸重點(diǎn)地區(qū)的地下流體觀測(cè)站網(wǎng)，實(shí)

現(xiàn)主要活動(dòng)塊體邊界帶斷層活動(dòng)地下流體信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)視，力爭(zhēng)在我國(guó)大陸

重點(diǎn)地區(qū)6級(jí)以上地震發(fā)生前，科學(xué)識(shí)別地下流體觀測(cè)異常，切實(shí)為地震短

臨預(yù)報(bào)實(shí)踐提供依據(jù)支撐。同時(shí)，能夠穩(wěn)定獲取地震孕育發(fā)生過(guò)程中的高信

噪比、高分辨率的地下流體觀測(cè)信息，為地震科學(xué)研究和防災(zāi)減災(zāi)現(xiàn)代化建

設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和觀測(cè)技術(shù)支撐。

第五章站網(wǎng)設(shè)計(jì)

堅(jiān)持需求引領(lǐng)和問(wèn)題導(dǎo)向相結(jié)合，遵循統(tǒng)一設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求，確

?；鶞?zhǔn)站觀測(cè)信息真實(shí)可靠、基本站觀測(cè)信息豐富多樣，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)地區(qū)地下

流體異常信息動(dòng)態(tài)監(jiān)視，產(chǎn)出高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)和高信度觀測(cè)異常，最大限度

滿足地震短臨預(yù)報(bào)實(shí)踐需要。

5.1觀測(cè)站分類

依據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象和功能目標(biāo)將地下流體觀測(cè)站分為基準(zhǔn)站和基本站兩大類。

基準(zhǔn)站以準(zhǔn)確獲取關(guān)鍵構(gòu)造部位與深淺部斷層活動(dòng)相關(guān)的觀測(cè)異常為目標(biāo)，

并為基本站觀測(cè)異常識(shí)別提供校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)?；菊疽源罅揩@取與地震孕育發(fā)生

過(guò)程相關(guān)的觀測(cè)異常為目標(biāo)，服務(wù)地震前兆信息提取與短臨預(yù)報(bào)實(shí)踐。

5.1.1基準(zhǔn)站

采用多學(xué)科聯(lián)合觀測(cè)和多測(cè)項(xiàng)對(duì)比觀測(cè)的模式，通過(guò)不同學(xué)科、不同測(cè)

項(xiàng)相互映證，確保準(zhǔn)確獲取真實(shí)的地下流體動(dòng)態(tài)變化^可靠的斷層活動(dòng)信息。

我國(guó)大陸建成100個(gè)左右的地下流體觀測(cè)基準(zhǔn)站，分布如圖5.1所示。

布設(shè)碰：根據(jù)歷史強(qiáng)震大震活動(dòng)分布和區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、水文地質(zhì)條件,

在活動(dòng)地塊邊界帶關(guān)鍵構(gòu)造部位布設(shè)地下流體基準(zhǔn)站。以捕獲6級(jí)以上地震

前的地下流體觀測(cè)異常為目標(biāo)，大陸東部重點(diǎn)地區(qū)基準(zhǔn)站間距一般不超過(guò)200

千米，大陸西部重點(diǎn)地區(qū)基準(zhǔn)站的間距一般不超過(guò)300千米。

觀測(cè)場(chǎng)地：由一個(gè)或多個(gè)觀測(cè)場(chǎng)地組成，場(chǎng)地類型包括觀測(cè)井和觀測(cè)泉

兩類。觀測(cè)井應(yīng)為深層承壓自流井，觀測(cè)泉為富含深部物質(zhì)來(lái)源的上升泉；

場(chǎng)地觀測(cè)環(huán)境干擾少，應(yīng)選擇具備測(cè)震、地殼形變等其他學(xué)科測(cè)項(xiàng)的場(chǎng)地，

以便開(kāi)展多學(xué)科多測(cè)項(xiàng)綜合分析。

觀測(cè)項(xiàng)目：

(1)井水位、水溫、流量等水物理測(cè)項(xiàng)，采用自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)方式。

(2)水氨、水汞、水質(zhì)、氣體等水化學(xué)測(cè)項(xiàng)，采用人工取樣后送實(shí)驗(yàn)室

13

檢測(cè)方式。

儀器配■:

(1)水物理觀測(cè)設(shè)備：水位儀、水溫儀、流量?jī)x等。

(2)水化學(xué)觀測(cè)設(shè)備：測(cè)氫儀、測(cè)汞儀、離子色譜儀、氣相色譜儀等。

(3)輔助觀測(cè)設(shè)備：氣象三要素觀測(cè)儀、水化學(xué)取樣器等。

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圖5.1中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)基準(zhǔn)站分布

主要產(chǎn)品：

(1)自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)婁嫄產(chǎn)品：水物理時(shí)序類觀測(cè)婁嫄及輔助測(cè)項(xiàng)數(shù)據(jù)。

(2)人工檢測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品：水化學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果。

5.1.2基本站

采用點(diǎn)線面結(jié)合的觀測(cè)模式，發(fā)揮基準(zhǔn)站骨干點(diǎn)的作用，沿主要活動(dòng)塊

體邊界帶密集布設(shè)，覆蓋大陸重點(diǎn)地區(qū)，形成點(diǎn)多面廣的站網(wǎng)布局，確保大

量獲取高質(zhì)量、高分辨率的地下流體觀測(cè)異常。建成1000個(gè)左右的地下流體

觀測(cè)基本站，分布如圖5.2所示。

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圖5.2中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)基本站分布

布設(shè)體據(jù)：根據(jù)區(qū)域歷史強(qiáng)震活動(dòng)、地下流體出露方式和埋藏條件等實(shí)

際，在重點(diǎn)地區(qū)活動(dòng)塊體邊界帶及活動(dòng)塊體內(nèi)部布設(shè)地下流體基本站，間距

一般不超過(guò)100千米。

觀測(cè)場(chǎng)地：以單點(diǎn)自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)為主，場(chǎng)地類型主要包括觀測(cè)井和觀

測(cè)泉兩類，觀測(cè)井為承壓觀測(cè)井，觀測(cè)泉為上升泉。應(yīng)選擇適合多測(cè)項(xiàng)共址

觀測(cè)的場(chǎng)地，以便開(kāi)展地下流體多測(cè)項(xiàng)對(duì)比分析。

觀涌項(xiàng)目：根據(jù)場(chǎng)地條件，因地制宜開(kāi)展水位、水溫、流量等水物理測(cè)

項(xiàng)，采用自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)方式。在無(wú)需脫氣裝置即可集氣獲取足量逸出氣體

的井或泉，可開(kāi)展氨、汞等逸出氣體自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)。

儀器配置：

(1)水物理觀測(cè)設(shè)備：水位儀、水溫儀、流量?jī)x等。

(2)輔助觀測(cè)設(shè)備：氣象三要素觀測(cè)儀。

主要產(chǎn)品：自動(dòng)化連續(xù)產(chǎn)出地下流體時(shí)序類觀測(cè)數(shù)據(jù)及輔助測(cè)項(xiàng)數(shù)據(jù)。

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5.1.3新技術(shù)新方法應(yīng)用

為滿足震情監(jiān)視跟蹤研判和地震科學(xué)研究需要，依托地下流體觀測(cè)基準(zhǔn)

站，大力推進(jìn)新技術(shù)新方法探索實(shí)踐，穩(wěn)步推進(jìn)地下流體化學(xué)量自動(dòng)化觀測(cè)

替代人工觀測(cè)，獲取更為豐富、時(shí)效性更高的觀測(cè)信息。

(1)鼓勵(lì)研發(fā)新型氣體數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)，推動(dòng)地下流體化學(xué)量自動(dòng)化、

智能化觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

(2)研發(fā)低成本的斷層氣和溫度自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)，發(fā)展斷層氣體和地溫的

密集臺(tái)陣式監(jiān)測(cè)方法與布網(wǎng)技術(shù)。

(3)鼓勵(lì)研發(fā)基于北斗通信的地震地下流體綜合觀測(cè)技術(shù)，開(kāi)展不同層

位深井綜合觀測(cè)技術(shù)研究；進(jìn)一步加強(qiáng)流體公用技術(shù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研發(fā)，探索

具有現(xiàn)場(chǎng)自診斷傳感技術(shù)研發(fā)。

5.2主要指標(biāo)

5.2.1覆蓋度指標(biāo)

到203()年，擬建成1()()個(gè)左右地下流體基準(zhǔn)站,建成1()0()個(gè)左右地下

流體基本站，地下流體站分布情況如圖5.3所示°

地下流體測(cè)項(xiàng)從12()()余項(xiàng)增加至約200()項(xiàng)，其中，井水位觀測(cè)從37()

項(xiàng)增加至約600項(xiàng)，水溫觀測(cè)從394項(xiàng)增加至約800項(xiàng)，水氫觀測(cè)從90項(xiàng)增

加至約300項(xiàng)。通過(guò)地下流體站網(wǎng)建設(shè)，不僅有效提升重點(diǎn)地區(qū)地下流體觀

測(cè)的覆蓋度(表5.1)，多測(cè)項(xiàng)共址觀測(cè)、相互映證的點(diǎn)面結(jié)合布局方式還可

大幅提升地下流體觀測(cè)異常的真實(shí)性、可靠性，為重點(diǎn)地區(qū)強(qiáng)震大震短臨預(yù)

報(bào)提供重要支撐依據(jù)。

16

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圖5.3中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)分布

表5.1中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)覆蓋度指標(biāo)

觀測(cè)站類型當(dāng)前2030年

相對(duì)均勻覆蓋至我國(guó)大陸活動(dòng)地塊

地下流體基準(zhǔn)站具備基準(zhǔn)站功能的觀測(cè)站11邊界帶涉及的重點(diǎn)地區(qū)，特^是歷史

（100個(gè)左右）個(gè)，儀覆土11個(gè)省市區(qū)。強(qiáng)震大震多發(fā)頻發(fā)地區(qū)和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)

較高的地區(qū)。

當(dāng)前548個(gè)觀測(cè)站中428個(gè)已

具備基本站功能，南1ti也震帶

中段、天山地震帶等重點(diǎn)地區(qū)南dbt也震帶、天山地震帶觀測(cè)站明顯

地下流體基本站

觀測(cè)站分布稀疏,南dbite震帶加密，重點(diǎn)地區(qū)觀測(cè)站間距縮小至

（1000個(gè)左右）

觀測(cè)站平均間距約140千米，50-100千米。

天山地震帶觀測(cè)站平均站間

品陛勺190千米。

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5.2.2精準(zhǔn)度指標(biāo)

地下流體站網(wǎng)通過(guò)已有站點(diǎn)優(yōu)化改造與升級(jí)、站點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，保障觀

測(cè)高精度、高分辨力和長(zhǎng)期穩(wěn)定，進(jìn)一步提升觀測(cè)結(jié)果的可靠性和觀測(cè)異常

識(shí)別的準(zhǔn)確性。精準(zhǔn)度指標(biāo)如表5.2所示。

表5.2中國(guó)地下流體監(jiān)測(cè)站網(wǎng)主要精準(zhǔn)度指標(biāo)

指標(biāo)當(dāng)前2030年

觀測(cè)精度優(yōu)于2厘米觀測(cè)精度優(yōu)于1厘米

水位

年漂移量不大于2厘米年漂移量不大于1厘米

觀測(cè)結(jié)果觀測(cè)精度優(yōu)于0.05℃觀測(cè)精度優(yōu)于0.01℃

水溫

的可靠性年漂移量不大于0.01℃年漂移量不大于0.001℃

準(zhǔn)確度（KSD）優(yōu)于10%準(zhǔn)確度（RSD）優(yōu)于10%

水氨

年穩(wěn)定性（K值變化量）小于10%年穩(wěn)定性（K值變化量）小于5%

200千米范圍內(nèi)測(cè)點(diǎn)數(shù)約為3200千米范圍內(nèi)測(cè)點(diǎn)數(shù)大于5

東部地區(qū)