鲁南地区流体监测台网优化与监测效能评估

结合鲁南地区地质构造背景,通过自主研发的高精度水位水温实时监测仪器,对地下流体监测站点软硬件设施进行升级改造,建设鲁南地区地下流体数字化监测台网。同时,构建基于层次分析法的鲁南地区地下流体监测效能评价体系,利用模糊综合评价法对各观测站点进行量化的效能评估,为进一步提升该地区地下流体监测台网监测能力提供参考意见。

地下流体台网(天津)基础资料综合管理系统研制与应用

在中国地震局监测预报司和地下流体学科技术管理组的支持下,研制了地下流体台网基础资料综合管理系统,具有基础信息质量检查、地球化学背景调查、水位检查与校测、参评清单与申报、台站变更与停测、学科质量评估问题反馈等项功能。该系统适用于地下流体台站、省级地下流体台网中心,以及国家地下流体台网中心,为做好资料收集与归档、仪器运行维护、数据跟踪分析、数据异常核实、产品产出服务等项工作提供技术支撑,为监测、预报、科研打下良好基础。

从二个地下流体典型震例论台网优化与升级

对1998年张北MS6.2与2014年鲁甸MS6.5二个地下流体的典型震例,进行前兆异常的重新筛选与异常特征的系统剖析,分析了异常与地震三要素关系,指出了异常特征与地震三要素关系的不确定性及以此实现地震预测的困难性。从场的动态监测与源的过程追踪的地震预测的科学思路出发,提出了中国地震地下流体台网的优化与升级的方向与方案,其主要内容有:1通过对现有观测井(泉)进行筛选并增建一批新观测井(泉),重建以强化场的动态监测为目标的全国地下流体基本台网,该网以地下水物理化学(水位、水温、氡、汞)观测为主,井(泉)间距在西部地区为约200km,东部地区为约100km,首都圈地区为约50km;2在天山带、南北带、郯庐地震带等地震潜在危险区,新建5~6个地下流体局部观测网,开展以捕捉M6.0以上地震的源兆与追踪其变化过程为目标的断层气体(含溶解气与土壤气)成网观测,井(泉,点)间距为约50km左右,进行突破地震短临预测的科学技术探索;3在建设上述二个层次观测网时,抓三项关键技术:进一步完善与提升现有的数字化观测技术,优化与规范观测井的内在质量,发展气体、离子、流量等测项。

山西省地下流体观测站(点)质量与效能评估

为了进一步提高地下流体台网的运行效能,为合理划分国家级和省级台站提供依据,以地下流体学科技术协调组制定的《地下流体观测站(点)质量与效能评估方案》为依据,从7个方面对山西省地下流体3个固定观测网4大测项的观测质量、效能以及各观测网存在的问题进行了评估和分析,并提出改进措施及建议。

基于孕震物理模式的断层气流动监测网络布设技术

为了解决我国地震地下流体流动监测网络布设中目前存在的一些问题,以"坚固体孕震模式"为理论基础,以西秦岭北缘断裂带为研究对象,通过高密度地下流体背景值探测,结合地壳垂直形变特征以及地震活动性特征,寻找区域活动断裂带流体与形变以及地震活动的耦合段及断层气响应的灵敏点,综合判断断裂带活动分段性。断层形变、地震活动与地下流体活动有着良好的对应性与耦合关系,震源区均表现为"断层闭锁区"特性,发震地点都显示出一种相对平静的状态。基于以上研究,形成从活动断裂带—"坚固体"闭锁段—近震区前兆场地的追踪思路,规划具有一定物理预报思想的标准化断层气流动观测方案,并建立研究区域观测网络的雏形。这对今后全国地震重点危险区流体流动监测台网布设提供技术思路,并为我国地震预报、震情跟踪及防震减灾工作提供重要依据。

地下流体台网数字化气体观测新型脱气-集气装置的研制与应用

脱气-集气装置是地震地下流体溶解气和逸出气浓度连续观测系统中必不可少的重要技术环节,装置的脱气效率和稳定性直接影响观测数据质量。根据我国地下流体观测井(泉)水位类型、水温、矿化度、流量等特征,新研制了5种脱气-集气装置,包括大流量低矿化度、小流量低矿化度、小流量高矿化度、真空脱气以及静水位井脱气-集气装置,并分别在甘肃成县台、四川姑咱海子泉、安徽庐江台、甘肃武山台、云南下关井和云南德宏芒邦井等多个台站进行了实验观测,结果表明新型脱气-集气装置基本解决了地下流体观测系统中老式脱气-集气装置易堵塞、脱气率低、脱气量不稳定等问题。

基于局部线性模型的传感器故障检测仿真

地震地下流体观测仪器传感器故障频发,如何快速、准确的检测故障点是国内外一直以来研究的课题。传统的硬件冗余法经济、人力成本太高;而传统的傅里叶变换算法又具有局限性。由于系统的复杂性,可靠故障检测与隔离(FDI)技术中非线性过程的方案往往耗时且难以实现。神经网络和模糊模型能够逼近非线性动态函数,为解决上述问题提供了有力的工具。提出一种基于小波变换的非线性过程的局部线性模型算法,并结合湖北台站地下流体数据对此算法进行仿真。结果表明上述算法在信号去噪、故障检测中效果显著,具有很广泛的应用前景,为台网仪器维护人员判断仪器故障提供了一个全新的研究方向。

地下流体站网运行管理与产品服务平台设计与实现

《地下流体站网运行管理与产品服务平台》是国家地下流体站网在线管理与产品产出的综合业务平台,基于平台的开发背景、设计思路和系统架构,以及站网监控、台网管理、质量评估、产品服务、学科综合等,详细介绍平台功能及特点。

辽宁省地下流体观测网发展过程及其映震规律

应用地球化学、水文地质及形变场的观点,结合辽宁省地下流体地震前兆观测30多年的资料,重点介绍了近20年辽宁省地下流体观测网的发展过程及其映震规律。

抑制地下流体观测数据干扰的期望最大化算法

针对地震地下流体观测数据易受观测系统、自然环境、场地环境、人为调试和不明原因等因素干扰,本文提出一种基于神经网络的地下流体观测数据干扰抑制的期望最大化算法。该方法利用噪声和信号幅度之间的统计特性差异来构建检测标准,并将包含信号和噪声的两个统计分布的混合物组成的模型拟合到数据中,然后通过期望最大化用于估计并得出数据中每个样本是否有噪声的概率(即可能性)。只有那些可能性大于特定阈值的样本才被认为是噪声。结合湖北地震台地下流体观测数据实例进行仿真实验,并与传统神经网络和小波分析算法对比。结果表明该算法能起到更好抑制噪声的目的,具有明显的优越性。

广东地震地下流体监测网质量与效能分析

依据流体学科相关评价标准,从广东地下流体观测网观测环境、观测仪器、观测质量和预测应用方面着手,结合地下流体学科台网中心提供的台站网运行监控和质量监控情况,对地下流体观测网每个观测站的观测环境、仪器的运行情况、观测仪器产出的数据的质量及其预测应用情况进行了评估。结果显示,观测站观测环境满足二类台站居多;观测数据运行率为优秀者占比:水位、水温和氡各为77.8%、63.6%和100.0%;流体仪器数据完整率全部为优秀;预测应用效能井水位和氡均为良好,水温有88.9%为良好。通过评估,较全面地分析了广东地下流体观测网存在的问题,并针对存在的不足提出改进措施及建议。

基于离散裂隙网络法的地下石油洞库洞室间水封性评价

为研究地下水封石油洞库洞室间水封性,依托黄岛地下水封石油洞库工程,采用离散裂隙网络法进行了7个不同工况的分析,分别获得了在不同水幕压力、洞室间液面差、洞室间距和裂隙倾角条件下的地下水头分布和流体渗流情况。研究结果表明:水幕压力增大、洞室间液面差减小与洞室间距增大均会改善洞库水封性;裂隙网络中裂隙倾角的变化会影响围岩的渗透张量,从而改变裂隙网络中地下水的渗流路径,继而影响地下水封石油洞库洞室间水封性;仅靠增加水幕系统压力并不能保证洞室间水封性,地下水封石油洞库相邻洞室水封设计应综合考虑储油情况、洞室间距、裂隙倾角等因素。