1、石小磊，李良辉，王俊，等.蚌埠监测中心井水位短时升高成因探究 J.地震科学进展,2023,53(6):261-267.doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-134ShiXL,LiLH,WangJ,etal.Studyonthecauseofshort-termriseofwaterlevelinBengbumonitoringcenterwellJ.ProgressinEarthquakeSciences,2023,53(6):261-267.doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-134蚌埠监测中心井水位短时升高成因探究*石小磊1,2)李良辉1)王俊2,3)孙亮
2、亮4)张伟峰4)潘洁4)1)蚌埠市应急管理局，安徽蚌埠2330002)安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽蒙城2335003)地下结构探测与震灾风险防范安徽省重点实验室（筹），安徽合肥2300314)安徽省地震局蚌埠地震监测中心站，安徽蚌埠233000摘要本文在蚌埠监测中心井水位长时上升的研究基础上，对蚌埠监测中心井 20172020 年水位出现的 59 次短时间升高进行分析。通过选取不同时段的降雨参数，建立多元回归方程，研究显示，水位59 次短时升高与降雨部分参数有一定的影响关系。结合蚌埠周边 ML2.0 以上震例和 13 次无降雨事件分析结果认为，蚌埠周边以 ML2.03.0 地震
3、为主，地壳应力释放稍弱，且对蚌埠地下流体的影响幅度不大。ML3.0 以上地震主要发生在皖西部和郯庐断裂带附近，地震活动性强，对蚌埠地下流体观测数据的变化幅度大，且持续时间更长。由此得出水位短时上升在排除降雨因素影响的同时还与蚌埠地区地壳应力变化有关系，可见蚌埠监测中心井具有一定的预测效能，能够反映蚌埠周边地区地震应力场变化，对于地震前兆观测数据的分析预报研究具有重要的意义。关键词降雨；水位；多元回归；地震中图分类号：P315.63文献标识码：A文章编号:2096-7780(2023)06-0261-07doi：10.19987/j.dzkxjz.2022-134Study on the cau
4、se of short-term rise of water levelin Bengbu monitoring center wellShi Xiaolei1,2),Li Lianghui1),Wang Jun2,3),Sun Liangliang4),Zhang Weifeng4),Pan Jie4)1)BengbuEmergencyManagementBureau,AnhuiBengbu233000,China2)AnhuiMengchengNationalGeophysicalObservatory,AnhuiMengcheng233500,China3)AnhuiKeyLaborat
5、oryofSubsurfaceImagingDetectionandEarthquakeHazardRiskPrevention(underpreparation),AnhuiHefei230031,China4)BengbuEarthquakeMonitoringCenterStationofAnhuiEarthquakeAgency,AnhuiBengbu233000,ChinaAbstractBasedonthepreviousstudyonthelong-termriseofwaterlevelinBengbumonitoringcenterwell，weanalyze59short-
6、timerisesofthewaterlevelinBengbumonitoringcenterwellfrom2017to2020.Byselectingrainfallparametersindifferentperiodsandestablishingmultipleregressionequations，theresultsshowthatthereisacertain*收稿日期：2022-09-02；采用日期：2022-12-26。基金项目：安徽省地震局科研合同制课题（202202、202303）资助。第一作者：石小磊（1989-），女，工程师，主要从事地震监测预报工作。E-mail
7、：。通信作者：李良辉（1988-），男，工程师，主要从事地震监测预报工作。E-mail：。第53卷第6期地震科学进展Vol.53No.62023年6月ProgressinEarthquakeSciencesJun.,2023relationshipbetween59short-termriseofwaterlevelandsomerainfallparameters.AccordingtotheanalysisresultsofearthquakecasesaboveML2.0and13nonrainfalleventsaroundBengbu，thesurroundingareaofBeng
8、buismainlyaffectedbyML2.03.0earthquakes，withslightlyweakercrustalstressreleaseandminimalimpactonundergroundfluidsinBengbu.EarthquakesaboveML3.0mainlyoccurredinthewestofAnhuiProvinceandneartheTanlufaultzone，withstrongseismicactivity.TheobservationdataofundergroundfluidinBengbuchangedgreatlyandlastedl
9、onger.Itisconcludedthattheshort-timeriseofwaterlevelisrelatedtothechangeofcrustalstressinBengbuareawhileexcludingtheinfluenceofrainfall.ItcanbeseenthatBengbumonitoringcenterwellhasacertainpredictionefficiency，whichcanreflectthechangesofseismicstressfieldaroundBengbu，andisofgreatsignificancefortheana
10、lysisandpredictionofearthquakeprecursorobservationdata.Keywordsrainfall;waterlevel;multipleregression;earthquake引言地下流体观测是我国地震监测预报科学研究领域重要的地震前兆观测手段，前人学者对流体与地震之间的关系做过大量的科学研究，流体动态主要受大气降水、地壳应力变化等多种因素制约1-2。水位动态受多种气象因素影响，尤其是降雨，它对井水位的影响较为直接，是影响水位动态变化的一个主要因素，所以对降雨与水位变化的关系上的研究分析较多3-6。由于降雨这一因素本身对水位的影响受降雨量、降雨强
11、度、入渗系数等多种条件影响，具有复杂多变性，在流体学科预测预报中去除降雨对井水位的干扰一直是一个复杂的研究课题7。在对监测中心井水位出现的长时间持续升高的研究分析的基础上8，本文对蚌埠监测中心井在相同时间尺度下出现的 59 次水位短时升高进行分析，继续探究水位与降雨、地应力之间的相关性；同时选取蚌埠周边 ML2.0以上地震目录分析，通过震例来检验蚌埠流体观测与蚌埠区域应力场之间是否存在影响关系，为今后蚌埠区域的地震前兆观测数据分析提供有力的科学依据。1蚌埠区域地质背景和观测井条件在地震地质环境上，蚌埠市位于大华北地震区南缘，郯庐断裂带从五河县境内斜穿而过，对该区地震活动起主要控制作用；区域内其
12、他断裂带主要有：涡河断裂、固镇怀远断裂、太和五河断裂、临泉刘府断裂、阜阳凤台断裂、自来桥来安断裂。蚌埠监测中心井距离郯庐大断裂较近，次级断裂较发育，区域地质构造单元属于中朝准地台华北地块南缘蚌埠台穹。该井地处安徽省蚌埠市延安路西侧老虎山南段缓坡平地，位于山岩体的中东部。周边有断裂带分布，处于断层之间，地质构造位置较好。以孔隙裂隙水和区域地下水补给为主，受水井附近两侧的断层影响，深部地下水径流由偏西南方向和南部方向向东北方向流动。蚌埠监测中心井观测层含水层深 115201m，为承压水，使用数字化水位仪（SWY-型）观测，2016 年 9 月投入使用，观测数据质量较好，数据连续可靠。2水位上升与降
13、雨的相关分析降雨对流体观测的影响较为复杂，在参数选择时，需要考虑雨量大小、不同时间段雨量、不同地区雨量以及不同的速率等因素，在雨水降落到地面后，又会受水文地质、地形地貌、植被等因素影响9-10，因此在数据分析上以误差结果小的参数为参考。本文利用不同的降雨参数与水位变化的关系进行多元回归分析，探究蚌埠监测中心井水位 59 次短时升高与不同降雨参数之间的关系。2.1 数据处理水位动态受季节性降雨影响，夏高冬低，本文选取水位升高期间的降雨量、降雨持续时间、最大单日降雨量、升高前期降雨量和升高阶段最高水位 5 个自变量的原始观测数据进行处理分析，并与水位升高幅度因变量建立多元回归方程，选取 20172
14、020年数据资料，经过处理提取出 59 次水位短时升高数据和区域降雨量数据（图 1，表 1）。由于水位短时升高在时间上间隔较短，经常与前一次降雨导致的水位升高变化重合，因此升高前期降雨量无论是对水位长时升高还是短时升高，相关系数均不显著，因此在对水位短时间升高的回归分析中不再考虑加入升高前期降雨量因素。降雨对水位的影响在时间上有滞后，计算水位与降雨在水位上升开始前 2 天至水位结束上升前 2 天的相关系数最大，因此选取该时间段提取数据。2.2 方程计算结果由表 1 可以看出，20172020 年 59 次水位短时上升期间，降雨量最高达到 211.1mm，水位升高幅度最高达到了 0.509m，其
15、中 59 次水位上升过程中有 13 次无降雨情况发生，把 59 次水位升高幅度与262地震科学进展2023年10.2111.0211.831201735791197.448.70水位/m月份12018357911月份12020357911月份12019357911月份降雨/mm10.9811.6612.342061030水位/m降雨/mm11.9413.0814.2258.629.30水位/m降雨/mm11.6712.7013.73122610水位/m降雨/mm图1蚌埠监测中心井水位与降雨对比图（20172020 年）Fig.1Comparisonofwaterlevelandrainfall
16、inBengbumonitoringcenterwell（20172020）表159 次水位短时升高幅度与 4 个自变量的数值变化Table1Numericalchangesoftheamplitudeof59short-timeriseofwaterleveland4independentvariables序号水位升高时间段（年-月-日）水位升高幅度/m水位升高持续时间/d升高阶段最高水位/m上升期间降雨量/mm最大单日降雨量/mm12017-01-012017-01-080.222711.23731.922.422017-01-122017-01-130.015111.252/32017-01-262017-01-270.041111.235/42017-01-282017-01-290.141111.09911.61.652017-02-032017-02-050.11211.0295.80.662017-02-162017-02-170.051110.911.71.772017-02-192017-02-200.108110.88312.50.182017-03-022017-
