CN110412646B - 一种地震前兆参数获取方法及临震预测方法 - Google Patents
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Abstract
一种地震前兆参数获取方法，包括：在陆地上规避水源扰动地区建台站；采用消减地表水文干扰工艺进行测量；长期采集真实的或等效的大地含水率参数；选择稳定的量值作为基准值；选择明显增减时量值作为异常值；采用异常值与基准值的差值获得动态响应值；选择数据明显增减时段为动态响应时间；认定大地含水率动态响应值及动态响应时间为确定性前兆参数。一种临震预测方法，包括：依据大地含水率动态响应值幅度或动态响应时间预测震级；依据时间与震级的联动关系预测临震时间；仅有一个台站时以该地区含水率参数联动响应范围确定地震区域，当多个台站呈网格分布时依据动态响应值最大的位置给出地震发生的预测地点。
Description
技术领域
本发明涉及地震预测预报领域，具体地，涉及一种地震前兆参数获取方法及临震预测方法。
背景技术
地震预测预报需要前兆参数，目前使用地壳形变、重力、地应力、地磁、地电、地热、地层气体化学成分、地表水文动态、气象异常、等理化参数来研究和预报地震。然而，这类型理化参数震前异常仅仅在某次地震中偶然出现，不具有多数地震发生前必然出现的共性，因此，目前使用的前兆参数都属于非确定性前兆参数。
目前使用的临震预测预报方法都是建立于非确定性前兆参数的基础之上，都存在的共同不足之处就是漏报误报率极高，都无法满足地震预测预报的基本需求。
地震预测预报领域亟待获取一种确定性前兆参数，亟待在确定性前兆参数的基础上建立高符合率的预测预报方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种确定性前兆参数的获取方法及在确定性前兆参数基础上建立起来的地震临震预测方法，临震预测方法能够按照现有行业需求提供地震预报需要的时间、地点、震级三要素，从而为准确预报地震提供可靠依据。
为了实现上述目的，本发明提供一种确定性前兆参数获取方法，该方法包括：在陆地上规避湖泊、河流、水库、地下水开发、地下注水、油气开采、等这一类水源扰动地区，建立前兆参数测量台站；测量台站采用消减地表水文动态干扰的特别工艺进行测量；测量台站长期采集真实的大地含水率参数或等效含水率参数；在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据稳定时期的量值作为基准值；在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据明显增减时的量值作为异常值；采用异常值与基准值的差值或比值或差值比的常规计算获得大地含水率动态响应值；在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据明显增减时的时段作为大地含水率动态响应时间；认定大地含水率动态响应值及大地含水率动态响应时间为确定性地震前兆参数。
所述消减地表水文动态干扰的特别工艺可以选择在地表水文动态干扰层以下的目标地层直接采集信息的常规测量技术，也可以选择加大深部信息分量降低地表水文干扰信息分量占比的常规测量技术。
所述等效含水率参数是在现有测量学的声、电、重、核相关物理量中选择适宜采集的能够与大地含水率参数进行数学转换的应用效果可相互替代的参数。本发明还提供一种临震预测方法中的震级确定方法，包括：
利用本发明提供的一种确定性前兆参数获取方法获得大地含水率动态响应值及大地含水率动态响应时间；依据大地含水率动态响应值超越预设的门槛幅度提示进入孕震期；一种选择是依据孕震期内大地含水率动态响应值幅度高值与震级正相关的机理预测震级；另一种选择是依据大地含水率动态响应时间与震级正相关的机理预测震级。
所述预设的门槛幅度是在测量台站相关设施锁定之后现场测量给出的，建议起始阶段使用基准值的1％作为门槛幅度，后续工作中依据实测数据微调校正精度。
所述动态响应值幅度高值是在孕震期内的所有日均值数据中选择两个最高值平均后得出。
所述动态响应值幅度高值与震级正相关是在台站相关设施锁定之后才能将正相关量化给出的，其正相关粗略应用方式是超越基准值1％-小于2％有感地震、2％-小于3％中强地震、3％-小于4％强震、4％及4％以上大地震，量化关系需要依据实测数据逐渐修补后才能提高准确度。
所述动态响应时间与震级正相关是从确定孕震开始每天增加M0.5级，未来改变为以小时计算能够提高准确度。
本发明还提供一种临震预测方法中的时间确定方法，包括：
利用本发明提供的一种确定性前兆参数获取方法取得大地含水率参数的动态响应值及动态响应时间；依据动态响应值超越预设的门槛幅度提示进入孕震期；进入孕震期后根据本发明提供的震级确定方法获得震级信息，再根据时间与震级的联动关系预测后续地震的临震时间。当预测震级到达M4.5级(灾害性地震预报起点)时，预测未来9天之内发震符合率很高且满足现有地震行业公认的临震预测时间要求。
本发明还提供一种临震预测方法中的地点确定方法，包括：
利用本发明提供的一种确定性前兆参数获取方法取得大地含水率参数的动态响应值；依据动态响应值超越预设的门槛幅度提示监测区域进入孕震期；若监测地区仅有一个台站测量时，认定该地区含水率参数联动响应范围为地震区域，当监测地区多个台站呈网格分布测量时，依据动态响应值最大的位置给出地震发生的预测地点。
所述含水率参数联动响应范围是在台站建设初期采用另一套仪器在台站周边与台站仪器同步监测，取得多次变换方位及距离的测量数据后，用实测数据圈定大地含水率参数联动响应范围；缺乏实测数据圈定大地水率参数联动响应范围的台站，建议使用以台站位置为中心、以150Km至300Km为半径的椭圆形态圈定地震区域，其中300KM为与附近断层平行方向，150Km为与附近断层垂直方向。
在本发明中，发现了构造地震孕育过程与大地含水率变化呈伴生特性这一重要物理现象，从而提供出一种确定性前兆参数，进而为基于大地含水率来预测构造地震奠定了坚实的理论基础。
在本发明中，还发现了含水率动态值幅度与震级正相关、含水率动态值高位持续时间与震级正相关、含水率动态值高位持续时间与随后的发震时间密切相关这三个重要物理现象，从而为本发明形成临震预测方法并提供时间、地点、震级三要素奠定了坚实的理论基础。
另外，在本发明提供的时间、地点、震级三要素中，其中任何一个要素都能够独立应用，从而为地震监测中针对不同的目标需求提供了对应的地震预报依据。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了一种确定性前兆参数形成机理的框架图；
图2示出了一次7级大地震预测中实际采集的物理参数图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。完整的一种确定性前兆参数的获取方法包括：寻找并确认地震孕育过程必然产生的地震孕育伴生物理参数；地震孕育伴生物理参数的有效测量采集方式；确定性前兆参数的具体获取方式。
下面首先描述地震孕育伴生物理参数的寻找方式，以为利用地震孕育伴生物理参数来获取确定性前兆参数提供理论依据。
图1示出了一种确定性前兆参数形成机理的框架图。如图1所示，在构造型地震孕育过程中，其动力来源主要是板块运移水平挤压或岩浆顶拱垂直挤压，挤压的结果必然导致地层孔隙度降低，地层孔隙度降低必然会将潜水面以下孔隙内多余的水量挤出，被挤出的水因向下无通路水平方向无压差而被迫向上运移，向上运移的水必然增加上部地层的含水率参数量值，上部地层的含水率参数动态量值就是本发明寻找并确认的地震孕育伴生物理参数。
大地含水率参数的测量采集方式在现有技术中可选择途径较多，直接采集的大地含水率参数及通过其它相关大地物理参数转换而间接获得的大地含水率参数都等同于地震孕育伴生物理参数。本发明优选使用“电容率频散度测量方法”(中国专利：ZL 201310149092.5)中提供的电容率频散度测量技术来间接获取大地含水率参数，大地电容率频散度参数与大地含水率参数之间只存在一个转换系数，当实际应用目标量值为动态百分比时，采用大地频散度参数与大地含水率参数完全等价。
依据动态的大地电容率频散度参数等同于动态的大地含水率参数等同于动态的地震孕育伴生物理参数等同于孕震进程的逻辑链条奠定采集方式的理论基础。在本实施例中，大地电容率频散度参数测量采集方式就是地震孕育伴生物理参数的有效测量采集方式。
获取确定性前兆参数的具体实施方式是：在陆地上规避湖泊、河流、水库、地下水开发、地下注水、油气开采、等这一类水源扰动地区，建立前兆参数测量台站；测量台站采用消减地表水文动态干扰的特别工艺进行测量；测量台站长期采集真实的大地含水率参数或等效含水率参数；在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据稳定时期的量值作为基准值；在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据明显增减时的量值作为异常值；采用异常值与基准值的差值或比值或差值比的常规计算获得大地含水率动态响应值；在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据明显增减时的时段作为大地含水率动态响应时间；认定大地含水率动态响应值及大地含水率动态响应时间为确定性地震前兆参数。
所述消减地表水文动态干扰的特别工艺可以选择在地表水文动态干扰层以下的目标地层直接采集信息的常规测量技术，也可以选择加大深部信息分量降低地表水文干扰信息分量占比的常规测量技术。
所述等效含水率参数是在现有测量学的声、电、重、核等相关物理量中选择适宜采集的能够与大地含水率参数进行数学转换的应用效果可相互替代的参数。
所述大地含水率参数明显增减根据测试区的实际情况来被确定。例如，在一种实施方式中，比基准值增高1％或比基准值降低1％都认定为明显增减。
本发明提供的一种临震预测方法由既是紧密相连又是相对独立的震级确定方法、时间确定方法、地点确定方法三项技术组合构成，以下将对三项技术进行分别描述。
图2示出了一次7级大地震预测中实际采集的物理参数图。在图2中，X轴显示实际测量时间，Y轴显示实际测量的大地频散度量值，Y轴最小值0.716是本次地震预测中的基准值，Y轴刻度以基准值的1％划分为多个区间。
首先，结合图2描述一种震级确定方法中依据动态响应值幅度预测震级的具体实施方式：
图2中，7月25日至7月29日的大地频散度量值显示低位小幅波动，属于参数稳定期，其中最小值0.716确定为本次地震预测中的基准值，5天的大地频散度量值都在第一区间范围之内，给出的震级预测结论——无孕震(小于M 3.0级)；
图2中，7月30日至31日连续两天的大地频散度量值上升现象视为明显增减，明显增减超过基准值1％的量值认定为这两天的动态响应值，本监测地区的门槛幅度预设为基准值的1％，以动态响应值连续两天超越预设的门槛幅度为指标，提示7月31日起监测地区进入孕震期，给出的震级预测结论——有感地震(M3.0——M4.5级)；
图2中，8月2日至8月4日连续3天的大地频散度量值进入第三区间，提示地震孕育能量增加，给出的震级预测结论——中强震(M4.5——M6.0级)；
图2中，8月5日至8月8日连续4天的大地频散度最大量值进入第四区间，提示地震孕育能量继续增加，给出的震级预测结论——强震(M6.0——M7.0级)；8月8日晚，距测量位置254KM的九寨沟地区发生了M7.0级地震，该地震验证了依据动态响应值幅度预测震级的方法具有客观性。
其次，结合图2描述一种震级确定方法中依据动态响应时间预测震级的具体实施方式：
图2中，7月25日至7月29日的大地频散度量值显示参数稳定期；
图2中，7月30日至7月31日大地频散度量值显示监测地区进入孕震期，7月31日给出预测起始震级——M3.0级；
图2中，从8月1日起每天增加预测震级M0.5级，至8月8日止预测震级升为M7.0级；
8月8日晚，距测量位置254KM的九寨沟地区发生了M7.0级地震，该地震验证了依据动态响应时间预测震级的方法具有客观性。
依据动态响应值幅度预测震级的方法及依据动态响应时间预测震级的方法在随后的多次中小型地震观测中都获得一致的印证，显示了这两种预测震级的方法具有客观性加再现性。
所述依据动态响应值幅度或依据动态响应时间预测震级的方法涉及具体数值量化时，需要根据监测地区的实际条件进行合理修正。
根据本发明的另一个方面，描述一种临震预测方法的时间预测方法的具体实施方式：
利用本发明提供的一种确定性前兆参数获取方法取得大地含水率参数的动态响应值及动态响应时间；依据动态响应值超越预设的门槛幅度提示进入孕震期；进入孕震期后根据本发明提供的的震级确定方法获得震级信息，再根据时间与震级的联动关系预测后续地震的临震时间。
当预测震级到达M4.5级(灾害性地震预报起点)时，预测未来9天之内发震符合率很高且满足现有地震行业公认的临震预测时间要求。
科学家公认最大地震为8.9级，地震孕育从M4.5级发展到M9.0级需要9天的时间，地震行业公认的临震预报时间为10天，因此本发明的时间预测方法能够满足行业要求。
所述依据动态响应值幅度或依据动态响应时间预测临震时间的方法涉及具体数值量化时，需要根据监测地区的实际条件进行合理修正。
根据本发明的另一个方面，提供一种临震预测方法中的地点确定方法的具体实施方式：
利用本发明提供的一种确定性前兆参数获取方法取得监测区域大地含水率参数的动态响应值；依据动态响应值超越预设的门槛幅度提示监测区域进入孕震期；若监测地区仅有一个台站测量时，认定该地区大地含水率参数联动响应范围为地震区域；当监测地区多个台站呈网格分布测量时，依据动态响应值最大的位置给出地震发生的预测地点。
所述大地含水率参数联动响应范围的圈定方式为：在台站建设初期采用另一套仪器在台站周边与台站仪器同步监测，取得多次变换方位及距离的测量数据后，用实测数据圈定大地含水率参数联动响应范围；缺乏实测数据圈定大地水率参数联动响应范围的台站，建议使用以台站位置为中心、以150Km至300Km为半径的椭圆形态圈定地震区域，其中300KM为与附近断层平行方向，150Km为与附近断层垂直方向。
综上所述，在本发明中，发现了构造地震孕育过程与大地含水率变化呈伴生特性这一重要物理现象，从而提供出一种确定性前兆参数，进而为基于大地含水率来预测构造地震奠定了坚实的理论基础。通过本发明提供的前兆参数和预测方法，能够为临震预测预报时间、地点、震级提供数据支持。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种地震前兆参数获取方法，其特征在于，该获取方法包括：
在陆地上规避湖泊、河流、水库、地下水开发、地下注水、油气开采这一类水源扰动地区，建立前兆参数测量台站；
测量台站采用消减地表水文动态干扰的特别工艺进行测量；
测量台站长期采集真实的大地含水率参数或等效含水率参数；
在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据稳定时期的量值作为基准值；
在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据明显增减时的量值作为异常值；
采用异常值与基准值的差值或比值或差值比的常规计算获得大地含水率动态响应值；
在测量台站采集的大地含水率参数中，选择数据明显增减时的时段作为大地含水率动态响应时间；
认定大地含水率动态响应值及大地含水率动态响应时间为确定性地震前兆参数。
2.根据权利要求1所述的前兆参数获取方法，其特征在于，所述消减地表水文动态干扰的特别工艺可以选择在地表水文动态干扰层以下的目标地层直接采集信息的常规测量技术，也可以选择加大深部信息分量降低地表水文干扰信息分量占比的常规测量技术。
3.根据权利要求1所述的前兆参数获取方法，其特征在于，所述等效含水率参数是在现有测量学的声、电、重、核相关物理量中适宜采集的能够与大地含水率参数进行数学转换的应用效果可相互替代的参数。
4.一种临震预测方法中的震级确定方法，其特征在于，该震级确定方法包括：
利用权利要求1-3中任一权利要求所述的地震前兆参数获取方法获得大地含水率动态响应值及大地含水率动态响应时间；
依据大地含水率动态响应值超越预设的门槛幅度提示进入孕震期；
一种选择是依据孕震期内大地含水率动态响应值幅度高值与震级正相关的机理预测震级；
另一种选择是依据大地含水率动态响应时间与震级正相关的机理预测震级。
5.根据权利要求4所述的震级确定方法，其特征在于，所述预设的门槛幅度是在测量台站相关设施锁定之后现场测量给出的，建议起始阶段使用基准值的1％作为门槛幅度，后续工作中依据实测数据微调校正精度。
6.根据权利要求4所述的震级确定方法，其特征在于，所述动态响应值幅度高值是在孕震期内的所有日均值数据中选择两个最高值平均后得出。
7.根据权利要求4所述的震级确定方法，其特征在于，所述动态响应值幅度高值与震级正相关是在台站相关设施锁定之后才能将正相关量化给出的，其正相关粗略应用方式是101％<异常值/基准值<102％为有感地震，102％≤异常值/基准值<103％为中强地震，103％≤异常值/基准值<104％为强震，异常值/基准值≥104％为大地震，量化关系需要依据实测数据逐渐修补后才能提高准确度。
8.根据权利要求4所述的震级确定方法，其特征在于，所述动态响应时间与震级正相关是从确定孕震开始每天增加M0.5级，未来改变为以小时计算能够提高准确度。
9.一种临震预测方法中的时间确定方法，其特征在于，该时间确定方法包括：
利用权利要求1所述的地震前兆参数获取方法取得大地含水率参数的动态响应值及动态响应时间；
依据动态响应值超越预设的门槛幅度提示进入孕震期；
进入孕震期后根据权利要求4所述的震级确定方法获得震级信息，再根据时间与震级的联动关系预测后续地震的临震时间，当预测震级到达M4.5级时，预测未来9天之内发震符合率很高且满足现有地震行业公认的临震预测时间要求。
10.一种临震预测方法中的地点确定方法，其特征在于，该地点确定方法包括：
利用权利要求1所述的地震前兆参数获取方法取得大地含水率参数的动态响应值；
依据动态响应值超越预设的门槛幅度提示监测区域进入孕震期；
若监测地区仅有一个台站测量时，认定该地区含水率参数联动响应范围为地震区域，当监测地区多个台站呈网格分布测量时，依据动态响应值最大的位置给出地震发生的预测地点。
11.根据权利要求10所述的地点确定方法，其特征在于，所述含水率参数联动响应范围是在台站建设初期采用另一套仪器在台站周边与台站仪器同步监测，取得多次变换方位及距离的测量数据后，用实测数据圈定大地含水率参数联动响应范围；缺乏实测数据圈定大地水率参数联动响应范围的台站，建议使用以台站位置为中心、以150Km至300Km为半径的椭圆形态圈定地震区域，其中300Km为与附近断层平行方向，150Km为与附近断层垂直方向。
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Also Published As
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|---|---|
| CN110412646A (zh) | 2019-11-05 |
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