基于貝葉斯概率網(wǎng)絡(luò)對注水引起的水庫誘發(fā)地震影響因素分析

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

一、研究背景

近年來，四川省長寧地區(qū)關(guān)于鹽井注水而誘發(fā)多頻率小型地震引起了大量社會關(guān)注，如美國加利福尼亞Wilmington油田(Yerkes,etal,1976)、四川羅城地區(qū)因注水采鹽(徐澤奎,1989)、等都造成了典型的注水誘發(fā)地震。而四川作為全國主要的鹽礦產(chǎn)區(qū)之一,有多處注水、取水采鹽點。有關(guān)研究表明，注水誘發(fā)地震活動不僅與該地區(qū)地層構(gòu)造、加速附近區(qū)域小斷裂、微裂縫帶等微構(gòu)造地層的破裂有關(guān)，還與注水引起的重力場變化、局部構(gòu)造活動等有關(guān)。[1]

二、基于Netica的貝葉斯概率網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

(一)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)建立

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)確定的方法有很多，根據(jù)對鹽井注水誘發(fā)地震的相關(guān)性因素以及其確定性關(guān)系轉(zhuǎn)化得到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，用條件概率表示誘發(fā)地震的因果關(guān)系，從而建立多因素鹽井注水誘發(fā)地震貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。將變量A，B，C作為原因?qū)?，D，E作為結(jié)構(gòu)層。按照上述方法建立的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的鹽井誘發(fā)地震的風(fēng)險評估模型如下圖所示

(二)提取問題的相關(guān)變量并確定取值

根據(jù)上圖模型各變量采用定量分類方法形成的狀態(tài)集合為：

A：上一次抽注水量差值(1×104m3/月)：{0-10，10-20，20-30，30-40，40-50，50-60}

B：與注水口距離差值(公里)：{0-3，3-6，6-9，9-12}

C：地震距上一次注水時間維度差值(月)：{0-3，3-6，6-9，9-12，12-15}

D：地震是否處在裂隙帶上：“1”，“0”分別表示在或者不在裂隙帶.

E：地震是否由于抽注水引起的(可根據(jù)第一問計算Dg判斷)：“1”，“0”分別表示是和不是由注水引發(fā)地震。

(三)提取問題的相關(guān)變量并確定取值

本文采用Netica作為仿真建模工具。[2]

采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理機制，集合實際數(shù)據(jù)訓(xùn)練，利用Netica構(gòu)建并進行初始化后的鹽井誘發(fā)地震的風(fēng)險評估貝葉斯網(wǎng)絡(luò)如下圖所示：

以上為利用誘發(fā)地震參數(shù)進行訓(xùn)練的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理結(jié)果(在本次訓(xùn)練中為了表達方便，諸如B3，A10等參數(shù)表示在該分類數(shù)集前一級范圍，如B3表示B參數(shù)下離注水口距離0-3公里)

二、結(jié)論

本次訓(xùn)練結(jié)構(gòu)中發(fā)生地震在注水口的概率為66%，說明在地震震源在空間分布上更加傾向于靠近注水口位置。

本次訓(xùn)練結(jié)構(gòu)中地震發(fā)生的時間維度主要分布在0-6月，在6個月后也有因注水而引起的地震，得出鹽井注水主要通過進行短期影響地下重應(yīng)力變化從而導(dǎo)致地震，但在大量注水情況下鹽井注水沿構(gòu)造地震裂隙帶延伸，地震分布進行滯后性沿其他方向延展。

本次訓(xùn)練結(jié)構(gòu)中地震都集中在注抽水差值大于300000立方米的情況下發(fā)生，說明只有當(dāng)抽注水達到一定數(shù)量后才會誘發(fā)地震。