北京塔院井数字化观测水温的同震效应研究

基于北京塔院井数字化水温观测资料,分析了远震引起的水温同震效应,注意到塔院井水温同震变化总是具有下降－上升－恢复的过程,不受地震方位和震源机制的影响;水温同震下降幅度随震级的增大而增大,随震中距的增大而减小, 三者之间有较好的关系;震后水温后效恢复上升幅值受水位动态影响. 最后,对塔院井水温同震效应机理进行了探讨,初步研究结果显示,井孔中的水体受震荡激发而加速对流与掺混是导致水温先下降的主要原因:当井水受到地震波的作用时,对流加速,井内深部较热的水体上涌, 而浅部较冷的水体下沉,水温探头将先观测到温度下降现象; 震后水震波逐渐平息,探头附近井水温逐步恢复上升.      

盘锦红25井和于105井水温梯度观测试验及其结果分析

对盘锦地震台红25井和于105井水温梯度进行精密测量并对水温梯度特征进行分析。结果表明,观测井不同深度上的水温变化形态有一定的相似性,水温稳定过程均呈对数曲线变化,且两口井水温梯度曲线变化具有一致性特征,其温度—深度曲线几乎重合,但井孔不同深度的井水温度微动态特征明显,显示出一定的差异性。结合井孔柱状图与区域水文地质资料综合分析认为,差异性变化主要与井孔的水文地质特征、地下水类型有关。根据对井孔水温梯度数据的分析确定了水温探头投放的最佳位置。     

新04井水温梯度观测试验及其结果分析

2020年6月对新04井做了水温梯度测试,发现井孔底部淤泥沉积,通过结合该井孔柱状图和区域水文地质资料分析该井现有水温梯度的特征.结果显示,新04井水温梯度属于正梯度,井内多个含水层导致水温梯度表现出复杂变化特征.结合该井深层水温对远场强震的响应特征分析认为,每次受远场强震振荡激发后,新04井水温探头附近可能存在一热含...     

太原地震监测中心站晋7-1井水温动态变化初步分析

观测表明,太原站晋7-1井水温长趋势与水位同步同向变化,水位上升时,含水层高温水流入量增加,井水温升高;井水温日动态与温度传感器放置的位置相关,传感器放置在不同的深度段,井水温日动态表现出一定的差异性,由井孔水文地质条件、温度传感器置深和温度梯度等因素共同影响所致。     

苏门答腊8．5级地震引起的水温响应变化

收集并分析了首都圈地区水温观测井对2007年9月12日印度尼西亚苏门答腊MS8．5级大震有响应的4口井水温资料。在此次地震中,北京良乡井和塔院井出现了水温突降一缓升脉冲型同震响应现象,河北三马坊井出现了震后水温缓慢升高的现象,北京昌平井则表现为震后水温阶变下降的现象。针对不同的水温响应现象,总结了前人对其机理的研究成果。水温突降一缓升型的响应机理主要有气体逸出说、井内水体热弥散说和冷水下渗说3种,而观测井水温震后效应是由于地震波作用导致井一含水层系统内水流状态的变化所致。     

传感器放置深度对水温动态特征的影响及其机理分析

地热井的观测规范要求尽可能将水温传感器放置在井下深处, 一般放置深度应当大于100 m, 小于200 m。 然而, 近几年的观测结果表明, 水温传感器的放置深度对水温动态特征的影响较大。 在多数观测井中, 同井水温与水位的时值动态、 潮汐效应、 同震响应及震后阶变等动态特征的相关性或一致性, 多与水温传感器的放置深度有关。 本文主要探讨了传感器放置深度对水温动态特征的影响, 水温传感器放置在观测含水层中, 都受井—含水层间水流运动的影响, 会造成水温动态随井水位变化而变化; 当放置在观测含水层下部时, 水温动态则不受井水位变化的影响, 多表现为动态相对稳定。 其原因是水温动态的形成受水热动力学与地热动力学两种不同机制的控制, 此外, 井—含水层系统的条件也会产生影响。     

井水温度动态变化分析—以云南丽江党校井为例

以云南丽江党校井为例,分析了水温基本动态和同震变化特征,并对水温前兆异常变化进行了讨论。基本动态方面,水温水位的对比分析和井温梯度结构显示,党校井的温度探头位于井孔水体与含水层连通的主要部位,含水层中补给水的温度较低,水温动态主要受水位泄流状态和水位变化的影响;同震方面,在水位均为振荡的情况下,水温同震变化形态在不同的泄流状态下存在明显的差异,自流期间为上升—下降—恢复型,非自流期间为下降—上升—恢复型,同震变化反映出的温度探头放置位置和低温水源补给的认识与基本动态分析获得的认识相一致;前兆方面,党校井的水位动态受降雨的趋势性影响,温度探头所在处的地下水体活动剧烈,水温动态前兆变化特征不明显。      

江苏地震观测井温度梯度与井孔构造对比

通过对江苏区域内12口地震研究水温观测井,测量井孔不同深度温度背景值,计算温度梯度;结合温度变化与井孔的地质构造,对比分析研究区内井孔水温特点.结果表明:水温梯度是水-热动力学与地热动力学综合影响的结果,井孔地质构造、含水层分布对温度梯度值存在重要影响.该研究结果可为井孔水温定量分析提供数据支撑.     

同井不同层位水温观测同震变化机理分析

不同水温观测点由于观测环境、井孔条件、观测部位构造条件、介质条件、地下水动力条件的差异,使得水温动态呈现出不同的形态。而同一观测井内不同层位的水温由于水温传感器安置深度和井孔热源分布状态的不同,会出现不同的同震响应形态。利用小波变换算法,分析了房县三海村井不同深度的水温在3次地震中的同震响应变化,并结合该井的温度梯度、围岩特性以及含水层分布,提出一个简单的井-含水层模型。进而探讨了同井不同层位水温出现不同变化的动力学机制,初步认为其动力学机制源于水的流动产生的热对流引起的变化。     

2011年日本Mw9.0地震引起的环渤海地区井水温度变化分析

2011年3月11日的日本M_w9.0地震在中国引起了大范围的井水温度同震变化,而水温震后持续变化的井孔多数分布在井网密度较大、距震中较近的环渤海地区。本文分析了环渤海地区水温震后变化的特征和机理。结果表明,水温震后变化形态为上升,变幅0. 005~0.976°C,空间分布在同震位移较大、张性应变较明显和地震能量密度较大的区域;依据同井水位资料,一些井孔的水温和水位震后变化特征较一致,其水温震后升高可能是地震波增大含水层渗透性的结果;另一些井孔的水位震后变化不显著,其水温震后升高可能与地震波增大井区大地热流有关。     

中国大陆井水温度潮汐动态的统计与调和分析

用收集到的全国356个井水温度测点的数据, 分析了水温对地球固体潮汐的响应, 统计出 35个存在水温潮汐现象的测点。 利用Baytap-G调和分析方法, 计算了水温潮汐分波的振幅、 振幅比和相位差。 结果表明: 水温潮汐现象是一类较普遍的地球物理现象, 其机制与水位潮汐相关, 可用水动力学模式解释; 水温潮汐变化特征还受太阳辐射热、 含水层和地温的影响, 自流井水温记录潮汐现象的能力高于非自流井、 东部地区水温测点记录潮汐现象的能力高于西部, 与太阳辐射热的影响有关, 在含水层附近的水温测点, 其潮汐动态比其他井段显著, 在受地温影响较大的井段, 水温的潮汐变化幅度与水温梯度成正比; 水温的应力-应变灵敏度量级为0.01～10℃/10^-6m·s^-2。     

冷水源井水温固体潮现象及其机理研究以黄村井为例

该文对黄村冷水源井的水温固体潮现象进行了观测研究,初步解释了冷水源井的水温固体潮汐的形成机理.通过对黄村观测井进行水温梯度的详细观测及不同深度水温的对比观测研究,得到了黄村井水温潮汐现象的观测结果:① 黄村冷水源井的水温固体潮的相位与水位的相位是相反的;② 黄村井水温梯度曲线呈下凹型,特别是在含水层及受含水层进出水影响较大的附近区域下凹程度大,且随着与含水层底板距离逐渐变大,下凹程度也变小;③ 水温传感器的观测值与含水层观测距离存在一定的规律性:距离含水层越远,水温潮汐差越小, 直至潮汐变化消失.这说明冷水源井与热水井的水温潮汐现象是不同的,前者是吸热过程, 后者是放热过程,由此造成二者水-热动力学特征的不同.      

Characteristics and Mechanisms of Co-seismic Groundwater Responses in Tayuan Well

Co-seismic responses of the groundwater level and temperature in the Tayuan well of 68 earthquakes (M_S≥7.0) from January 2004 to September 2007 were analyzed. Results show that the Tayuan well has a strong ability to record large earthquakes worldwide, and the co-seismic response shows a pattern of water level oscillation → temperature decrease→ oscillation stop → temperature resumption. Further analyses indicate that the amplitude of the water level and temperature change is not only concerned with the epicenter distance and magnitude, but is also related to the temporal state of aquifer while the seismic wave arrives. Mechanisms of water level oscillation, temperature decrease, water level oscillation stop and temperature resumption are discussed, with the results from previous research on the co-seismic response mechanisms analyzed. These include gas escape, heat diffusion and cold water seepage. Results show that a single mechanism could not explain the co-seismic response of the Tayuan well water level to multiple earthquakes; the results were garnered from a variety of jointly acting mechanisms.     

地下水潮汐现象的物理机制和统一数学方程

用新的分层承压含水层模式 ,不但考虑含水层的力学压缩性质 ,而且考虑含水层的渗流特性 ,并结合扰动信息源的频率特性 ,分别研究扰动源地球固体潮、大气潮和地表负荷潮对承压井水位和流量的影响机理 ,给出相应的偏微分方程。从方程的解释或数值解讨论扰动源与承压井含水层的力学压缩参数、渗流特性参数及与频率特性频数的关系 ,进而给出承压井水位和流量对地球固体潮、大气潮和地表负荷潮汐响应的统一数学方程及其潮汐响应函数 ,并揭示了上述几类潮汐扰动信息源对承压井水位和流量影响的物理机理     

深井水位对固体潮和气压的响应

本文以体应变固体潮对深井水位影响的偏微分方程为基础，考虑到含水层与井孔之间相互渗流的边界条件，用叠加原理、冲量定理的分离变量等方法得出了方程的解。把水井含水层的参量给予一些可能的值，通过数值计算讨论了水井固体潮系数、位相滞后和含水层参数之间的关系，解释了井水位对固体潮响应的位相滞后现象。结果表明，井孔的半径、含水层的孔隙度及固体骨架的体压缩系数愈大，含水层的导水系数愈小，则水井水位的固体潮系数愈小     

深井水位的固体潮效应

本文从体应变固体潮对深井水位影响的偏微分方程出发,考虑到含水层和井孔之间相互渗流的边界条件,用叠加原理、冲量定理和分离变量法等方法得出了方程的解.通过对这个解中水井含水层参数给予一些可能的值进行数值计算,讨论了水井固体潮系数和位相滞后与水井含水层参数间的关系,较好地解释了井水位对固体潮响应的位相滞后现象.计算表明,井孔的半径、含水层的孔隙度及固体骨架的体压缩系数愈大,含水的导水系数愈小,则水井水位的固体潮系数愈小,而水位对固体潮响应的位相滞后愈大.井水对长周期的潮汐响应比对短周期的更好.      

自流井水位响应能力与水柱高度关系的分析

分析了万全等４口自流井水位阶变、固体潮幅度与水柱高度的关系。结果表明，当含水层所受应力状态不变，水位观测条件相同时，水位阶变、固体潮幅度度与水柱高度有正相关系。     

荣昌华江井水温多层微动态特征

以荣昌华江井为观测对象,开展详细的水温梯度测试。分析不同深度段水温潮汐响应和同震响应,统计该井不同深度处井水温微动态特征,认为:荣昌华江井特定深度段的水温能记录到微弱潮汐响应,可能是因为井水温梯度较小,水位变化引起的温度变化较小,而高频噪声相对较大,影响该井记录潮汐现象;随着观测深度的增加,荣昌华江井水温记录同震响应的能力增强。     

赵各庄井水位水温演化特征及其成因分析

平谷赵各庄井深200 m, 观测含水层为182 m以下的全井段, 是浅层冷水和深层热水的混合水。 受开采及降雨影响, 水位、 水温长趋势及年动态具有同步协调性变化, 地下水开采使井筒内冷水比例变小, 水位下降, 水温上升; 降雨渗入补给使流入观测井筒内冷水占比例变大, 水位上升, 水温下降, 但雨季结束, 井筒内冷水流入量变少, 井水温逐渐回升。 气压和固体潮使井筒与含水层间有水流运动, 水位出现周期性波动, 从而改变井筒内冷热水比例, 引起水温周期性变化的次生效应, 两者有短期同步协调变化。 不同种干扰因素造成了不同周期的变化影响, 在排除干扰, 提取地震异常信息时, 应选用不同方法及取样周期进行分析。