潮汐水位振幅和位相变化研究及其在地下水异常分析中的应用

将多孔介质中井-含水层-隔水层的潮汐水位振幅和位相的计算公式推广到裂隙饱水岩体潮汐分析中, 分析了裂隙含水层中井与裂隙, 裂隙与微裂隙的潮汐孔压响应原理和水流交换过程, 提取了影响裂隙含水层潮汐水位振幅和位相的主要因素, 应用井-裂隙排水产生的井水位-引潮高的振幅比A和位相差α₂主要随径向等效导水系数T同向变化, 裂隙和微裂隙(孔隙)排水产生的孔压-引潮高的振幅比D和位相差α₁主要随不排水条件下微裂隙与裂隙间振幅比E'/E反向变化的规律, 提出了潮汐井水位振幅和位相的8种不同变化类型, 分析了不同类型所反映的含水层形变, 并用于分析东川、 弥勒和西昌川03等3口井井水位振幅和位相变化的成因.      

垂向和径向排水的潮汐水位振幅和位相变化研究

本文根据岩石力学和地下水动力学理论, 分析了潮汐力作用下含水层与隔水层之间垂向水流交换过程, 并提出了垂向排水条件下含水层潮汐孔压-引潮高振幅比和位相差公式。 结合Hsieh等关于潮汐力作用下井水位对含水层孔压(体应变)的振幅比和位相差响应公式, 进一步推导了垂向和径向水流条件下井水位-引潮高的振幅比和位相差公式。 在径向和垂向排水条件下, 应用M2和O1波潮汐水位-引潮高振幅比和位相差的数值关系, 可以识别影响潮汐水位振幅和位相的主要因素。     

线弹性含水层井水位、孔压对引潮位响应的研究及其应用

应用线弹性介质力均衡方程,研究不排水条件下饱水岩体在潮汐力作用下的体应变,提出了承压含水层孔压对引潮高的线性响应方程,并给出了该方程响应系数(E)的物理意义.结合Hsieh 等(1987)提出的井水位对孔压响应的振幅比(A)和位相差(α1)公式,进一步推导出了井水位-引潮高振幅比M=EA和位相差α=α1+α2公式.M和...     

小江断裂带中段和南段井水位变化与形变分析

应用井孔-裂隙、微裂隙(孔隙)水流交换产生的潮汐水位-固体潮的位相差和振幅变化理论,结合井水位变化,分析小江断裂带中段和南段的形变特征.裂隙承压含水层条件下,地震波和构造应力引起的形变能够引起潮汐水位分波位相差和振幅的变化.地震波引起含水层与井孔之间水流交换增大,疏通裂隙而使渗透率增大,震后井水位潮汐分波相位差提前,其后裂隙内沉积物重新堵塞裂隙,渗透率降低,位相差逐渐下降.位相差的长期趋势性变化反映出含水层在构造应力作用下的应变信息.小江断裂带中段和南段形变变化不同.断裂带中段地区,观测井位相差和振幅趋势性下降,表明该区段不仅有走滑特性,并且具有挤压特征.小江断裂带与红河断裂带交会地区观测井振幅和位相差稳定,表明该区域没有受到明显的挤压,形变不明显.     

华蓥山地区4口井水位潮汐动态特征研究

本文选择沿华蓥山断裂带分布的荣昌等4口观测井,利用Baytap-G潮汐分析方法,计算各井水位和气压及理论固体潮的潮汐振幅谱,比较其潮汐频谱差异,通过对主要潮汐分波振幅的回归计算定量分析各井水位受气压潮和固体潮影响的大小。基于对井水位正常动态的认识,选择各井水位潮汐的主要分波,对井水位长时序数据进行分析计算,提取水位潮汐响应特征参数(振幅比和相位差),进而探讨特征参数动态变化特征。最后对井水位受气压潮和固体潮影响的差异原因进行了初步探讨。结果表明,荣昌井水位主要受气压作用的影响,北碚、大足、南溪三口井水位受固体潮-气压潮综合作用的影响,而荣昌井水位只受气压潮影响可能与该井所处含水层裂隙发育且该井未下设止水套管有关;荣昌井P_1S_1K_1波和南溪井M_2波振幅比和相位差在几次大震后没有明显变化,说明地震波没有使井孔与含水层之间的水流交换发生显著变化,而北碚井和大足井M_2波振幅比和相位差分别在汶川和芦山地震时发生变化,反映了地震波的疏通影响。     

不排水条件下裂隙流体压力对引潮高的振幅比和位相差的响应

本文基于裂隙潮汐应力分析,提出了不排水条件下,单裂隙和多裂隙流体压力-引潮高的振幅比和位相差响应模型.基于响应模型的分析计算,绘制了单裂隙流体压力振幅比和位相差与裂隙产状的关系曲线,分析了岩体弹性参数(λ、μ)和Skempton系数(B)对裂隙流体压力振幅比和位相差的影响.结果表明,M2和O1波裂隙流体压力-引潮高的振幅比随裂隙倾角(DIP)增加而增加,位相差都在±165°～±180°( DIP＜ 15°)和0°～±10°(DIP＞15°)之间,且两波位相差符号相反;流体压力振幅比线性地响应岩体弹性常数(λ、μ)和Skempton系数(B)的变化,但位相差几乎不受裂隙和岩体弹性参数的影响.     

云南曲靖井水位潮汐动态特征分析

以井-含水层系统潮汐理论为基础, 结合云南曲靖井水位观测资料实际情况, 利用Baytap-G提供的潮汐分析方法, 分别计算了曲靖井水位M2、 S2、 O1、 S1K1和M3共5个潮汐分波的振幅比、 相位和计算误差, 分析了井水位观测资料不同潮汐波振幅比和相位的动态变化特征, 认为能反映含水层参数的井水位潮汐振幅比和相位变化与附近的抽水和远距离大震引起的同震响应有关, 具体表现为, 2001年11月和2003年8月的振幅比和相位下降变化可能与抽水有关, 而几次大震后的井水位潮汐振幅比和相位小幅度上升和缓慢恢复过程, 则可能与中远场大震的地震波动力引起的含水层渗透系数增加有关．      

承压井水位对含水层潮汐应力响应是否满足不排水条件的检验

以Hsieh模型为基础,提出了利用地震前后承压井水位潮汐分波的振幅及初始相位变化与否作为判断依据,检验井水位对含水层潮汐应力响应是否满足不排水条件的简便方法.将该判别方法用于分析会理川-06井和川-18片水位观测数据,利用Baytap-G潮汐分析方法分别计算出3次选定地震前后两井水位各分波(M2和O1)振幅和相位值.结...     

鲁14井数字化水位潮汐响应特性初析

以井—含水层系统潮汐理论为基础,利用Baytap-G潮汐分析程序计算鲁14井数字化水位的潮汐响应特征参数,提取井水位潮汐因子和相位差,分析远场大震前后井水位潮汐响应特征参数的变化情况,同时对固体潮和气压影响量进行分离,以期深入了解井水位微动态变化特征,为该井水位观测资料的动态评价和效能评估提供参考。结果表明：鲁14井潮汐地下水流类型以径向流为主,潮汐因子和相位差变化相对稳定,但受远场大震影响显著,其含水层渗透性随潮汐参数的增大（减小）而增大（减小）;地震波作用可使含水层渗透性发生变化,但并非导致含水层渗透性变化的主要因素。     

川滇地区井水位潮汐响应特性分析

利用Baytap-G潮汐分析软件对川滇地区12口观测井数字化水位的长时序数据进行计算, 提取井水位潮汐响应特征参数(振幅比和相位差), 分析其形态、 阶段变化等特征, 探讨地震前后井水位潮汐响应特征参数的变化情况, 为深入分析井水位与固体潮、 气压之间响应关系的研究提供新的方法和途径。 结果表明, 泸沽湖井等10口受固体潮影响的井水位振幅比和相位差变化相对稳定; 而南溪井和大姚井受到气压-固体潮综合作用影响的井水位振幅比和相位差变化则比较离散。 其中江油川10井、 泸沽湖井、 东川井等3口井水位振幅比和相位差对大震的响应显著, 并给出了地震能量密度与这三口井水位M₂波相位差和振幅比的变化关系。     

基于水质-水位二元响应关系推求过水型湖泊适宜生态水位研究

适宜的生态水位能够反映湖区生态系统的多种需求,是湖泊长期稳定健康运转的基本保障. 目前湖泊适宜生态水位的推求大多侧重恢复天然水位情势. 然而过水型湖泊承担着防洪、供水、航运等多种功能,频繁的人类活动导致湖泊水位情势异常复杂. 同时随着社会经济的快速发展,水质恶化对过水型湖泊生态系统造成了较大的负面影响,仅恢复天然水位情势难以反映过水型湖泊的生态需求. 因此,在IHA-RVA法的基础上,本文针对过水型湖泊吞吐性强的特点,利用水质-水位二元响应关系系统地提出了一套逐月修正过水型湖泊适宜生态水位阈值,并确定适宜水位变动率的方法. 以洪泽湖为应用实例,结果表明：1)根据湖泊水文情势和入湖污染物变化情况,湖泊调度周期可以划分为平水期(1—4月)、泄水期(5—6月)、蓄水前期(7—9月)和蓄水后期(10—12月);2)各时期内,洪泽湖水位和水质呈现较强的相关性,其中平水期、泄水期和蓄水后期水质均随着水位上升而下降,平均Pearson系数达-0.77,仅在蓄水前期水质随水位上升而改善;3)现阶段洪泽湖的自净能力和污染物滞留比例竞争关系激烈,逐月适宜生态水位阈值为：12.92~12.99、12.79~12.99、12.84~12.99、12.86~12.99、12.71~12.89、12.39~12.63、11.97~12.93、12.50~13.07、12.65~13.26、12.90~13.04、12.90~13.04、12.90~13.04 m,除蓄水前期外,基于水位水质关系修正的适宜生态水位范围较IHA-RVA法计算的天然水位范围缩小了73.4 %. 总体而言,基于本文方法设计的湖泊适宜生态水位不仅可以满足生态系统对于水体大小的需求,一定程度上也可以体现湖泊生态系统对于水质的要求,为洪泽湖等过水型湖泊的生态调度、水资源管理提供科学依据.     

浮子数字水位仪动水位观测实验

针对投入式水位仪存在稳定性差、零漂大等缺点,研制浮子式JS-1数字水位仪,基于观测原理和仪器结构,在苏18井开展动水位观测实验,结果发现:JS-1数字水位仪在动水位观测中可行,产出数据质量优良,并且在对零漂控制、观测数据质量、观测精度等方面具有一定优势。     

地震地下流体井水位、水温观测数据集

地震地下流体井水位、水温观测是地震地球物理台网主要观测手段,其数据集包含水位、水温测项的原始数据、预处理数据、产品数据和均值类数据,可为地震监测预报研究提供重要的数据支撑,用于前兆异常、同震响应、区域应力变化特征、含水层参数反演、观测机理等研究。地下流体井水位、水温数据集不仅可为地震预测预报和科学研究提供服务,而且在国民经济建设领域具有重要的应用价值。     

Quality and timing of crowd-based water level class observations

Crowd-based hydrological observations can supplement existing monitoring networks and allow data collection in regions where otherwise no data would be available. In the citizen science project CrowdWater, repeated water level observations using a virtual staff gauge approach result in time series of water level classes (WL-classes). To investigate the quality of these observations, we compared the WL-class data with “real” (i.e., measured) water levels from the same stream at a nearby gauging station. We did this for nine locations where citizen scientists reported multiple observations using a smartphone app and at 12 locations where signposts were set up to ask citizens to record observations on a paper form that could be left in a letterbox. The results indicate that the quality of the data collected with the app was better than for the forms. A possible explanation is that for each app location, a single person submitted the vast majority of the observations, whereas at the locations of the forms almost every observation was made by a different person. On average, there were more contributions between May and September than during the other months. Observations were submitted for a range of flow conditions, with a higher fraction of high flow observations for the locations were data were collected with the app. Overall, the results are encouraging for citizen science approaches in hydrology and demonstrate that the smartphone application and the virtual staff gauge are a promising approach for crowd-based water level class observations.     

泄流量对动水位观测影响的分析

利用深井动水位观测资料预报地震,已经被国内外地震学家进行深入研究,并得到了许多珍贵的震例资料。从多年的观测实践认识到,观测装置系统对动水位记录地震信息量是关键环节,泄流量的调节也是提高动水位观测质量的重要因素。     

Impact of coastal land reclamation on ground water level and the sea water interface

Land reclamation in coastal areas may have a significant effect on local ground water systems. Steady-state analytic solutions based on Dupuit and Ghyben-Herzberg assumptions are derived to evaluate this effect. Two situations are considered, both with ground water flow resulting from precipitation recharge: the coastal aquifer of an extensive landmass and an island. The results show that after reclamation, the water table rises and the salt water-fresh water interface moves seaward. The degree of these changes depends on the extent of reclamation and the hydraulic conductivity of the fill material. For the island situation, the reclamation displaces the ground water divide and changes the ground water conditions in the entire island. An unintended advantage of the reclamation is an increase of fresh ground water resource because the reclaimed land can be an additional aquifer and rain recharge takes place over a larger area.     

祁县井水温和水位的奇异潮汐关系探讨

山西祁县井水温潮汐相位超前于水位,异于正常的水温和水位潮汐的动态关系。本文介绍了此现象的记录图像,通过水温和水位同震响应数据核实仪器时间系统,证实此现象是客观的;利用调和分析方法计算出逐月水温与水位潮汐变化的时间差,表明此现象存在于整个观测中。根据水温和水位潮汐相位相关性分析及观测条件调查,认为祁县井水温潮汐相位超前于水位的现象是在特定观测条件下,因井水流动不畅引起的特殊的水温水位关系。     

Spectral responses of water level in tidal river and groundwater

The water level of five river stages and seven groundwater wells in the Taipei Basin were analysed by spectral analysis in the frequency domain. The diurnal, semi‐diurnal and quarter‐diurnal tidal components of the Tanshui River appear to relate closely to astronomical tides as K₁, M₂ and M₄, respectively. It is also found that the diurnal component reveals a reversed phase angle in the middle section of the Tanshui River; the phase of the quarter‐diurnal component is also found to be reversed at stations upstream in the Tanshui River and Hsintien Stream. It is believed that these phenomena could be caused by local variation in the river channel topography. The autospectrum and cross‐spectrum between groundwater elevation and nearby river stage were observed to correlate highly with the frequency of the astronomical tides K₁, M₂ and M₄. From the study of the phase shift and time lag of water level fluctuations at river stages and groundwater wells, it was found that the tidal effects of diurnal, semi‐diurnal, and quarter‐diurnal components were significantly different. The relationships between phase and the fluctuated range of atmospheric pressure and water level imply that change in atmospheric pressure does not affect water level fluctuation in the river stage and groundwater well. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.