无极井水位同震效应特征浅析

地下流体观测中水位同震效应是地震波作用于井-含水层系统最直接的体现,开展水位同震响应特征与响应机理的研究,能较好地解释地下水动态与含水层受力之间的相互关系。本文以无极井为例,通过选取2016年无极井水位同震效应资料,对井水位同震效应的形态类型及其特征进行了初步分析。     

新10井水位对九寨沟M_S7.0、精河M_S6.6地震同震响应

基于新10井水位对九寨沟M_S7.0、精河M_S6.6地震的同震响应特征,分别利用水震波和潮汐分析法,反演得到了新10井水位在地震波作用期间和地震波作用前后含水层参数特征,探讨了2次地震引起的新10井同震响应变化机理。结果表明,新10井水位对九寨沟地震和精河地震具有不同的同震响应形态,利用水平流模型反演所得的新10井含水层渗透系数,在九寨沟地震时为61m/d,而在精河地震时为147m/d,表明地震波作用导致水平向的渗透性增强;利用垂向流模型反演得到的新10井含水层渗透系数,在2次地震之前约为49×10~(-5)m/d,而在地震之后约为18×10~(-5)m/d,表明地震波作用导致垂直向的渗透性减弱。因此,新10井水位的同震响应变化与地震波引起的含水层渗透率的改变有关。     

塔院井水位和水温的同震响应特征及其机理探讨

本文统计分析了塔院井水位与水温对2004年1月至2007年9月全球68次Ms7.0以上大震的同震响应资料.分析结果显示塔院井对全球大震具有很好的映震能力,同震响应形态总是表现为水位振荡→水温下降、振荡停止(减弱)→水温恢复.进一步的分析表明,水位与水温的变化幅度不仅与震中距、震级有一定的统计关系,而且还与井-含水层特性及地震波到达时井-含水层系统的瞬时状态密切相关.综合分析了前人对水位振荡、水温下降-恢复过程的机理研究,概括为气体逸出说、热弥散说和冷水下渗说等.分析认为塔院井同震响应现象是各类机理共同作用的结果,单一的机制并不能很好地解释多次地震引起的同震响应现象.     

重庆荣昌井水温同震-震后响应特征及机理研究

利用位于华蓥山断裂带的重庆荣昌井水温数字化分钟值观测资料,统计分析了该井水温对2008年1月—2021年9月全球M_S≥7.0、川滇地区M_S≥6.0、重庆及周边地区M_S≥4.0共273次地震的同震-震后响应动态特征,对井水温同震优势方向成因和机理进行了深入研究,获得以下认识:(1)荣昌井水温同震-震后响应能力较好,对近震和远震均可记录到;该井水温同震响应由深及浅的顺序发生,响应持续时间随观测深度的增加而增加,响应幅度随观测深度的增加而减小,且该井水温同震-震后响应持续时间较同井水位的长;(2)自观测以来,荣昌井多层水温同震响应方向均为上升,说明单个井水温对不同地震的同震响应存在优势响应方向,水温的同震特征更依赖于井孔自身观测条件的影响;荣昌井水温同震响应优势方向上升可能是地震波的扰动造成井下深部气体释放,并沿裂隙上升进入井含水层系统而引起;(3)荣昌井水位-水温对中、远场地震的同震为同向上升正相关关系或振荡—上升,对近场地震的同震为水位下降—水温上升的反相关关系,可能是近场地震和中、远场地震引起的水位同震响应变化机制不一致...     

2019年长宁M6.0和2018年兴文M5.7地震引起的井水位同震响应对比分析

2019年长宁M6.0地震和2018年兴文M5.7地震引起了华蓥山断裂及其附近区域8口观测井水位不同程度的响应变化。 本文对比分析各观测井水位的同震响应特征, 从地震波能量密度、 同震破裂体应变、 含水层渗透性参数变化以及断裂带控制作用几个方面探讨了其同震响应机理。 结果显示, 井水位同震响应的幅度与地震波能量密度有一定关系; 2019年长宁M6.0地震引起的井水位同震响应形态符合同震破裂体应变四象限空间分布特征, 但2018年兴文M5.7地震则不符合; 两次地震引起的含水层渗透性参数变化存在空间上的不一致性和单点各向异性, 并且断裂带自身的水文条件对井水位同震响应形态和幅度有一定的控制作用。 综合分析认为, 目前已有的几种机理无法完全解释两次地震引起的井水位同震响应现象。     

云南开远井和思茅大寨井水位同震响应动态差异分析

云南开远井和思茅大寨井分别位于滇东南褶皱带、滇西南的兰坪—思茅褶皱带,其中滇东南褶皱带地壳基底稳定、地震活动性较弱、区域构造应力场方向为南东东。兰坪—思茅褶皱带在地质时期构造活动一直十分强烈、历史上6级多地震频繁发生、区域构造应力场方向为南东。通过水位观测数据分析,开远井和思茅大寨井均有明显的同震响应现象,同震响应均表现为阶变,但他们的同震响应动态差异明显,其中开远井同震阶变次数和阶变幅度明显低于思茅大寨井,主要为阶变下降。而思茅大寨井均为阶变上升。井孔所在地区应力应变环境差异是导致井水位同震响应动态差异的原因,震源机制和GPS观测结果显示,思茅大寨井所在地区构造应力为挤压,开远井地区则处于拉张。地震时地震波使一直处于挤压状态下的思茅大寨井含水层发生孔隙挤压,含水层发生同震收缩,导致井水位发生一致的阶变上升。地震使一直处于张应力环境的开远井含水层发生同震膨胀,导致井水位主要表现为阶变下降。由构造活动和地震活动水平反映出的构造应力强度差异可能是开远井和思茅大寨井同震阶变次数和幅度差异的原因之一。     

福州连江江南井水位水温同震响应变化特征及机理探讨

分析了福州连江江南井水位、水温对多次大地震的同震响应资料,该井在多次大地震后同震形态表现为水位震荡-水温下降-水温上升或水位震荡-水温上升型。分析研究表明:该井水位的同震变化幅度随着震中距的增大而衰减,随着震级的增大而增大。并进一步探讨了震后该井呈现水位震荡-水温下降-水温上升和水位震荡-水温上升两种同震现象的机理,结合前人所提出的同震响应机理,分析认为,在地震波的作用下,井水位产生振动效应,可能导致地下水向下垂直运动速率增大,上层冷水快速混入观测含水层中,引起温度快速下降,同时,由于地震波激发了井深部较热的含水层中的热流体混入井孔中,导致水温上升,震后由于水位振动停止,较热的含水层混合通道闭合,井水温通过井壁及井水间的热传递而使水温逐渐恢复到背景水平。     

金沙江水网对日本9.0级地震的同震响应及其特征与机理

本文系统介绍了金沙江水网6口观测井水位与水温动态对日本9.0级地震的同震响应, 分析了同震响应的特征与同震响应的机理。 结果表明, 4口井水位有同震响应, 同震响应形态全是振荡, 对地震波响应的时间、 振荡的幅度、 振荡的持续时间等的差异主要取决于井-含水层系统的导水系数。 结果还表明, 3口井水温有同震响应, 响应形态是不对称的V字或U字形; 水温的先期下降是井筒内上(冷)下(热)水混合作用引起的, 后期上升是井水与围岩之间的热传导引起吸热作用的结果, 各井水温升降的幅度、 持续时间等不同, 主要是井水温度梯度与水岩热传导系数不同引起的; 后期升幅总是大于先期降幅, 这可能与地震波作用使井区大地热流增强有关。     

广东信宜1、2号井水温的同震响应及机理初步探讨

介绍了信宜1、2号井水文地质环境,总结了近年来两井水温的同震响应现象,并对其机理进行了初步的探讨。认为两口井的同震响应虽然形态不一致,但机理是相近的,主要是由于地震波的扰动,随着振动效应的作用,加大了不同含水层间的垂直运动速率,而产生水温上升或下降现象,震后一段时间随着混合通道的闭合或运动速率的恢复,2号井的水温逐渐恢复到原有的水平上。     

新疆阿克陶MS6.7地震引起的新10井水位同震响应研究

本文根据新10井数字化高频采样水位仪记录到的2016年11月25日新疆阿克陶M_S6.7地震所引起的水震波,对比分析了该井水位与地表垂向运动的相关性特征,并对二者与井-含水层系统水文参数的关系进行了深入探讨.分析结果显示:①与地震波信号相似,新疆阿克陶M_S6.7地震引起的新10井水震波存在两个显著的周期,即6—10 s和15—30 s;②新10井水震波响应幅度与地表垂向运动幅度整体呈正相关,且在高频阶段(频率大于0.08 Hz)二者的振幅比随着频率的减小而增大,表明该井水位对周期大于12 s的信号放大效能较高;③利用水震波与地震波的振幅比估算新10井观测含水层渗透系数的量级为10-2 cm/s,且在地震波作用过程中含水层的水文参数也存在波动.本研究表明,井水位的同震响应机理较为复杂,在分析水位同震响应特征时,高采样率的水位数据是获得可靠结果与认识的基础.      

从昌平井体应变、水位对地震波的响应特征求算含水层的Skempton常数

以理想孔隙弹性介质线性孔隙弹性理论为基础, 利用井含水层系统孔隙压力变化与体应变之间的数学表达式. 以2004年12月26日苏门答腊MＳ8.7（根据中国地震台网中心目录）地震波引起的昌平地震台水位和体应变波动资料为例,分别从时间域和频率域分析了水位与体应变之间的相互关系,并计算出地震波通过含水层时引起的水位波动对体应变的响应系数,给出了一种估算Skempton常数B的方法,为求解含水层特性提供了途径.      

Calculating Skempton constant of aquifer from volume strain and water level response to seismic waves at Changping seismic station

Based on linear poroelastic theory of ideal poroelastic media, we apply the mathematic expression between pore pressure and volume strain for well-aquifer system to analyzing the observed data of water level and volume strain changes aroused by Sumatra MS8.7 (determined by China Seismic Networks Center) seismic waves at Changping, Beijing, station on December 26, 2004 from both time and frequency domain. The response coefficients of water level fluctuation to volume strain are also calculated when seismic waves were passing through confined aquifer. A method for estimating Skempton constant B is put forward, which provide an approach for understanding of the characteristics of aquifer.     

海南琼海加积井水位对远大震的同震响应特征研究

In this study,we analyze the co-seismic response of water levels in the Jiaji well to strong earthquakes(MS≥7.8) from 2001 to 2010 at an epicentral distance less than 8000km.We investigated the co-seismic variation form of water levels,and analyzed the relationship between the amplitude of water level variation and the magnitude and the epicentral distance.We then checked the seismic wave phases when the changes of water level occurred.It was shown that:(1) the water level’s co-seismic response is mainly characterized by escalation with no oscillation;(2) the amplitude of water level change has a certain connection with epicentral distance and magnitude;(3) co-seismic response of water levels in the Jiaji well shows a certain directivity;(4) most of the co-seismic responses were caused by surface waves,and some by long-period S waves.     

小江断裂带地下流体记震能力分析

收集并整理了云南地区小江断裂带附近十口流体观测井对印度尼西亚苏门答腊4次8级以上地震的响应资料．并对各观测井的记震能力及其流体测项间的响应协调性进行了统计分析。分析结果显示：物理量观测项的记震能力强于化学量观测项,水位测项的记震能力强于水温测项：小江断裂带南端各观测点的记震能力强于中部及北端各观测点：水位的同震响应形态多表现为震时振荡,而水温则多表现为震时脉冲下降。最后分析了记震协调性较好的高大、弥勒和嵩明三井的记震特征。     

The Co-seismic Response of Underground Fluid in Yunnan to the Nepal MS8.1 Earthquake

In this paper, statistics are taken on the co-seismic response of underground fluid in Yunnan to the Nepal M_S8.1 earthquake, and the co-seismic response characteristics of the water level and water temperature are analyzed and summarized with the digital data. The results show that the Nepal M_S8.1 earthquake had greater impact on the Yunnan region, and the macro and micro dynamics of fluids showed significant co-seismic response. The earthquake recording capacity of water level and temperature measurement is significantly higher than that of water radon and water quality to this large earthquake; the maximum amplitude and duration of co-seismic response of water level and water temperature vary greatly in different wells. The changing forms are dominated by fluctuation and step rise in water level, and a rising or falling restoration in water temperature. From the records of the main shock and the maximum strong aftershock,we can see that the greater magnitude of earthquake, the higher ratio of the occurrence of co-seismic response, and in the same well, the larger the response amplitude, as well as the longer the duration. The amplitude and duration of co-seismic response recorded by different instruments in a same well are different.Water temperature co-seismic response almost occurred in wells with water level response, indicating that the well water level and water temperature are closely related in co-seismic response, and the well water temperature seismic response was caused mainly by well water level seismic response.     

On the hydro-spectrum of deep wells and the response ability of well-aquifer system

onclusions 1) A set of period components corresponding well to those of Earth tides and barometric pressure can be separated from the hydro-spectra of deep well. The well-aquifer system responds to these components in some degree, which shows that groundwater regime is influenced by Earth tides and barometric pressure. However, in different frequency bands a well-aquifer system possesses different transfer ability for various inputs. 2) The transfer function quantitatively describes the response ability of well-aquifer system to Earth tides and barometric pressure. It is a characteristic parameter that the system itself possesses. According to the transfer function value of well-aquifer system to a certain input factor, we can objectively understand the influence of the input on the groundwater regime in a deep well. This is of important significance for revealing the formation of groundwater regime in a deep well and for evaluating the seismic supervising well. The work was supported by National Natural Science Foundation of China (No. 49372149).     

水井含水层系统与水位观测系统对固体潮与地震波的响应

本文把水井含水层系统和水位观测系统联系在一起综合进行讨论,从振动学理论推导出这两个系统的二自由度振动方程组。从这个方程组的一些可能的解讨论了这两个系统对地震波和固体潮响应的影响因素。 认为水井含水层系统与水位观测系统对固体潮与地震波的响应,主要取决于这两个系统的固有周期。 理论分析表明,对于地震波来说,含水层的导水系数越大,水井水柱的有效高度越大;观测仪器的等效质量越大,浮标截面圆半径越大;井管截面圆半径越小,则系统响应的放大倍数越大。但是,这些因素对于长周期固体潮响应的影响很小;并指出在某些情况下水位观测系统的周期可起重要作用,在研究分析中不应忽视。      

深井水位对地震波、固体潮和气压的水力响应—以范县井为例

以河南范县井为例,利用不同的水力响应模型分析了井水位对地震波、固体潮和气压的响应特征,并基于相关水力响应模型反演估算了含水层的水力参数。结果显示:在高频加载作用过程中,井-含水层系统中的水流模式以水平向为主,而在低频加载作用过程中,则为水平向和垂直向共存的混合模式;利用周期为10—102 s的高频段的地震波响应模型估算的含水层导水系数值较大,为7.20×10?3 m2/s,利用周期为3.75×104 s的低频段的固体潮响应模型估算的含水层导水系数值较小,为2.02×10?6 m2/s,而利用周期为102—104 s的中等频率段的气压响应模型得到的估算值介于二者之间,为3.44×10?5 m2/s。由此分析认为,在周期性加载作用过程中,井-含水层系统内的水流模式与加载频率有关,基于不同水力响应模型反演估算的含水层水力参数存在尺度效应。本研究取得的认识,既可为井水位动态响应的机理解释提供理论基础,也可为目标含水层水力参数的原位测量提供技术支撑。      

夏垫断裂带地震地下流体的同震响应研究

地震地下流体已成为一种重要的地震监测手段。 本文分析夏垫断裂带上观测井的同震响应特征, 探讨观测井水位、 水温同震变化对夏垫断裂带的影响机理, 收集和整理布设在夏垫断裂带上的赵各庄井和西集井两口观测井水位和水温同震响应资料, 从响应的地震次数及发震位置、 异常幅度、 时间和形态类型等方面对其响应特征进行分析, 从震中距、 震级和井-含水层岩性等方面探讨了地下流体地震前兆异常的成因。 结果显示, 赵各庄井和西集井水位地震响应能力强于水温, 响应形态以振荡型为主, 对于M_S7.0以上地震具有显著的映震能力。 在水温资料中, 仅有赵各庄井对2008年汶川M_S8.0地震有响应, 响应幅度为0.0129℃。 综合分析认为, 井-含水层岩性影响了两井同震响应形态特征, 远场大地震产生的动态应变导致了较大的水位变幅。     

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．