无极冀20井地震前后水流运动方向研究

对无极冀20井2009—2019年地震前后水位潮汐参数变化特征进行分析,发现无极冀20井的潮汐参数动态变化分为4个阶段:①2009—2010年M2波和O1波相位值多次出现正负号的转变,且两波数值大小不定,表明此时间段内水流以垂向运行为主,受裂隙影响;②日本本州地震能量密度为4.21×10-2 J/m3,震后水流运动方向发生改变,说明震后含水层渗透系数得到改变并导致孔隙压力重新分布;③尼泊尔地震能量密度为1.399×10-3 J/m3,震后水流运动方向由径向变为垂向,含水层和隔水层之间发生水流交换,在压应力作用下含水层向隔水层排水;④2018年下半年井水位主要受径向排水影响,E'/E1条件下垂向排水为辅,水流主要运动方向为径向。最后根据前人不同的研究方法、模型对所得结论进行检验,结果符合预期。     

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。     

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。     

云南普洱大寨井水位同震响应研究及预测意义

通过研究1990—2019年云南普洱大寨井水位的同震响应特征,分析井水位响应特征的变化与后续中强地震的关系,并探讨含水层渗透性对区域构造活动的影响。结果显示:当同震响应幅度偏离统计关系时,井孔周边区域后续地震活动有所增强;固体潮相位差由负值变为正值,表明观测井孔含水层渗透性参数发生改变,这与区域地震活动的变化可能存在一定的相关性。分析认为,井水位同震响应和含水层渗透性参数变化可作为探索区域构造和地震活动的参考指标。     

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．      

利用福建井水位同震变化反演井-含水层体应变及其意义探讨

在对福建地区井水位固体潮M2波海潮负荷改正的基础上,尝试反演汶川MS8.0、日本MW9.0地震对福建地块的井-含水层系统产生的体应变变化。为此收集了汶川、日本大地震时该地区的地下井水位资料,挑选出同震响应明显的井水位资料,计算出各井孔的井水位潮汐因子,从而反演出福建地块井-含水层系统受到的同震体应变变化。结果表明,地震对各井孔所处的含水层造成的体应变基本在10-8量级上,而2次地震对永春井产生的体应变均为10-7量级。     

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a2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a1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.     

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.      

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。     

井水位对气压和潮汐的响应特征与机理研究

井水位作为一种灵敏的体应变仪,是一种重要的前兆观测资料,有望用于提取地下应力和介质变化信息。目前我国已建成较为密集的地震地下水观测井网,积累了大量的波形记录,为建立地下水位变化模型、提取应力及介质变化信息和开展地震预测研究等提供了基础性平台。然而,由于井水位受多种因素影响,水位变化的信噪比很低,从水位中提取含水层物性和应力变化的模型、方法和规律都有待深入研究。本论文围绕井水位对气压和潮汐这两种天然载荷的响应特征与机理开展研究。从中国大陆地震地下水观测井网选取了一些气压和水位较为连续、稳定的台站资料,用于发展井水位微弱信号分析方法;利用汶川地震和芦山地震水位资料,分析同震水位阶变类型,区分动态和静态应力变化的作用;利用全频带气压响应分析井水含水层的承压特性,尝试反演含水层物性;选取潮汐响应敏感的台站,利用水位对潮汐的相位响应进行含水层渗透率变化的分析。研究得出:(1)通过井水位传递函数的多次叠加可以大幅度提高信噪比,首次在一些台站获得了井水位对气压的全频带响应。(2)发展了全频带气压响应拟合反演含水层物性的方法,相对于低频带和几个潮汐频点拟合,全频带拟合可以提高反演的可靠性,降低强能量潮汐频点的影响。分析了含水层的承压状况以及井筒的储集效应,计算获得了承压含水层的压缩系数、孔隙度等参数。(3)汶川地震近场水位阶变主要与静态应力变化有关,而芦山地震400km范围内的井水位同震响应与静态应力变化无关,这种差别可能与地震能量和地质构造等因素有关。(4)无论汶川地震还是芦山地震,不管水位同震变化是上升还是下降,多数台站同震引起的含水层渗透率都增大,表明渗透率的增强可能主要与动态应力有关,而与静态应力变化关系不大。(5)芦山地震引起的水井渗透率增大在震后一年内基本恢复到震前水平,而汶川地震引起泸沽湖井的渗透率增大明显,并在约6年后仍然没有恢复到震前水平,推测该区域在汶川地震中有新的裂隙产生。     

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.     

宁夏井水位固体潮调和分析结果及应用

系统研究了宁夏地震地下水观测井网中7口国家井的井水位固体潮效应。对7口井的观测资料进行了调和分析,给出了各井孔井水位固体潮主要潮汐波的潮汐参数。利用湖汐参数计算了各井孔含水层的某些物理力学参数,并对各井孔井-含水层系统探测地壳内应力应变状态的能力及利用井孔潮汐效应进行地震预报等问题进行了探讨     

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.      

山东省井水位对几次大地震同震响应的比较分析

采用多井对多震的方式,选取山东省地下流体观测井网中同震响应较好的6口观测井作为研究对象,分别从水位变化形态和幅度对比分析2011年日本M_W9.0地震、2012年苏门答腊M_W8.6地震和2015年尼泊尔M_W7.8地震引起的井水位变化特征,探讨引起该变化的可能机理。研究结果显示:水位同震变化形态以振荡为主;通过定量分析认为聊古一井井水位的阶升是由含水层渗透系数增大所致;位于同一断裂带上的聊古一井和鲁27井井水位在同一地震中所表现的变化形态不同,可能与两个观测井所处的地质构造条件和地震活动背景不同有关;区域应力场的变化会影响栖霞鲁07井的水位同震变化形态;水位同震变化幅度与震级、井震距存在一定关系,同时也取决于含水层水文地质条件的变化量。      

日本9.0级地震引起新30井水位水温同震响应及震后效应特征分析

分析了日本MS9.0地震引起的新疆温泉30井水位、水温同震变化特征。结果显示,该观测井水位同震响应和震后效应不论是响应起始时间还是阶变时间均早于水温的同震响应和震后效应的起始时间;此次日本地震引起的该观测井水温同震响应和震后效应均为阶升型,说明水位同震升降性质受控于当地的地质构造环境和水文地质条件,而水温同震变化还与地震波引起的井孔中水的运动方式、水温探头放置的位置等因素有关。     

云南思茅大寨井水位同震阶变的初步研究

井水位同震阶变的研究对于减轻次生灾害,追溯地震前兆,跟踪后续地震,以及研究地壳活动规律等都具有重要的理论和实际意义(Nur,Booker,1972;汪成民等,1988).前人已经做过很多研究工作.例如,张昭栋等(1994)利用井水位阶变反演含水层应力变化;李有才(1995)、王道(2000)、付虹等(2002)研究井水位同震阶变与未来地震活动之间的关系;黄辅琼等(2000)研究了大震后多井水位变化特征等等.     

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所致;引起荣昌井水温同震变化的地震波能量密度e(r)＞10^-5J/m³,而引起荣昌井水温和水位同震反向变化的地震波能量密度e(r)＞1J/m³。     

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。     

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。     

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。