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。     

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.      

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.     

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.     

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。     

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...     

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。     

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．      

承压井水位观测系统对体应变的响应机制分析

本文基于弹性力学与流体静力学原理对承压含水层这种弹性孔隙介质在作用力激励下所作出的体应变响应的力学机制进行了较清晰深入的阐述与理论推导,得到了井水位系统的动力学方程,该方程表明井水位系统为一个零阶的放大环节,其传递函数为一常数,从而给出了在含水层孔隙度分别等于零和等于1情况下的井水位系统所允许的理论格值范围.鉴于井水位系统为一个天然体应变计,其维尼迪柯夫调和分析所得到的振幅比（或潮汐因子）即为该水井的传递函数（灵敏度）.由于半日波为水位观测资料的主项,而M2波又为半日波的主项,因此以M2波灵敏度的倒数作为该井水位系统的格值是较为可取的.在取得格值的基础上,本文利用福建5口水井2008年5月份的井水位分钟值对发生在5月12日的四川汶川地震所引起的同震阶变进行计算,四川汶川大地震所引起的这5口水井的水震波幅度与体应变潮汐波幅度约为10^-7~10^-8.     

引潮力作用下饱和地质岩体的力学响应

本文应用孔隙弹性理论,探讨了引潮力作用下饱和地质岩体的力学响应.首先通过引潮力作用下饱和岩体的自由能表达式,得到岩体孔压与应力、应力与应变之间的关系;然后从引潮力作用下饱和岩体的平衡微分方程出发,结合流-固耦合理论,分析了饱水岩体应变与引潮位之间的关系;最后推导出饱和岩体的两大力学物理量--孔压和潮汐应力(平均应力)与引潮位之间的物理关系.模型表明:饱和岩体孔压与引潮位成反比,平均潮汐应力与引潮位成正比;比例系数不仅与岩体骨架的Lame系数有关,而且与Biot模量有关.将模型应用于会理川-18井水位变化分析,估计出水位响应系数D,并以此为基础,求得岩体孔压、潮汐应力与引潮位的相关系数(A和C)及Skempton系数B.最后对比分析了耦合条件下与不考虑耦合时得到的各参数之间的差异,分析表明:对饱和地质岩体而言,应力、孔压对引潮力的响应是流-固耦合作用的产物;研究其力学响应时必须充分考虑耦合效应.模型的建立,为研究引潮力作用下井-承压含水层系统力学、水动力学、与地震有关的断层力学以及引潮力触发机制的定量研究提供了基础.     

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     

两种井孔变径对水位影响试验的解释

井孔变径对井水位固体潮效应影响的试验有两种不同的结果：一种是影响很大，响应幅度与井径的平方成反比；另一种是影响不大。本文用两种模式解释了两种结果，认为这与水井含水层的渗透系数及含水体的大小有关，渗透系数及含水体越大，则井孔变径对井水位固体潮效应影响越大。这主要体现了并孔水柱压力水头与含水层内孔隙压平衡，所以与并径大小无关。当渗透系数与含水体很小时，主要体现了井孔内水量变化与含水层释放、吸收水量平衡。一般情况下是介于两者之间。     

Tidal Response Characteristics of the Well Water Level in the Sichuan-Yunnan Region

In this paper, the long time series data of the well water-level data of 12 wells in the Sichuan and Yunnan area is analyzed by the Baytap-G tidal analysis software, and well water level tidal response characteristic parameters (amplitude ratio and phase change) are extracted. We analyzed the features of the shape and stage change, and characteristic parameters of the tidal response of well water level before and after the earthquakes, which can provide a new method and approach to analyzing the response relationships between well water level and earth tide and barometric pressure. The results show that Luguhu Well and 9 other wells are affected by earth tides, and their well water level amplitude ratios and phases are relatively stable; the Nanxi Well and Dayao Well water level changes are affected by the barometric pressure combined with tide force, and their well water level amplitude ratios and phases are more discrete. The water level amplitude ratios and phases of Jiangyou Well, Luguhu Well and Dongchuan Well are significant to large earthquakes, and the relationship between seismic energy density and water level amplitude ratios and phases of M₂ wave of the three wells are presented.     

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。     

Theoretic analysis on phase delay phenomena of well water level tide in the double medium aquifer model

Introduction The phenomenon of water level tide was discovered at Duchort diggings, Czech in 1879. By 1939, Theis, an America hydrogeologist, confirmed that periodical wave of the well water level is caused by the solid tide. In 1964, Melchior, a Belgium geophysist, began to make research on this phenomenon. Then Cooper (1965), Bredehoeft (1967) and WANG, et al (1988) followed. In China the study on water level tide began with 1970s, and the study on well water level phase lagging began …