由井-含水层系统的水位动态反演含水层体应变

以孔隙弹性理论和水文地质学原理为基础,给出井水位波动与含水层介质体应变变化关系的数学表达式,结合固体潮理论分析了井—含水层系统水位潮汐波动对体应变固体潮的响应特征,用水位潮汐波来反演含水层体应变的变化,将反演结果与体应变实测资料得到的结果进行对比,发现二者有较好的一致性,说明用水位潮汐波来反演含水层体应变的方法是可行的,它为了解含水层的水文地质特性、体应变的变化及探索地震前兆提供了借鉴。     

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.      

中强地震前承压井水位固体潮和地震活动响应比的变化

以山西省大同—阳高２次地震与忻州地震为例,利用尹详础教授的加卸载响应比理论,研究了山西承压井水位与含水层固体潮体应变的响应比、地震活动的响应比变化特征。表明,在多数地震前,井水位的响应比有大于背景值１、地震活动大于背景值２的高值异常变化,且具有突变特点。说明响应比方法对山西省中强地震有较好的预报效能     

唐山两次中级地震前后地下水位固体潮加卸载响应比的变化

本文将加卸载响应比的理论和方法引入到地下水位潮汐资料计算中来,从岩石的应变与应力的非线性响应分析了井水位固体潮加卸载响应比的物理。     

临夏台钻孔系统性质的论证

对中国临夏台2013年至2014年两年的井水位和四分量钻孔应变资料进行了预处理以消除趋势与突跳.根据文献(Means,1982;Young and Budynas,2005),相互正交的两条测线的应变观测值之和等于面应变.文献(刘序俨等,1988)证明近地表的面应变的2/3等于体应变,因此,可由4分量钻孔应变观测值得到钻孔体应变,然后根据体应变与井水位观测资料,从时域和频域对该钻孔系统的性质进行了论证.结果表明,在时域,体应变与井水位高度负相关.钻孔系统的灵敏度为—0.1620mm/10-9.把两年中的某两个月份的两者时间坐标轴和纵轴比例尺放大,发现井水位曲线的峰/谷与体应变观测曲线的谷/峰一一对应,两者的相位滞后非常小.在频域内,本文采用Venedikov调和分析方法分别取得了井水位与体应变9个月的半日波与全日波数个波群的逐月潮汐因子与相位滞后,然后作简单计算,得到了钻孔系统对上述波群的灵敏度与相位滞后.结果表明9个月中大多数波群的灵敏度不但十分相近,且非常接近由时域得到的周年频率分量的灵敏度,但相位滞后误差较大,本文对此进行了分析,认为由反正切得到的相位滞后受计算误差影响较大,应以时域经审视所得的相位滞后接近于零为准.通过时域与频域的分析,表明井水位对体应变的响应基本是线性时不变的,论证了临夏台钻孔系统基本上满足了叠加性、齐次性与时不变性,基本上为一线性时不变系统.     

小波分析在井水位的气压和潮汐改正中的应用

本文将小波分析方法应用于地下水位观测资料的气压和潮汐改正中。该方法利用小波将气压观测和理论重力固体潮资料分解为不同频段的时间序列,用最小二乘法求出气压和固体潮不同频段的响应系数,以消除气压和固体潮对水位的影响。用该方法计算的结果与一般线形回归分析方法得到的结果进行对比,发现该方法能更有效地分析和消除气压和固体潮对地下水位的影响。小波分解在井水位气压、潮汐改正中的应用以波动理论和振动理论为基础,它不仅考虑了观测资料的频率域特性,而且还能直接在时间域内计算出不同频率范围的气压系数和潮汐系数,具有明确的物理意义。     

包头6.4级地震前后地下水位固体潮加卸载响应比的变化

将加卸载响应比的理论和方法引入到地下水位潮汐资料计算中来,从岩石的应变与应力的非线性响应分析了井水位固体潮加卸载响应比的物理机理,从理论上论证可以应用地下水位观测资料来计算加卸载响应比,并研究出利用地下水位对固体潮响应来计算加卸载响应比的方法。经此方法计算了河北省万全、昌黎和河间３口水井多年的Ｂ井水位的固体潮加卸载响应比,分析了１９９６年包头６．４级地震前后地下水位固体潮加卸载响应比的变化特征。     

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.     

基于自适应遗传算法的MRS-TEM联合反演方法研究

地面磁共振法(MRS)因具有定性、定量分析地下水能力,而备受关注.传统磁共振地层含水量反演多采用均匀半空间模型,忽略电阻率分布信息对结果的影响.针对这一问题,本文基于多层电介质中磁共振响应理论,提出MRS与瞬变电磁(TEM)联合反演方法,通过电阻率分布信息对含水量反演过程的实时修正,提高了解释结果的准确度.反演算法采用自适应遗传算法(AGA)进行,基于繁殖规则,动态调整交叉概率和变异概率,解决了标准遗传算法易未成熟收敛而难以得到全局最优解问题.模型数据表明,含噪10%情况下,联合反演仍能较准确地反映地下含水单元模型结构,对比MRS单独反演优势明显.同时,内蒙古白旗野外观测数据联合反演结果与钻井资料基本一致,充分验证了AGA反演算法的实用性及MRS-TEM联合反演的实际意义.     

抽水时体应变大幅度波动成因的探讨

本文通过对北京昌平台体应变观测资料与抽水资料的对比分析,论证了间歇性抽水作用是体应变产生大幅度短周期应变波的根本原因。由于水位变化与体应变基本同步,因而本文对地下水位的研究也有一定的参考价值。     

地下水位与应变的相关性分析

根据弹性动态理论，变形介质中流体的动态，是由封闭含水层所受压力变化引起的。利用川－18井水位与仁和台钻孔应变资料，使用最大相关系数方法进行分析，结果表明在强震的孕育、发展的某一阶段，测点处的应力－应变场对于水位的变化起主导作用，这种相关性也可以作为异常判据。     

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。     

Preliminary Study on the Relationship between the M_s8.0 Wenchuan Earthquake of 2008 and the Anomalies of Earth Resistivity Observed at Qingdao Seismic Station

Near-surface earth resistivity and underground water level anomalies were recorded at Qingdao seismic observatory of Shandong Province before and after the MS8.0 Wenchuan Earthquake of May 12,2008.The observed data of earth resistivity at the observatory revealed that the underground water level dropped and the resistivity increased.It is postulated that in the special tectonic setting at Qingdao observatory,the variation of stress and strain caused the change of water level beneath the station,thus,leading...     

Occam's inversion of magnetic resonance sounding on a layered electrically conductive earth

The magnitudes of the initial amplitude of the magnetic resonance sounding (MRS) signals from an aquifer located in a layered electrically conductive earth, are nonlinear functions of water content distribution. Occam's inversion method is adapted to the nonlinear inversion problem. In the case of an electrically conductive medium, the Jacobian matrix is analytically evaluated at the beginning of the inversion. And the uniqueness of the inversion can be partially solved by imposing the flattest and smoothest model constraints on the optimization problem. Synthetic MRS signals from resistive and conductive earth, as well as field data, have been inverted by Occam's method. The results indicate that with the help of Occam's inversion, a true model can be obtained from an initial model of homogeneous water content. Furthermore, for noise-free MRS signals, both the flattest and smoothest models reveal correct water content distributions. When signals are contaminated by noises, the case is different; and the smoothest model might have a lower water content distributing in a larger range than that of the true model, while which might be obtained by utilizing the flattest model Occam's inversion.     

固原体应变与水位和气压相关性研究

通过对固原体应变与水位、气压等影响因素的相关分析,以及对M2波潮汐因子相对误差等参数的计算,结果显示体应变观测与水位变化长期存在高度反向相关,与气压短期存在高度正相关,且体应变随气压变化在时间上存在40分钟左右的滞后效应。并利用回归相关分析消除水位、气压影响,探讨了体应变与水位、气压相关系数以及响应系数在宁夏地区小震前的变化特点。     

体应变观测中的气压干扰机制和排除方法的研究

建立体应变理论气压干扰模型,通过实际观测资料研究了气压对体应变月变和日变的干扰过程,探讨消除干扰的方法,且和水位资料作了对比分析。     

玉树地震的地磁预测研究

利用玉树地震前玉树周围500 km范围内的地磁观测数据,采用地磁垂直分量加卸载响应比、地磁垂直分量日变化幅度逐日比、地磁垂直分量日变化空间相关、低点位移等方法讨论了震源区地磁场变化与地震的相关性,并发现它们之间有较好的对应关系。     

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。     

SNRVEI地球模型连续分布的简正模及其意义

基于Peltier等建立的粘弹地球表面负荷形变理论，运用简正模分析法，实现了SNRVEI粘弹地球模型表面负荷勒夫数从拉氏域至时间域的变换．数值结果印证了韩大仲关于真实地球存在“连续分布的简正模”的结论，同时还表明在保证较高计算精度前提下，为便于计算，将地球核慢边界以上部分划分成较少个物性均匀层是可行的．本文的方法和结果经过数值检验，可用于冰后相对海平面变化、地球自转非潮汐加速度变化等地表负荷均衡动态响应观测量的研究．     

震前应变固体潮畸变的物理模式

本文根据岩石力学及固体潮理论，建立了孕震期弹性物体应变固体潮的物理模式，给出了其数学公式。通过分析潮汐应力与寻震应力的合力随潮汐力相位的变化，从物理本质上讨论了不同应力阶段应变固体潮曲线的形态特征；讨论了震前不同异常时期，应变固体潮畸变的不同特．点；并对震例进行了分析，同时，对应变固体潮畸变与地震三要素预报作了初步探讨。