利用华北地区承压井水位资料反演含水层体应变

承压井水位的变化反映了含水层孔隙压力的变化,而含水层孔隙压力的变化与含水层所受的压力状态有密切的关系。本文利用华北地区反应固体潮较好的承压井水位资料,通过计算各井孔的潮汐因子并提取有效的水位趋势信息,反演了华北地区现有承压井孔含水层体应变,并绘制了2009~2012年半年尺度的等值线图。结果显示,本文计算结果能在一定程度上反映出华北地区深层的应力应变状态。     

井-含水层系统对固体潮的动态响应及其影响因素

长期以来对于井水位固体潮的研究主要是建立在瞬时响应基础上的,鉴于瞬时响应模型不能反映井-含水层系统对固体潮响应的真实过程及含水层水力学特性对水位潮汐的影响,本文提出了动态响应模型,系统地研究了井-含水层系统对固体潮的动态响应过程及其影响因素。通过对井水位潮汐动态过程的研究,可以了解含水层的水文地质特征。井-含水层系统作为灵敏的体应变仪,井水位异常变化反映了地下应力、应变的变化。监测地下水位变化,只有在对井水位固体潮等正常背景有了明确的认识后,才有可能从水位变化中排除正常干扰,得到可靠的异常信息。 本文将在研究含水层渗透性、贮水率、井径、含水层厚度及潮汐频率对水位潮汐影响的基础上,研究井-含水层系统对固体潮响应的动态过程,力求反映井水位潮汐的真实图象。     

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。     

基于汶川地震同震地下水位变化反演含水层体应变

许多地下流体监测井在地震发生时都能记录到同震水位变化,而利用地下水位的同震响应特征以及水位固体潮效应可以反演地震对含水层产生的体应变量．本文尝试从大尺度上对大地震引起的体应变变化进行研究,为此收集了位于我国大陆不同构造活动区5口地下流体监测井两年半的水位数据资料进行分析,去除干扰项,提取出水位固体潮成分,进行调和分析求取潮汐因子,并反演出汶川MS8.0地震对这5口井所在含水层产生的体应变量．结果显示,汶川大地震对这5口井 含水层造成的体应变量基本在10-7量级. 地震引起的体应变随距离的衰减规律比较复杂,其不仅与震中距有关,而且与活动断裂带的展布和地壳岩体结构等密切相关．      

中国地下水潮汐的观测研究和分析

本文简单介绍了中国地下水潮汐的观测研究情况,介绍了对承压水位潮汐机理研究的理论结果,给出了固体潮体应变、气压和海洋潮汐对承压水头影响的偏微分方程,从这些方程的简化解讨论了它们与含水层参数间的关系.并从全国选取了33口有代表性的井孔,对这些井孔的水位和气压观测资料采取反复调和分析的方法,求出了它们的水位固体潮体应变各分波的潮汐系数和位相滞后,也求出了水位气压各分波的系数和位相滞后.      

由承压井水位动态反演水井含水层的应力变化

分析了承压井含水层应力场与地壳应力应变之间以及含水层应力应变与井水位之间的定量关系,给出了利用承压不位变化反演含水层应力变化的三种新方法,通过含水层的参数,固体潮效应以及气压效应反演水井含水层的应力变化,讨论了承压井水位反映含水层应力应变的稳定性,并将该反演结果与其它方法的结果进行了比较。     

不同力源作用下九江地震台井水位仪与伸缩仪的体应变响应分析

根据潮汐因子计算结果,确定了井水位观测格值。又由线应变和水位与体应变转换公式,分别计算了在固体潮、大气压、强远震和承压含水层排水作用下伸缩仪与水位仪的的体应变响应量,二者相对变化率(体应变比值)在0.242~0.668之间,分析比较了二者的响应特征,并初步解释了水位与应变同步变化的物理机制。     

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。     

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.     

地下水位固体潮响应的地震异常

本文从理论上讨论了承压井水位与含水层固体潮体应变的关系以及在非线性失稳状态井水位对固体潮响应的变化,重点讨论了其响应率与响应比的变化。对水位观测资料的计算分析表明,震前响应率有一些变化,响应比有一个背景值1,与理论是一致的,而且震前也存在一些变化,说明水位固体潮响应可以反映含水层岩石参数的变化。     

Study on Volume Strain Inversion from Water Level Change of Well-aquifer Systems

Based on linear poroelasfic and hydrogeology theory, a mathenmatical expression describing the relationship between water level clmnge and aquifer volume strain is put forward. Combined with earth tidal theory, we analyze the response characteristics from well-aquifer water level change to earth tide of volume strain and present a method of volume strain inversion from water level clmnge. Comparing the results of inversion with real observed data, we found that there is a good consistency. This suggests that the method of volume strain inversion from water level clmnge is proper. It will offer a reference for learning about hydrogeology characteristics, volume strain and searching for precursor anomalies.     

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。     

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。     

APE理论与地电阻率前兆

介绍了含裂隙介质的ＡＰＥ理论（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｐｏｒｏ－ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）。根据ＡＰＥ理论,对裂隙膨胀提出了新的看法,认为当岩石不产生大量破裂时,裂隙的扩张和闭合是互为依存、彼此平衡的。用笔者建立的裂隙方面性集中体积模型的各向异性电导率张量表达式,研究了应力场导致裂隙纵横比变化与地壳岩石电阻率变化的关系。结果表明,即使地壳岩石的平均体应变很小或不产生新的裂隙,也可以出现电阻率大的突变。     

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.     

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。     

云南强震前震中区水位变化特征分析

通过对2000年以来云南地区M_S≥6.0强震震中区(大姚、 永胜、 宁洱)水位观测资料的分析, 发现震中区水位在强震发生前具有一种共同变化特征, 即强震大多发生在水位上升至最高水位后的反向下降过程中。 震中区水位的这一异常共性, 有助于今后对云南强震的地点判定。 而强震震中区这种震前高水位的形成, 借助统计分析确定为降水所致。 水位上升使地壳构造应力得以积累, 水位下降使积累的应力骤然释放, 导致强震发生, 该项研究也为地球表层水运动的致震机制提供了一种解释。     

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。