井孔△H指标及其观测系统原理

根据地震前兆的"应力-应变原理",以及"岩石变形破坏的实质是其孔隙度发生变化"的结论,进一步应用地下水动力学中的达西定律推导得出,饱和含水层井孔在恒定流量下的动水位与该井孔静水位之差或二种不同恒定流量下的动水位之差ΔH,可以相对量度饱和含水层岩体孔隙度的变化,进而得出相对量度岩体受力变形的动态变化过程,这可作为一项新的地震前兆指标。据此设计了一种以"井孔ΔH指标"为观测对象的新型地震前兆观测系统。理论分析得出,ΔH指标仅对地下深部岩体应力-应变的变化信息敏感,对非应力-应变因素和地表干扰不敏感。已有实验初步验证了其具有抗干扰、高灵敏度和高信噪比等特性。距离实验点400km的2002年3月31日台湾花莲海外7.5级地震为ΔH指标的可行性实验提供了一个例证。     

我国钻孔应力-应变地震前兆监测台网的现状

当今的地震成因理论表明：地震是地应力（应变）积累到一定程度，使断层滑动而发生的。由此可见地应力－应变观测的重要性。我国的钻孔应力－应变地震前兆监测网，是全国地震前兆监测台网的一个组成部分。观测对象包括：体应变，分量应变，分量应力和钻孔应力－应变差应变。文章通过分析调查结果，比较详细地介绍了我国的钻孔应力－应变地震前兆监测台网的现状。     

列车荷载作用对某些前兆观测的影响

本文针对列车荷载作用对地震前兆观测的影响，在野外开展了水位，测震，水温，地电等多项目的对比观测，结果表明：列车荷载作用是确实存在的；水位，测震对地壳应力－应变反映是灵敏的。     

识别地下水超采区井水位异常性质的理论与方法

长期过量开采地下水,使地下水位持续下降、水质发生变化,动水位观测井断流;地面沉降造成井管上窜,观测管路系统被损坏等,这些现象对地震地下流体观测地震前兆异常的正确判断带来很大困难。应用水文地质理论与方法,分析含水层的水均衡状态、应力-应变状态及其与水位动态的关系,初步探讨了超采区井水位异常性质的理论与方法。结果表明,根据井孔所在区水位下降漏斗的扩散特征,结合以上所提到的理论和方法,依据资料多年变化特征,可以较准确地判断异常的性质。研究结果有助于区分单一集中抽水与长期地下水超采对水位观测的影响,有助于正确识别超采区水位前兆异常,有助于地震分析预报水平的提高     

易县地震台体应变受降雨干扰的异常变化

总结了3次降雨对于易县台站的体积应变观测的干扰。以降雨量为因变量计算出的干扰系数并不恒定,但是井水水位对于体积应变的干扰量却是一个定值。这对于降雨干扰的排除,有效识别应变观测资料中的短临前兆是有利的。     

由地下水位变化反演大同—阳高6.1级地震前后应力场的动态图像

分析研究了承压含水层应力应变与井水位变化之间的定量关系,得出了井水位变化与含水层应力应变之间的定量关系公式,给出了利用承压井水位变化反演含水层应力变化的两种新方法。利用大同地震前后井水位变化资料,反演了该地震前后大区域应力场的动态调整变化,并形成了时间与空间的演化图像。利用这些图像分析了大同地震前后大区域应力场的动态调整变化特征与可能的机制。     

由地下水位变化反演大同—阳离6.1级地震前后应力场的动态图像

分析研究了承压含水层应力应变与井水位变化之间的定量关系,得出了井水位变化与含水层应力应变之间的定量关系公式,给出了利用承压井水位变化反演含水层应力变化的两种新方法。利用大同地震前后井水位变化资料,反演了该地震前后大区域应力场的动态调整变化,并形成了时间与空间的演化图像。利用这些图像分析了大同地震前后大区域应力场的动态调整变化特征与可能的机制。     

综合动水位与流量值的等效静水位及其计算方法探索

中国地震地下流体观测网动水位观测中,一般同时观测水位与泄流量2个测项,产生2类动态,分别进行处理与分析。对含水层应力状态变化的信息,有时得到2种相反的结果。针对这种不合理的现状,以流体动力学理论为基础,探索了动水位观测井中水位与流量的关系,提出了等效静水位的概念,把水位与流量2个观测量合成为1个统一的物理量,建立了相应的计算方法,并用东水3井与聊古1井的观测资料进行了检验     

库尔勒体应变观测干扰因素的初步分析

对气压非周期性波动、高频脉动干扰,水位升降变化引起的体应变观测分钟值数据曲线畸变现象进行了对比分析。结果表明,钻孔区域的岩体应力-应变变化幅度与气压变化幅度大小有关,地下水位的升降与应力-应变状态有一定关系,即水库泄洪量在16.0 m3/s左右时,体应变呈压性速率明显增强的阶变形态,泄洪结束后河水流量恢复正常的过程中,造成体应变明显张性畸变。     

山西静乐观测井水位干扰分析

山西静乐观测井具有含水层系统对地壳应力—应变响应灵敏的优势,其水位变化对应地震,可间接反映地壳应力—应变特征。2015年7月以来,静乐井水位快速上升,对观测环境、仪器及人为干扰进行分析,并进行同层地下水开采及抽水试验,分析该井水位异常原因,结果发现,降雨量、抽水试验对静乐井水位变化影响不大,而生产用同层地下水开采量减小是该井水位变化的主要原因。     

水震波与地震面波的对比研究及其应用

利用同一地质单元内的水震波与地震面波资料进行对比研究,估算水位对含水层应力庆变的响应“格值”,选取唐山矿井水震波资料,唐山陆河地震台记录的地震面波资料,估算“格值”是９．１８２×１０＾－１０／ｃｍ,即唐山矿井观测含水层垂直应变量为９．１８２×１０＾－１０／ｃｍ时,井水位变化１ｃｍ。     

地震的水文前兆：评论

本评论总结了作为地震前兆的地下水、石油或气体流量或压力异常的各种报告。在距震中数百公里的地方，曾观测到压力，流量的增加或降低，前兆持续时间从不到一天至一年以上。虽然在许多已发表的水文异常报告中没有记载排除非构造影响后的信息，一些最新研究明确地评价了大气压力，降雨量和地下水及石油的开发可能带来的影响。在中国1976年唐山地震和日本1978年伊豆大岛地震之前出现的一些异常，在本文中专门作了详细介绍，有必要作进一步检验。地下承压含水层的承压水位变化是定量表征地壳应变变化最有说服力的一种水文前兆。因承压水位 对固体潮汐的响应可测定了承压水位与地壳应变间的比例系数。该系数将控制着流体压力对任何地壳应力场的响应，流体流动的储集层是否完全处于这个地壳应力场中无关紧要。地下水位的变化对一些独立构造事件的反映，例如地震和非地震的断层蠕动，证明根据固体潮做出的校正值，可用于构造成因的地壳应变。地震产生的几种模式，可预测未来破裂平面上某一部分的加速稳定滑动。假若前兆滑动力矩低于或等于临震的力矩，那么震时体积应变就是前兆体积应变的上限。虽然地壳应变从多数承压水位异常报告中作出的只能是一种粗略的估算，但许多异常都出现在距震中150公里范围内的事实似乎与上述应变界限一致。与此相反，水位异常出现的震中距范围要比上述界限大几个数量级。显然，尽管水位监测能够提供地震产生过程的信息，但是要深入发展则取决于对数据的进一步积累与处理。     

岩体完整性对载荷干扰定量分析的影响 ——以天津小辛庄应变为例

定点形变观测是监测地壳形变和捕捉地震前兆的重要手段,具有广阔的应用前景.在定点形变的日常观测中,经常碰到各种"载荷干扰",然而,在定量分析此类干扰的影响时,不少研究没有考虑具体场地岩体的完整(破碎)程度,简单地采用了通用的"岩石弹性模量"而非"岩体弹性模量",从而影响到最终结果的解释及异常或干扰的识别与排除.文中以天津蓟县小辛庄的洞体应变为例,阐明应当考虑具体场地岩体的完整性,才能更准确地评估外界载荷干扰的影响.野外调查及数值模拟结果表明:1)小辛庄周围岩体的体积节理数普遍>32条/m3,达到比较破碎的程度;2)研究区岩体的弹性模量仅为完整岩石弹性模量的0.10～0.19倍,即在相同的应力条件下,外界载荷干扰的影响将被放大5～10倍;3)2019年9—11月于桥水库蓄水期间,水库水位的上升对小辛庄应变SN向所产生的压缩应变理论值为(93.76～200.91)×10-8,约占实际观测值的10％～21％;4)2019年9月小辛庄洞体应变出现的破年变变化并非是地震前兆异常,而有可能是受于桥水库的库容变化影响所致.     

数字化改造后的永安井水位观测资料分析及地震前兆监测效能评估

2013年7月4日永安地震台观测井进行数字化改造,安装了福建省首台SWY-II型数字式水位仪,并且同步安装了SZW-1AV2004数字式温度计和WYY-1型气温、气压、降水量综合测量仪。以2014、2015、2016三年数字化观测资料为研究对象,对水位资料的年、月、日动态特征及主要干扰因素等进行分析,研究数字化观测水位在地震前兆监测中的效能情况。结果表明:水位数字化观测资料连续可靠,对大地震有明显的同震效应,地壳应力-应变响应灵敏度高。观测资料年变规律明显,有望在破坏性地震的中期或中短期前兆监测中发挥一定的效能。     

形变观测与地质模型的耦合及其应用分析

正定点形变观测用来观测区域应力应变场的变化,包括应变观测和倾斜观测,前者主要观测水平变形,后者主要观测垂向变形。目前多利用趋势分析和频谱分析来提取地震前兆异常信息。但是随着观测手段的日益增多,仪器类型丰富多样,观测原理不尽相同;加之受台址构造环境、地壳介质及应力传递的差异性,造成观测结果一致性较差,前兆异常机理不明确,异常指标因子应用难,严重降低了数据的可信度和实用性。因此,本文以黔江台和奉节台为例,结     

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。     

霍山皖33井水位突变异常成因的研究

地下水位异常在地震前兆信息中占有重要地位, 但观测资料所受干扰较多, 异常成因较为复杂, 探寻水位异常来源对准确判断震情有重要作用。 该文在对安徽霍山皖33井水位1998年以来的资料进行系统清理总结以及环境干扰进行较为详细的调查分析的基础上, 通过观测系统准确性的对比试验, 得出以下结论: 水位基本不受环境因素干扰, 但观测系统是影响水位突变的一个不可忽视的因素。 在排除干扰异常, 提高水位观测质量, 以获取更为可靠的地震前兆信息方面进行了有益的尝试。     

自流井水温固体潮效应及其应变响应能力

井水温度观测是一项重要的地震前兆观测手段,旨在捕捉地震孕育过程中的应力-应变信息。水温固体潮效应作为地壳应力-应变信息的真实反映和地震前兆观测的干扰因素,具有重要的研究意义。本文首先依据对自流井中热状态的分析,认为自流井水温固体潮效应可能主要存在两种机制,即热传导机制和热对流机制;据此,推导出热传导机制中水温与固体潮体应变变化的定量关系;最后以流量相对较大的本溪自流井为例进行分析。结果表明,本溪井水温固体潮效应是热传导机制和热对流机制共同作用的结果,其中,热传导机制起主要作用。     

安徽区域数字化水位和水温远场大震同震响应分析

利用安徽台网记录的2010年以来全球29次Ms≧7.7级地震,从"一震多井"和"一井多震"2个方面,结合井孔地质水文条件,分析安徽台网水位水温观测对全球不同大震的远场效应。研究得出:①同震响应产生的水位阶变,主要由于压应力或拉应力作用于含水岩体时,造成含水层的孔隙压力发生变化所致;②井孔各含水层水压受地震应力变化波动水位出现震荡,由于井孔内混合水含量比震荡打破其内在平衡,故水温随水位震荡出现阶变,水温变化滞后于水位震荡变化;③远场效应的各项特性主要与该井地下结构所受应力变化强弱有关,地震能量释放波及其地下结构变化,导致井中水位、水温观测产生远场效应。这些研究结果,为安徽流体观测异常变化分析提供了一定的物理基础,也为安徽及邻近地区的地震预测预报研究提供了一定的理论依据。     

动水位变化与地震短临预报——介绍河间马17号井映震“敏感点”

我国早于1979年开始建设“第二代”深井地下水观测网以来,就已注意到观测动水位(实质是流量)的前兆变化较之静水位更为明显,并强调对地震“敏感点”的观测研究。本文介绍的河北省河间县马17号井就是这类映震“敏感点”的典型实例。该井自1981年投入观测以来,其动水位变化对周围发生的10余次5级以上地震前都有明显的前兆反映,尤其是1985年11月30日邢台任县5.3级地震前据此作出了较好的短临预报。实践表明,马17号井是反映区域应力场的“敏感点”。深入探讨其映震敏感的机理,寻找并监视多个敏感点的动水位、水氡、水溶气体及深部离子成份的变化动态,可能不失为突破中强地震预报难点的一条有效途径。