深井水位对地震波、固体潮和气压的水力响应—以范县井为例

以河南范县井为例,利用不同的水力响应模型分析了井水位对地震波、固体潮和气压的响应特征,并基于相关水力响应模型反演估算了含水层的水力参数。结果显示:在高频加载作用过程中,井-含水层系统中的水流模式以水平向为主,而在低频加载作用过程中,则为水平向和垂直向共存的混合模式;利用周期为10—102 s的高频段的地震波响应模型估算的含水层导水系数值较大,为7.20×10?3 m2/s,利用周期为3.75×104 s的低频段的固体潮响应模型估算的含水层导水系数值较小,为2.02×10?6 m2/s,而利用周期为102—104 s的中等频率段的气压响应模型得到的估算值介于二者之间,为3.44×10?5 m2/s。由此分析认为,在周期性加载作用过程中,井-含水层系统内的水流模式与加载频率有关,基于不同水力响应模型反演估算的含水层水力参数存在尺度效应。本研究取得的认识,既可为井水位动态响应的机理解释提供理论基础,也可为目标含水层水力参数的原位测量提供技术支撑。      

承压水井水位固体潮扩散方程的解和含水层参数的求定

本文在求解承压水井水位固体潮的扩散方程时增加了井孔压力的边界条件，使扩散方程更符合实际情况，从而得到在理论上更为完善的起潮力位与水位固体潮之间的关系式。文中讨论了气压作用于承压含水层的水力扩散方程和气压对水位固体潮的影响。导出了相位滞后与含水层参数的解析式，为求解含水层数建立了基础。根据水位固体潮观测资料与气压观测资料，在给定地球模型的勒夫数的情况下，全面地解决了求定观测井含水层参数的方法。并给出     

井-含水层系统对地下水微动态信息响应能力差异的分析

利用山西地区6口观测井的水位资料,对水震波、前驱波记录次数进行了统计,并对各观测井的潮汐因子、气压效率进行了计算,分析了井-含水层系统对水震波、固体潮、气压、前驱波微动态信息的响应能力,利用井-含水层的特征参数以及含水层的岩性解释了不同观测井对微动态信息响应能力差异的原因。     

深井水位的固体潮效应

本文从体应变固体潮对深井水位影响的偏微分方程出发,考虑到含水层和井孔之间相互渗流的边界条件,用叠加原理、冲量定理和分离变量法等方法得出了方程的解.通过对这个解中水井含水层参数给予一些可能的值进行数值计算,讨论了水井固体潮系数和位相滞后与水井含水层参数间的关系,较好地解释了井水位对固体潮响应的位相滞后现象.计算表明,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,含水的导水系数愈小,则水井水位的固体潮系数愈小,而水位对固体潮响应的位相滞后愈大.井水对长周期的潮汐响应比对短周期的更好.      

云南红河地区地下流体井-含水层系统特征研究

从地下流体观测井-含水层系统对降水的响应特征、对气压和潮汐的响应特征、含水层水文参数的计算对比以及水-岩作用平衡状态4个方面,研究了云南红河地区5口地下流体观测井-含水层系统特征。结果表明：不同井-含水层系统对外界扰动(影响因素)的响应能力有所差别,其中高大井对地壳应变响应的灵敏性最强,其次是开远井、建水井,石屏井和蒙自井最弱,响应能力主要与井-含水层水力参数、承压性和水-岩平衡状态等因素有关。     

井水位的固体潮效应和气压效应与含水层参数间的定量关系

本文分析了水井水位的固体潮效应和气压效应与承压含水层参数之间的定量关系。结果表明,含水层的固体骨架体积压缩系数和孔隙度越小,水井水位的固体潮系数则越大;含水层的固体骨架的体积压缩系数越小,孔隙度越大,則水井水位的气压效率越大。本文还把理论结果和固体潮及气压的实际观测结果进行了对比,两者符合得较好。     

井-含水层系统地下水类型定量分析和判别

利用水位、 气压和理论固体潮数据, 采用卷积回归法中水位对气压的阶跃响应函数, 定量地分析和判定了华北北部板桥井、 大灰厂井、 黄骅井、 大甸子井、 丰镇井和三号地井的井-含水层系统的地下水类型, 并结合研究时段内各井的气压系数和M₂波潮汐因子的结果进行了对比分析． 结果表明: ① 各井的滞后时间与阶跃响应函数之间存在明显的以e为底的指数函数关系, 且底数e的系数的正负决定了井-含水层系统的地下水类型; ② 承压井的阶跃响应函数随滞后时间的增大而增大, 且最佳阶跃响应函数值越大, 相应的气压系数和M₂波潮汐因子也越大, 反之亦然; ③ 潜水井和半承压水井的阶跃响应函数随滞后时间的增大而减小, 其最佳阶跃响应函数与气压系数和M₂波潮汐因子间的关系不明显, 可能与含水层的水力特性、 井孔结构及固体潮汐波的频率有关．      

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.      

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     

北京塔院井水位微动态资料的分析和应用

对塔院井地下水水位微动态资料和气压观测资料,采用三种方法计算了气压效率,作了谱分析和调和分析,并利用所得结果求出了该井所在含水层的水文地质参数     

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。     

水井含水层系统的潮汐响应函数

本文考虑井孔和含水层之间相互渗流的边界条件的固体潮效应、气压效应和海潮荷载效应的理论解，得出了水井含水层系统对三种不同机理的潮汐信号响应的内在联系－水井含水层系统的潮汐响应函数，其中包括水井含水层系统的幅度响应函数和位相滞后函数。本文还讨论了两种函数与水井含水层参数之间的关系及与不排水时的情况进行了比较。     

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     

承压井水位对气压动态过程的响应

本文从气压影响承压井水位的偏微分方程出发,考虑到井孔和含水层之间相互渗流的边界条件,得出了方程的解。给出了承压井水位对气庄动态过程响应的气压效率和位相滞后。讨论了气压效率和位相滞后与水井含水层系统各参数的关系。并指出气压效率越大的承压井,其含水层对应力应变的敏感程度越差。     

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。     

深井水文谱及井-含水系统响应能力研究

深井地下水位动态受气压、固体潮、地震波、降雨荷载等因素的影响。这些因素各具有不同的频率分布和振幅。井－含水系统对这些激励有着或强或弱的响应，存在明显的频率依赖、频率选择现象。目前，对井－含水系统的响应研究大多侧重于对深井水位动态的分析，求得井－含水系统的弹性常数及水文地质参数，并从井－含水系统的弹性性质、含水层孔隙度和系统排水系统研究水位对潮汐和气压的响应（Ｂｒｅｄｅｈｏｅｆｔ，１９６７；Ｒｏｊｓ     

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。     

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。     

地下水微动态中的地球物理信息及其开发

承压、封闭性好的井孔-含水层系统可以看作是安装在地表附近的高灵敏度的体应变仪,它能观测到固体潮、地震波、气压效应、降雨负荷、海潮负荷以及断层活动等多种应力应变变化现象。井水固体潮分析结果既反映了液态地核动力学效应造成的日波振幅比随频率的变化,还可确定含水层体积模量、孔隙度、渗透率等参数以及基岩裂隙参数,某些参数随时间的变化可能与构造活动有关。水震波分析结果可以确定井孔-含水层系统的频响特征。故井孔-含水层系统是一个探索地下信息的重要窗口。     

宁夏南部及邻区地震观测井地下水埋藏类型综合评价

利用宁夏南部及邻区6口地震观测井的数字化水位和气压等资料,基于井水位对气压的阶跃响应函数、频谱分析法、潮汐波群相位超前或滞后法诊断和判别了各井井-含水层的地下水埋藏类型,并结合各井点近几年水化学离子样品测量结果,分析了各井的水—岩平衡状态,综合评价和讨论了各井-含水层系统的地下水埋藏类型。结果表明：6口井承压性由强到弱的顺序分别为平凉铁路井、静宁威戎井、固原东山坡井、西吉王民井、海原甘盐池井和平凉柳湖井,但受控于区域地形地貌、构造特征、井孔结构以及裂隙发育程度等,6口井不同程度与外界有着一定的水力联系。依据成井时的贮存埋藏条件定性判别的地下水埋藏类型与多方法综合判定的这些井的地下水埋藏类型不一致的原因为各井含水层的水力特性、裂隙发育程度、井孔结构和固体潮汐波频率存在差异。