湟源臺(tái)水溫儀同井觀測(cè)實(shí)驗(yàn)及產(chǎn)出資料的對(duì)比分析

■　羅賓生　馬麗張超美　白占孝　陳永花　羅自浩

（青海省地震局青海西寧812100）

湟源臺(tái)水溫儀同井觀測(cè)實(shí)驗(yàn)及產(chǎn)出資料的對(duì)比分析

■羅賓生馬麗張超美白占孝陳永花羅自浩

（青海省地震局青海西寧812100）

湟源地震臺(tái)在同一井中架設(shè)和關(guān)閉對(duì)比觀測(cè)水溫儀后井水溫分別出現(xiàn)異常現(xiàn)象，通過(guò)與之后出現(xiàn)的異常從形態(tài)上進(jìn)行對(duì)比分析，闡明在同一井中架設(shè)的對(duì)比觀測(cè)水溫儀在正常工作中探頭發(fā)熱導(dǎo)致井水溫升高，當(dāng)關(guān)閉對(duì)比觀測(cè)水溫儀后，井中少了一個(gè)固定發(fā)熱源，故井水溫開(kāi)始下降的機(jī)理，為同一井中架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀產(chǎn)生的異常提供了新思路。

湟源地震臺(tái)水溫儀井水溫異常

0　引言

20世紀(jì)80年代，隨著我國(guó)高精度石英溫度計(jì)的研制成功與推廣應(yīng)用，利用觀測(cè)深井水溫來(lái)研究地下水微溫度場(chǎng)變化的工作才獲得明顯進(jìn)展，深井水溫觀測(cè)已經(jīng)成為目前我國(guó)地震監(jiān)測(cè)中的一個(gè)重要測(cè)項(xiàng)[1]。井水溫觀測(cè)是一項(xiàng)重要的地震前兆觀測(cè)手段，在我國(guó)地震預(yù)報(bào)中起著非常重要的作用，水作為信息的一種載體，在循環(huán)過(guò)程中可以傳遞能量，反應(yīng)地殼的活動(dòng)變化。井水溫觀測(cè)是臺(tái)站連續(xù)動(dòng)態(tài)觀測(cè)方法，它與區(qū)域構(gòu)造板塊活動(dòng)引起的斷層能量傳遞有著密切的關(guān)系，在百米以至千米深度的井中，井溫度變化是非常微小的，不受地表因素影響，溫度異常信息比較清晰明確。井水溫揭示了區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)引起的能量變化情況，并且能夠捕獲地震孕育中的相關(guān)信息。實(shí)踐表明，在地下流體動(dòng)態(tài)觀測(cè)中，井水溫對(duì)地震活動(dòng)的響應(yīng)非常敏感，在地震預(yù)測(cè)研究中發(fā)揮了重要的作用[2]。

1　湟源地震臺(tái)觀測(cè)環(huán)境及儀器基本情況

湟源地震臺(tái)位于青海省湟源縣波航鄉(xiāng)，地處青藏高原，東沿日月山和拉脊山交匯復(fù)合處的北緣，南接共和縣，西連海晏縣，東靠湟中縣，海拔2928米，最高溫度8月份20攝氏度，最低溫度12月份零下20攝氏度，年平均溫度4.3攝氏度，最大日溫變化24攝氏度，湟源地震臺(tái)海拔高，溫差大，氣溫寒冷。

湟源地震臺(tái)水溫井屬于靜水井，即非自流井，架設(shè)于2006年10月，孔深105米，孔徑110毫米，井孔觀測(cè)處的溫度隨時(shí)間變化較小，基本呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，溫度年變幅不超過(guò)0.01攝氏度，屬于穩(wěn)定型長(zhǎng)期正常動(dòng)態(tài)，井孔日漂移小于0.0001，年漂移小于0.01，穩(wěn)定型屬于漂移，攝氏度采樣率為一分鐘一次，分辨率為0.0001攝氏度。湟源地震臺(tái)2014年在架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀時(shí)，進(jìn)行了第二次井溫梯度測(cè)量以便確定該井是否繼續(xù)適合做地?zé)崆罢子^測(cè)，在測(cè)量后發(fā)現(xiàn)井深在100米后水溫變化較為恒定，這說(shuō)明地下水的活動(dòng)影響比較小，可以得到信噪比較高的地?zé)崆罢仔畔ⅲ_(dá)到了規(guī)范中比較理想的要求。隨深度的減小水溫平均值逐漸較小，并顯示較好的線性關(guān)系，屬于正梯度[3]。繪制井溫度梯度曲線，這是井孔基本熱特性的重要數(shù)據(jù)，如圖1井溫度梯度曲線圖。

圖1　井溫度梯度曲線圖

2　架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀干擾分析

付子忠（1988）認(rèn)為，地?zé)岙惓．a(chǎn)生的主要原因由以下幾個(gè)方面：第一是觀測(cè)系統(tǒng)受到外界的干擾，如儀器故障、臺(tái)站供電故障、儀器相互間的干擾等；第二是觀測(cè)條件受到干擾，如抽水等；第三是深部因素，主要分為附加地?zé)釄?chǎng)也就是地表前兆異常，因此要從地?zé)釘?shù)據(jù)異常中提取地震前兆信息必先排除前兩方面的干擾。井水溫異常變化是地震預(yù)報(bào)的依據(jù)，觀測(cè)數(shù)據(jù)是由觀測(cè)儀器得到的，觀測(cè)儀器要穩(wěn)定可靠，才能取得準(zhǔn)確、可靠的觀測(cè)結(jié)果。井水溫能夠捕捉地震孕育過(guò)程中能量的變化情況，但因水溫觀測(cè)要求靈敏度高，分辨率需達(dá)到1‰℃，所以受外部環(huán)境影響也較多，因此盡可能地排除各種干擾尤為重要[4]。人為因素的干擾卻是暫時(shí)和短期的，切具有明顯的規(guī)律和特征，只要人為干擾源不消除，人為干擾就會(huì)一直進(jìn)行下去。大量觀測(cè)資料表明，地?zé)崆罢子^測(cè)方法是一個(gè)短臨方法，即地?zé)崆罢桩惓霈F(xiàn)在震前幾小時(shí)至3個(gè)月左右時(shí)間段內(nèi)較多[5]。捕捉地震前兆異常變化，首先要弄清楚研究資料受干擾情況，在實(shí)際深層井觀測(cè)資料中，能提取的異常由其動(dòng)態(tài)類型決定，不同的動(dòng)態(tài)背景上所顯示出的異常的幅度形態(tài)也不盡相同。通常異常幅度大于動(dòng)態(tài)波動(dòng)幅度才有可能提取。雖然異常出現(xiàn)的幅度相對(duì)可能較小，但是其異常的形態(tài)還是比較突出的，易于辨認(rèn)[6]。

湟源地震臺(tái)2014年09月18日14:38時(shí)在同一井中架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀，架設(shè)完對(duì)比觀測(cè)水溫儀后發(fā)現(xiàn)井水溫開(kāi)始上升，在進(jìn)行異常排查時(shí)找不出井水溫出現(xiàn)上升異常的原因，本想與對(duì)比觀測(cè)水溫儀數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)分析，但發(fā)現(xiàn)架設(shè)的對(duì)比觀測(cè)水溫儀數(shù)采無(wú)法正常采數(shù)，所以無(wú)法進(jìn)行對(duì)比分析。因井溫度在微上升，達(dá)到一定值后開(kāi)始保持穩(wěn)定，湟源地震臺(tái)通過(guò)采用井水溫?cái)?shù)據(jù)和其它前兆儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)只有井水溫有異常，在井水溫異常消失后對(duì)比觀測(cè)水溫儀進(jìn)行斷電，以便維修對(duì)比觀測(cè)水溫儀的數(shù)采，當(dāng)對(duì)比觀測(cè)水溫儀關(guān)閉后發(fā)現(xiàn)井水溫出現(xiàn)下降趨勢(shì)，達(dá)到一定值后又開(kāi)始保持穩(wěn)定。通過(guò)兩次井水溫異常現(xiàn)象對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩次異常形態(tài)剛好相反，并且發(fā)現(xiàn)井溫上升異常和下降異常的時(shí)間和架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀和關(guān)閉對(duì)比觀測(cè)水溫儀的時(shí)間吻合，判定異因不是地震異常，而是架設(shè)和關(guān)閉對(duì)比觀測(cè)水溫儀造成的。研究發(fā)現(xiàn)在同一井中架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀后對(duì)比觀測(cè)水溫儀在正常的工作中會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致整個(gè)井水溫度發(fā)生微上升趨勢(shì)，當(dāng)達(dá)到一定溫度后井溫度保持恒定；當(dāng)關(guān)閉對(duì)比觀測(cè)水溫儀后，對(duì)比觀測(cè)水溫儀探頭不能正常工作，井中少了一個(gè)發(fā)熱源，所以井溫開(kāi)始微下降，達(dá)到一定的溫度后保持不變。2014年11月10日13:38時(shí)再次正常啟用對(duì)比觀測(cè)水溫儀，在啟用對(duì)比觀測(cè)水溫儀之前筆者認(rèn)為對(duì)比水溫儀開(kāi)始正常工作后井水溫再次會(huì)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，達(dá)到一定值后井溫保持不變，后發(fā)現(xiàn)果不其然，這樣論證了井溫出現(xiàn)異常的原因確定是對(duì)比觀測(cè)水溫儀探頭造成的。2015年04月28日11:50時(shí)拆卸對(duì)比觀測(cè)水溫儀，水溫再次出現(xiàn)下降趨勢(shì)，后保持穩(wěn)定狀態(tài)與第一次關(guān)閉對(duì)比觀測(cè)水溫儀后出現(xiàn)的形態(tài)相似，如圖2架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀干擾圖。

圖2　架設(shè)對(duì)比觀測(cè)水溫儀干擾圖

3　結(jié)論與討論

在井水溫觀測(cè)過(guò)程中，存在各種各樣的干擾因素，對(duì)觀測(cè)資料動(dòng)態(tài)特征及變化規(guī)律產(chǎn)生影響，出現(xiàn)不同情況的異常變化。在日常工作中會(huì)遇到很多異常，有可能出現(xiàn)的異常就是地震異常，所以進(jìn)行異常干擾排查時(shí)盡可能不要破壞異常現(xiàn)象，要對(duì)井水溫觀測(cè)資料進(jìn)行認(rèn)真研究，掌握井水溫觀測(cè)資料正常的動(dòng)態(tài)特征及變化規(guī)律，正確識(shí)別井水溫異常性質(zhì)，做好地震預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)工作，才能不斷提高地震預(yù)報(bào)水平。由于異常成因太多，目前查不清原因的異常仍然很多，但只要我們及時(shí)落實(shí)，隨著異常的積累、觀測(cè)技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高，目前查不清原因的異常將來(lái)會(huì)逐漸查清。

[1]邱永平.2011,寧波地震臺(tái)ZK03井水溫平行觀測(cè)資料的對(duì)比分析,中國(guó)地震,27（4）431-437.

[2]顧申宜等.國(guó)家地震局預(yù)測(cè)預(yù)防司,1997,地下流體地震預(yù)報(bào)方法,132-13,北京：地震出版社.

[3]李婧.2013,延壽地震臺(tái)水溫梯度測(cè)量及結(jié)果分析,防災(zāi)減災(zāi)學(xué)報(bào),29（4）.

[4]武曉東等.北京五里營(yíng)水溫干擾分析及解決,大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2012,北京市地震局延慶地震臺(tái).

[5]王瑜青.地?zé)崆罢最A(yù)報(bào)指示及預(yù)報(bào)效能評(píng)價(jià)]A]國(guó)家地震局預(yù)測(cè)預(yù)防司.地震短臨預(yù)報(bào)的理論與方法 -"八五"攻關(guān)三級(jí)課題論文集 [C].北京 :地震出版社,1997. 111-121.

[6]地?zé)嵴?dòng)態(tài)特征的研究.趙剛等中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所,北京,100085.

Interference analysis of the water temperature meter in Huangyuan earthquake station

Luo Bin-sheng,Ma-Li，Zhang chao-mei,Bai Zhan-xiao,Chen

Yong-hua，Luo Zi-hao,,

(Earthquake Administration of Qinghai province,Huangyuan 812100)

Huangyuan seismic station in the same well set up and close observation of the temperature of the water temperature meter after the abnormal phenomenon,A comparative analysis of the abnormal form after the occurrence of the anomaly,In the same well as the observation of the temperature of the water temperature rise in the normal work of the water temperature rise,When the temperature of the water temperature gauge is closed,the water temperature of the well begins to decrease,In order to provide a new idea for the comparison of the water temperature meter in the same well.

Huangyuan seismic station;Water temperature meter; Well water temperature;abnormal

P315.62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-384-2