華北地區(qū)數(shù)字化井水溫度潮汐響應(yīng)初步研究

薛志芳 王　倩 佟　鑫 于春頌 郭建芳 王銳鋒

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華北地區(qū)數(shù)字化井水溫度潮汐響應(yīng)初步研究

薛志芳 王倩 佟鑫 于春頌 郭建芳 王銳鋒

本文對(duì)華北地區(qū)能清晰記錄到固體潮的13口井的井水溫度進(jìn)行了頻譜分析和小波分析，分析結(jié)果清楚地顯示了日波動(dòng)和半日波動(dòng)，提取到了水溫固體潮半日波和周日波。

井水溫度的潮汐現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)得較晚，井水溫度的潮汐現(xiàn)象遠(yuǎn)沒有井水位潮汐現(xiàn)象那樣普遍，關(guān)于井水溫度的有規(guī)律日變化動(dòng)態(tài)，在國(guó)外、國(guó)內(nèi)都有人作過研究 。上述研究，側(cè)重于時(shí)間域觀測(cè)曲線與理論曲線的簡(jiǎn)單對(duì)比及潮汐現(xiàn)象形成機(jī)理的理論推測(cè)，多為定性研究。對(duì)華北地區(qū)數(shù)字化井水溫度潮汐效應(yīng)的定量分析，如小波分析、調(diào)和分析等，現(xiàn)無(wú)人研究，尚屬空白。

本文對(duì)華北地區(qū)能清晰記錄到固體潮的13口井的井水溫度進(jìn)行固體潮半日波和周日波分析。

概況

通過“國(guó)家地震前兆臺(tái)網(wǎng)中心”網(wǎng)站的“數(shù)據(jù)服務(wù)”，掃描華北地區(qū)數(shù)字化井水溫度整點(diǎn)值觀測(cè)數(shù)據(jù)，其中，“九五”及模擬觀測(cè)數(shù)據(jù)為地?zé)嵩紨?shù)據(jù)，“十五”觀測(cè)數(shù)據(jù)為表層水溫（下段）4313。收集能清晰記錄到井水溫度潮汐現(xiàn)象的觀測(cè)數(shù)據(jù)。本文共收集到符合條件的13個(gè)臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)（見表1）。

按照平穩(wěn)、連續(xù)且干擾因素少的原則選取觀測(cè)資料，對(duì)于原始觀測(cè)資料，剔除由于電源、雷電、調(diào)儀器等原因引起的突跳變化。對(duì)觀測(cè)資料中的少量缺數(shù)，采用插值方法補(bǔ)數(shù)。

表1　能記錄到固體潮的數(shù)字化井水溫度觀測(cè)臺(tái)站

頻譜分析

對(duì)整理后的觀測(cè)數(shù)據(jù)（小時(shí)值）利用FFT變換進(jìn)行了頻譜分析，一些臺(tái)站還能模糊判斷三分之一波。這就表明數(shù)字化井水溫度能夠?qū)ξ⑿〉膽?yīng)變（如地球的潮汐變化）產(chǎn)生響應(yīng)（見圖1、圖2、圖3）。

小波分析

本文選取db4小波對(duì)寶坻、張道口、何家莊等13口井的數(shù)字化水溫資料進(jìn)行分析。

圖1　張道口井水溫頻譜分析

圖2　寶坻臺(tái)水溫頻譜分析

圖3　何家莊井水溫頻譜分析

圖4　張道口井水溫時(shí)值小波變換分析結(jié)果

圖5　寶坻臺(tái)水溫時(shí)值小波變換分析結(jié)果

圖6　灤縣臺(tái)水溫時(shí)值小波變換分析結(jié)果

從圖中可以看到，部分臺(tái)站小波分析結(jié)果不太理想，在第二、三、四層中夾雜著干擾，壓制了半日波和日波。經(jīng)分析，認(rèn)為是數(shù)據(jù)后期處理不恰當(dāng)造成的。圖4、圖5、圖6分別是張道口井、寶坻臺(tái)、灤縣臺(tái)水溫2001年6月24日—2002年4月12日的時(shí)值曲線和小波變換分析結(jié)果。

認(rèn)識(shí)與討論

盡管數(shù)字化井水溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)的潮汐響應(yīng)現(xiàn)象還有很多問題值得探討，但華北地區(qū)這13口井?dāng)?shù)字化井水溫度觀測(cè)結(jié)果的確記錄到了可以進(jìn)行定量分析計(jì)算的固體潮響應(yīng)現(xiàn)象。

致謝：本文章數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家地震前兆臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站，潮汐響應(yīng)函數(shù)計(jì)算使用中國(guó)地震局基于GIS的地震分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)，在此一并深表感謝。

薛志芳1王 倩1佟 鑫1于春頌1郭建芳1王銳鋒2

1.河北省地震局秦皇島中心臺(tái)；2.河北省地震局張家口中心臺(tái)

薛志芳（1978-）女，吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在職碩士研究生，河北省地震局秦皇島中心臺(tái)高級(jí)工程師，主要從事地震監(jiān)測(cè)工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.005