采用相關分析法研究涇河流量對平涼C11井水位和水溫的影響

史繼平，田　野

(1.甘肅省地震局平涼地震臺，甘肅　平涼　744000；2.甘肅省地震局，甘肅　蘭州　730000)

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采用相關分析法研究涇河流量對平涼C11井水位和水溫的影響

史繼平1，田野2

(1.甘肅省地震局平涼地震臺，甘肅平涼744000；2.甘肅省地震局，甘肅蘭州730000)

采用相關分析法對涇河流量與平涼C11井水位、水溫觀測資料進行研究，認為涇河流量對平涼C11井水位和水溫觀測有一定影響，雨季后表現尤為明顯，存在一定的滯后效應。涇河水位對平涼C11井水位、水溫觀測資料也有的影響，該研究結果對其資料的使用具有重要意義。

相關分析；干擾因素；涇河流量

0　引言

平涼地震臺C11流體觀測井(簡稱平涼C11井)是西北電力設計院于1994年成孔的水文地質勘察井，深610.27 m。平涼臺自1996年開始利用該井進行水位、水溫等流體項目觀測，至今已積累了近20年的觀測資料。研究人員從水溫和水位觀測的監測效能、模擬水位與數字水位觀測對比、水位觀測的氣壓效應、同震效應等方面，對平涼C11井的流體觀測資料進行了不同程度的分析[1-3]，認為平涼C11井水溫和水位觀測資料連續可靠，同震效應及特大地震后的震后效應明顯，水位與氣壓之間存在較好的相關性且水位的固體潮汐效應明顯，觀測資料具有一定的研究價值。

我國水溫和水位觀測經過30多年的發展，已建立了比較完善的地震地下流體觀測網，水溫和水位觀測作為重要的地震前兆觀測手段被應用于地震預測實踐[4-5]。曾文浩等研究認為2013年岷縣漳縣Ms6.6地震前平涼C11井水溫和水位觀測出現了明顯的地震前兆異常[6]，且相關震例表明在許多地震發生前井水位均產生異常變化。因此，井水位觀測被看做是地震預測、預報的有效手段之一[7]。

本文收集了2012年1月至2015年4月涇河水位的觀測資料，對涇河水位及平涼C11井水溫、水位觀測資料的相關性進行分析研究，期望為今后C11井水溫、水位觀測資料的運用研究提供參考。

1　涇河及平涼C11井概況

涇河是渭河一級支流、黃河二級支流，發源于寧夏六盤山東麓。南源出于涇源縣老龍潭；北源出于固原大灣鎮，至平涼八里橋匯合；東流經平涼、涇川于楊家坪進入陜西長武縣，再經政平、亭口、彬縣、涇陽等，于高陵縣陳家灘注入渭河。

平涼C11井地處祁、呂、賀山字形構造和隴西旋卷構造的交匯部位，屬南北地震帶的中北段、鄂爾多斯塊體的西南緣，六盤山東側，涇河南岸Ⅰ級階地。該井由西北電力設計院為平涼電廠開展水文地質調查鉆成，井深610.27 m，孔口標高1 340.168 m，井孔直徑168 mm，套管深度310 m。C11井井孔結構及地層情況如下：16.9 m以上為沙礫卵石，頂部為灰黃色耕土，砂卵石層為雜色，成分以灰巖砂巖為主，多層次圓狀，粒徑約為2～40 mm，最大約80 mm，較松散；96.8 m以上為泥巖，橘黃色，含細砂，黏性較強，巖心較完整；162.76 m以上為砂質泥巖，棕褐色，塊狀，質地均勻，致密，近水平層局部夾有黃灰色泥巖薄層及細粉砂巖條帶；202 m以上為砂巖，深褐色、棕紅色粉砂巖，塊狀，致密，堅硬，成分以石英、長石為主，次含暗色巖屑，具有水平層理且層面分布呈散狀云母片，由上至下粒度逐漸變粗，為鈣質膠結，局部含礫；610.27 m以上為礫巖，褐灰色、紫雜色，角礫多為棱角及半圓狀，粒徑多為3～5 cm，最大可達8 cm，角礫成分以灰巖為主，鈣質膠結，較堅硬，裂隙發育，巖心較破碎，局部夾有棕紅色薄層，砂質泥巖。平涼及周邊地區地震地質圖如第7頁圖1所示。

圖1　平涼及周邊地區地震地質圖Fig.1　Seismogeological map of Pingliang and its surrounding regions

2　計算方法

相關性分析是指對兩個或多個具備相關性的變量進行分析，進而衡量兩個變量因素的相關程度。相關程度用相關系數來衡量，一般用字母r表示。

假設某一時段的水位(水溫)日觀測值為y，涇河日流量為x，則兩者之間存在y=f(x)的函數關系[8]。以涇河日流量x為橫坐標，水位(水溫)日值y為縱坐標做散點圖，可從其線性關系看出二者間的擬合程度。因此根據y與x不同規律的變化，可求出相應的擬合方程，并得到二者的相關系數r。

相關系數r取值在-1到1之間，當|r|=1時，稱x、y完全相關；r=0時，稱x、y不相關；|r|<1時，x的變化引起y的部分變化，r的絕對值越大，x的變化引起y的變化就越大。|r|>0.8時稱為高度相關，|r|<0.3時稱低度相關，其他為中度相關。

3　資料分析

收集了2012年1月至2015年11月涇河流量的觀測資料，并對涇河流量與C11井水位和水溫觀測資料之間的關系采用相關分析法進行分析。

2012年1月至2013年8月，平涼C11井水位測值呈緩慢下降趨勢，自2013年9月起快速上升。2012年1月至2013年6月涇河流量基本保持穩定，2012年1月至2015年11月平涼C11井水溫測值呈現出較為平穩的上升趨勢(見第8頁圖2)。

2012年至2015年涇河日流量最大為51.8 m3/s，最小為0.488 m3/s，對2012年1月至2015年4月平涼C11井水溫和水位觀測資料與涇河流量做了相關分析(見第8頁圖3)。計算結果表明，涇河流量與降雨直接相關，2012年和2015年涇河水流量與平涼C11井的水位和水溫低度相關，2013和2014年中度相關(見表1)。當地2013、2014年夏季降雨較多，涇河流量也大。通過對觀測資料相關性分析得出：年降水越大，涇河流量越大，就會對平涼水位和水溫觀測產生一定的影響。在當地降水較少的年份，涇河流量對平涼水位、水溫影響不明顯。因此，在研究應用C11井觀測資料時，要考慮當地降雨及涇河流量的影響。

圖2　日均值曲線圖Fig.2　Daily mean values

圖3　涇河流量與C11井水位、水溫相關性散點圖Fig.3　Correlation of Jing River flow with water level, water temperature of Well C11

表1　涇河流量與C11井水位、水溫相關系數計算結果

4　結論與討論

研究了解涇河水位對C11井水位、水溫觀測資料的干擾影響，對其資料的使用具有重要意義。通過對涇河流量與平涼C11井水位、水溫觀測相關性研究分析得出，涇河流量對平涼C11井水位和水溫觀測具有一定影響，影響程度的大小與當地降水有關。降水越多，對C11井水位和水溫觀測影響越大；反之，對其影響越小。因此，在應用C11井觀測資料時，應考慮當地降雨及涇河流量等因素的影響。

[1]曹玲玲，高安泰.汶川Ms8.0地震引起的甘肅數字化水位、水溫同震響應特征分析[J].地震學報,2010,32(3):290-299.

[2]楊斐，張彬，楊選輝，等.汶川8.0級和日本9.0級地震時甘肅境內井水位、井水溫同震效應對比分析[J].中國地震,2013,29(3)：377-385.

[3]張昱，鐘美嬌，楊曉鵬，等.平涼C11井地下流體數字化水位觀測資料的分析[J].地震，2008,28(4):128-135.

[4]楊興悅，王燕，王建榮，等.甘東南地下流體異常與甘肅岷縣6.6級地震關系探討[J].地震工程學報,2013,35(4):808-815.

[5]王燕，楊興悅，陳雪梅，等.甘肅模擬水位資料處理方法研究及映震效能評估[J].地震研究,2013,36(1):24-33.

[6]曾文浩，楊興悅，史繼平，等.2013年甘肅岷縣漳縣Ms6.6地震前甘東南地區前兆異常分析[J].地震研究,2015,38(3)：115-125.

[7]付虹，鄔成棟，趙小艷，等.云南開遠井水位異常分析[J].地震學報,2014,36(2):292-298.

[8]張清秀，陳瑩，陳懿德，等.采用相關分析法研究降雨對水位的影響[J].華南地震,2012,32(2):104-111.

Effect of Flow of Jing River on Water Level and Water Temperature of Pingliang Well C11

SHI Ji-ping1, TIAN Ye2

(1.Pingliang Seismic Station of Earthquake Administration of Gansu Province, Pingliang, Gansu 744000, China;2.Earthquake Administration of Gansu Province, Lanzhou, Gansu 730000, China)

The relationship between water level, water temperature of Pingliang Well C11 and flow of Jinghe River is studied using correlation analysis method. It is considered that the flow of Jing River has a certain effect on the well water level and water temperature observation in Pingliang Well C11. The effect is particularly evident in the rainy season and has a certain lag. The effect of Jing River flow on the well water level and water temperature observation in Pingliang C11 has important significance for the use of the data.

Correlation analysis; Interference; Flow of Jing River

1000-6265(2016)03-0006-04

2016-06-15

中國地震局監測、預測、科研三結合課題(152802)。

史繼平(1978—)，男，甘肅省平涼市人。1999年畢業于防災科技學院，工程師。

P332.4

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